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氧化还原滴定法


铜臭 / 2022-07-07

 一、概述

  氧化还原滴定法是以氧化还原反应为基础的容量分析法。它是以氧化剂或还原剂为标准溶液来测定还原性或氧化性物质含量的方法。
  在酸碱滴定法中只有少量的几种标准溶液,但在氧化还原滴定法中,由于氧化还原反应类型不同,所以应用的标准榕液比较多。通常根据所用标准溶液,将氧化还原法分为以下几类:
  高锰酸钾法—以KMnO₄为标准溶液;
  重铬酸钾法一以K₂Cr₂O₇为 标准溶液;
  碘量法—以I₂和Na₂S₂O₃为 标准溶 液;
  溴酸钾法一以KBrO₃-KBr为 标准溶液。
  氧化还原滴定法和酸碱滴定法在测量物质含量步骤上是相似的。但在方法原理上是有本质的不同。酸碱反应是离子互换反应,反应历程简单快速。氧化还原反应是电子转移反应,反应历程复杂,反应速度快慢不一,而且受外界条件影响较大。因此在氧化还原滴定法中就要控制反应条件使其符合容量分析的要求。
  关于氧化还原反应的基础理论在无机化学中已学过,本节仅就氧化还原基础理论在滴定分析中的应用作一介绍。
二、高锰酸钾法
  1.简介
  KMnO₄是一种强氧化剂。在酸性溶液中反应如下:


  但在分析实验中很少用后一种反应,因为反应后生成的MnO2为棕色沉淀,影响终点的观察。在酸性溶液中的反应常用H2SO,酸化而不用HNO3,因为HNO3是氧化性酸,可能与被测物反应,也不用HCI,因为HC1中的C1-有还原性也能与KMnO反应。
  利用KMnO.作氧化剂可用直接法测定还原性物质,也可用间接法测定氧化性物质,此时先将一定量的还原剂标准溶液加入到被测定的氧化性物质中,待反应完毕后,再用KMnO,标准溶液返滴剩余量的还原剂标准溶液。用KMnO4法进行测定是以KMnO.自身为指剂。
  2.标准溶液的配制
  市售KMnO₄纯度仅在90%左右,其中含有少量的MnO₂及其它杂质,同时蒸馏水中也常含有还原性物质如尘埃,有机物等,这些物质都能促使KMnO₄还原。因此KMnO₄标准溶液不能用直接法配制,必须先配制成近似浓度,然后再用基准物质标定。为此采取下列步骤配制:
  ①称取稍多于计算用量的KMnO₄溶解于一定体积的蒸馏水中,将溶液加热煮沸,保持微沸一小时,并放置2~3天,使还原性物质完全被氧化。
  ②用微孔玻璃漏斗过滤, 除去MnO₂沉淀,滤液移入棕色瓶中保存,避免KMnO₄见光分解。
  一般配制的KMnO,₄溶液,经小心配制和存放在暗处,在半年内浓度改变不大。但0.01N KMnO₄溶液不宜 长期储存。
3.标准溶液的标定
  标定KMnO₄标准溶液的基准物很多,如Na₂C₂O₄、H₂C₂O₄·2H₂O, (NH₄)₂Fe(SO₄)₂·6H₂O (分析纯) 和纯铁丝等。 其中常用的是Na₂C₂O₄因为它易于提纯、稳定, 没有结晶水,在105~110°C烘2小时即可使用。
  标定反应如下:
  2MnO₄ + 5C₂O₄²⁻+ 16H⁺ = 2Mn²⁺+ 10CO₂ + 8H₂O此反应速度较慢,为加速反应应注意以下几点:
  (1) 温度  将溶液加热到75~85°C, 在此条件下进行 滴定。但如果温度超过90°C,则C₂O₄²⁻ 会部分分解,使结果偏高。

  温度低于60°C时,反应速度太慢。
  (2)酸度 酸度应保持在1N左右, 酸度过低,则MnO₂会部分还原为MnO₂,出现棕色沉淀,过高会使C₂O₄²⁻分解。
  (3)滴定速度 开始时第一滴KMnO₄溶液褪色很慢, 因为此时溶液中还没有生成能使反应加速进行的Mn²⁺ (Mn²⁺在此反应中为催化剂)。在第一滴KMnO₄没有褪色以前,不要加入第二滴,等到几滴KMnO₄起了作用,产生了Mn²⁺,滴定速度可加快。但不能使KMnO₄溶液像流水般的滴下去,这样易使KMnO₄在热溶液中分解。
  4MnO₄⁻+ 12H⁺=4Mn²⁺+ + 5O₂↑+ 6H₂O
  近终点时要慢加并不断搅拌,至溶液呈淡粉色在半分钟内不消失为止,此时即达终点。
(4)计算公式:

  4.过氧化氢含量的测定
  (1)测定意义和原理H₂O₂在工业上称为双氧水,市售H₂O₂含量一般为30%,呈酸性,高温时发生猛烈燥炸,分解,低温下自行平稳分解。
  2H₂O₂= 2H₂O+O₂↑+46.94 (千卡)
  在实验室中常将H₂O₂装在塑料瓶内,置于阴暗处。H₂O₂是强氧化剂,但在某些情况下又是还原剂。因此H₂O₂含量的测定用KMnO₄法,是在酸性溶液中,直接用KMnO₄标准溶液滴定,反应式如下:
  2MnO₄⁻ + 5H₂O₂ +6H⁺ = 2MnO₄⁻ + 8H₂O+ 5O₂↑
  以KMnO,自身为指示剂。在反应中:

  所以H₂O₂的当量

 

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