В следующих примерах рассчитать и построить кривую титрования 100 мл указанного вещества. Разбавление раствора при титровании в расчетах можно не учитывать. Концентрацию ионов водорода принять равной 1 моль/л (молярная концентрация эквивалента).
Дано:
V2(SO4)3 0,10 М K2Cr2O7 0,10 M
Решение
V2(SO4)3 – восстановитель; K2Cr2O7 – окислитель.
В ходе титрования идёт реакция
3V2(SO4)3 + K2Cr2O7 + H2SO4 = 6VOSO4 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O
2V3+ + 2H2O – 2e → 2VO2+ + 4H+ | 3 – восстановление;
Cr2O72- + 14H+ + 6e → 2Cr3+ + 7H2O | 1 – окисление.
Метод анализа – окислительно-восстановительное титрование.
Е0(VО2+ + 2Н+/V3+ + Н2О) = +0,337 В;
Е0(Cr2O72- + 14H+/2Cr3+ + 7H2O) = +1,33 В.
До точки эквивалентности потенциал системы вычисляем по системе определяемого вещества – восстановителя:
E=EVO2++2H+/V3++H2O0+0,059n1∙lgV3+VO2+,
где Е0(VО2+ + 2Н+/V3+ + Н2О) – стандартный окислительно-восстановительный потенциал определяемого вещества, равен +0,337 В;
п1 – число электронов, которое отдает один ион V3+, равно 1;
[V3+] и [VO2+] – концентрации окисленной и восстановленной форм ванадия.
Когда оттитровано 50 % V2(SO4)3, потенциал раствора равен
E=0,337+0,0591∙lg501-50=0,337 (В).
Когда оттитровано 90 % V2(SO4)3, потенциал раствора равен
E=0,337+0,0591∙lg0,91-0,9=0,393 (В).
Когда оттитровано 99 % V2(SO4)3, потенциал раствора равен
E=0,337+0,0591∙lg0,991-0,99=0,455 (В).
Когда оттитровано 99,9 % V2(SO4)3, потенциал раствора равен
E=0,337+0,0591∙lg0,9991-0,999=0,514 (В).
В точке эквивалентности потенциал раствора зависит от потенциалов как восстановителя, так и окислителя:
Eт.э.=EVO2++2H+/V3++H2O0+6∙ECr2O72-+14H+/2Cr3++7H2O06+1-0,0596+1∙lg2∙CCr3+,
где Е0(VО2+ + 2Н+/V3+ + Н2О) – стандартный окислительно-восстановительный потенциал определяемого вещества, равен +0,337 В;
Е0(Cr2O72- + 14H+/2Cr3+ + 7H2O) – стандартный окислительно-восстановительный потенциал системы окислителя, равен +1,33 В;
6 – число электронов, которые принимает окислитель;
1 – число электронов, которые отдает восстановитель;
С(Cr3+) – молярная концентрация Cr3+ в точке эквивалентности, 0,10 моль/дм3.
Eт.э.=0,337+6∙1,336+1-0,0596+1∙lg2∙0,10=1,182 (В).
После точки эквивалентности потенциал раствора вычисляем по системе окислителя:
E=ECr2O72-+14H+/2Cr3++7H2O0+0,059n2∙lgCr2O72-Cr3+2,
где Е0(Cr2O72- + 14H+/2Cr3+ + 7H2O) – стандартный окислительно-восстановительный потенциал системы окислителя, равен +1,33 В;
п2 – число электронов, которые принимает окислитель, равно 6;
[Cr2O72-] и [Cr3+] – концентрации окисленной и восстановленной форм хрома.
При добавлении 100,1 мл K2Cr2O7 (раствор перетитрован на 0,1 %)
E=1,33+0,0596∙lg0,1100=1,300 (В).
При добавлении 101 мл K2Cr2O7 (раствор перетитрован на 1 %)
E=1,33+0,0596∙lg1100=1,310 (В).
При добавлении 110 мл K2Cr2O7 (раствор перетитрован на 10 %)
E=1,33+0,0596∙lg10100=1,320 (В).
При добавлении 150 мл K2Cr2O7 (раствор перетитрован на 50 %)
E=1,33+0,0596∙lg50100=1,327 (В).
При добавлении 200 мл K2Cr2O7 (раствор перетитрован на 100 %)
E=1,33+0,0596∙lg100100=1,330 (В).
Vтитр,
мл Ионы, влияющие на Е Формула для расчёта Е Е, В
50 V3+ + VО2+ E=EVO2++2H+/V3++H2O0+0,059n1∙lgV3+VO2+ 0,337
90
0,393
99
0,455
99,9
0,514
100 V3+ + VО2+
Cr2O72- + 2Cr3+ Eт.э.=EVO2++2H+/V3++H2O0+6∙ECr2O72-+14H+/2Cr3++7H2O06+1-0,0596+1∙lg2∙CCr3+ 1,182
100,1 Cr2O72- + 2Cr3+ E=ECr2O72-+14H+/2Cr3++7H2O0+0,059n2∙lgCr2O72-Cr3+2 1,300
101
1,310
110
1,320
150
1,327
200
1,330
Скачок титрования равен ∆Е = 1,300 – 0,514 = 0,786 (В).
Константа равновесия равна
lgK=Eox0-ERed0∙n0,059;
lgK=1,33-0,337∙60,059=101;
Рисунок 2
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
