echma_2011 (1)

6. Рассчитайте концентрацию раствора тиосульфата по формуле:

C I tт.э. 103

F V ,

где I – ток генерации (A);

tт.э.– время электролиза до т.э. (с);

V – объем добавляемого раствора фенола, мл

7. Проведите статистическую обработку результатов: рассчитайте дисперсию, доверительный интервал.

Обсуждение результатов.

1.Укажите преимущества кулонометрического титрования.

2.Оцените метрологические характеристики методики.

5.1.4.2Лабораторная работа 8. Определение фенола с помощью

электрогенерированного брома

Цель работы: осуществить электрогенерацию брома и оттитровать фенол в водном растворе.

Сущность методики. В основе кулонометрического определения фенола в водных и неводных растворах с помощью электрогенерированного брома лежит реакция замещения, выражаемая уравнением:

Br

Генерацию брома осуществляют из кислых растворов бромида калия на Pt – аноде ( 2Br 2e Br2 ) в водных или неводных

растворах, содержащих метанол. Таким образом, на реакцию брома с 1 моль расходуется 6F кулон электричества. В настоящей работе для генерации Br2 рекомендуется использовать водный раствор

0.1M KBr + 0.3M HCl.

91

Обоснование методики анализа и предварительные расчеты:

1.Подсчитайте время необходимое для реакции с 0.005 mM фенола, если ток генерации I 10 10 3 A

2.Подумайте, как проверить стехиометрию реакции с помощью метода кулонометрического титрования.

3.Как с помощью амперометрического метода с двумя поляризованными электродами можно зафиксировать точку

эквивалентности.

Экспериментальная часть. Оборудование:

установка для кондуктометрического титрования;

пипетка на 5 мл

Реактивы:

исследуемый раствор фенола (~ 2 10 3 M );

раствор, содержащий 0.1 M KBr и 0.3 M HCl (0.5 л)

Порядок выполнения работы:

1.Генерация Br2 и проверка работы системы индикации.

Встакан, служащий анодной камерой электролизера, налейте примерно 100 мл раствора KBr +HCl: этим же раствором заполните изолированную катодную камеру. Включите мешалку, проверьте полярность электродов (генераторный электрод – анод), и, замкнув цепь генерации, с помощью сопротивлений в цепи подберите

генераторный ток. I 10mA. Соберите цепь индикации, наложив на электроды напряжение 100 – 200 мВ, и убедитесь, что в растворе присутствует окислительно-восстановительная пара Br2/Br-. По каплям добавьте раствор, содержащий фенол, и наблюдайте за падением тока в цепи индикации до некоторого начального значения i0.

2.Определение концентрации исследуемого раствора фенола.

Враствор, подготовленный по п. 1, внесите точно измеренный объем исследуемого раствора, содержащий около 5.10-6 M фенола. Включите мешалку и цепь индикации. Одновременно включите секундомер и цепь генерации и через 30 с периодически отключайте генерацию и секундомер и наблюдайте за величиной тока в индикаторной системе. Построить таблицу, а затем график

92

зависимости ток индикации – время электролиза. Титрование необходимо прекратить, когда ток индикации значительно возрастет. Время, соответствующее окончанию реакции Br2 с фенолом, найдите по графику при i=i0. Затем снова по каплям добавьте раствор фенола, пока ток в цепи индикации не примет некоторого исходного значения i0. Повторите титрование исследуемого раствора 3 раза.

3.Расчеты. Концентрацию фенола рассчитывают по формуле:

C I tт.э. 103 , 6F V

где I – ток генерации (A);

tт.э.– время электролиза до т.э. (с);

6 – число электронов на 1 моль фенола; V – объем добавляемого раствора фенола.

4.Проведите статистическую обработку результатов: рассчитайте дисперсию, доверительный интервал. Если добавлялось известное количество фенола (m, моль), число электронов, пошедшее на генерацию брома, полностью вступившего в реакцию с фенолом, находят по закону Фарадея

n Itт.э. . mF

По данному выражению число молекул брома на 1 молекулу фенола

равно n ; т.е. равно стехиометрическому коэффициенту Br2 в

2

уравнении реакции.

Обсуждение результатов.

1.Укажите преимущества кулонометрической бромометрии перед объемным титрованием с использованием стандартных растворов Br2.

2.Оцените метрологические характеристики методики.

93

Литература

1.Антропов Л. И. Теоретическая электрохимия. – М.: Высш.

шк., 1975.

2.Будников Г. К., Майстренко В.Н., Вяселев М.Р. Основы современного электрохимического анализа. – М.: Мир, 2003.

3.Юинг Г. Инструментальные методы химического анализа. –

М.: Мир, 1989.

4.Васильев В. П. Аналитическая химия. Ч.2. – М.: Высш. шк.,

1989.

5.Крешков А. П. Основы аналитической химии. Ч.3. – М.:

Высш. шк., 1970.

6.Будников Г. К. и др. Основы электроаналитической химии. – Казань: Изд-во Казанского ун-та, 1986.

7.Галюс З. Теоретические основы электрохимического анализа.

– М.: Мир, 1974.

8.Плэмбек Дж. Электрохимические методы анализа. – М.: Мир.,

1985.

9.Лопатин Б. А. Теоретические основы электрохимических методов анализа. – М.: Высш. Шк., 1975.

10.Руководство по аналитической химии./ Под ред. Ю. А.

Клячко – М.: Мир, 1975. – 463 с.

11.Кальвода Р., Зыка Я., Штулик К. Электроаналитические методы в контроле окружающей среды. – М.: Химия, 1990.

12.Дамаскин Б. Б., Петрий О. А. Введение в электрохимическую кинетику. – М.: Высш. шк., 1975 .

13.Доерфель К. Статистика в аналитической химии. – М.: Мир,

1987.

14.Чарыков А. К. Математическая обработка результатов химического анализа. – Л.: Химия. Ленинградское отделение,

1984.

15.Марьянов Б. М., Чащина О. В., Захарова Э. А. Математические методы обработки информации в аналитической химии. – Томск: Изд-во Том.ун-та, 1988.

16.Кольтгоф И. М., Фурман Н. Потенциометрическое титрование. – М.: ОНТИ. 1935.

17.Ионселективные электроды./ Под ред. Р. Дарста. М.: Мир,

1972.

18.Никольский Б. П., Матерова Е. А. Ионселективные электроды. – Л.: Химия, 1980.

95

19.Справочное руководство по применению ионселективных электродов/ Пер. с англ. – М.: Мир, 1986.

20.Зозуля А. Кулонометрический анализ. – Л.: Химия, 1968.

21.Речниц Г. А. Электролиз при контролируемом потенциале. –

Л.: Химия, 1967.

22.Худякова Т.А., Крешков А.П. Кондуктометрический метод анализа. – М.: Химия, 1975.

23.Физико-химические методы анализа./ Под ред. В. Б. Алесковского – Л.: Наука, 1988.

24.Физико-химические методы анализа./ Под ред. И. П. Алимарина. – М.: Химия, 1986.

25.Захарова Э.А., Игнатьева Л.А. Лабораторный практикум по электрохимическим методам анализа. – Томск: Изд-во Том.

ун-та, 1980.

26.Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. – М.:

Химия, 1989.

27.Справочник химика. Т. 4. – М.: Химия, 1965.

96

Приложение

Таблица. 1. Стандартные окислительно-восстановительные потенциалы (Е0) по отношению к потенциалу стандартного водородного электрода при 25 С

97

98

99

100