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用K2Cr2O7基准物标定Na2S2O3标准滴定溶液时分两步反应进行,第一步反应:
Cr2O72-+6I-+14H+=2Cr3++3I2+7H2O
反应后产生定量的I2,加水稀释后,用Na2S2O3溶液滴定,即第二步反应:
2Na2S2O3+I2Na2S4O6+2Nal
以淀粉为指示剂,当溶液变为亮绿色即为滴定终点。
现对两步反应所需要的条件说明如下:
第一,为什么反应进行要加入过量的KI和H2SO4,反应后又要放置在暗处10min?
实验证明这一反应速度较慢,需要放置10min后反应才能定量完成。加入过量的 KI和H2SO4不仅为了加快反应速率,也为防止I2的挥发。此时生成I3-配位离子。由于I-在酸性溶液中易被空气中的氧氧化,I2易被日光照射分解,故需要置于暗处避免见光。
第二,为什么第一步反应后,用Na2S2O3溶液滴定前要加入大量水稀释?
由于第一步反应要求在强酸性溶液中进行,而Na2S2O3与I2的反应必须在弱酸性或中性溶液中进行,因此需要加水稀释以降低酸度,防止Na2S2O3分解。此外由于Cr2O72-的还原产物是Cr3+显墨绿色,妨碍终点的观察,稀释后使溶液中Cr3+浓度降低,墨绿色变浅,使终点易于观察。但如果到终点后溶液又迅速变蓝表示Cr2O72-与I-的反应不完全,也可能是由于放置时间不够,或溶液稀释过早,遇此情况应另取一份重新标定。
3.应用示例
(1)维生素C(VC)含量的测定(直接碘量法)
①方法原理维生素C的分子式为C6H8O6,分子中的烯二醇基具有还原性,能被I2氧化成二酮基,氧化反应式为:
1 mol Vc与1 mol I2定量反应,Vc的摩尔质量为176.13g/mol。Vc还原性很强,尤其在碱性介质中,易被空气氧化,所以在测定时加HAc使呈弱酸性。本法可以测定药片、注射液和果蔬中的Vc含量。
②测定步骤准确称取Vc样品0.2g,加新煮沸并冷却的蒸馏水100mL及2mol/L HAc溶液10mL,加3mL淀粉指示液(5g/L),用。(1/2I2)=0.1mol/L I2标准溶液滴定至呈现稳定的蓝色为终点。
(2)铜合金中铜含量的测定(间接碘量法)
①方法原理铜合金样加HCl和H2O2,溶解反应为Cu+2HC1+H2O2=CuC12+2H2O,然后在弱酸性溶液中,Cu2+与I-反应析出定量的I2,2Cu2++4I-=2Cul↓+I2,析出的I2用Na2S2O3标准溶液滴定,以淀粉为指示剂,滴定到蓝色恰好消失即为终点。
②测定条件
a.加酸的目的:防止铜溶解时水解,应控制pH=3.0~4.0之间,酸度过高,I-会被空气氧化为I2(Cu2+催化此反应),使结果偏高。
b.加过量KI的作用有3个:作为沉淀剂生成Cul↓;作为还原剂将Cu2+→Cu+;作为络合剂使析出的定量的I2形成较I2稳定的I3。I2+II3-,反应是可逆的,当用Na2S2O3标准溶液滴定时,平衡向左方移动直到定量的I2完全反应。
c.加KSCN的目的:由于CuI沉淀表面吸附少量的I2使测定结果偏低。因此常在近终点时,加入KSCN溶液,使CuI转化为溶度积更小的,很少吸附I2的CuSCN沉淀。
CuI+SCN-=CuSCN↓+I-
使CuI沉淀吸附的I2被释放出来,可继续用Na2S2O3标准溶液滴定到终点。
注意1) KSCN应在接近终点时加入,否则SCN-会还原大量存在的I2,使测定结果偏低。
2) Fe3+能氧化I-,对测定有干扰,可加入NH4HF2掩蔽,形成[FeF6]3-,同时NH4HF2(即NH4F·HF)是一种酸碱缓冲剂,能控制溶液的pH值在3.0~4.0之间,防止铜盐的水解。
③测定步骤准确称取铜合金试样0.15~0.20g,置于锥形瓶中,加入10mL(1+1)HCI,滴加约2mL 30% H2O2,盖上小表面皿,加热使溶,溶完后小火煮沸溶液至无细小气泡发生,表示H2O2分解完全,再煮沸1 min,冷却后用水吹洗表面皿并加60mL水,滴加(1+1)氨水至有浑浊产生,加入8mL (1±1) HAc及5 mL NH4HF2(200g/L)溶液,再加入10mL KI (200g/L),用0.1mol/L Na2S2O3标准溶液滴定至浅黄色,加入3mL淀粉指示剂(5g/L),滴定至浅蓝色,最后加入10mL KSCN(100g/L),继续滴定至蓝色消失,记录所耗Na2S2O3溶液的体积V(mL)。
④结果计算
相关链接:常用氧化还原滴定方法及应用示例(三)
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