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大学化学 氧化还原滴定法


缺点:
1、氧化性不如高锰酸钾强,应用范围窄。常 用于Fe2+及土壤中有机质的测定。
2、滴定中要用指示剂确定终点,常用的指示 剂:二苯胺磺酸钠等。
3、 Cr2O72-和Cr3+都有毒害,使用时应注意 废液的处理,以免污染环境。
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2.重铬酸钾法的应用
铁含量的测定
试样→热浓HCl溶解→SnCl2还原→加入H2SO4+H3PO4
程中,当加入滴定剂反应达平衡后:E= +- -=0 =(Fe3+/Fe2+)= (Ce4+/Ce3+)
当加入19.98ml Ce4+时:
'Fe3
/ Fe2
0.0592 1
lg
c(Fe3 ) c(Fe2 )
99.9 0.68 0.0592 lg
0.1 11
0.86(V )
3、计量点时:

'1
0.0592 z1
0.05 592lgcc M nO 4 /M n2
'
M nO 4 /M n2
M nO 4 M n2
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二、 氧化还原滴定法的基本原理
(一)滴定曲线 在氧化还原滴定中,是根据有关电对的电
极电位和滴定剂的用量来描绘滴定曲线。
以0.1000mol·L-1 的Ce(SO4)2 标准溶液滴定 在 H2SO4 为 1mol·L-1 的 介 质 中 , 20.00ml 0.1000mol·L-1 的Fe2+为例讨论溶液中电位的变 化。
(一)基本原理:利用I2的氧化性或I-的还原性进行 测定的滴定分析法
1、直接碘量法(碘滴定法):利用I2的氧化性
还原性物质
I2
I-
基本反应 : I2 +2e = 2I- φ°=0.54V,
测定范围:电极电势比I2/I-低的还原性物质,
如:S2-,SO32- , Sn2+,S2O32-,AsO33-等。
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三、 常用氧化还原滴定法
(一)高锰酸钾法(KMnO4) 1.基本原理
它的氧化还原能力与溶液的酸度有关。 在酸性溶液中:
MnO4- + 5e +8H+ = Mn2+ + 4H2O φ°=1.51V 在中性,弱酸性,弱碱性溶液中:
MnO4- + 3e +2H2O = MnO2↓+ 4OH- φo= 0.59V 在强碱性溶液中:
FeCl2+

FeCl2

FeCl4-
FeCl3-
FeCl63-
FeCl42-


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由于发生副反应及其它离子的影响, 需引入副反应系数和活度系数。
aOx
[Ox]Ox
cOx
Ox
Ox
aRed
[Red]Red
cRed
Red
Red
带入能斯特方程得:
4
0.0592lgOxRedcOx
z
Red Ox cRed
混酸→加二苯胺磺酸钠(滴定指示剂)→用K2Cr2O7标准 溶液滴定→终点(绿色→紫色)
加入H3PO4的主要作用: ①提供必要的酸度
② Fe3+生成无色Fe(HPO4)2-配离子,使终点容易观察; ③降低铁电对电位,使指示剂变色点电位更接近计量点
电位
重铬酸钾法测定铁是测定矿石中全铁量的标准方法。
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三、碘量法
2.离子强度和各种副反应影响。 3.数据较少。如缺乏相同条件的′ 可用相近的′ 甚至用 来代替。 6
不同条件下 Fe3+/Fe2+的条件电位
介质 ' 介质 '
介质
'
(V)
(V)
(V)
1mol/L HClO4
0.74
5mol/L HCl
0.64
2mol/L H3PO4
0.46
1mol/L HCl
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2、特殊指示剂:是利用与滴定剂(被测物质) 反应生成特殊的深色物质来指示终点。
例:碘量法中淀粉与I2生成一种蓝色化合物, 借蓝色指示终点。
3、氧化还原指示剂: 指示剂在滴定过程中能发生氧化还原反应,
而且氧化态和还原态颜色不同,利用此性质指 示终点。
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氧化还原指示剂的选择原则:指示剂的变 色点应尽量与计量点接近,或指示剂的变色范 围部分或全部落在突跃范围之内。 例如:在1mol·L-1H2SO4溶液中,用Ce4+滴定 Fe2+,滴定的电极电势突跃范围是0.86~1.26 V, 计量点电势为1.06V,可供选择的指示剂有邻 苯胺基苯甲酸(φ’=1.08V)及邻二氮菲亚铁 (φ’=1.06V)。
MnO4- + e = MnO42-
φ°= 0.56V
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特点: (1)氧化能力强,可直接或间接测定多种物质 (2)无需另加指示剂 (3)间接法配制标准溶液,标准溶液不稳定,不利于 保存 (4)易发生副反应 (5)滴定的选择性差
思考:
常用H2SO4作为介质。可否用HCl和HNO3?
2MnO4- + 10Cl- + 16H+ = 2Mn2+ + 5Cl2 + 8H2O
滴定突跃的影响因素:两电对的条件电 位(或标准电位)的差值
两电对的电位差愈大,突跃愈大;电位 差愈小,突跃愈小。
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(二)氧化还原指示剂
1、自身指示剂:在氧化还原滴定中,有的滴定 剂或被测物质本身有颜色,到终点时以自身的颜 色指示终点。所以自身指示剂是由于标准溶液本 身具有鲜明的颜色,而反应完后为无色或浅色的 氧化还原物质。 例:KMnO4过量半滴,溶液呈粉红色为终点。
Ca2++C2O42-=CaC2O4 CaC2O4+2H+=Ca2++H2C2O4 2MnO4- + 5C2O42- + 16H+ = 2Mn2+ + 10CO2↑+ 8H2O 25
二 、重铬酸钾(K2Cr2O7)法
1.基本原理 酸性溶液中,反应:
Cr2O72- + 6e + 14H+ = 2 Cr3+ + 7H2O φ°=1.33V
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碘的反应置于暗处并预先除去以上杂质。
(三)标准溶液的配制及标定:
1. Na2S2O3标准溶液 (1)配制(间接法):Na2S2O3·5H2O中常含有: S, Na2SO4,Na2S等杂质。Na2S2O3溶液不稳定,易分解。
a、细菌的作用:Na2S2O3→Na2SO3 + S↓ b、水中CO2的作用: Na2S2O3 +H2O + CO2 = NaHSO3 + NaHCO3 + S↓
大学化学 氧化还原滴定法
氧化还原滴定法:以氧化还原反应为基础。
一、条件电极电势
任一氧化还原反应: Ox + ze = Red 能斯特公式:
0.0592lgaOx
z
aRed
实际运算中常用浓度进行计算
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副反应
Fe3+ HCl介质 Fe2+
Cl-
OH-
Cl-
OH-
FeCl2+ Fe(OH)2+ FeCl+ Fe(OH) +
lg
c(Ce4 c(Ce3
) )
'2
0.0592 z2
lg
c(Fe3 c(Fe2
) )
(1)z1计z1'10.0592lgc c((C Ce e4 3 ))
(2)z2计z2'20.0592lgc c((F Fe e3 2 )) 12
(1)+(2)得
(z1z2)计 z11'z22'0.0592lgcc((F Fee3 2 ))cc((C Cee4 3 ))
①H2O2测定(直接滴定); 2MnO4-+5H2O2+6H+=2Mn2++5O2+8H2O ②软锰矿中的MnO2测定(返滴定); MnO2+C2O42-+4H+= 2Mn2++2CO2+2H2O 2MnO4- + 5C2O42- + 16H+ = 2Mn2+ + 10CO2↑+ 8H2O ③钙含量的测定(间接滴定);
2MnO4- + 5C2O42- + 16H+ = 2Mn2+ + 10CO2↑+ 8H2O
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滴定时应注意(三度):
①、温度: 75~85℃ ,温度太高,草酸分解:H2C2O4 = CO↑+ CO2↑+ H2O ;t <60℃,则反应速度慢。
②、酸度:保持一定的酸度(0.5~1.0mol/LH2SO4),否 则:2MnO4- +3C2O42- + 8H+
' Ce4 / Ce3
0.0592 lg 1
c(Ce4 ) c(Ce3 )
1.44 0.0592 lg 0.1 100
1.26(V ) 14
E(V)
1.20 1.10 1.00 0.90 0.80 0.70 0.60
1.06
突跃: 0.86— 1.26V
指示剂的选择:在 此突跃范围内变色 的指示剂
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Ce4+ + Fe2+ = Ce3+ + Fe3+ 在c(H2SO4 )= 1mol·L-1时,各电对的条件 电位是:
'Ce4 / Ce3 1.44V
' Fe3 / Fe2
0.68V
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1、滴定前:滴定前Fe3+浓度不知道,无法计算。 2、计量点前:
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