Цель работы: исследование метода окисления-восстановления в потенциометрическом титровании; определение количества анилина в задаче.
Сущность метода. Потенциометрическое титрование основано на определении точки эквивалентности по зависимости потенциала индикаторного электрода или производной от него функции от объема прибавленного титранта.
Анилин можно титровать стандартным раствором бромата калия в присутствии бромида калия и соляной кислоты. Определение основано на реакции бромирования анилина. При этом сначала происходит образова-ние молекулярного брома:
KBrO3 + 5 KBr + 6 HCl = 3 Br2 + 6 KCl + 3 H2O
Затем выделившийся бром реагирует с анилином:
C6H5NH2 + 3 Br2 = C6H2Br3NH2 + 3 HBr
Точку эквивалентности удобно находить по изменению потенциала платинового электрода, погруженного в испытуемый раствор. В растворе возникает окислительно-восстановительная пара Br2/2Br–. До точки экви-валентности раствор практически не содержит молекул брома, так как Br2 расходуется на реакцию с анилином. В результате потенциал электрода остается постоянным. После точки эквивалентности в растворе появляется заметное количество свободного брома (раствор желтеет) и потенциал электрода возрастает. Скачок потенциала приблизительно равен 0,3 В.
Оборудование: 1) рН-метр или иономер; 2) электроды: платиновый (индикаторный) и хлоридсеребряный (сравнения); 3) магнитная мешалка со штативом; 4) 2 бюретки на 50 см3 для растворов бромата калия и ани-лина (с воронками); 5) два стакана на 100 см3 (ячейки); 6) стакан для слива; 7) кристаллизатор для промывания электродов; 8) пять бюксов и стеклян-ная ложечка для взвешивания сухого бромида калия; 9) фильтровальная бумага; 10) мерные цилиндры на 100 см3 (для Н2О) и на 10 см3 (для раство-ра НСl); 11) промывалка.
Реактивы: 1) 0,2 н. раствор КВrO3 (33,4000 г/дм3); 2) раствор анили-на (10,0 мг/см3 или 9,8 см3/дм3); 3) бромид калия (тв.); 4) концентрирован-ная хлороводородная кислота (в вытяжном шкафу).
Ход работы. За 20 мин до начала измерений включить рН-метр (или иономер) в сеть. По точной навеске приготовить 0,2 н. раствор КВrO3.
Определение концентрации исследуемого раствора анилина. Отмеряют пипеткой 10,00 см3 исследуемого раствора анилина, переносят в ячейку (стакан емкостью 100 см3), прибавляют 2 г бромида калия, 3 см3 концентрированной хлороводородной кислоты, доливают водой, чтобы общий объем системы составил 60 см3. Погружают в ячейку платиновый и хлоридсеребряный электроды. Включают магнитную мешалку.
Титруют раствор анилина стандартным раствором бромата калия. Поскольку реакция протекает медленно, то ЭДС электродной системы измеряют через 4 мин после внесения каждой порции раствора КВrO3. В начальный период и после точки эквивалентности титруют порциями бромата калия по 1,00 см3, вблизи точки эквивалентности – по 0,5 см3 титранта. Определение повторяют 3 раза. Результаты заносят в табл. 2.4. По данным табл. 2.4 построить график зависимости Е – V(KBrO3) (рис. 2.8).
Таблица 2.4
Зависимость потенциала электродной системы от прилитого объема стандартного раствора бромата калия (V(C6H5NH2) = 10,00 см3; Сн(KBrO3) = 0,2000 моль/дм3)
V(KBrO3) | Е, мВ |
… | … |
Рис. 2.8. Кривая потенциометрического титрования
анилина раствором бромата калия
Графическим методом (приложение 3) определить точку эквивалент-ности и эквивалентный объем титранта Vэкв(KBrO3). Титрование повто-ряют для получения трех близких результатов. Для каждого титрования строят свой график. Из трех определений находят средний объем и рассчитывают концентрацию анилина Сн(C6H5NH2) с точ-ностью до трех значащих цифр:
Контрольная задача. Пробу количественно переносят в ячейку. Добавляют бромид калия, соляную кислоту, воду и титруют раствором бромата калия. Результаты обрабатывают так же, как в учебной задаче, но рассчитывают не концентрацию, а объем раствора анилина по его извест-ной концентрации. Находят массу анилина в пробе:
,
где m(C6H5NH2) – масса анилина, г; Сн(С6H5NH2) – молярная концентра-ция эквивалента анилина, моль/дм3; V(С6H5NH2) – объем пробы анилина, см3; Mэкв(C6H5NH2) – молярная масса эквивалента анилина, равная 15,5 г/моль (фактор эквивалентности 1/6).
После работы выньте из стакана магнитный элемент мешалки, вымойте ячейку и электроды, оттитрованный раствор слейте в специаль-ную емкость, налейте в ячейку дистиллированную воду и опустите в нее электроды.