7. 氧化还原滴定中,可用哪些方法检测终点?氧化还原指示剂为什么能指示滴定终点? 答:(1) 电位滴定法可用指示剂(自身指示剂、专属指示剂和氧化还原指示剂)确定终点。 (2) 氧化还原指示剂本身具有氧化还原性质,其氧化态和还原态具有不同颜色,可利用其氧化或还原反应发生颜色变化以指示终点。 8. 氧化还原滴定之前,为什么要进行预处理?对预处理所用的氧化剂或还原剂有哪些要求? 答:(1) 将被测物处理成能与滴定剂迅速、完全,并按照一定化学计量关系起反应的价态,或处理成高价态后用还原剂滴定,或处理成低价态后用氧化剂滴定。
(2) 反应能定量完成且反应速率要快;反应具有一定的选择性;过量的氧化剂或还原剂要易于除去。
9. 某溶液含有FeCl3及H2O2。写出用KMnO4法测定其中H2O2及Fe3+的步骤,并说明测定中应注意哪些问题?
答:
(1) Hg2Cl2+ SnCl4
Fe2+ 滴定铁
(2) 测H2O2及Fe2+时,加滴定剂的速度先慢(滴第一滴溶液待溶液褪色后再滴第二滴, 中间稍快,接近终点时慢;测Fe2+时,需加MnSO4-H2SO4-H3PO4混合液,使滴定突跃增加,终点易于观察,也避免Cl- 存在下发生诱导反应。
10. 测定软锰矿中MnO2含量时,在HCl溶液中MnO2能氧化I- 析出I2, 可以用碘量法测定MnO2的含量,但Fe3+有干扰。实验说明,用磷酸代替HCl时, Fe3+无干扰,何故?
答:磷酸代替HCl时: Fe3+ + 2 PO43? = [Fe (PO4)2]3? 生成无色配合物[Fe(PO4)2]3?,使[Fe3+]降低,导致? ( Fe3+/Fe2+)降低,致使Fe3+ 不能氧化I- ,所以Fe3+对测定无干扰。
11. 用间接碘量法测定铜时,Fe3+和AsO43?都能氧化I- 而干扰铜的测定。实验说明,加入NH4HF2,以使溶液的pH≈3.3,此时铁和砷的干扰都消除,为什么?
答:?? (I2/I-)=0.535 V, ?? (Fe3+/ Fe2+)= 0.77 V,?? ( H3AsO4/ HAsO2)=0.56 V (1) 加入NH4HF2,使Fe3+生成稳定的FeF6- 配离子,由于FeF6- 配离子稳定性很强,使Fe3+/ Fe2+电对的电极电位降低到低于碘电对的电极电位,从而可防止Fe3+氧化I-。 (2) 酸度影响H3AsO4/ HAsO2电对的电极电位,从半反应
计算溶液pH≈3.3时(计算略),??' ( H3AsO4/ HAsO2)= 0.44 V< ?? (I2/I-)=0.535 V,故可防止AsO43?氧化I-。
12. 拟定分别测定一混合试液中Cr3+及Fe3+的分析方案。 答:
习题答案
1. 计算在H2SO4介质中,H+浓度分别为1 mol·L-1和 0.1 mol·L-1的溶液中VO2+/VO2+电对的条件电极电位。(忽略离子强度的影响,已知?? =1.00 V) 解: [H+]= 1mol·L-1 ??'=1.00 + 0.059lg12 = 1.00 (V )
[H+]= 0.1mol·L-1 ??'=1.00 + 0.059lg0.012 = 0.88 (V )
2.根据??Hg22+/Hg和Hg2Cl2的溶度积计算??Hg2Cl2/Hg。如果溶液中Cl-浓度为0.010 mol·L-1,Hg2Cl2/Hg电对的电位为多少?
解:Hg2Cl2 + 2e- = 2Hg + 2Cl- (??Hg22+/Hg = 0.796 V Ksp = 1.3?10-18 )
[Cl-] = 1 mol·L-1: ??Hg2Cl2/Hg = 0.796 + (0.059lg1.3 ?10-18 ) /2 = 0.268 (V) [Cl-] = 0.01mol·L-1: ??Hg2Cl2/Hg = 0.796 + (0.059lg1.3 ?10-18 ) /2 ?(0.059lg0.012 )/2 = 0.386 (V)
3.找出以下半反应的条件电极电位。(已知?? = 0.390 V, pH = 7.0, 抗坏血酸pKa1 = 4.10, pKa2 = 11.79)
脱氢抗坏血酸 抗坏血酸
解:半反应设为:A2-? 2H+ ? 2e- = H2A
E0'=E0+ (0.059/2)lg{[Ox][H+]2/[Red]} = E0+ (0.059/2)lg{cδA[H+]2/cδH2A}
= E0+ (0.059/2)lg{δA [H+]2/δH2A}+lgc/c = E0+ (0.059/2)lg{ ka1 ka2 [H+]2/[H+]2}
E0'= E0 + (0.059/2)lgka1 ka2
= 0.390V + (0.059/2)lg [10-4.10×10-11.79] = 0.390V-0.469V = -0.0788V 4.在1 mol.L-1HCl溶液中用Fe3+溶液滴定Sn2+时,计算:(1)此氧化还原反应的平衡常数及化学计量点时反应进行的程度;(2)滴定的电位突跃范围。在此滴定中应选用什么指示剂?用所选指示剂时滴定终点是否和化学计量点一致?
解: 2Fe3+ ? Sn2+ 2Fe2+ ? Sn4+
(??'Fe3+/Fe2+ = 0.68 V, ??'Sn4+/Sn2+ = 0.14 V ) (1)
K? ? 2.0 ? 1018
x ? 99.9999 % 或
反应到计量点时剩余的Sn2+为 = 7.9×10-5 %
化学计量点时反应进行到: 1-7.9 ×10-5 % = 99.999921% (2)化学计量点前0.1%:(V) 化学计量点后0.1%: (V) 化学计量点: (V)
(3)选用亚甲基兰作指示剂(??'In = 0.36 V)。
5.计算pH = 10.0,c (NH3) = 0.100 mol.L-1 Zn2+/Zn的溶液中电对的条件电极电位(忽
略离子强度的影响)。已知锌氨配离子的各级累积稳定常数为:lg?1 =2.27, lg?2 = 4.61, lg?3 = 7.01, lg?4 = 9.06;NH4+的离解常数为Ka =10-9.25。 解: Zn2+ ? 2e- = Zn (?? = ?0.763 V)
而
又? NH3(H) = c(NH3)/ [NH3] 则[NH3] = 0.1/100.072= 10-1.072(mol·L-1)
6.在酸性溶液中用高锰酸钾法测定Fe2+时,KMnO4溶液的浓度是0.02484 mol·L-1,求用 (1)Fe;(2) Fe2O3;(3) FeSO4·7H2O表示的滴定度。
解:5 Fe2+ + MnO4? + 8 H+ = 5 Fe3+ + Mn2+ + 4 H2O
故 MnO4? ~ 5 Fe2+ ~ 5 Fe ~ 5/2 Fe2O3 ~ 5 FeSO4·7H2O
7. 称取软锰矿试样0.500 0g,在酸性溶液中将试样与0.6700g纯Na2C2O4充分反应,最后以0.0200 0 mol.L-1 KMnO4溶液滴定剩余的Na2C2O4,至终点时消耗30.00 mL。计算试样中MnO2的质量分数。
解:有关反应为:MnO2 + C2O42? + 4 H+ = Mn2+ + 2 CO2 ? + 2 H2O 2MnO42? + 5 C2O42? + 16 H+ = 2 Mn2+ +10 CO2 ? + 8 H2O 故: MnO2 ~ C2O42? 2MnO42? ~ 5C2O42?
8.称取褐铁矿试样0.4000g,用HCl溶解后,将Fe3+还原为Fe2+,用K2Cr2O7标准溶液滴定。若所用K2Cr2O7溶液的体积(以mL为单位)与试样中Fe2O3的质量分数相等。求K2Cr2O7溶液对铁的滴定度。
解: Cr2O72? + 6 Fe2+ + 14 H+ = 2 Cr3+ + 6 Fe2+ + 7 H2O 1 6 =
9.盐酸羟氨(NH2OH·HCl)可用溴酸钾法和碘量法测定。量取20.00 mL KBrO3溶液与KI反应,析出的I2用0.1020 mol.L-1 Na2S2O3滴定,需用19.61 mL。1 mL KBrO3溶液相当于多少毫克的NH2OH.HCl?
解:有关反应为:BrO3? + 5 Br? + 6 H+ = 3 Br2 + 3H2O Br2 +2 I? = 2 Br? + I2
I2 + 2 S2O32? = 2 I? + S4O62? 故:BrO3? ~ 3 Br2 ~ 3 I2 ~ 6 S2O32?
NH2OH·HCl中\氧化数为\,被氧化后生成\氧化数变为\,∴1KBrO3~6 NH2OH·HCl, T NH2OH·HCl / KBrO3 = 6c (BrO3?) × M(NH2OH·HCl)
= 6 × 0.01667 mol·L-1 × 69.49g/mol ×10-3 = 0.006950g·mL-1= 6.950
(mg·mL-1)
10.称取含KI之试样1.000g溶于水。加10.00 mL 0.05000 mol.L-1 KIO3溶液处理,反应后煮沸驱尽所生成的I2,冷却后,加入过量KI溶液与剩余的KIO3反应。析出的I2需用21.14 mL 0.1008 mol.L-1 Na2S2O3溶液滴定。计算试样中KI的质量分数。 解:有关反应为: 5I? + IO3? + 6 H+ = 3 I2 + 3 H2O I2 + 2 S2O32? = 2 I? + S4O62? 故: 5 I? ~ IO3? ~ 3 I2 ~ 6 S2O32?
11.将1.000g钢样中的铬氧化成Cr2O72-,加入25.00 mL 0.1000 mol.L-1 FeSO4标准溶液,然后用0.01800 mol.L-1 KMnO4标准溶液7.00 mL回滴剩余的FeSO4溶液。计算钢样中铬的质量分数。
答:有关反应为:Cr2O72? + 6 Fe2+ + 14 H+ = 2 Cr3+ + 6 Fe2+ + 7 H2O 5 Fe2+ + MnO4? + 8 H+ = 5 Fe3+ + Mn2+ + 8 H2O 故:2 Cr ~ Cr2O72? ~ 6 Fe2+ MnO42? ~ 5Fe2+
12.10.00 mL市售H2O2(相对密度1.010)需用36.82 mL 0.02400 mol.L-1 KMnO4溶液滴定,计算试液中H2O2的质量分数。
解:5 H2O2 + 2 MnO4? + 6 H+ = 5 O2 + 2 Mn2+ + 8 H2O
故:5 H2O2 ~ 2 MnO4?
13.称取铜矿试样0.6000g,用酸溶解后,控制溶液的pH为3.0~4.0,用20.00 mL Na2S2O3溶液滴定至终点。1mL Na2S2O3溶液相当于0.004175g KBrO3。计算Na2S2O3溶液准确浓度及试样中Cu2O的质量分数。
解:有关反应为:6 S2O32? + BrO3? + 6 H+ = 3 S4O62? + Br- + 3 H2O 2Cu2+ + 2 S2O32? = 2 Cu+ + S4O62? 故: 6 S2O32? ~ BrO3? 6 mol 167.01 g c?1?10-3 0.004175
又 2 S2O32? ~ 2 Cu ~ Cu2O
14 现有硅酸盐试样1.000g,用重量法测定其中铁及铝时,得到Fe2O3 + Al2O3沉淀共重0.5000 g。将沉淀溶于酸并将Fe3+还原成Fe2+后,用0.03333 mol.L-1 K2Cr2O7溶液滴定至终点时用去25.00 mL。试样中FeO及Al2O3的质量分数各为多少?
解:有关反应为:Cr2O72? + 6 Fe2+ + 14 H+ = 2 Cr3+ + 6 Fe2+ + 7 H2O` 故:6 FeO ~ 3 Fe2O3 ~ 6 Fe ~ Cr2O72? 又
15.称取含有As2O3与As2O5的试样1.500 g,处理为含AsO33-和AsO43-的溶液。将溶液调节为弱碱性,以0.05000 mol.L-1碘溶液滴定至终点,消耗30.00 mL。将此溶液用盐酸调节至酸性并加入过量KI溶液,释放出的I2再用0.3000 mol.L-1 Na2S2O3溶液滴定至终点,消耗30.00mL。计算试样中As2O3与As2O5的质量分数。
解:有关反应: H3AsO3 + I2 + H2O = H3AsO4 + 2 I? + 2 H+ (弱碱介质中) (1) H3AsO4 + 2 I? + 2 H+ = H3AsO3 + I2 + H2O (酸性介质中) (2) I2 + 2 S2O32? = 2 I? + S4O62? (3) 故: As2O3 ~ 2H3AsO3 ~ 2 I2
又: As2O5 ~ 2 H3AsO4 ~ 2 I2 ~ 4 S2O32? 参与(2)式反应的H3AsO4也包括(1)生成的H3AsO4
16.漂白粉中的\有效氯\可用亚砷酸钠法测定,现有含\有效氯\的试样0.3000g,用25.00mL Na3AsO3溶液恰能与之作用。每毫升Na3AsO3溶液含多少克的砷?又同样质量的试样用碘法测定,需要Na2S2O3标准溶液(1 mL相当于0.01250 g CuSO4.5H2O)多少毫升? 解:(1) Ca(OCl)Cl + Na3AsO3 = CaCl2 + Na3AsO4 Ca(OCl)Cl + 2 H+ = Cl2 + Ca2+ + H2O 故: Ca(OCl)Cl ~ Cl2~ Na3AsO3 每毫升Na3AsO3含砷的克数
(2) Cl2 + 2 I? = 2 Cl? + I2 I2 + 2 S2O32? = 2 I? + S4O62?
2Cu2+ + 4 I? = 2 CuI + I2
故: 2Cu2+ ~ I2 ~ 2 S2O32? 2 S2O32? ~ Cl2 2?249.69 g 2 mol 2 1
0.01250 V1 ? c (S2O32- ) V ? c (S2O32- ) n(Cl2 )
17.分析某一种不纯的硫化钠,已知其中除含Na2S·9H2O外,还含Na2S2O3·5H2O有,取此试样10.00 g配称500 mL溶液。
(1)测定Na2S·9H2O和Na2S2O3·5H2O的总量时,取试样溶液25.00 mL,加入装有50 mL 0.05250 mol.L-1 I2 溶液及酸的碘量瓶中,用0.1010mol.L-1 Na2S2O3溶液滴定多余的I2,计用去16.91 mL。
(2)测定Na2S2O3·5H2O的含量时,取50 mL试样溶液,用ZnCO3悬浮液沉淀除去其中的Na2S后,取滤液的一半,用0.05000mol.L-1 I2溶液滴定其中Na2S2O3的计用去5.65 mL。 由上述实验结果计算原试样中Na2S·9H2O及Na2S2O3·5H2O的质量分数, 并写出其主要反应。