Химия

8 класс

Взаимодействие воды с двуокисью серы и иодом находит широкое применение для количественного анализа воды, содержащейся, например, в растворах органических веществ. Этот способ анализа воды был предложен К. Фишером. Для приготовления реактива Фишера 245 г иода и 192 г двуокиси серы растворяют в 790 г пиридина и разбавляют до объема

$5,0 дм^3$ метанолом. Титр реактива Фишера определяют следующим способом: а) в высушенную колбу емкостью

$250 см^3$ помещают

$2,50 см^3$ воды и добавляют безводный метанол до метки; полученный таким образом раствор называют «титрованным раствором воды»; б) пробу «титрованного раствора воды» объемом

$10,0 см^3$ титруют реактивом Фишера в присутствии крахмала до появления голубого окрашивания, при этом на титрование расходуется в среднем примерно

$38,5 см^3$ реактива Фишера. а. Вычислите, какое количество воды (мг) теоретически соответствует

$1 см^3$ реактива Фишера, приготовленного описанным выше способом. б. Чему в действительности соответствует титр реактива Фишера (мг воды/1

$см^3$ реактива) по приведенному выше среднему результату титрования? в. Объясните причину расхождения титров, полученных при ответах на предыдущие вопросы. г. Является ли пиридин органической кислотой или органическим основанием? Как вы представляете его роль в соответствии с законом действующих масс? Зачем в реактив Фишера в качестве составного компонента вводят пиридин? д. Для определения содержания воды в метаноле ква лификации «чистый для анализа» его пробу объемом

$25,0 см^3$ титруют реактивом Фишера, используя на титрование в среднем

$3,78 см^3$ реактива с вычисленным ранее по экспериментальным определениям титром. Плотность метанола равна

$0,797 г/см^3$ . Вычислите процентное (по массе) содержание воды в метаноле квалификации «чистый для анализа».

Основная реакция происходит по уравнению

$SO_2 + I_2 + 2H_2O = H_2SO_4 + 2HI$ .

В

$5,0 дм^3$ раствора содержится

$245 : 254 = 0,965$ моля

$I_2$ и

$192 : 64 = 3$ моля

$SO_2$ , но поскольку

$SO_2$ берется в избытке, титр раствора следует рассчитывать по содержанию иода.

$1 см^3$ раствора содержит

$0,965/5 \cdot 5 \cdot 10^{-3} = 0,193$ моля

$I_2$ , что соответствует

$0,193 \cdot 10^{-3} \cdot 36 = 6,95 \cdot 10^{-3}$ г воды.

Теоретически титр реактива Фишера равен

$6,95 \cdot 10^{-3} \: г \: H_2O/см^3$ .

Для титрования была взята проба, содержащая

$2,5 \cdot 10^{-3}/25 = 100$ мг воды, при этом реальный титр реактива Фишера оказался равным

$100 : 38,5 = 2,60 \: мг \: H_2O/см^3$ .

Причиной отличия реального титра от теоретически вычисленного является трудность обезвоживания исходных реагентов: метанол, используемый как растворитель, содержит некоторое количество

$H_2O$ , которая реагирует с

$SO_2$ и

$I_2$ согласно приведенному выше уравнению, в результате реальный титр реактива Фишера понижается.

Пиридин принадлежит к органическим основаниям. Его роль, судя по всему, заключается в связывании образующейся серной кислоты, что смещает равновесие основной реакции вправо.

$25,0 \cdot 0,797 = 19,92$ г пробы метанола содержит

$3,78 \cdot 2,60 = 9,83$ мг

$H_2O$ , следовательно, процентное содержание воды в метаноле квалификации «чистый для анализа» равно примерно