Иодометрическое определение меди основано на реакции восстановления двухвалентной меди иодидом калия до одновалентной (реакция 1). Выделившийся при этом иод титруют раствором тиосульфата натрия (реакция 2). Для проведения анализа руды указанным методом её необходимо перевести в раствор. Для этого навеску руды растворяют при нагревании в соляной кислоте с добавлением азотной кислоты. Как правило, одновременно с медью в руде присутствует железо. Если пробу разлагают азотной кислотой, то железо переходит в исследуемый раствор (реакция 3) и мешает иодометрическому определению меди, так как тоже взаимодействует с иодидом калия (реакция 4). Чтобы сделать возможным иодометрическое определение меди в присутствии железа, к анализируемому раствору добавляют фторид калия или аммония, который связывает железо в комплексный ион, не реагирующий с иодидом калия (реакция 5).
1) Напишите уравнения реакций 1–5 (в реакции 3 в качестве исходного вещества используйте
2) Согласно окислительно-восстановительным свойствам ионов, реакция (1) должна протекать справа налево — как окисление меди(I) до меди(II). Однако этого не происходит, реакция полностью идёт слева направо. Как это можно объяснить?
3) При проведении реакции исследуемой руды с иодидом калия в растворе следует избегать длительного контакта раствора с кислородом воздуха. Почему? Обоснуйте свой ответ.
4) Образец руды массой 10,0 г перевели в солянокислый раствор объемом 250,0 см3, отобрали 25,0 см3 этого раствора, и прибавили к нему 10 см3 раствора иодида калия с концентрацией 0,5 моль/дм3. Колбу поместили в тёмное место до окончания реакции, а затем добавили несколько капель крахмала и провели титрование раствором с концентрацией 0,05 моль/дм3. На титрование израсходовано 2,5 см3 раствора Определите массовую долю меди (в расчёте на в руде.
1. Уравнения реакций:
реакция 1: ;
реакция 2: ;
реакция 3: ;
реакция 4: либо ;
реакция 5: .
2. выпадает в осадок, поэтому равновесие реакции 1 сдвигается вправо и обратной реакции не происходит.
3. Кислород окисляет иодид в кислой среде, получается дополнительный иод, он тоже вступает в реакцию с тиосульфатом натрия, в результате метод дает завышенные результаты (содержание меди, полученное данным методом, может оказаться выше, чем реальное).
4. Иодид калия взят в избытке и для расчёта не используется. На титрование израсходовано 0,000125 моль Так как аликвота составила 0,1 от всего раствора (25 мл от 250 мл), то на весь раствор потребовалось бы 0,00125 моль тиосульфата натрия. Из двух первых уравнений реакций (реакции 1 и 2) видно, что количество моль меди равно количеству моль тиосульфата. Умножение на 64 даёт 0,08 г, или (от навески в 10 г) 0,8 %.