氧化还原滴定法

一、定义
氧化还原法以氧化还原反应为基础的容量分析法。
二、原理
氧化还原反应是反应物间发生电子转移。
示意式:
还原剂1 - ne →← 氧化剂1
氧化剂2 + ne →← 还原剂2
还原剂1 + 氧化剂2 →← 氧化剂1 +还原剂2
氧化还原反应按照所用氧化剂和还原剂的不同,常用的方法有量法、*法、铈量法和溴量法等。
三、量法
(一)定义
量法利用分子或离子进行氧化还原滴定的容量分析法。
(二)原理
1.基本原理
量法的反应实质,是分子在反应中得到电子,离子在反应中失去电子。
半反应式: i2+ 2e →←2i-
2i- - 2e →← i2
2.滴定方式
i2/2i-电对的标准电极电位大小适中,即i2是一不太强的氧化剂,i-是一不太弱的还原剂。
(1)凡标准电极电位低于e0i2/2i-的电对,它的还原形便可用i2滴定液直接滴定(当然突跃范围须够大),这种直接滴定的方法,叫做直接量法。
(2)凡标准电极电位高于e0i2/2i-的电对,它的氧化形可将加入的i-氧化成i2,再用na2s2o3滴定液滴定生成的i2量。这种方法,叫做置换滴定法。
(3)有些还原性物质可与过量i2滴定液起反应,待反应*后,用na2s2o3滴定液滴定剩余的i2量,这种方法叫做剩余滴定法。
3.滴定反应条件
(1)直接量法只能在酸性、中性及弱碱性溶液中进行。如果溶液的ph>9,就会发生下面副反应:
i2 +2oh- → i- + io- + h2o
3io- →io3- + 2i-
(2)间接量法是以
i2 +2e →←2i-
2s2o32- -2e → s4o62-
—————————————
i2 +2s2o32-→ 2i- + s4o62-
反应为基础的。这个反应须在中性或弱酸性溶液中进行;在碱性溶液中有下面副反应发生:
na2s2o3 +4i2 + 10naoh → 2na2so4 + 8nai + 5h2o
在强酸性溶液中,na2s2o3能被酸分解:
s2o32- +2h+ → s↓+ so2↑+h2o
如果在滴定时注意充分振摇,避免na2s2o3局部过剩,则影响不大。
(3)应用置换法测定不太强的氧化剂的含量时,为了促使反应进行*,常采取下列措施:
a 增加i-浓度以降低ei2/2i-值。
b 生成的i2用有机溶剂萃取除去以降低ei2/2i-值。
c 增加h+浓度以提高含氧氧化剂的e值。
4.量法的误差来源主要有二:
(1)具有挥发性。
(2)离子易被空气所氧化。
(三)指示剂
1. i2自身指示剂 在100ml水中加1滴滴定液(0.mol/l),即显能够辨别得出的黄色。
2.淀粉指示剂淀粉溶液遇i2即显深蓝色,反应可逆并极灵敏。
(1)淀粉指示剂的性质及注意事项
a 温度升高可使指示剂灵敏度降低。
b 若有醇类存在,亦降低灵敏度。
c 直链淀粉能与i2结合成蓝色络合物;支链淀粉只能松动的吸附i2,形成一种红紫色产物。
d i2和淀粉的反应,在弱酸性溶液中*为灵敏。若溶液的ph<2,则淀粉易水解成糊精,而糊精遇i2呈红色,此红色在间接法时随达终点亦不易消失;若溶液的ph>9,则i2因生成io-而不显蓝色。
e 大量电解质存在能与淀粉结合而降低灵敏度。
f 若配成的指示剂遇i2呈红色,便不能用。配制时,加热时间不宜过长,并应迅速冷却以免其灵敏性降低。淀粉溶液易,*好于临用前配制。
(2)使用淀粉指示剂时应注意加入时间
a 直接量法,在酸度不高的情况下,可于滴定前加入。
b 间接量法则须在临近终点时加入,因为当溶液中有大量存在时,被淀粉表面牢固地吸附,不易与na2s2o3立即作用,致使终点迟钝。
(四)滴定液的配制与标定
1.滴定液
(1)配制 间接法配制
(2)标定用基准标定,以甲基橙指示液指示终点。
(3)贮藏置玻璃塞的棕色玻璃瓶中,密闭,在凉处保存。
2.*滴定液
(1)配制 间接法配制
(2)标定用基准重铬酸钾标定,以淀粉指示液指示终点。
(五)注意事项
1.在水中很难溶解,加入化钾不但能增加其溶解度,而且能降低其挥发性。实践证明,滴定液中含有2~4%的化钾,即可达到助溶和稳定的目的。
2.为了使中的微量酸盐杂质作用掉,以及中和*滴定液中配制时作为稳定剂而加入的na2co3,配制滴定液时常加入少许盐酸。
3.为防止有少量未溶解的存在于液中,故配好后的液用3~4号垂熔玻璃漏斗过滤,不得用滤纸过滤。
4.滴定液应贮存于棕色具玻塞玻璃瓶中,在暗凉处避光保存。滴定液不可与软木塞、橡胶管或其他有机物接触,以防浓度改变。
5.为剧毒化学药品,用时要注意安全。
6.由于在高温时更易挥发,所以测定时室温不可过高,并应在瓶中进行。
7. 由于离子易被空气所氧化,故凡是含有过量i-和较高酸度的溶液在滴定前不可放置过久,且应密塞避光。
8.配制*滴定液所用的纯化水须煮沸并冷却,可驱除水中残留的二氧化碳和氧,杀死嗜硫菌等微生物,然后加入少量*,使溶液呈弱碱性。
9.*液应放置1个月后再过滤和标化,因*中常含有多硫酸盐,可与oh-反应生成硫代硫酸盐使*液浓度改变。
10.发现*滴定液混浊或有硫析出时,不得使用。
11.直接滴定法反应应在中性、弱碱性或酸性溶液中进行。
12.淀粉指示液的灵敏度随温度的升高而下降,故应在室温下放置和使用。
13.剩余滴定法淀粉指示液应在近终点时加入,否则将有较多的被淀粉胶粒包住,使蓝色褪去很慢,妨碍终点观察。
14.淀粉指示液应在冷处放置,使用时应不超过1周。
(六)适用范围
量法分直接量法和间接量法。
1.直接滴定法凡能被直接氧化的**,均可用直接滴定法。
2.间接量法
(1)剩余滴定法凡需在过量的液中和定量反应,剩余的用*回滴,都可用剩余滴定法。
(2)置换滴定法凡被测**能直接或间接定量地将化钾氧化成,用*液滴定生成的,均可间接测出其含量。
(七)允许差
本法的相对偏差不得超过0.3%。
四、*法
(一)定义
以*液为滴定剂的氧化还原法称为*法。
(二)原理
在酸性条件下*具有强的氧化性,可与还原剂定量反应。
半反应式:mno4- + 8h+ + 5e →← mn2+ + 4h2o
溶液的酸度以控制在1~2mol/l为宜。酸度过高,会导致kmno4分解;酸度过低,会产生mno2沉淀。调节酸度须用h2so4;hno3也有氧化性,不宜用;hcl可被kmno4氧化,也不宜用(mno4-氧化cl-的反应并不很快,可是,当有fe2+存在时,fe2+便促进mno4-氧化cl-这一副反应的速度。这种现象叫做诱导作用,或叫做产生了诱导反应)。
在微酸性、中性和弱碱性溶液中:
mno4-+2h2o + 3e →← mno2 +4oh-
(三)指示剂
1.*自身指示剂kmno4的水溶液显紫红色,每100ml水中只要有半滴0.1mol/lkmno4就会呈现明显的红色,而mn2+在稀溶液中几乎无色。
2.用稀*滴定液(0.002mol/l)滴定时,为使终点容易观察,可选用氧化还原指示剂。用邻二氮菲为指示剂,终点由红色变浅蓝色,用二苯胺磺酸钠为指示剂,终点由无色变紫色。
(四)滴定液的配制与标定
*滴定液
(1)配制 间接法配制
(2)标定用基准草酸钠标定,*自身指示剂。
(3)贮藏置玻璃塞的棕色玻璃瓶中,密闭保存。
(五)注意事项
1.配制*液应煮沸15分钟,密塞放置2日以上,用玻璃垂熔漏斗过滤,摇匀,再标定使用。因*中常含有二氧化锰等杂质,水中的有机物和空气中的尘埃等还原性物质都会使*液的浓度改变。
2.*和草酸钠开始反应速度很慢,应将溶液加热*65℃,但不可过高,高于90℃会使部分草酸分解。
3.为使反应正常进行,溶液应保持一定的酸度。酸度不足,反应产物可能混有二氧化锰沉淀;酸度过高,会促使草酸分解,开始滴定酸度应在0.5~1mol/l。
4.配制好的*滴定液,应贮存于棕色玻璃瓶中,避光保存,以防光的影响。
5.在30秒钟内,溶液颜色不褪为滴定终点。因为空气中的还原性气体和尘埃落于溶液中,也能分解*,使其颜色消失。
6.用稀*滴定液(0.002mol/l)滴定时,为使终点容易观察,可选用氧化还原指示剂。用邻二氮菲为指示剂,终点由红色变浅蓝色,用二苯胺磺酸钠为指示剂,终点由无色变紫色。
(六)适用范围
1.在酸性溶液中,可用*滴定液直接测定还原性物质。
2.ca2+、ba2+、zn2+、cd2+等金属盐可使之与c2o42-形成沉淀,再将沉淀溶于硫酸溶液,然后用*滴定液滴定置换出来的草酸,从而测定金属盐的含量。
3.以草酸钠滴定液或*滴定液配合,采用剩余回滴法,可测定一些强氧化剂。
(七)允许差
本法的相对偏差不得超过0.3%。

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