Na2S2O3 + 1/2I2 = 1/2Na2S4O6 + NaI, или

S2O32- + 1/2I2 = 1/2S4O62- + I-.

Расчет концентрации с(Fe3+) производился по формуле:

с(Fe3+) = с(Na2S2O3) · Vср(Na2S2O3)/ V(Fe3+),

где Vср – среднее арифметическое из трех параллельных измерений.

Перед началом анализа необходимо было стандартизировать раствор тиосульфата по приготовленному из фиксанала раствору дихромата калия, то есть надо было определить с помощью данного раствора тиосульфата количество свободного йода, выделяемого при окислении йодид-ионов стандартным раствором дихромата калия. c(K2Cr2O7) равна 0,01667моль/л.

K2Cr2O7 + KI + 7H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 3I2 + 4K2SO4 + 7H2O

2Na2S2O3 + I2 = Na2S4O6 + 2NaI

Расчет концентрации с(Na2S2O3) производился по формуле:

с(Na2S2O3) = 6 · c(K2Cr2O7) · V (K2Cr2O7)/ Vср(Na2S2O3),

где Vср – среднее арифметическое из трех параллельных измерений.

Экспериментальные данные

Анализ тиосульфата натрия.

Реагенты: 0,05 М раствор H2SO4, 5%-ный раствор KI, 0,01667 М раствор K2Cr2O7, 0,5% раствор крахмала, ~ 0,02 М раствор Na2S2O3.

Ход анализа: В колбу для титрования внести 10 мл раствора серной кислоты, затем 5 мл раствора KI и 2 мл раствора K2Cr2O7. Колбу поместить в темное место на несколько минут до окончания реакции, а затем оттитровать тиосульфатом до обесцвечивания крахмала. (Крахмал добавлять, когда титруемый раствор станет бледно-желтым)

Наши результаты: 1 опыт – 10 мл раствора Na2S2O3

2 опыт – 10,1 мл раствора Na2S2O3

3 опыт – 10 мл раствора Na2S2O3

Vср(Na2S2O3) = 10 мл

Таким образом,

с(Na2S2O3) = 6 · 0,01667 · 0,002/0,01 = 0,02 моль/л.

Анализ сульфата железа(III).

Реагенты: 0,05 М раствор H2SO4, 5%-ный раствор KI, 0,001 М раствор Na2S2O3, 0,5% раствор крахмала, ~ 0,005 М раствор Fe2(SO4)3.

Ход анализа: В колбу для титрования внести 10 мл раствора серной кислоты, затем 5 мл раствора KI и 5 мл раствора Fe2(SO4)3. Колбу поместить в темное место на несколько минут до окончания реакции, а затем оттитровать тиосульфатом до обесцвечивания крахмала. (Крахмал добавлять, когда титруемый раствор станет бледно-желтым)

Наши результаты: 1 опыт – 43,4 мл раствора Na2S2O3

2 опыт – 43,0 мл раствора Na2S2O3

3 опыт – 43,8 мл раствора Na2S2O3

Vср(Na2S2O3) = 43,4 мл

Таким образом, с(Fe3+) = 0,001 · 0,0434/0,005 = 0,0087 моль/л.

Капельный анализ

Для определения концентрации железа в очищенной воде мы использовали капельный анализ на фарфоровых пластинках с углублениями.

Для проведения анализа необходимо было получить шкалу сравнения, то есть приготовить серию растворов с известной концентрацией Fe3+ и Fe2+.

а) Приготовление шкалы сравнения для анализа концентрации Fe3+[15]

Исходный раствор сульфата трехвалентного железа содержал 0,0087 моль/л Fe3+, то есть 487 мг/л ионов Fe3+. Для получения раствора, содержащего 10 мг/л Fe3+, надо взять 20,5 мл исходного раствора и разбавить водой до 1 литра. Для получения растворов меньшей концентрации надо взять соответственно: 7 мг/л - 14,4 мл 0,0087 М раствора и разбавить до 1 литра;

5 мг/л - 10,3 мл 0,0087 М раствора и разбавить до 1 литра;

3 мг/л - 6,2 мл 0,0087 М раствора и разбавить до 1 литра;

1 мг/л - 2,1 мл 0,0087 М раствора и разбавить до 1 литра;

0,5 мг/л - 100 мл раствора с концентрацией 5 мг/л и разбавить до 1 литра;

0,3 мг/л - 100 мл раствора с концентрацией 3 мг/л и разбавить до 1 литра;

0,1 мг/л - 100 мл раствора с концентрацией 1 мг/л и разбавить до 1 литра.

Для колориметрического определения трехвалентного железа в воде использовалась способность ионов Fe3+ образовывать в присутствии избытка роданида аммония (калия) ряд железородановых комплексов, начиная с [Fe(CNS)]2+ и кончая [Fe(CNS)6]3-. Эти комплексы придают раствору окраску от желтовато-розовой до красной в зависимости от концентрации железа в растворе. По интенсивности окраски можно сделать заключение о приближенном содержании количества железа в воде. Для капельного анализа использовался 50%-ный раствор КCNS.

Ход анализа концентрации Fe3+:

В углубление капельной пластинки вносится 2 капли исследуемого раствора и туда же добавляется 2 капли 50%-ного раствора КCNS. В соседние углубления капельной пластинки вносится по 2 капли растворов с известным содержанием железа, туда также добавляется раствор роданида калия. Путем сравнения интенсивности окрашивания делается вывод о содержании железа в воде.

Наша шкала сравнения для анализа содержания трехвалентного железа выглядела приблизительно таким образом:

~10 мг/л ~5 мг/л ~3 мг/л ~1 мг/л ~0,5 мг/л ≤ 0,3 мг/л

б) Приготовление шкалы сравнения для анализа концентрации Fe2+[15]

Исходный раствор соли Мора содержал 28 мг/л Fe2+. Для получения раствора, содержащего 20 мг/л Fe2+, надо взять 71,4 мл исходного раствора и разбавить водой до 100 мл. Для получения растворов меньшей концентрации надо взять соответственно:

15 мг/л - 53,6 мл исходного раствора и разбавить до 100 мл;

10 мг/л - 35,7 мл исходного раствора и разбавить до 100 мл;

7 мг/л - 25 мл исходного раствора и разбавить до 100 мл;

5 мг/л - 17,8 мл исходного раствора и разбавить до 100 мл;

4 мг/л - 14,3 мл исходного раствора и разбавить до 100 мл;

3 мг/л - 10,7 мл исходного раствора и разбавить до 100 мл;

1 мг/л - 3,6 мл исходного раствора и разбавить до 100 мл;

Для колориметрического определения двухвалентного железа в воде использовалась способность красной кровяной соли, гексацианоферрата(III) калия K3[Fe(CN)6], образовывать в присутствии ионов Fe2+ комплексное соединение темно-синего цвета – турнбулевую синь. Реакция является самой чувствительной на ионы Fe2+ и фармакопейной, однако она не позволяет определять двухвалентное железо на уровне ПДК 0,3 мг/л.

Гексацианоферрат(III) калия образует красно-коричневые кристаллы, переходящие при растирании в желтый порошок, легко растворяющийся в воде с зеленоватым окрашиванием жидкости. Для капельного анализа использовался 25%-ный раствор K3[Fe(CN)6].