Вычисление молярных масс эквивалентов окислителей и восстановителей

При вычисления молярных масс эквивалентов окислителей и восстановителей исходят из числа электронов, которые присоединяет или отдает в данной реакции один моль вещества. Для нахождения молярной массы эквивалента окислителя (восстановителя) нужно его молярную массу разделить на число принятых (отданных) электронов в данной полуреакции.

Например, в реакции окисления сульфата железа (II) перманганатом калия в кислой среде:

2 KMnO₄ + 10 FeSO₄ + 8 H₂SO₄ = 2 MnSO₄ + 5 Fe₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + 8 H₂O

1 MnO₄^- + 8 H⁺ + 5 e  Mn²⁺ + 4 H₂O

5  Fe²⁺ - e  Fe³⁺

ион MnO₄^- как окислитель принимает пять электронов, а ион Fe²⁺ как восстановитель отдает один электрон. Поэтому для расчета молярных масс эквивалентов окислителя и восстановителя их молярные массы следует разделить на пять и на один, соответственно.

M_Э(KMnO₄) =

М_Э(FeSO₄) = M_Э(Fe²⁺) = M(Fe²⁺) = 55,85 г/моль

В реакции окисления сульфита натрия перманганатом калия в нейтральной среде:

2 KMnO₄ + 3 Na₂SO₃ + H₂O = 2 MnO₂ + 3 Na₂SO₄ + 2 KOH

2 MnO₄^- + 2 H₂O + 3 e  MnO₂ + 4 OH^-

3 SO₃^2- + 2 OH^- + 2 e  SO₄^2- + H₂O

ион MnO₄^- принимает только три электрона, а ион восстановителя SO₃^2- отдает два электрона, следовательно:

M_Э(KMnO₄) = M_Э(Na₂SO₃) =

Из приведенных примеров видно, что молярные массы эквивалентов окислителей и восстановителей зависят от условий проведения реакций и определяются исходя из соответствующих полуреакций.

Перманганатометрия

Метод основан на окислительно-восстановительных реакциях, в которых окислителем является перманганат-ион MnO₄^-.

Перманганат калия проявляет окислительные свойства в кислой, нейтральной и щелочной средах. Однако его окислительная активность в кислой среде (Е^о = 1,51 В) гораздо выше, чем в нейтральной (Е^о = 0,59 В) и щелочной (Е^о = 0,56 В) средах. Поэтому титрование перманганатом калия проводят в кислых средах.При восстановлении перманганат-ионов в кислой среде образуются почти бесцветные ионы Mn²⁺, что позволяет легко фиксировать точку эквивалентности.

Полуреакция восстановления иона MnO₄^- в кислой среде может быть представлена следующей полуреакцией:

MnO₄^- + 8 H⁺ + 5e  Mn²⁺ + 4 H₂O

Перманганатометрия используется не только для количественного определения восстановителей, но и окислителей.

Восстановители обычно определяются методом прямого титрования раствором перманганата калия, окислители - методом обратного титрования. В этом случае раствором перманганата калия оттитровывают избыток восстановителя, приливаемого к окислителю.

Индикатором в этом методе служит сам рабочий раствор - перманганат калия. Одна избыточная капля КMnO₄ окрашивает бесцветный титруемый раствор в бледно-розовый цвет.

Лабораторная работа № 6

Стандартизация рабочего раствора перманганата калия kMnO4

Перманганат калия обычно содержит ряд примесей, поэтому нельзя считать, что раствор, приготовленный из навески, имеет точную концентрацию, т.е. является стандартным. Кроме того, концентрация перманганата в растворе понижается из-за его взаимодействия с органическими веществами и другими восстановителями, присутствующими в воде.

Раствор перманганата калия должен храниться в склянке из темного стекла, так как под действием света происходит разложение его по реакции:

4 KMnO₄ +2 H₂O  4 MnO₂  + 4 KOH + 3O₂

Через 5-7 дней после приготовления раствор перманганата калия отфильтровывают через стеклянный фильтр и проводят его стандартизацию.

Молярную концентрацию эквивалента раствора перманганата калия обычно устанавливают по стандартному раствору перекристаллизованного кристаллогидрата щавелевой кислоты Н₂С₂О₄^. 2Н₂О.