Материал: 978-5-7996-1410-2

Лабораторная работа 3.1

Стандартизация раствора тиосульфата натрия по дихромату калия методом пипетирования

Реактивы и посуда:

–дихромат калия 0,1 н р-р;

–раствор тиосульфата 0,1 н р-р;

–раствор крахмала 0,5% р-р;

–серная кислота 1:5;

–йодид калия 10% р-р;

–коническая колба 300 см3;

–фарфоровая чашка (часовое стекло);

–пипетка 10 или 15 см3;

–бюретка 25 см3;

–мерная пробирка;

–мерный цилиндр 30 см3;

–стеклянная воронка.

В коническую колбу для титрования отбирают аликвотную порцию 10,0 см3 стандартного раствора дихромата калия. Добавляют 15–20 см3 серной кислоты (1:5) и 10,0 см3 раствора йодида калия. Колбу закрывают фарфоровой чашкой и помещают в темное место на 3–5 мин. Затем снимают чашку, ополаскивают дистиллированной водой и титруют без индикатора раствором тиосульфата до желтой окраски. После этого добавляют 2–3 см3 раствора крахмала и продолжают титровать до перехода синей окраски в бледно-зеленую от одной капли титранта. Последние капли тиосульфата прибавляют медленно, тщательно перемешивая раствор. Определение повторяют не менее двух раз.

По результатам титрования рассчитывают точную концентрацию раствора тиосульфата, используя закон эквивалентов.

Лабораторная работа 3.2

Определение содержания меди в растворе в присутствии железа

Реактивы и посуда:

–тиосульфат натрия 0,1 н р-р;

–раствор аммиака 1 :1;

–уксусная кислота (конц.);

40

–раствор крахмала 0,5 % р-р;

–йодид калия 10 % р-р;

–коническая колба 300 см3;

–пипетка 5 или 10 см3;

–бюретка 25 см3;

–фторид натрия;

–мерная пробирка;

–мерный цилиндр 30 см3;

–мерная колба 100 см3;

–стеклянная воронка;

–фарфоровая чашка (часовое стекло).

Работа выполняется в пяти параллелях с последующей оценкой правильности и сходимости результатов анализа (расчет среднего значения, стандартного отклонения; обнаружение и исключение выбросов (Q-тест); расчет случайной погрешности; нахождение доверительного интервала).

Анализируемый раствор получают в мерной колбе. Доводят объем до метки дистиллированной водой и тщательно перемешивают. В пять конических колб для титрования отбирают пипеткой аликвотные порции по 10,0 см3.

Анализируемые растворы нейтрализуют раствором аммиака до появления ярко-синей окраски, характерной для аммиачных комплексов меди. К окрашенным растворам прибавляют по каплям (пипеткой) концентрированную уксусную кислоту для разрушения аммиачных комплексов меди и еще 3–4 см3 избытка. Добавляют около 0,5 г фторида натрия (объяснить, для чего). Охлаждают растворы до комнатной температуры и прибавляют в каждую колбу 25–30 см3 йодида калия. Закрывают колбы чашками (стеклами) и ставят в темное место на 2–3 мин.

Затем снимают чашку (стекло), ополаскивают его над колбой дистиллированной водой и титруют выделившийся йод раствором тиосульфата до соломенно-желтого цвета. После чего добавляют 2–3 см3 раствора крахмала и продолжают титровать до изменения окраски из синей в молочно-белую (розоватую), не изменяющуюся в течение 1–2 мин.

Расчет содержания меди в растворе (в граммах) проводят по формуле

41

m = (NV )Na2S2O3 Mэкв Cu ,

Cu 1000

где N – нормальная концентрация тиосульфата натрия, н; V – объем тиосульфата натрия, затраченный на титрование йода, см3; Mэкв – молярная концентрация эквивалента меди, г/моль-экв.

Лабораторная работа 3.3

Определение содержания меди в сплавах, не содержащих олова

Реактивы и посуда:

–тиосульфат натрия 0,1 н р-р;

–раствор крахмала 0,5 % р-р;

–раствор аммиака 1:1;

–уксусная кислота (конц.);

–азотная кислота 1:1;

–серная кислота 1:1;

–йодид калия 10 % р-р;

–фторид натрия;

–коническая колба 300 см3;

–стакан 300 см3;

–стеклянная воронка;

–стеклянная палочка;

–бумажный фильтр;

–дифениламин;

–фарфоровая чашка (часовое стекло).

Навеску сплава массой 0,1–0,2 г переносят в термостойкий стакан, добавляют 5–10 см3 азотной кислоты и закрывают часовым стеклом. После окончания бурной реакции снимают стекло, ополаскивают его дистиллированной водой и содержимое стакана нагревают на плите до полного растворения пробы. К полученному раствору, сняв стакан с плиты, прибавляют 10 см3 серной кислоты и упаривают его до густых паров SO3. В процессе упаривания ведут контроль за присутствием азотной кислоты, внося в пары SO3 палочку, смоченную дифениламином (реактив на нитрат-ион). При положительной реакции стакан снимают с плитки, охлаждают и осторожно из промывалки обмывают

42

стенки его водой. Затем повторяют операцию упаривания до отрицательной реакции на нитрат-ионы. После этого содержимое стакана охлаждают, разбавляют 10–15 мл воды и нейтрализуют аммиаком до синей окраски. Если в растворе образуется бурый осадок гидроксида железа, то его отфильтровывают и промывают водой, собирая промывные воды в колбу для титрования. Если раствор будет мутным, то отделение железа можно не проводить, а сразу количественно перевести раствор в колбу для титрования. Затем к окрашенному раствору прибавляют по каплям концентрированную уксусную кислоту до разрушения аммиачных комплексов и еще 4–5 см3 избытка. Охлаждают раствор до комнатной температуры, прибавляют 0,1–0,2 г фторида натрия для маскировки небольшого количества Fe3+. Затем добавляют 25–30 см3 йодида калия, закрывают чашкой (стеклом) и ставят в темное место на 2–3 мин. Титруют выделившийся йод ~0,1 н раствором тиосульфата натрия до соломенно-желтого цвета, добавляют 2–3 см3 крахмала и продолжают титровать до изменения окраски из синей в молочно-розовую, не исчезающую в течение 1–2 мин.

Массовую долю меди в сплаве (%) рассчитывают по формуле

где g – масса навески пробы, г.

Лабораторная работа 3.4

Определение меди в керамических ВТСП-материалах (иттрий-бариевых купратах)

Реактивы и посуда:

–тиосульфат натрия 0,1 н р-р;

–раствор крахмала 0,5 % р-р;

–раствор аммиака 1:1;

–уксусная кислота (конц.);

–азотная кислота (конц.);

–хлороводородная кислота 1:1;

–йодид калия 10 % р-р;

–коническая колба 300 см3;

–стакан 100, 200 см3;

43

–пипетка 10,0 см3;

–бюретка 25,0 см3;

–фарфоровая чашка (часовое стекло).

Навеску анализируемой пробы ВТСП-материала (YBa2Cu3O7-δ) массой 0,4–0,5 г переносят в термостойкий стакан вместимостью 100–200 см3, добавляют 10 см3 хлороводородной кислоты 1:1, нагревают на плите до кипения. Затем, сняв стакан с плиты, добавляют в него 1–2 капли концентрированной азотной кислоты и продолжают нагревание, упаривая содержимое стакана до влажных солей, избегая разбрызгивания содержимого и полного обезвоживания солей. После этого добавляют 10 см3 HCl (1:1), нагревают до полного растворения и переводят горячей водой (можно пользоваться промывалкой) в мерную колбу вместимостью 100,0 см3. Колбу с раствором охлаждают и доводят объем дистиллированной водой до метки.

Отбирают пипеткой аликвотную порцию полученного раствора (20,0 см3) и помещают ее в коническую колбу для титрования. Нейтрализуют раствором аммиака до ярко-синей окраски. К окрашенному раствору по каплям добавляют концентрированную уксусную кислотудля разрушения аммиачных комплексов меди и еще 3–4 см3 ее избытка. Охлаждают полученный раствор, добавляют 20–30 см3 йодида калия (10 %), закрывают часовым стеклом (чашкой) и ставят в темное место на 3–4 мин. После этого ополаскивают часовое стекло дистиллированной водой и титруют предварительно установленным рабочим раствором тиосульфата натрия до желтой окраски. Затем прибавляют 2–3 см3 раствора крахмала и продолжают титровать до перехода окраски из синей в молочно-белую (розоватую), не исчезающую в течение1–2 мин.

Повторяют определение еще с двумя аликвотными порциями раствора.

По данным титрования рассчитывают содержание меди в ит- трий-бариевом купрате, используя формулу, приведенную в лабораторной работе 3.3, с учетом разбавления раствора.

Сравнивают результат анализа с теоретическим содержанием меди в YBa2Cu3O7-δ, где δ – отклонение от стехиометрии по кислороду (0< δ< 1, зависит от способа получения, термообработки материала и т. д.). Величину δ уточняют у преподавателя.

44