Uitwerkingen van de opgaven uit: CHEMISCHE ANALYSE ISBN , 1 e druk, Uitgeverij Syntax Media Hoofdstuk 4 Oxidimetrie bladzijde 1

Transcriptie

1 Hoofdstuk 4 Oxidimetrie bladzijde 1 Opgave 1 Hoe groot is het oxidatiegetal van elk atoom in de onderstaande deeltjes? Uitgangspunten: H = +1 O = 2 metaalion (K + ) krijgt ionlading. som van de ladingen = lading deeltje a H 2O H +1 O 2 b HClO 3 H +1 O 2 Cl +5 c S 2O 3 O 2 S +2 d K 2Cr 2O 7 K +1 O 2 Cr +6 e SO 3 O 2 S +4 f S 4O 6 O 2 S +2,5 Opgave 2 Hoe groot is het oxidatiegetal van jood in de onderstaande deeltjes? Uitgangspunten: H = +1 O = 2 metaalion (K + ) krijgt zijn ionlading als oxidatiegetal som van de ladingen = lading deeltje a KI 1 b NaIO 4 +7 c KIO 2 +3 d I2 0 e HIO +1 f I 2O 3 +3 Opgave 3 Hieronder is het spanningsverloop bij een titratie met kaliumpermanganaat weergegeven. Bepaal het titratieeindpunt.

2 Hoofdstuk 4 Oxidimetrie bladzijde 2 V (ml) V (mv) ΔV/ ΔV Δ (ΔV/ ΔV)/ ΔV KMnO 4opl. 11, , , , V = 12, /(26+20) x 0,1 = 12,26 ml 12, , , ,6 826 Opgave 4 Men wil permanganometrisch de onderstaande stoffen titreren. Geef voor elk van de stoffen de redoxreactie tijdens de titratie (gebruik tabel II). a oxaalzuurdihydraat (COOH) 2.2H 2O MnO H 3O e Mn H 2O x 2 (COOH) H 2O 2 e + 2 CO H 3O + x (COOH) MnO H 3O + 10 CO Mn H 2O b ijzer(ii)sulfaat FeSO 4 MnO H 3O e Mn H 2O x 1 Fe 2+ + Fe 3+ + e x Fe 2+ + MnO H 3O + 5 Fe 3+ + Mn H 2O c diwaterstofperoxide H 2O 2

3 Hoofdstuk 4 Oxidimetrie bladzijde 3 MnO H 3O e Mn H 2O x 2 H 2O H 2O 2 e + O H 3O + x H 2O MnO H 3O + 5 O Mn H 2O d natriumsulfiet Na 2SO 3 MnO H 3O e Mn H 2O x 2 H 2SO H 2O 2 SO e + 4 H 3O + x H 2SO MnO 4 + H 2O 5 SO Mn H 3O + e diwaterstofsulfide H 2S MnO H 3O e Mn H 2O x 2 H 2S + 2 H 2O S + 2 H 3O e x H 2S + 2 MnO H 3O + 5 S + 2 Mn H 2O Opgave 5 Bij de bepaling van KMnO 4 in een titreeroplossing wordt 564,0 mg ammoniumijzer(ii)sulfaathexahydraat ((NH 4) 2Fe(SO 4) 2.6H 2O, M = 392,14 g/mol) opgelost en in zuur milieu met de KMnO 4oplossing getitreerd. Verbruik: 14,20 ml KMnO 4oplossing. Bereken c(kmno 4). Reactie: 5 Fe 2+ + MnO H 3O + 5 Fe 3+ + Mn H 2O n B = m B M B Inweeg: 564,0 mg / 392,14 mg/mmol = 1,4383 mmol Fe 2+ 1,4383 mmol Fe 2+ reageert met 1 / 5 x 1,4383 mmol = 0,2877 mmol KMnO 4 0,2877 mmol KMnO 4 zit in 14,20 ml KMnO 4oplossing: c(kmno 4) = 0,2877 mmol / 14,20 ml = 0,02026 mol/l Opgave 6 Ter bepaling van de massaconcentratie waterstofperoxide in een mondspoelmiddel lossen we 150,0 mg van het product op, voegen 10 ml zwavelzuur (c(h 2SO 4) = 4 mol/l) toe en titreren met een permanganaatoplossing (c(kmno 4) = 0,02050 mol/l). Verbruik: 16,63 ml.

4 Hoofdstuk 4 Oxidimetrie bladzijde 4 Reactie: 5 H 2O MnO + 6 H 3O + 2 Mn H 2O + 5 O 2 Hoe groot is het massapercentage H 2O 2 in het monster? n B = V c B Getitreerd: 16,63 ml x 0,02050 mmol/ml = 0,3409 mmol MnO 0,3409 mmol MnO reageert met: 5 / 2 x 0,3409 mmol = 0,8523 mmol H 2O 2 m B = n B M B m(h 2O 2) = 0,8523 mmol x 34,0 mg/mmol = 28,98 mg. Massa%: 28,98 mg / 150,0 mg x 100% = 19,32%(m/m) Opgave 7 Ter bepaling van het zuurstofgehalte in oppervlaktewater volgens de methode van Winkler wordt aan 250,0 ml oppervlaktewater een overmaat mangaan(ii)sulfaat en kaliumhydroxide toegevoegd. Men lost het neerslag op door toevoeging van fosforzuur, tegelijk ontstaat er jood. Reacties: 4 Mn 2+ + O OH + 2 H 2O 4 Mn(OH) 3(s) 2 Mn(OH) 3(s) + 2 I + 6 H 3O + 2 Mn 2+ + I H 2O Titratie: 2 + I 2 S 4O I Bij de titratie wordt 7,50 ml titrant (S 2O 3 ) verbruikt, (c(na 2S 2O 3) = 0,0495 mol/l). Bereken het zuurstofgehalte in mg/l. Dit is een gehaltebepaling, we beginnen de berekening met de titratieuitkomst: getitreerd: 7,50 0,04950 mmol S 2O 3 0,3713 mmol S 2O 3 dit reageert met: 0,5 7,50 0,04950 mmol I 2 0,1856 mmol I 2 dit ontstaat uit: 2 0,5 7,50 0,04950 mmol Mn(OH) 3 0,3713 mmol Mn(OH) 3 dit is ontstaan uit: 0,25 2 0,5 7,50 0,04950 mmol O 2 0,0928 mmol O 2 Het monster bevat dus: 0,0928 mmol 32 mg/mmol = 2,97 mg O 2 in 250 ml! Zuurstofgehalte in mg/l: 1000/250 2,97 = 11,88 mg O 2/L

5 Hoofdstuk 4 Oxidimetrie bladzijde 5 Opgave 8 Geef reacties tussen I in zuur milieu en de volgende oxidatoren. a cloorbleekloog NaClO 2 I I e ClO + 2 e + 2 H 3O + Cl + 3 H 2O + ClO + 2 I + 2 H 3O + I 2 + Cl + 3 H 2O b diwaterstofperoxide H 2O 2 2 I I e H 2O H 3O e 4 H 2O + H 2O H 3O I I H 2O c ozon O 3 2 I I e O H 3O e 3 H 2O + O 2 + O H 3O I I H 2O + O 2 d kaliumjodaat KIO 3 2 I I e x 3 IO H 3O e I + 9 H 2O x 1 + IO H 3O I 3 I H 2O e kaliumdichromaat K 2Cr 2O 7 2 I I e x 3 Cr 2O H 3O e 2 Cr H 2O x 1 + Cr 2O H 3O I 3 I Cr H 2O Opgave 9 De analytische concentratie van de natriumthiosulfaatoplossing kan worden bepaald op kaliumjodaat. Een analist weegt hiertoe 450,3 mg KIO 3 af en lost de stof op tot 100,0 ml (maatkolf). Hiervan pipetteert hij 25,00 ml in een conische kolf. Na toevoeging van een

6 Hoofdstuk 4 Oxidimetrie bladzijde 6 overmaat zwavelzuur en kaliumjodide wordt het mengsel getitreerd met natriumthiosulfaat. Verbruik: 26,75 ml. Bereken de analytische concentratie van Na 2S 2O 3 in de titreervloeistof. Reacties: IO H 3O I 3 I H 2O en 2 S 2O 3 + I 2 S 4O I n B = m B M B Inweeg: 450,3 mg / 214,0 mg/mmol = 2,104 mmol KIO 3 opgelost in 100,0 ml In 25,00 ml oplossing zit dan: 25 / 100 x 2,104 mmol = 0,526 mmol KIO 3 0,526 mmol KIO 3 geeft door de reactie met I : 3 x 0,526 mmol = 1,578 mmol I 2 1,578 mmol I 2 reageert met 2 x 1,578 mmol = 3,156 mmol Na 2S 2O 3 3,156 mmol Na 2S 2O 3 zit in 26,75 ml titreervloeistof: c (Na 2S 2O 3) = 3,156 mmol / 26,75 ml = 0,1180 mol/l Opgave 10 Chloorbleekloog (bleekwater) bevat chloor opgelost met NaOH: Cl OH ClO + H 2O + Cl Bij toevoeging van zuur komt het chloor weer vrij: ClO + Cl + 2 H 3O + Cl H 2O Het chloor dat gebonden is en op bovenstaande wijze kan worden vrijgemaakt noemt men: "werkzaam" of "actief" chloor. Een analiste weegt 1,472 g chloorbleekloog af en voegt na verdunnen achtereen volgens toe: 2 g KI en 10 ml zoutzuur (c(hcl) = 4 mol/l). Ze titreert vervolgens het vrijgekomen jood met 15,72 ml natriumthiosulfaatoplossing met c(na 2S 2O 3) = 0,1108 mol/l. Bereken het gehalte aan actief chloor in g Cl 2 per 100 g oplossing.

7 Hoofdstuk 4 Oxidimetrie bladzijde 7 Reactie: ClO + 2 I + 2 H 3O + I 2 + Cl + 3 H 2O OF: Cl I I Cl En titratie: 2 S 2O 3 + I 2 S 4O I 1 mmol Cl 2 geeft 1 mmol I 2 reageert met 2 mmol S 2O 3 Verbruik: n B = V c B 15,72 ml x 0,1108 mmol/ml = 1,742 mmol S 2O 3 Reageert met: 1 / 2 x 1,742 mmol = 0,8709 mmol I 2 en dus ook Cl 2 m B = n B M B m(cl 2) = 0,8709 mmol x 70,91 mg/mmol = 61,75 mg Cl 2 De inweeg van 1,472 g chloorbleekloog bevat dus 61,75 mg Cl 2, per 100 g bleekloog is dat: 100 / 1,472 x 61,75 mg = 4195 mg Cl 2/100 g 4,20 g Cl 2/100 g Opgave 11 Ter bepaling van sulfiet in een zout wordt aan 223,6 mg van het zout 50,00 ml joodoplossing (c(i 2) 0,05 mol/l) en 5 ml zoutzuur (c(hcl) = 4 mol/l) toegevoegd. Reactie: SO 3 + I H 2O 2 I + SO H 3O + De overmaat jood wordt teruggetitreerd met 30,76 ml natriumthiosulfaatoplossing waarvan de analytische concentratie 0,0927 mol/l bedraagt. Bij een blancotitratie verbruikt 25,00 ml joodoplossing 33,15 ml natriumthiosulfaat. Bereken het massapercentage SO 3 in het monster. Blanco: 25 ml I 2 opl. verbruikt: 33,15 ml x 0,0927 mmol/ml = 3,073 mmol natriumthiosulfaat 50 ml I opl zou dan verbruiken: 50 / 25 x 3,073 = 6,146 mmol natriumthiosulfaat 50 ml I opl bevat dan: 1 / 2 x 6,146 mmol = 3,073 mmol I 2 Terug getitreerd 30,76 ml x 0,0927 mmol/ml = 2,851 mmol natriumthiosulfaat, dat is: 1 / 2 x 2,851 mmol = 1,426 mmol I 2 Verbruikt door monster: 3,073 mmol 1,426 mmol = 1,647 mmol I 2 1,647 mmol I 2 heeft met evenveel SO 3 gereageerd.

8 Hoofdstuk 4 Oxidimetrie bladzijde 8 m(so 3 ) = 1,647 mmol x 80,0 mg/mmol = 131,8 mg SO 3 Massa% = 131,8 mg / 223,6 mg x 100% = 58,9%(m/m) Opgave 12 Voor de bepaling van methanal (CH 2O) in de handelsoplossing "formaline", weegt men 715,5 mg monster af en verdunt men deze hoeveelheid tot 500,0 ml. Van deze verdunning neemt men 25,00 ml in behandeling. Toegevoegd wordt : 25,00 ml joodoplossing met c(i 2) 0,05 mol/l) en 2 ml natronloog (c(naoh) 4 mol/l). Nu treden de volgende reacties op: I OH I + IO + H 2O IO + CH 2O I + HCOOH 1 mmol I 2 levert 1 mmol IO, dit reageert met 1 mmol CH 2O Na 5 minuten wordt de oplossing aangezuurd en het vrijgekomen jood getitreerd met natriumthiosulfaat. Reacties: IO + I + 2 H 3O + I H 2O I S 2O 3 2 I + S 4O 6 Verbruik: 15,05 ml natriumthiosulfaatoplossing, c(na 2S 2O 3) = 0,1105 mol/l. Bij de blancobepaling wordt voor 25,00 ml joodoplossing 22,82 ml "thio" verbruikt. Bereken het massapercentage methanal in het monster. Blanco: 25 ml I 2 opl. verbruikt: 22,82 ml x 0,1105 mmol/ml = 2,522 mmol natriumthiosulfaat 25 ml I opl bevat dan: 1 / 2 x 2,522 mmol = 1,261 mmol I 2 Terug getitreerd 15,05 ml x 0,1105 mmol/ml = 1,663 mmol natriumthiosulfaat, dat is: 1 / 2 x 1,663 mmol = 0,8315 mmol I 2 Verbruikt door monster: 1,261 mmol I 2 0,8315 mmol I 2 = 0,4295 mmol I 2 0,4295 mmol I 2 heeft met evenveel CH 2O gereageerd. De 25 ml in behandeling genomen monster bevat dus 0,4295 mmol CH 2O, de 500 ml oplossing en dan ook de inweeg bevat: 500 / 25 x 0,4295 mmol = 8,590 mmol CH 2O. m(ch 2O) = 8,590 mmol x 30,0 mg/mmol = 257,7 mg.

9 Hoofdstuk 4 Oxidimetrie bladzijde 9 Massa% = 257,7 mg / 715,5 mg x 100% = 36,0 %(m/m) De berekening boven verloopt in vele stappen. Als je overzicht hebt over het titratievraagstuk dan kun je de berekening ook in één keer noteren Overzicht krijg je met een schets: Opgave 13 Hieronder is het spanningsverloop van een jodometrische titratie gegeven. Bepaal het titratieeindpunt.

10 Hoofdstuk 4 Oxidimetrie bladzijde 10 volume (ml) V (mv) ΔV Δ (ΔV) Na 2S 2O 3opl. 22, , , , V = 22, / (14 +31) x 0,1 = 22,63 ml 22, , , ,0 223