分析化学第七章氧化还原滴定法

第七章氧化还原滴定法 第一节绪论 一 氧化还原滴定法 以氧化还原反应为基础的滴定分析方法二 实质 电子的转移三 特点 1 机理复杂 多步反应2 有的程度虽高但速度缓慢3 有的伴有副反应而无明确计量关系四 分类 碘量法 高锰酸钾法 重铬酸钾法 亚硝酸钠法 溴量法 铈量法五 应用 广泛 直接或间接测定无机物 有机物 第二节氧化还原反应 一 电极电位二 条件电位及影响因素三 氧化还原反应进行的程度四 氧化还原反应的速度 一 电极电位 电对的电极电位衡量氧化或还原能力的强弱电对的电极电位越高 其氧化形的氧化能力越强 还原形的还原能力越弱 氧化剂电对的电极电位越低 其还原形的还原能力越强 氧化形的氧化能力越弱 还原剂 续前 一 电极电位的NERNST表示式 1 活度表示式2 浓度表示式 续前 3 分析浓度表示式 二 标准电极电位 影响因素 常数 仅与电对本身性质和温度有关 二 条件电位及影响因素 一 条件电位 一定条件下 氧化型和还原型的浓度都是1moL L时的实际电位 续前 二 影响因素 与电解质溶液的浓度 及能与氧化还原电对发生副反应的物质有关实验条件一定 条件电位一定 1 离子强度 盐效应 2 生成沉淀3 形成配合物4 酸效应 续前 1 离子强度 盐效应 2 生成沉淀 示例 已知 Cu2 eCu I2 2e2I 理论上2Cu 2I22Cu2 4I 实际上2Cu2 4I 2CuI 2I2 续前 3 形成配合物 示例 例 间接碘量法测Cu2 Cu2 eCu Fe3 eFe2 I2 2e2I 续前 4 酸效应 H3AsO4 2H 2eHAsO2 2H2OI3 2e3I 例 续前 注 根据电对的电位高低判断氧化还原反应的方向 H3ASO4 3I 2H HASO2 I3 2H2O 酸性条件 HASO2 I3 2H2OH3ASO4 3I 2H 碱性条件 三 氧化还原反应进行的程度 1 进行的程度用反应平衡常数来衡量由标准电极电位 K由条件电位 K 条件平衡常数 Ox1 neRed1Red2Ox2 ne 续前 p2Ox1 p1Red2p1Ox2 p2Red1 续前 续前 续前 2 滴定反应SP时 滴定反应的完全度应 99 9 1 1型反应 续前 1 2型反应 1 氧化剂或还原剂 性质不同 机理不同 显著影响速度1 转移电子 速度快 打开共价键 速度慢2 元素氧化数越高 反应越慢3 静电作用力阻碍减慢反应速度4 分步进行 整个速度受最慢一步影响2 浓度 增加浓度可以加快反应速度 四 氧化还原反应的速度 例 Cr2O7 6I 14H 2Cr3 3I2 H2O 续前 3 温度 升温可加快碰撞 加快反应每增高100C 速度增加2 3倍 4 催化剂 改变反应历程 加快反应同上例 加入Mn2 催化反应 反应一开始便很快进行 否则反应先慢后快 逐渐生成的Mn2 本身起催化作用 自动催化反应 5 诱导反应 由于一个氧化还原的发生促进了另一个氧化还原的进行 称 例 2MnO4 H2C2O42Mn2 10CO2 8H2O 例 受诱体诱导体作用体 第三节氧化还原滴定 一 滴定曲线二 指示剂三 氧化还原预处理 一 滴定曲线 1 滴定过程可逆电对氧化还原反应的电位计算2 滴定突跃影响因素3 根据条件电位判断滴定突跃范围 1 滴定过程 续前 续前 续前 图示 可逆电对氧化还原反应的电位计算 Ox1 n1eRed1 Ox2 n2eRed2 p2Ox1 p1Red2p1Ox2 p2Red1 续前 续前 2 滴定突跃大小的影响因素 3 根据条件电位判断滴定突跃范围 电位范围 二 指示剂 1 自身指示剂2 特殊指示剂3 氧化还原指示剂及选择原则 1 自身指示剂 有些滴定剂或被测物有颜色 滴定产物无色或颜色很浅 则滴定时无须再滴加指示剂 本身的颜色变化起着指示剂的作用 称 例 优点 无须选择指示剂 利用自身颜色变化指示终点 紫色 无色 深棕色 无色 2 5 10 6mol L 粉红色 2 5 10 6mol L 浅黄色 有机溶剂中 鲜明紫红色 2 特殊指示剂 有些物质本身不具有氧化还原性 但可以同氧化还原电对形成有色配合物 因而可以指示终点 特点 反应可逆 应用于直接或间接碘量法 例 淀粉 I3 深兰色配合物 5 0 10 6mol L 显著蓝色 3 氧化还原指示剂 具氧化或还原性 其氧化型和还原型的颜色不同 氧化还原滴定中由于电位的改变而发生颜色改变 从而指示终点 In Ox neIn Red 讨论 续前 指示剂的选择原则 指示剂变色范围部分或全部落在滴定突跃范围内指示剂的条件电位尽量与化学计量点电位相一致 三 氧化还原的预处理 对预处理剂要求 反应定量 完全 快速过量的预处理剂易除去氧化还原反应具有一定选择性 分类 预氧化处理 预还原处理 第三节氧化还原滴定法的应用 提要 一 碘量法二 KMnO4法三 K2Cr2O7法四 其他氧化还原方法 一 碘量法 利用I2的氧化性和I 的还原性建立的滴定分析方法 注 pH 9时 不受酸度影响 应用范围更为广泛 电对反应I2 2e2I I2 I I3 助溶 I3 2e3I 续前 内容 一 直接碘量法 二 间接碘量法 三 碘量法误差的主要来源 四 标准溶液的配制与标定 五 淀粉指示剂 六 应用与示例 一 直接碘量法 利用I2的弱氧化性质滴定还原物质 测定物 具有还原性物质 可测 S2 Sn S2O32 SO32 酸度要求 弱酸性 中性 或弱碱性 pH小于9 强酸性介质 I 发生氧化导致终点拖后 淀粉水解成糊精导致终点不敏锐强碱性介质 I2发生歧化反应 3I2 6OH 5I IO3 3H2O 歧化反应 4I O2 4H 2I2 2H2O 氧化反应 二 间接碘量法 利用I 的中等强度还原性滴定氧化性物质 测定物 具有氧化性物质 可测 MnO4 Cr2O7 CrO4 AsO43 BrO3 IO3 H2O2 CLO Cu2 酸度要求 中性或弱酸性强酸性介质 S2O32 发生分解导致终点提前 I 发生氧化导致终点拖后碱性介质 I 与S2O32 发生副反应 无计量关系 S2O32 2H SO2 S H2O 分解 4I2 S2O32 10OH 8I 2SO42 5H2O 三 碘量法误差的主要来源 1 碘的挥发预防 1 过量加入KI 助溶 防止挥发增大浓度 提高速度2 溶液温度勿高3 碘量瓶中进行反应 磨口塞 封水 4 滴定中勿过分振摇 2 碘离子的氧化 酸性条件下 预防 1 控制溶液酸度 勿高 2 避免光照 暗处放置 3 I2完全析出后立即滴定4 除去催化性杂质 NO3 NO Cu2 四 标准溶液的配制与标定 1 NaS2O3溶液 A 配制 不稳定原因a 水中溶解的CO2易使NaS2O3分解S2O32 CO2 H2O HSO3 HCO3 S b 空气氧化 2S2O32 O2 SO42 S c 水中微生物作用 S2O32 Na2SO3 S 配制方法 煮沸冷却水 加入NaCO3使pH 9 10 放置7 8天 过滤 B 标定 续前 Cr2O72 6I 过量 14H 2Cr3 3I2 7H2O 酸度高 I2 2S2O32 2I S4O62 加水稀释 弱酸性 I2 2S2O32 2I S4O62 加水稀释 弱酸性 K2CrO7基准物标定法I2标液比较法 续前 2 碘标准溶液 A 配制 避光 防止I I2 注 不可用分析天平称 B 标定 As2O3基准物质标定法NaS2O3标准溶液比较法 As2O3 6OH 2AsO33 3H2OAsO33 I2 2H2OH3AsO4 2I H 五 淀粉指示剂 要求 室温 弱酸性 新鲜配制加入时间 直接碘量法 滴定前加入 终点 无色 深蓝色 间接碘量法 近终点加入 终点 深蓝色消失 变色原理 注 间接碘量法中淀粉指示剂过早加入 强烈吸附I2 造成终点拖后 I2 过量 I I3 与淀粉形成深蓝色配合物 六 应用与示例 1 直接碘量法 指示剂加入时间 滴定前加入终点 无色 深蓝色例 Vc的测定 2 间接碘量法指示剂加入时间 近终点加入终点 深蓝色消失1 剩余碘量法 返滴定法 例 葡萄糖的测定2 置换碘量法例 CuSO4的含量测定 剩余碘量法测葡萄糖的含量 注 无须知道CI2 葡萄糖 I2 定过量 葡萄糖酸盐I2 剩余 2Na2S2O32NaI Na2S4O6 置换碘量法测定CuSO4的含量 注 CuI易水解 故以HAc为介质CuI强烈吸附I2造成终点提前 滴定时应用力振摇或加入KSCN转化CuI沉淀为CuSCN 同时释放I2 2Cu2 4I 过量 2CuI I2I2 2S2O32 2I S4O62 二 KMnO4法 利用MnO4 的强氧化性建立的滴定分析方法 1 原理 MnO4 5e 8H Mn2 4H2O 注 酸性调节 采用H2SO4 不采用HCL或HNO3 酸性 KMnO4法常用碱性 氧化有机物速度快 MnO4 2H2O 3eMnO2 4OH MnO4 eMnO42 续前 2 KMnO4溶液的配制与标定 1 间接配制法 2 标定基准物 AS2O3 H2C2O4 2H2O 纯铁丝 Na2C2O4 稳定 易结晶 常用 H2C2O4 2H2O 3 指示剂 自身指示剂 2MnO4 5C2O42 16H 2Mn2 10CO2 8H2O 续前 3 应用 1 直接法 测Fe2 C2O42 As H2O2 2 返滴定法 MnO2 PbO2 3 间接法 待测物本身不具有氧化或还原性质 2MnO4 5H2O2 6H 2Mn2 5O2 8H2O MnO2 C2O42 定过量 4H Mn2 2CO2 2H2O 2MnO4 5C2O42 剩余 16H 2Mn2 10CO2 8H2O 三 K2Cr2O7法 原理 介质 HCL 不受CL 还原性的限制 特点 K2Cr2O7稳定 标液可直接滴定 长期存放可以测一些还原性物质应用 测定Fe2 Cr2O72 6e 14H 2Cr3 7H2O Cr2O72 6Fe2 14H 2Cr3 6Fe3 7H2O 四 其他氧化还原方法 1 溴酸钾法 2 溴量法 电对反应 BrO3 6e 6H Br H2O配制 KBrO3易提纯 直接配制法标定 BrO3 6I 6H Br 3I2 3H2OI2 2S2O32 2I