高锰酸钾法是以高锰酸钾为标准溶液的氧化还原滴定法。高锰酸钾是强氧化剂。它的氧化作用与溶液的酸度有关,在强酸性溶液中,反应如下:
?
标准电位
。可以测定电位较低的还原性物质的含量。
,
获得5个电子还原为
,半电池
在中性或碱性溶液中,获得3个电子还原为
?
因此,高锰酸钾只能在强酸性溶液中进行,以充分发挥其氧化能力。酸度的调节以硫酸为宜,
-因为硝酸有氧化剂,盐酸中的Cl具有还原性,可被KMnO4氧化,发生副反应。
有些物质和高锰酸钾在常温下反应较慢,为加快其反应速度,可在滴定前加热或加入
做催化剂以促进反应速度加快。但有些在空气中易氧化或加热易分解的还原性物质,如亚铁盐、过氧化氢等则不能加热。
高锰酸钾标准溶液本身为紫红色,用它滴定无色或浅色溶液时,一般不需另加指示剂,采用
作自身指示剂,待滴定过程中达到化学计量点后稍微过量的
。
本身的颜
色(粉红色)来指示终点。其颜色可被察觉的浓度约为
2. 标准溶液的配制和标定 (1) 纯的售
高锰酸钾标准溶液的配制 溶液是相当稳定的,曾有人存放到
年其浓度并无显著改变。但市
中常含有二氧化锰和其它杂质,而配制用的蒸馏水中常常含有微量的还原性物
还原为
沉淀。
在溶液中能离解为:
与
质,能慢慢地使
,而
能自发地与水发生氧化还原反应,生成
?
或又能进一步促进溶液的分解,特别是对与
的反应有催化作用。故一般不用近似浓度的溶液放置一段时间,然后再进行标定。
配制
溶液时,应注意以下几个问题:
试剂直接配成标准溶液,而是先配制成
① 由于市售高锰酸钾含有杂质,所以配制时略为多称一些固体高锰酸钾(高
的
标准溶液
,
于理论计算值),溶解在规定体积的水里。如配制一般称取固体
约3.3克左右。
② 在配制时,为了避免溶液浓度在贮藏过程中再发生改变,故配制时需将溶液煮沸15分钟以上,以加速其与还原性杂质的反应,然后放置氧化,再进行标定。
③ 用垂熔玻璃滤器过滤,滤除还原产物液的催化分解,将配制好的
(2)
沉淀。同时为了避免光对
溶
天,使各种还原性物质完全
溶液贮存在棕色瓶中,密闭保存。
高锰酸钾标准溶液的标定
溶液浓度的基准物质有:、
、
、最
可以用作标定
、
、
和纯铁丝等,其中以
常用。因为它不含结晶水,不吸水、易精制和保存。具体标定时应注意以下几个问题:
①控制酸度 在标定时只能加不含还原性物质的硫酸,且酸度一般控制在
,这样可使反应速度加快进行,同时防止因酸度不够而产生二氧化锰沉淀或
酸度过高使草酸分解而带来误差。
?
高锰酸钾在酸性条件下的反应如下:
?
②提高液温 标定时升高温度可以加快反应速度,一般溶液加热至75~85℃,中国药典规定采用一次加入大部分高锰酸钾溶液,待退色后,加热至65℃,并要求当反应滴定结束后液温不能低于55℃来提高反应速度。若温度超过90℃,可引起草酸分解,低于55℃反应过慢。所以,标定时必须控制好反应温度。以免带来误差。
③掌握速度 由于反应产物Mn2+有自身催化作用,滴定速度可加快,但也不宜过快,太快易使MnO4-在热的酸性溶液中发生分解,在近滴定终点时,C2O42-浓度很低,必须小心滴定,以免影响标定的精确度。
④指示剂 高锰酸钾溶液的标定是以自身作指示剂,因空气中的还原性气体和尘埃均能使高锰酸钾缓慢分解而褪色,故应正确的判断滴定终点,滴定至溶液微红色并保持30 S不褪色即可。 5.3.2碘量法
1.基本原理
碘量法也是常用的氧化还原滴定方法之一。它是以滴定方法,其半反应式为:
?
为
的氧化性和的还原性为基础的
在水中的溶解度很小(溶液中,使
以?
),为增大其溶解度,通常将溶解在
配离子形式存在,其半反应式为:
由于两者标准电位相差很小,为了简便,习惯上仍以前者表示。 是较弱的氧化剂,只能与较强的还原剂作用;而用而被氧化为
。因此,可利用
是中强还原剂,能与许多氧化剂作
的还原
的氧化性直接测定较强的还原剂,也可以利用
性被氧化剂氧化析出碘,再用硫代硫酸钠溶液的体积,可间接地计算出氧化性物质的含量。因此,碘量法又分为直接碘量法和间接碘量法。
(1) 直接碘量法(又称碘滴定法)
电位比强的还原剂,如
低的还原性物质,可以直接用、
、
、
、
的标准溶液滴定的并不多,只限于较
等等。
直接碘量法只能在酸性、中性或弱碱性溶液中进行。如果pH>9就会发生下列反应:
当用直接碘量法测定硫代硫酸钠含量时,需在中性或弱酸性溶液中进行。因为在强碱性溶液中除
生成
外;
和
将会发生下述副反应:
溶液会发生分解:
和
反应才如下:
如果在强酸性溶液中,
只有在中性或弱酸性溶液中
根据碘滴定液消耗的体积即可计算出硫代硫酸钠的含量。 (2)间接碘量法(又称滴定碘法)
电位比碘,然后用
高的氧化性物质,可在一定的条件下,用碘离子来还原,产生定量的标准溶液来滴定析出的
的反应如下:
,这种方法,叫间接碘量法或称为滴定碘法。
例如用间接碘量法测定
根据硫代硫酸钠标准溶液的浓度和消耗的体积,可计算出物质的含量。
2.反应条件和滴定条件
间接碘量法的反应条件和滴定条件非常重要,滴定时必须掌握,具体如下:
(1)溶液pH值的影响
与
之间的反应必须在中性或弱酸性溶液中进行。因为在碱性溶液中,
与
将会发生下述副反应:
而且,
在碱性溶液中还会发生岐化反应:
溶液会发生分解:
所氧化:
如果在强酸性溶液中, 同时,
在酸性溶液中也容易被空气中的
(2)过量
与
的作用 形成
,以增大
的溶解度,降低
的挥发性,提高淀粉指示剂的灵敏度。
此外,加入过量的
(3)温度的影响
,可以加快反应的速度和提高反应的完全程度。
碘量法应在室温下进行,因为升高温度会增大在保存
的挥发性,降低淀粉指示剂的灵敏度。
的分解。
溶液时,室温升高会增大细菌的活性,加速
(4)光线的影响 光线照射能加速
被空气氧化,所以滴定应避光;碘离子和氧化剂反应析出碘的过
分钟,使反应完全后,再立即用
程较慢,一般应盖上碘瓶盖,在暗处放置进行滴定(避免
的挥发和
被空气氧化)。
综上所述,间接碘量法误差主要来源是以下措施予以减免:防止
的挥发和被空气中的
倍的的挥发。
氧化。通常采取,增大
的溶解
挥发的方法是①加入比理论量大
度;②室温下进行;③在碘瓶中操作,快滴慢摇,以减少 防止
被空气氧化的方法①降低酸度;②防止阳光直射;③滴定前的反应完全后立
与空气的接触。
即滴定,快滴慢摇,以减少
3.标准溶液 (1)
碘标准溶液的配制
碘是以升华法制得的具有光泽的片状结晶,易挥发,有腐蚀性,不宜在分析天平上称量,故通常仍用间接法配制。碘在水中的溶解度很小,又容易挥发,所以通常将它溶解在浓的
溶液里,使
与
形成
络合物,溶解度大大提高,挥发性大为降低,而电位却
无显著变化。为了防止碘标定时在碱性溶液中发生自身氧化还原反应、中和硫代硫酸钠液中作稳定剂的碳酸钠和去掉碘中微量
杂质,配制碘液时应加入少量盐酸。另外,为了防
止少量未溶解的碘影响浓度,配制后还需用垂熔玻璃滤器滤过后再标定。 碘液有腐蚀性,应避免与橡皮塞、软木塞等有机物接触;见光、受热时应置玻璃塞的棕色玻瓶中,密闭,在暗凉处保存。
(2)
碘标准溶液的标定
易氧化,故
标定碘溶液的浓度,可由准确浓度的硫代硫酸钠标准溶液用比较法测得,也可用基准物质进行标定。 碘溶液浓度的标定,常用升华法精制的三氧化二砷(俗称砒霜,剧毒!)作为基准物质。三氧化二砷难溶于水,可加氢氧化钠溶液使生成亚砷酸钠而溶解。
然后用盐酸中和过量的碱,并加入其反应式如下:
(3)
硫代硫酸钠标准溶液的配制
使溶液呈弱碱性(
),再用碘液滴定,