实验五 过氧化氢含量的测定—高锰酸钾法教案
课程名称：分析化学实验B
教学内容：过氧化氢含量的测定—高锰酸钾法 实验类型：验证
教学对象：化工、环境工程、药学、生物科学、应用化学、医学检验、制药、复
合材料、生物工程、生物技术
授课地点：中南大学南校区化学实验楼302 授课学时：4学时 一、教学目的与要求
1、练习巩固移液管、滴定管、容量瓶的使用； 2、了解过氧化氢含量测定的意义； 3、学习高锰酸钾标准溶液的配制和标定；
4、掌握高锰酸钾法测定过氧化氢含量的原理、方法和计算； 5、熟悉氧化还原自身指示剂终点颜色判断和近终点时滴定操作控制 二、知识点
氧化还原反应、化学计量点、氧化还原指示剂、自身指示剂、滴定终点、标准溶液、移液管、酸式滴定管、电子分析天平、实验报告的撰写（数据处理三线表表格化）、有效数字 三、技能点
玻璃器皿的洗涤、移液管的使用、酸式滴定管的使用、量筒的使用、容量瓶的使用、电子分析天平的使用、水浴锅的使用、标准溶液的配制与标定 四、教学重点及难点
重点：过氧化氢测定的基本原理和操作方法、移液管的使用、酸式滴定管的使用、容量瓶的使用、电子分析天平的使用
难点：自身指示剂的变色特征和近终点时滴定操作控制、氧化还原反应化学计量点的计算、高锰酸钾标准溶液标定条件的控制、滴定速度的控制 五、教学方法
任务驱动法、分组讨论法、阅读指导法、现场讲解指导等
六、复习引入
1、复习氧化还原滴定法有关知识，提问学生:
(1) 高锰酸钾氧化还原滴定法测定对象是什么？(还原性质的物质) (2) 高锰酸钾氧化还原滴定法以什么作指示剂？(自身指示剂(高锰酸钾)) (3) 滴定终点颜色如何判断？(由无色变微红色为终点) [引入] 高锰酸钾氧化还原滴定法的应用：过氧化氢含量的测定
过氧化氢在工业、生物、医药等方面应用很广泛。如利用H2O2的氧化性漂白毛、丝织物；医药上常用于消毒和杀菌剂；纯H2O2用作火箭燃料的氧化剂；工业上利用H2O2的还原性除去氯气。生物化学中，也常利用此法间接测定过氧化氢酶的活性。在血液中加入一定量的H2O2，由于过氧化氢酶能使过氧化氢分解，作用完后，在酸性条件下用标准KMnO4溶液滴定剩余的H2O2，就可以了解酶的活性。
[新授]课题：过氧化氢含量的测定—高锰酸钾法 [提出任务]教师提出本课题的学习任务：
1、过氧化氢含量的测定—高锰酸钾法的基本原理是什么？
2、配制KMnO4标准溶液时，为什么要将KMnO4溶液煮沸一定时间并放置数天？ 3、过氧化氢含量的测定—高锰酸钾法的操作方法。 [任务探索]
1、过氧化氢含量的测定—高锰酸钾法的基本原理是什么？ 根据有关学习资料，思考下列问题：
(1) 配制好的KMnO4溶液为什么要盛放在棕色瓶中保护？如果没有棕色瓶怎么办？
(2)用什么试剂作指示剂？溶液pH值控制在多少？用什么溶液调节溶液pH？ (3) 用高锰酸钾法测定H2O2时，能否用HNO3或HCl来控制酸度？为何不能通过加热来加速反应？
[归纳]引导学生归纳总结出自来水总硬度的测定的基本原理
过氧化氢具有还原性，在酸性介质和室温条件下能被高锰酸钾定量氧化而生成氧气和水，其反应方程式为：
5H2O2 + 2MnO4- +6H+ = 2Mn2+ + 8H2O + 5O2
滴定在硫酸酸性溶液中进行，反应时锰的氧化数由+7变到+2。开始时反应速度慢，滴入的KMnO4溶液褪色缓慢，待Mn2+生成后，由于Mn2+的催化作用加快了反应速度，因此，滴定时通常加入Mn2+作为催化剂。 滴定前：被滴定溶液的颜色
滴定开始至化学计量点前：有下面化学反应产生， 5H2O2 + 2MnO4- +6H+ = 2Mn2+ + 8H2O + 5O2
计量点时：显示高锰酸钾自身颜色微红色(浓度为1.0×10-5mol·L-1) [学生回答]
(1) 配制好的KMnO4溶液为什么要盛放在棕色瓶中保护？如果没有棕色瓶怎么办？
[讲解] 因Mn2+和MnO2的存在能使KMnO4分解，见光分解更快。所以.配制好的KMnO4溶液要盛放在棕色瓶中保存。如果没有棕色瓶，应放在避光处保存。 (2) 用什么试剂作指示剂？溶液pH值控制在多少？用什么溶液调节溶液pH？ [讲解]用KMnO4溶液自身作指示剂。溶液pH值控制在1.0左右。用硫酸溶液调节溶液pH值。
(3) 用高锰酸钾法测定H2O2时，能否用HNO3或HCl来控制酸度？为何不能通过加热来加速反应？
[讲解] 用高锰酸钾法测定H2O2时，不能用HCl或HNO3来控制酸度，因HCl具有还原性，HNO3具有氧化性。因H2O2在加热时易分解，所以用高锰酸钾法测定H2O2时，不能通过加热来加速反应。
2、配制KMnO4标准溶液时，为什么要将KMnO4溶液煮沸一定时间并放置数天？ [讲解] 因KMnO4试剂中常含有少量MnO2和其它杂质，蒸馏水中常含有微量还原性物质它们能慢慢地使KMnO4还原为MnO(OH)2沉淀。另外因MnO2或MnO(OH)2又能进一步促进KMnO4溶液分解。因此，配制KMnO4标准溶液时，要将KMnO4溶液煮沸一定时间并放置数天，让还原性物质完全反应后并用微孔玻璃漏斗过滤，滤取MnO2和MnO(OH)2沉淀后保存棕色瓶中。 3、过氧化氢含量的测定—高锰酸钾法的操作方法。 [阅读] 指导学生阅读实验报告中的实验步骤。 [讨论] 四个学生一组，归纳测定操作要点。
[提问] 学生代表小组发言：过氧化氢含量的测定步骤 (1) KMnO4溶液（0.02 mol·L-1）的配制
用台秤粗略称取1.7g 左右的KMnO4放入烧杯中，加煮沸并冷却的水500ml，搅拌至完全溶解后，转入棕色试剂瓶中于暗处放置7-10天后，用玻璃砂芯漏斗过滤。残渣和沉淀倒掉。把试剂瓶洗净，将滤液倒回瓶内，待标定。 (2) KMnO4溶液的标定
计算需要称取Na2C2O4的质量： 若消耗KMnO4溶液的体积为20.00cm3， 则m=0.02×20.00×10-3×5/2×134.00=0.13（g） 若消耗KMnO4溶液的体积为30.00cm3， 则m=0.02×30.00×10-3×5/2×134.00=0.20（g） 准确 称取0.15～0.20g的Na2C2O4
计算KMnO4溶液的 准确浓度平行三次
加40mlH2O 瓶口有蒸汽冒出
250mL锥形瓶 10ml3 mol·L-1 H2SO4，△ （75-85℃）
KMnO4溶液滴定
记录消耗的KMnO4
溶液体积
溶液呈现微红色并 在半分钟不褪色
KMnO4溶液准确浓度按下式计算：
2?cKMnO4?mNa2C2O4MNa2C2O4?1000
5?VKMnO4(3) H2O2含量的测定 准确移取3%的 H2O210.00mL
记录消耗的 KMnO4溶液 体积，平行
三次，计算 H2O2的含量
250mL容量瓶 加水稀释至标 线，混合均匀 5ml3 mol·L-1 H2SO4
250mL锥形瓶
KMnO4溶液滴定
准确移取H2O2
样品25.00mL 溶液呈现微红色并 在半分钟不褪色
H2O2的浓度(mg·L-1)按下式计算：
?HO?225cKMnO4VKMnO42?250.01 ?MH2O2?25.00V样
(4) 数据记录与处理及结论 a、KMnO4标准溶液的标定
序号 1 2 3
mNa2C2O4/g
V/mL （KMnO4）
C（KMnO4）/（mol·L）
-1
平均值
RSD/%
结论：KMnO4标准溶液的浓度c=
95%置信度下平均值的置信区间c=x?2.5s b、H2O2含量的测定
序号 1 2 3
VH2O2/mL
V（KMnO4）/mL ρ（H2O2）/ g?L
-1
平均值
RSD/%
结论：H2O2含量ρ=
95%置信度下平均值的置信区间ρ=x?2.5s
[小结] 用高锰酸钾标准溶液滴定测定双氧水中H2O2的含量国内规定的标准分析方法。在硫酸酸性中，以高锰酸钾为指示剂，用高锰酸钾标准溶液滴定含有H2O2的溶液，当液呈现微红色并在半分钟不褪色，即为终点。记录高锰酸钾标准溶液消耗体积计算H2O2的含量。
[演示] 学生代表上讲台演示测定操作过程，其余学生观察其操作。 [讲解、示范] 教师点评学生演示操作过程的正误之处并讲解示范操作要点: (1) 取样的方法：取样量10.00mL、25.00mL，取样仪器：移液管 (2) 移液管的操作：吸液、调整液面的方法、放液
(3) 酸式滴定管的操作：左手的用法，防止管尖和两侧漏液，有色溶液体积的读法
(4) 终点判断：待滴定至溶液为微红色消失缓慢时即接近终点，每加一滴高锰酸钾标准溶液都需充分摇匀，最好每滴间隔2-3s，滴到溶液呈现微红色并在半分钟不褪色，即为终点。 [讲解注意事项]
1、KMnO4溶液在加热及放置时，均应盖上表面皿。
2、KMnO4作为氧化剂通常是在H2SO4酸性溶液中进行，不能用HNO3或HCl来控制酸度。在滴定过程中如果发现棕色混浊，这是酸度不足引起的，应立即加入稀H2SO4，如已达到终点，应重做实验。
3、标定KMnO4溶液浓度时，加热可使反应加快，但不应热至沸腾，因为过热会引起草酸分解，适宜的温度为75℃～85℃。在滴定到终点时溶液的温度应不低于60℃。
4、开始滴定时反应速度较慢，所以要缓慢滴加，待溶液中产生了Mn2+后，由于Mn2+对反应的催化作用，使反应速度加快，这时滴定速度可加快；但注意不能过快，近终点时更须小心地缓慢滴入。
5、滴定及标定时终点的颜色为微红色，并且30s不褪色。空气中的还原性的杂质、气体及灰尘都能使KMnO4还原，使粉红色逐渐消失。 [学生分组] 以每个同学一组分为24～32个小组
[学生实训] 测定双氧水样品中H2O2的含量并完成实验报告。教师巡回指导 [交流讨论] 引导学生说出自己完成任务的情况 (成功或失误之处) [试验小结] 教师小结本课题实验完成情况。
1、酸式滴定管的规范操作：克服漏液的现象；有色溶液体积的正确读法； 2、近终点时颜色判断和操作：近终点微红色消失缓慢，慢滴多摇，控制半滴操作；
3、分析误差产生原因：滴定速度控制不当；终点判断不准确；读数误差；酸式滴定管管尖和两侧漏液等因素。
[布置作业]：根据你的测定，我们本地区的医用双氧水的浓度指标是多少？(写出测定实验操作步骤、实验数据和测定结果)