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因氧化还原滴定中涉及的化学反应比较复杂,必须弄清楚滴定剂和待测物之间的计量关系,才能正确确定基本单元。为此,举一些氧化还原滴定测定实例对这个问题再作一次讨论,其目的就是要切实掌握滴定分析计算方法。
例1今有PbO和PbO2混合物,用高锰酸钾法测定混合物中PbO和PbO2含量,称取试样0.7340g,加入20.00mL 0.5000mo1/L(1/2H2C2O4)草酸溶液,将PbO2还原成Pb2+,然后用氨水中和使全部Pb2+形成PbC2O4沉淀,过滤后,将滤液酸化,用标准高锰酸钾溶液滴定用去0.2000mo1/L (1/5 KMnO4)高锰酸钾溶液10.20mL,沉淀溶解于酸中再用同一标准高锰酸钾溶液滴定,用去30.25mL,计算试样中PbO和PbO2含量。
[解]滤液酸化后,高锰酸钾滴定的是多余的H2C2O4的物质的量(n1);滴定PbC2O4沉淀消耗的标准高锰酸钾的物质的量等于全部Pb2+的物质的量(n2);将PbO2还原和使全部Pb2+形成PbC2O4沉淀共消耗H2C2O4的物质的量(n3)为加入的H2C2O4的物质的量总量减去多余的H2C2O4的物质的量。因此,用于PbO2还原的H2C2O4的物质的量(n4)为n4=n3-n2,而用于PbO沉淀的H2C2O4的物质的量为n2-n4。
测定所涉及的反应如下:
PbO2+4H++C2O42-=Pb2++2H2O+2CO2
PbO+2H+=Pb2+
Pb2++C2O42-=PbC2O4↓
2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2++10CO2+8H2O
由反应式知PbO2≈Pb2+≈PbC2O4≈2/5MnO4-,因高锰酸钾基本单元为1/5 KMnO4,故PbO2基本单元为1/2 PbO2。同理PbO基本单元为1/2 PbO。
例2用高碘酸钾法测定甘露醇[CH2OH(CHOH)4CH2OH],其反应如下:
CH2OH(CHOH)4CH2OH+5HIO4→2HCHO+4HCOOH+5HIO3+H2O
加入的高碘酸钾是过量的,反应完全后,再加入过量碘化钾。剩余的高碘酸钾及反应生成的碘酸钾都能氧化碘化钾并游离出碘。生成的碘用0.1000mol/L Na2S2O3标准溶液滴定,样品测定和空白测定分别用量为5.04mL和25.04mL。样品称量为37.00mg,求试样中甘露醇含量。
高碘酸钾和碘酸钾的反应分别为:
IO4-+7I-+8H+→4I2+4H2O
IO3- +5I-+6H+→3I2 +3H2O
滴定反应为:I2+2S2O32-→2I-+S4O62-
[解]从上述反应可知每1分子的高碘酸钾还原成1分子的碘酸钾,其游离出的碘应减少1分子,1分子的甘露醇和5分子的高碘酸钾反应生成5分子的碘酸钾,相当于减少了5分子碘,而1分子碘和2分子S2O32-反应,因此1甘露醇≈5I2≈10S2O32-。
Na2S2O3的基本单元为其分子式,故甘露醇的基本单元为:
1/10 CH2OH(CHOH)4CH2OH
甘露醇=(25.04-5.04)×0.1000×(182/10)×100%/37.00=98.38%
例3称取甲酸HCOOH试样0.2040g溶解于碱性溶液中,加入0.1005mol/L KMnO4溶液(1/5KMnO4)25.00mL,待反应完成后酸化,加入过量的KI还原MnO4-以及MnO42-歧化生成的MnO4-和MnO2。最后用0.1002mol/L Na2S2O3标准溶液滴定析出的I2,用去21.02mL,计算试样中甲酸含量。
测定所涉及的反应如下:
HCOO-+2MnO4+30H-=CO32-+2MnO42-+2H2O
3MnO42-+4H+=2MnO4-+MnO2↓+2H2O
10I-+2MnO4-+16H+=5I2+2Mn2++8H2O
2I-+MnO2+4H+=I2+Mn2++2H2O
I2+2S2O32-=2I-+S4O2-6
[解]从上述反应可知1MnO4-≈5/2I2。
1MnO42-≈2/3 MnO4-+1/3 MnO2≈10/6 I2+1/3 I2=12/6 I2=2I2
由此可知MnO4-相当的I2和MnO42-相当的I2两者相差0.5I2。而1HCOOH和2MnO42-反应生成2MnO42-,故HCOOH=I2。1个碘和2个S2O32-反应,因此1甲酸≈I2≈2S2O32-。Na2S2O3的基本单元为其分子式,故甲酸的基本单元为1/2 HCOOH。
甲酸含量=[(0.1005×25.00-0.1002×21.02)×(46.04/2)×100%]/(0.2040×1000)=4.58%
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