第五章 氧化还原滴定法 KMnO4 H2O2
第五章 氧化还原滴定法 学习要点 电极电位、标准电极电位和条件电极电位的概念、影响电极电位的因素、氧化还原滴定反应指示剂、高锰酸钾法的基本原理、重铬酸钾法的基本原理、碘量法的基本原理.氧化还原滴定法有关计算 能力目标 能够制备高锰酸钾、重铬酸钾、碘、硫代硫酸钠标准滴定溶液 能运用高锰酸钾法测定工业过氧化氢中H2O2含量 能够利用重铬酸钾法测定铁矿石中的全铁量 能够利用碘量法测定胆矾中CuSO4·5H2O的含量 能够对氧化还原滴定法的滴定结果进行计算
②能运用高锰酸钾法测定工业过氧化氢中H2O2含量 ③能够对氧化还原滴定法的滴定结果进行计算 案例教学分析: 1、任务内容:高锰酸钾法测定工业过氧化氢中H2O2含量 2、工作标准:GB1616—2003 3、知识要点 ①电极电位、标准电极电位和条件电极电位 ②氧化还原滴定反应指示剂 ③高锰酸钾法的基本原理 ④掌握国家标准及相关要求 4、技能目标 ①高锰酸钾标准滴定溶液的制备 ②能运用高锰酸钾法测定工业过氧化氢中H2O2含量 ③能够对氧化还原滴定法的滴定结果进行计算 ④能够解读国家标准
案例一 工业过氧化氢中H2O2的测定 理论基础 一 能斯特方程和电极电位 二 氧化还原滴定指示剂 三 高锰酸钾法
一 能斯特方程和电极电位 1 能斯特方程与标准电极电位 2 条件电极电位 3 影响电极电位的因素
能斯特方程与标准电极电位 氧化还原电对 Ox1 + ne Red1 Red2 Ox2 + ne Ox1 + Red2 Ox2 + Red1 电对 物质的氧化型(高价态)和还原型(低价态)所组成的体系称为氧化还原电对简称电对 电对书写形式 氧化型/还原型(高价态/低价态) 如:Fe3+/Fe2+, I2/I-, Fe(CN)63-/Fe(CN)64-
1 能斯特方程与标准电极电位 能斯特方程 在25℃时,能斯特方程可简化为 当α(Ox) = α(Red) =1mol/L时,
1 能斯特方程与标准电极电位 标准电极电位 参与电极反应的物质都处于标准状态(活度=1)时的电极电位,即在一定温度下(通常为25℃),当α(Ox) =α(Red)=1mol/L时(若反应中有气体参加,则其分压等于1标准大气压)的电极电位。标准电极电位仅随温度变化 电对的电位值越高,其氧化态的氧化能力越强;电对的电位值越低,其还原态的还原能力越强。根据电对的标准电位,可以基本判断氧化还原反应进行的方向。
2 条件电极电位 条件电极电位 能斯特方程中直接以溶液的浓度代替活度 则 2 条件电极电位 条件电极电位 能斯特方程中直接以溶液的浓度代替活度 则 在一定条件(介质、浓度)下,当氧化态和还原态的分析浓度均为1 mol/L时,校正了离子强度及副反应的影响后实际电极电位。在离子强度和副反应系数等条件不变的情况下为一常数。
3 影响电极电位因素 离子强度 在氧化还原反应中,溶液的离子强度一般较大,氧化态和还原态的电荷数也较高,因此它们的活度系数都远小于1,使得电对的条件电极电位与标准电极电位产生差异。但实际中活度系数不易求得,且其影响远小于各种副反应,故计算中一般忽略离子强度的影响。
3 影响电极电位因素 当电对的半反应有H+和OH-参加时,溶液的酸度对条件电极电位有很大的影响,甚至使某些氧化还原反应方向改变。 溶液的酸度 3 影响电极电位因素 溶液的酸度 当电对的半反应有H+和OH-参加时,溶液的酸度对条件电极电位有很大的影响,甚至使某些氧化还原反应方向改变。 例如 H3AsO4 + 2H+ + 2e → HAsO2 + 2H2O Φ0 = 0.56V I3- + 2e → 3I- Φ0 = 0.54V [H+] =1mol/L H3AsO4 / HAsO2的Φ0 = 0.56V 当[H+] =10-4mol/L时, H3AsO4 / HAsO2的Φ0’= 0.088V, 故I2可氧化As(Ⅲ) 为As(Ⅴ)。
3 影响电极电位因素 生成络合物的影响 在氧化还原反应中,当加入能与氧化态或还原态生成络合物的络合剂时,由于氧化态或还原态的浓度发生了变化,改变了该电对的电极电位。常利用这一性质消除干扰。 I3- + 2e → 3I- Φ0 = 0.54V Fe3+ + e → Fe2+ Φ0 = 0.77V 加F-后Fe3+ /Fe2+的Φ0 = 0.25 V, 使Fe3+不能氧化I-
3 影响电极电位因素 生成沉淀的影响 在氧化还原反应中,当加入能与氧化态或还原态生成沉淀物的沉淀剂时,由于氧化态或还原态的浓度发生了变化,改变了该电对的电极电位 。 I3- + 2e → 3I- Φ0 = 0.54V Cu2+ + e → Cu+ Φ0 = 0.17V 当[Cu2+]= [I-]= 1mol/L 时 , 则 2Cu2+ + 4I- → 2CuI↓ +I 2 Φ0’ = 0.88V 使Cu2+能氧化I-为I 2
二 氧化还原滴定指示剂 1 自身指示剂 2 特殊指示剂 3 氧化还原指示剂
二 氧化还原滴定指示剂 1 自身指示剂 在氧化还原滴定中,标准溶液或被滴定的物质本身有颜色,如果反应后变为无色或浅色物质,那么滴定时就不必另加指示剂。例如,在高锰酸钾法,KMnO4的浓度约为10-6 mol/L时,就可以看到溶液呈粉红色。 MnO4- + 5e → Mn2+ 紫色 无色 2.5×10-6mol/L→粉红色 优点:无须选择指示剂,利用自身颜色变化指示终点
二 氧化还原滴定指示剂 例:淀粉 + I2 →深蓝色化合物 二 氧化还原滴定指示剂 2 专属指示剂 有些物质本身并不具有氧化还原性,但它能与氧化剂或还原剂产生特殊的颜色,因而可以指示滴定终点。例如,可溶性淀粉与碘溶液反应,生成深兰色的化合物,当I2被还原为I-时,深蓝色消失,因此,在碘量法中,可用淀粉溶液做指示剂。 例:淀粉 + I2 →深蓝色化合物 5.0×10-6mol/L显著蓝色
二 氧化还原滴定指示剂 3 氧化还原指示剂 这类指示剂的氧化态和还原态具有不同的颜色,在滴定过程中,指示剂由氧化态变为还原态,或由还原态变为氧化态,根据颜色的突变来指示终点。 例如,用K2Cr2O7溶液滴定Fe2+,用二苯胺磺酸钠为指示剂。其还原态无色,氧化态紫红色,化学计量点时,由还原态变为氧化态,溶液显紫红色,因而可以指示滴定终点。 In(Red) - ne- In(Ox) 无色 紫色
二 氧化还原滴定指示剂 3 氧化还原指示剂 在选择氧化还原型指示剂时,应使指示剂的条件电极电位尽量与反应的化学计量点电位一致,以减小终点误差。注意指示剂空白值的影响。
三 高锰酸钾法 1 KMnO4法基本原理 2 KMnO4法的特点 3 KMnO4法的应用
三 高锰酸钾法 在强酸性溶液中: MnO4-被还原为Mn2+ MnO4- + 8H+ +5e- → Mn2+ +4H2O Φ0 =1.51V 1 KMnO4法基本原理: 高锰酸钾是强氧化剂,其氧化能力和还原产物与溶液的酸度有关 在强酸性溶液中: MnO4-被还原为Mn2+ MnO4- + 8H+ +5e- → Mn2+ +4H2O Φ0 =1.51V 注:酸性调节——采用H2SO4 ,不采用HCl 在微酸性、中性或弱碱性溶液中 MnO4-被还原为MnO2 。 MnO4-+2H2O+ +3e- → MnO2 + 4OH- Φ0 =0.588V 在强碱性溶液中: MnO4-被还原为MnO42- MnO4- + e- → MnO42- Φ0 =0.564V 常用于有机物的测定
三 高锰酸钾法 2 KMnO4法的特点 优点:氧化能力强,可以直接、间接地测定多种无机物和有机物;Mn2+近于无色,一般无需另加指示剂。 缺点:标准溶液不稳定;反应历程比较复杂,易发生副反应;滴定的选择性较差。需严格控制滴定条件。
三 高锰酸钾法 3 KMnO4法的应用 直接滴定法 测定许多还原性物质 Fe2+、NO2-、As(III)、H2O2 、C2O42-等。测定H2O2反应式如下: 2MnO4- + 5H2O2 + 6H+ → 2Mn2+ +5O2 + 8H2O 返滴定法 测定软锰矿中的MnO2 利用MnO2与C2O42―在酸性溶液中的反应。其反应式如下: MnO2 + C2O42- + 4H+ → Mn2++ 2CO2 + 2H2O 2MnO4- + 5C2O42- + 16H+ → 2Mn2++ 10CO2 + 8H2O
三 高锰酸钾法 3 KMnO4法的应用 间接滴定法 测定Ca2+ 、Th4+ 测定Ca2+时,先将Ca2+沉淀为CaC2O4,再用稀H2SO4将所得沉淀溶解,用KMnO4标准溶液滴定溶液中的C2O42-,间接求得Ca2+含量 化学需氧量测定:地表水、饮用水、生活污水 4MnO4- + 12H+ + 5C → 4Mn2+ + 5CO2+6H2O 过量KMnO4 →过量Na2C2O4 → KMnO4
案例一 工业过氧化氢中H2O2的测定 技能基础 一 高锰酸钾标准滴定溶液的制备 二 高锰酸钾法有关计算
一 高锰酸钾标准滴定溶液的制备 KMnO4溶液的配制 配制较稳定的KMnO4溶液采用措施: 一 高锰酸钾标准滴定溶液的制备 KMnO4溶液的配制 配制较稳定的KMnO4溶液采用措施: 称取稍多于理论的KMnO4,溶解在规定体积的蒸馏水中。 将配好的KMnO4溶液加热沸腾,并保持微沸约1h,然后放置2~3天,使溶液中可能存在的还原性物质完全氧化。 用微孔玻璃漏斗过滤,除去析出的沉淀。 将过滤后的KMnO4溶液储存在棕色瓶中,并存放在暗处,以待标定。
* 温度 70~85℃。温度高于90℃,会使草酸发 生分解。 一 高锰酸钾标准滴定溶液的制备 KMnO4溶液的标定 标定KMnO4标准滴定溶液的基准物质有:Na2C2O4、H2C2O4·2H2O、(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O以及纯铁丝等。其中常用的是Na2C2O4,在H2SO4溶液中反应式: 2MnO4― + 5C2O42― + 16H+ 2Mn2+ + 10CO2↑+ 8H2O 标定条件控制 * 温度 70~85℃。温度高于90℃,会使草酸发 生分解。 * 酸度 酸度控制在0.5~1mol/L。 * 滴定速度 开始滴定时的速度不宜太快。 * 指示剂 KMnO4自身指示剂。 * 滴定终点 粉红色在30s不褪色。
一 高锰酸钾标准滴定溶液的制备 标定结果的计算 高锰酸钾标准滴定溶液的浓度可按下式计算: c( KMnO4) =
二 高锰酸钾法有关计算 例题:称取0.1802g石灰石试样溶于HCl溶液后,将 钙沉淀为CaC2O4。将沉淀过滤、洗涤后溶于稀H2SO4溶液中,用0.02016 mol·L-1KMnO4标准溶液滴定至终点,用去28.80mL,求试样中的钙含量。 解 根据等物质的量规则
技能训练16 高锰酸钾标准滴定溶液的制备 训练目标 试剂和仪器 学会制备KMnO4标准滴定溶液; 试剂: 固体KMnO4 ; H2SO4溶液c(H2SO4)=3mol/L ; 基准物质Na2C2O4。 。 仪器: 烧杯、棕色试剂瓶、锥形瓶、滴定管、架盘天平、分析天平等
技能训练16 高锰酸钾标准滴定溶液的制备 训练步骤 高锰酸钾标准滴定溶液 [c( KMnO4)=0.1mol/L]配制 称取1.6g 固体高锰酸钾于500mL烧杯中,加入500mL 蒸馏水使 之溶解。盖上表面皿,在电炉上加热至沸,缓缓煮沸15min,冷却后置于暗处静置数天(至少2~3天)后,用G4玻璃砂心漏斗(该漏斗预先以同样浓度的KMnO4溶液缓缓煮沸5min)或玻璃纤维过滤,除去MnO2等杂质,滤液贮存于干燥具玻璃塞的棕色试剂瓶(试剂瓶用KMnO4溶液洗涤2~3次),待标定。或溶解KMnO4后,保持微沸状态1h,冷却后过滤,滤液贮存于干燥棕色试剂瓶,待标定。
技能训练16 高锰酸钾标准滴定溶液的制备 训练步骤 高锰酸钾标准滴定溶液 [c( KMnO4)=0.1mol/L]标定 准确称取0.15~0.20g 基准物质Na2C2O4(准确至0.0001g),置于250mL锥形瓶中,加30mL蒸馏水溶解,再加入10mL 3mol/L的H2SO4溶液,加热至75~85℃(开始冒蒸气),趁热用待标定的KMnO4溶液滴定。滴定时应注意滴定速度,开始时因反应较慢,应在加入的一滴KMnO4溶液褪色后,再加下一滴。滴定至溶液呈粉红色且30s不褪即为终点。记录消耗KMnO4标准滴定溶液的体积,同时做空白实验。
技能训练16 高锰酸钾标准滴定溶液的制备 结果计算 c( KMnO4) ═
数据记录 高锰酸钾标准滴定溶液标定 I Ⅱ Ⅲ l标准溶液浓度(mol/L ) 次数 项目 敲样前(称量瓶+基准物)质量/g 数据记录 高锰酸钾标准滴定溶液标定 次数 项目 I Ⅱ Ⅲ 敲样前(称量瓶+基准物)质量/g 敲样后(称量瓶+基准物)质量/g 基准物质量/g 消耗标准溶液体积/mL (V1 ) 空白消耗标准溶液体积/mL (V0 ) l标准溶液浓度(mol/L ) 标准溶液平均浓度(mol/L ) 相对平均偏差(%)
训练目标 试剂和仪器 技能训练17 工业过氧化氢中H2O2的测定 试剂: KMnO4标准滴定溶液:c( KMnO4)=0.1mol/L ; 学会正确判断滴定终点 试剂和仪器 试剂: KMnO4标准滴定溶液:c( KMnO4)=0.1mol/L ; H2SO4溶液:c(H2SO4)=3mol/L; 工业双氧水试样。 仪器: 分析天平、烧杯、锥形瓶、滴定管等。
技能训练17工业过氧化氢中H2O2的测定 训练步骤 以减量法称取双氧水试样0.15~0.20g(精确至0.0001 g)置于一已加有100mL硫酸溶液的250mL锥形瓶中,用c( KMnO4)=0.1mol/L的KMnO4标准滴定溶液滴定至溶液呈粉红色并在30s内不褪色即为终点,记录所消耗KMnO4标准滴定溶液的体积V。
技能训练17工业过氧化氢中H2O2的测定 结果计算
数据记录 工业过氧化氢中H2O2的测定 I Ⅱ Ⅲ 次数 项目 滴样前(滴瓶+样品)质量/g 滴样后(滴瓶+样品)质量/g 样品质量/g 消耗标准溶液体积/mL (V1 ) H2O2含量ω(H2O2) H2O2 平均含量 相对平均偏差(%)
案例二 铁矿石中全铁含量的测定 案例教学分析: 1、任务内容:重铬酸钾法测定铁矿石中全铁含量 2、工作标准:GB/T 6730.5—2007 案例二 铁矿石中全铁含量的测定 案例教学分析: 1、任务内容:重铬酸钾法测定铁矿石中全铁含量 2、工作标准:GB/T 6730.5—2007 3、知识要点 ①重铬酸钾法的基本原理 ②重铬酸钾法测定铁矿石中全铁含量的原理 ③国家标准及相关要求 4、技能目标 ①能够制备重铬酸钾标准滴定溶液 ②能运用重铬酸钾法测定铁矿石中全铁含量 ③能够对滴定结果进行数据处理与计算 ④能够解读国家标准
案例二 铁矿石中全铁含量的测定 理论基础 重铬酸钾法的基本原理
案例二 铁矿石中全铁含量的测定 重铬酸钾法 重铬酸钾法以K2Cr2O7为滴定剂,它具有较强的氧化性。在酸性介质中Cr2O72―被还原Cr3+,其反应为: Cr2O72- + 14H+ + 6e- 2Cr3+ + 7H2O =1.33V 重铬酸钾法的特点 (1) K2Cr2O7纯度高(含量99.9%),在140~150℃干燥两小时就可以直接称量配制标准溶液,K2Cr2O7溶液非常稳定。 (2)K2Cr2O7氧化性较KMnO4弱,选择性较高。 (3)在HCl浓度低于3mol/L时,Cr2O72-不氧化Cl-。因此,用K2Cr2O7滴定Fe2+可以在HCl介质中进行。 (4)常用的指示剂是二苯胺磺酸钠
重铬酸钾法 重铬酸钾法的应用 (1)铁矿石中全铁含量的测定 (2)化学需氧量(COD)的测定 (3)间接法测定非氧化还原性物质 浓HCl SnCl2 HgCl2 +H2SO4 + H3PO4 K2Cr2O7 样品 —— Fe3+---- Fe2+———————— ——— Fe3+ 溶样 还原剂 二苯胺磺酸钠 滴定剂 (2)化学需氧量(COD)的测定 (3)间接法测定非氧化还原性物质
案例二 铁矿石中全铁含量的测定 技能基础 一 重铬酸钾标准滴定溶液的制备 二 重铬酸钾法有关计算
一 重铬酸钾标准滴定溶液的制备 配制 基准物质K2Cr2O7可用直接法配制,在140~150℃干燥2h后,可直接称量,配制标准滴定溶液。K2Cr2O7标准滴定溶液相当稳定,保存在密闭容器中,浓度可长期保持不变. 浓度计算 c( K2Cr2O7) ═
二、重铬酸钾法有关计算 称取纯K2Cr2O7 4.903g,用水溶解后,配成500.0mL溶液,试计算此溶液的物质的量浓度c(K2Cr2O7)、c( K2Cr2O7)分别为多少?M(K2Cr2O7)=294.2 g·mol –1
技能训练18 重铬酸钾标准滴定溶液的制备 训练目标 试剂和仪器 学会制备K2Cr2O7标准滴定溶液; 能够计算重铬酸钾标准滴定溶液的浓度。 试剂: 基准物质K2Cr2O7 ,于120℃烘干至恒重。 仪器: 烧杯、试剂瓶、锥形瓶、分析天平、容量瓶等。
技能训练18 重铬酸钾标准滴定溶液的制备 训练步骤 重铬酸钾标准滴定溶液 [c( K2Cr2O7)=0.1mol/L]配制 准确称取基准物质K2Cr2O7 1.2~1.4g,放于小烧杯中,加入少量水,溶解后定量转入250mL容量瓶中,用水稀释至刻度,摇匀,计算其准确浓度。
技能训练18 重铬酸钾标准滴定溶液的制备 结果计算 数据处理 c( K2Cr2O7)=
技能训练19 铁矿石中全铁量的测定 训练目标 试剂和仪器 能够利用重铬酸钾法测定铁矿石中全铁量的方法; 能够正确判断重铬酸钾法滴定终点 试剂: K2Cr2O7标准滴定溶液: [c( K2Cr2O7)=0.1mol/L] ; HCl溶液(1+1及1+4) 浓HCl溶液(1.19g/mL) SnCl2溶液(100g/L) 三氯化钛溶液(15g/L) 硫磷混合酸 钨酸钠溶液(100g/L) 二苯胺磺酸钠指示液(2g/L) 铁矿石试样 仪器: 烧杯、容量瓶、锥形瓶、滴定管、分析天平、电炉等。。
训练步骤 技能训练19 铁矿石中全铁量的测定 (1)溶样 (2)还原 (3)滴定 准确称取0.2~0.3g 试样于250mL 锥形瓶中,加几滴蒸馏水,摇动使试样润湿,加10mL 浓HCl,盖上表面皿,缓缓加热使试样溶解,用少量水冲洗表面皿,加热近沸。 (2)还原 滴加氯化亚锡溶液还原Fe3+,直到溶液保持淡黄色(三氯化铁),加15滴钨酸钠溶液作指示剂,然后滴加三氯化钛溶液,直到溶液变蓝色,再滴加稀重铬酸钾溶液至无色。 (3)滴定 在溶液中立即加入30mL 硫磷混合酸,加入5滴二苯胺磺酸钠指示剂,用c( K2Cr2O7)=0.1mol/L 的重铬酸钾标准滴定溶液滴定,当溶液由绿色变为紫色时即为终点,记录所消耗K2Cr2O7标准滴定溶液的体积,同时做空白实验。
技能训练19 铁矿石中全铁量的测定 结果计算
数据记录 铁矿石中全铁量的测定 I Ⅱ Ⅲ 次数 项目 敲样前(称量瓶+样品)质量/g 敲样后(称量瓶+样品)质量/g 样品质量/g 数据记录 铁矿石中全铁量的测定 次数 项目 I Ⅱ Ⅲ 敲样前(称量瓶+样品)质量/g 敲样后(称量瓶+样品)质量/g 样品质量/g 消耗标准溶液体积/mL (V1 ) 空白消耗标准溶液体积/mL (V0 ) 铁含量(ω) 平均含量 相对平均偏差(%)
②能够利用碘量法测定胆矾中CuSO4·5H2O含量的含量 案例教学分析: 1、任务内容:胆矾中CuSO4·5H2O含量测定 2、工作标准:GB/T 665—2007 3、知识目标 ①碘量法的基本原理 ②掌握胆矾中CuSO4·5H2O含量测定国家标准 及相关要求 4、技能目标 ①碘量法标准滴定溶液的制备 ②能够利用碘量法测定胆矾中CuSO4·5H2O含量的含量 ③能够解读国家标准
案例三胆矾中CuSO4·5H2O含量测定 理论基础 碘量法 1、碘量法基本原理 2、直接碘量法 3、间接碘量法 4、碘量法的误差来源
碘量法 1、碘量法基本原理 碘量法是利用I2的氧化性和I-的还原性进行滴定的分析方法,其基本反应是: I2 + 2e- 2I- = 0.5345V I3- +2e- 3I- = 0.545V 从标准电极电位值 可以看出,I2是较弱的氧化剂,它只能与一些较强的还原剂作用;I-是中等强度的还原剂,能与许多氧化剂作用。
碘量法 2、直接碘量法 利用碘的氧化性即以I2为标准滴定溶液,直接滴定电极电势比 低的还原性物质,如S2-、SO32-、Sn2+、S2O32-、As(Ⅲ)、维生素C等,直接碘量法又称碘滴定法。 直接碘量法在微酸性或近中性溶液中进行滴定。不能在碱性溶液中进行滴定,因为碘与碱可发生歧化反应
碘量法 3、间接碘量法 可测:MnO4-,Cr2O7-,CrO4-,AsO43-,BrO3- IO3-,H2O2,ClO-,Cu2+ 利用I-的还原性,即电极电位比 高的氧化性物质,在一定条件下,用I-还原,然后用Na2S2O3标准溶液滴定释放出的I2,这种方法叫间接碘量法,又称滴定碘法 可测:MnO4-,Cr2O7-,CrO4-,AsO43-,BrO3- IO3-,H2O2,ClO-,Cu2+ 滴定反应式: 2I- - 2e- I2 I2 + 2S2O32- S4O62- + 2I- 间接碘量法在中性或弱酸性溶液中进行,因为在碱性溶液中I2发生歧化反应,强酸性溶液S2O32发生分解,而I-易被空气中O2氧化
碘量法 4、碘量法误差来源 两个方面:一是I2的挥发, 二是I-被氧化. 防止I2的挥发的措施: (1)避光。 (2)生成I2后,立即用Na2S2O3滴定;滴定速度适当加快。
案例三胆矾中CuSO4·5H2O含量测定 技能基础 一、标准滴定溶液的制备 1、碘标准滴定溶液的制备 2、硫代硫酸钠标准滴定溶液的制备 二、淀粉指示剂的使用注意事项 三、计算示例
一、标准滴定溶液的制备 1、碘标准滴定溶液的制备 配制 I2 + KI(过量)+ H2O—— 研磨——稀释——棕色瓶 标定 ①用基准物质As2O3标定 ②用已知浓度的Na2S2O3标准滴定溶液标定 ③浓度计算
一、标准滴定溶液的制备 2、 Na2S2O3溶液的制备(间接法) 配制 粗称一定量固体硫代硫酸钠,用新煮沸(除去CO2和杀死细菌)并冷却了的蒸馏水,加入少量Na2CO3使溶液呈弱碱性,抑制细菌生长。溶液应贮于棕色瓶中,于暗处放置2星期后,再标定。溶液变浑浊或析出硫,应过滤后再标定,或者弃去另配溶液。 标定 ①标定Na2S2O3溶液的基准物质有K2Cr2O7、KIO3、KBrO3及升华I2等。
2、 Na2S2O3溶液的制备(间接法) 标定 ②反应式 ※溶液酸度愈大,反应速度愈快,酸度太大时,I-容易被空气中的O2氧化,所以酸度一般以0.2~0.4 mol/L ※ K2Cr2O7与KI作用时,应将溶液储存于碘瓶中盖好,在暗处放置一定时间,待反应完全后,再进行滴定。KIO3与KI作用时,不需放置,宜及时滴定。 ※所用KI溶液中不含有KIO3或I2。如果KI溶液显黄色,则应事先用Na2S2O3溶液滴定至无色后再使用。 ③浓度计算
二、淀粉指示剂的使用注意事项 所用的淀粉必须是可溶性淀粉。 I3-与淀粉的蓝色在热溶液中会消失,因此,不能在热溶液中进行滴定。 要注意反应介质的条件。淀粉在弱酸性溶液中灵敏度很高,显蓝色;当pH<2时,淀粉会水解成糊精,与I2作用显红色;当pH>9时,I2转变为IO-离子,与淀粉不显色。 直接碘量法用淀粉指示剂指示终点时,应在滴定开始时加入,终点时溶液由无色突变为蓝色。间接碘量法用淀粉指示剂指示终点时,应等滴至I2的黄色很浅时再加入淀粉指示液(若过早加入淀粉,它与I2形成的蓝色络合物会吸留部分I2,往往易使终点提前且不明显),终点时溶液由蓝色变为无色。 淀粉指示液的用量一般为2~5mL(5g/L淀粉指示液)。
三、计算示例 称取纯K2Cr2O7 0.4903g,用水溶解后,配成100.0mL溶液。取出此溶液25.00mL,加入适量H2SO4和KI,滴定时消耗24.95mLNa2S2O3溶液,计算Na2S2O3溶液物质的量浓度。 M(K2Cr2O7)=294.18g.mol–1 称取FeCl3·6H2O试样0.6312g,溶于水后,加3 mLHCl和2gKI,最后c(Na2S2O3)=0.1000 mol·L-1的Na2S2O3标准滴定溶液滴定至终点,消耗了21.20mL ,求 FeCl3·6H2O 的质量分数 M(FeCl3·6H2O)=270.3g.mol–1 称取铁矿石试样0.3000 g,溶于酸并将矿样中的铁还原为Fe2+离子,用c((1/5KMnO4)=0.1012mol·L-1的KMnO4标准溶液滴定,用去30.63mL,计算试样中铁的含量以及用FeO、Fe2O3表示的质量分数。 M(Fe)=55.85g.mol–1 , M(FeO)=71.85g.mol–1,M(Fe2O3)=159.69g.mol–1
技能训练20 硫代硫酸钠标准滴定溶液的制备 训练目标 试剂和仪器 学会制备硫代硫酸钠标准滴定溶液; 能够计算硫代硫酸钠标准滴定溶液的浓度 学会应用淀粉指示剂指示终点的方法 试剂和仪器 试剂: 固体硫代硫酸钠; H2SO4溶液(20%) 基准物质K2Cr2O7,使用前在140~150℃烘干; 固体KI; 淀粉指示剂(5g/L) 。 仪器: 烧杯、棕色试剂瓶、碘量瓶、滴定管、架盘天平、分析天平等
技能训练20 硫代硫酸钠标准滴定溶液的制备 训练步骤 硫代硫酸钠标准滴定溶液 [c(Na2S2O3)=0.1mol/L]配制 称取13g固体Na2S2O3·5H2O于500mL烧杯中,加入500mL 蒸馏水使 之溶解。盖上表面皿,在电炉上加热至沸,缓缓煮沸10min,冷却后,用G4玻璃砂心漏斗过滤,滤液贮存于干燥具玻璃塞的棕色试剂瓶置于暗处静置2周后,待标定。
技能训练20 硫代硫酸钠标准滴定溶液的制备 训练步骤 硫代硫酸钠标准滴定溶液 [c(Na2S2O3)=0.1mol/L]标定 准确称取0.12g 基准物质K2Cr2O7 (准确至0.0001g),置于250mL碘量瓶中,加30mL煮沸并冷却的蒸馏水溶解,再2g固体KI及20mL 20%H2SO4溶液,立即盖上碘量瓶塞,摇匀,瓶口加少许蒸馏水密封,以防止I2的挥发。在暗处放置10min,打开瓶塞,用蒸馏水冲洗磨口塞和瓶颈内壁,加150mL煮沸并冷却后的蒸馏水稀释,用待标定的Na2S2O3标准滴定溶液滴定至溶液出现淡黄绿色时,加3mL 5g/L的淀粉指示剂,继续滴定至溶液由蓝色变为亮绿色即为终点,记录所消耗Na2S2O3标准滴定溶液的体积。
技能训练20 硫代硫酸钠标准滴定溶液的制备 结果计算 c(Na2S2O3) ═
硫代硫酸钠的标定c(Na2S2O3)=0.1mol/L 次数 项目 I Ⅱ Ⅲ 敲样前(称量瓶+基准物)质量/g 敲样后(称量瓶+基准物)质量/g 基准物质量/g 消耗标准滴定溶液体积/mL (V ) Na2S2O3标准滴定溶液浓度 (mol/L) 平均浓度(mol/L) 相对平均偏差(%)
技能训练21 碘标准滴定溶液的制备 训练目标 试剂和仪器 学会制备碘标准滴定溶液; 能够计算碘标准滴定溶液的浓度 技能训练21 碘标准滴定溶液的制备 训练目标 学会制备碘标准滴定溶液; 能够计算碘标准滴定溶液的浓度 学会应用淀粉指示剂指示终点的方法 试剂和仪器 试剂: 固体试剂碘 固体KI; 淀粉指示剂(5g/L) 硫代硫酸钠标准滴定溶液:c(Na2S2O3)=0.1mol/L。。 仪器: 烧杯、棕色试剂瓶、碘量瓶、滴定管、移液管等
技能训练21 碘标准滴定溶液的制备 训练步骤 碘标准滴定溶液 [c( I2)=0.1mol/L]配制 技能训练21 碘标准滴定溶液的制备 训练步骤 碘标准滴定溶液 [c( I2)=0.1mol/L]配制 称取6.5g I2放于小烧杯中,再称取17gKI,准备蒸馏水500mL,将KI分4~5次放入装有I2的小烧杯中,每次加水5~10mL,用玻璃棒轻轻研磨,使碘逐渐溶解,溶解部分转入棕色试剂瓶中,如此反复直至碘片全部溶解为止。用水多次清洗烧杯并转入试剂瓶中,剩余的水全部加入试剂瓶中稀释,盖好瓶盖,摇匀,待标定。
技能训练21 碘标准滴定溶液的制备 训练步骤 碘标准滴定溶液 [c( I2)=0.1mol/L]标定 (用Na2S2O3标准滴定溶液“比较”) 用移液管移取已知准确浓度的Na2S2O3标准滴定溶液30~35mL于碘量瓶中,加水150mL,加3mL 5g/L淀粉指示液,用待标定的碘标准滴定溶液滴定至溶液呈蓝色即为终点。记录所消耗I2标准滴定溶液的体积。
技能训练21碘标准滴定溶液的制备 结果计算 c( I2) ═
数据记录 碘标准滴定溶液的制备 I Ⅱ Ⅲ l标准溶液浓度(mol/L ) 次数 项目 移取标准溶液Na2S2O3体积/ mL 数据记录 碘标准滴定溶液的制备 次数 项目 I Ⅱ Ⅲ 移取标准溶液Na2S2O3体积/ mL 消耗I2标准溶液体积/mL (V1 ) l标准溶液浓度(mol/L ) 标准溶液平均浓度(mol/L ) 相对平均偏差(%)
技能训练22 胆矾中CuSO4·5H2O含量测定 训练目标 试剂和仪器 学会利用碘量法测定CuSO4·5H2O含量的方法; 能够正确判断碘量法的滴定终点。 试剂和仪器 试剂: 胆矾试样 H2SO4溶液(20%) 硫代硫酸钠标准滴定溶液:c(Na2S2O3)=0.1mol/L。。 固体KI; 淀粉指示剂(5g/L) 。 仪器: 烧杯、碘量瓶、滴定管、分析天平等
技能训练22 胆矾中CuSO4·5H2O含量测定 训练步骤 准确称取0.8g样品(称准至0.0001g),置于碘量瓶中,溶于60mL水中,加5mL硫酸溶液(20%)及3g碘化钾,摇匀,于暗处放置10min后,用硫代硫酸钠标准滴定溶液[c(Na2S2O3)=0.1mol/L]滴定,近终点时,加入3mL淀粉指示液(10g/L),继续滴定至溶液蓝色消失即为终点。记录所消耗硫代硫酸钠标准滴定溶液的体积,同时做空白实验。
技能训练22 胆矾中CuSO4·5H2O含量测定 结果计算
I Ⅱ Ⅲ 次数 胆矾中CuSO4·5H2O含量测定 项目 敲样前(称量瓶+样品)质量/g 敲样后(称量瓶+样品)质量/g 样品质量/g 消耗标准溶液体积/mL (V1 ) 空白消耗标准溶液体积/mL (V0 ) ω( CuSO4·5H2O )含量(%) 平均含量(%) 相对平均偏差(%)