Анализируемый образец соли Мора массой 0,3922 г растворили в серной кислоте с молярной концентрацией 0,5 моль/л, провели потенциометрическое титрование железа (II) стандартным раствором сульфата церия (IV) с молярной концентрацией эквивалента 0,0500 моль/л и получили следующие результаты (V – объём прибавленного титранта, Е – ЭДС цепи).
V, мл 10,00 18,00 19,80 20,00 20,80 22,00 30,00
Е, мВ 771 830 889 1110 1332 1391 1453
Определите массовую долю железа (II) в анализируемом растворе графическим и расчётным методами.
Ответ
ω(Fe2+)граф = 14,31 %; ω(Fe2+)расч = 14,49 %.
Решение
В ходе титрования идёт реакция
2FeSO4 + 2Ce(SO4)2 = Fe2(SO4)3 + Ce2(SO4)3
Fe2+ - e → Fe3+ | 1 – окисление;
Ce4+ + e → Ce3+ | 1 – восстановление.
Построим дифференциальную кривую титрования в координатах ∆Е/∆V = f(V). Для этого рассчитаем необходимые величины и запишем их в таблицу.
V, мл 10,00 18,00 19,80 20,00 20,80 22,00 30,00
Е, мВ 771 830 889 1110 1332 1391 1453
∆V, мл - 8,00 1,80 0,20 0,80 1,20 8,00
∆Е, мВ - 59 59 221 222 59 62
∆Е/∆V - 7,4 32,8 1105,0 277,5 49,2 7,7
Дифференциальная кривая титрования изображена на рис. 3.
Рисунок 3. Дифференциальная кривая потенциометрического титрования
Графическим методом определяем, что Vт.э
. = 20,10 мл.
Масса Fe2+ в образце равна
т(Fe2+) = М(1/1 Fe2+)∙С(1/1 Се4+)∙Vт.э.∙10-3,
где М(1/1 Fe2+) – молярная масса эквивалента железа (II), равна молярной массе железа, так как в реакции окисления участвует один электрон:
М(1/1 Fe2+) = 55,85 г/моль;
С(1/1 Се4+) – молярная масса эквивалента раствора Ce(SO4)2, 0,0500 моль/л;
Vт.э – объём титранта в точке эквивалентности, равен 20,10 мл;
10-3 – коэффициент пересчета мл в л.
т(Fe2+) = 55,85∙0,0500∙20,10∙10-3 = 0,05613 (г).
Массовая доля Fe2+ в навеске соли Мора равна
ω(Fe2+) = т(Fe2+)∙100/тН,
где т(Fe2+) – масса железа, равна 0,05613 г;
тН – масса навески, 0,3922 г.
ω(Fe2+)граф = 0,05613∙100/0,3922 = 14,31 (%).
Расчётным методом определяем объём титранта в точке эквивалентности по формуле
Vт.э.=V1+(V2-V1)∙A1A1-A2,
где V1 – объём, ближайший до точки эквивалентности, равен 19,80 мл;
V2 – объём, следующий после точки эквивалентности, равен 20,80 мл;
А1 и А2 – вторые производные от ЭДС по объёму титранта.
A1=∆∆E∆V1 и A2=∆∆E∆V2.
А1 = 1105 – 32,8 = 1072,2;
А2 = 277,5 – 1105 = - 877,5.
Vт.э.=19,80+20,80-19,80∙1072,21072,2+877,5=20,35 (мл).
Масса Fe2+ в образце равна
т(Fe2+) = М(1/1 Fe2+)∙С(1/1 Се4+)∙Vт.э.∙10-3,
где М(1/1 Fe2+) – молярная масса эквивалента железа (II), равна молярной массе железа, так как в реакции окисления участвует один электрон:
М(1/1 Fe2+) = 55,85 г/моль;
С(1/1 Се4+) – молярная масса эквивалента раствора Ce(SO4)2, 0,0500 моль/л;
Vт.э – объём титранта в точке эквивалентности, равен 20,35 мл;
10-3 – коэффициент пересчета мл в л.
т(Fe2+) = 55,85∙0,0500∙20,35∙10-3 = 0,05683 (г).
Массовая доля Fe2+ в навеске соли Мора равна
ω(Fe2+) = т(Fe2+)∙100/тН,
где т(Fe2+) – масса железа, равна 0,05683 г;
тН – масса навески, 0,3922 г.
ω(Fe2+)расч = 0,05683∙100/0,3922 = 14,49 (%).
Ответ: ω(Fe2+)граф = 14,31 %; ω(Fe2+)расч = 14,49 %.
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
