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氧化还原滴定法---碘量法

发布时间:2014-04-14 00:00 作者:北京标准物质网

一、基本原理

碘量法(iodimetry)是以碘为氧化剂,或以碘化钾为还原剂,进行氧化还原滴定分析的一种方法。其半电池反应为:

在水中的溶解度很小(25℃为0.0018mol/L),为增大其溶解度,通常将I 溶解在KI溶液中,使I 以I-配离子形式存在,其半反应式为:

由于两者标准电位相差很小,为了简便,习惯上仍以前者表示。从I/I-电对的标准电位可以看出,I 是不太强的氧化剂,I-是不太弱的还原剂。因此,用碘量法测定物质含量时,应根据待测组分的氧化性或还原性的强弱,选择不同的方法进行滴定。常用的有直接碘量法、间接碘量法(剩余碘量法和置换碘量法)两种滴定方式。

(一)直接碘量法

凡是标准电极电位或条件电位比φI/I- 低的还原性物质,都可以直接用碘标准溶液滴定。直接碘量法应在弱酸性、中性或弱碱性溶液中进行。如果溶液的pH>9,则会发生副反应。


(二)间接碘量法(滴定碘法)

间接碘量法是以碘和Na 发生如下反应为基础的氧化还原滴定分析方法。

凡是标准电极电位高于φI/I 的电对,其氧化型可将加入的I-氧化成I,再用Na标准溶液滴定能够生成的I。这种滴定方法称为置换滴定法。

凡是标准电极电位低于φI2/I 的电对,其还原型可与过量的I 标准溶液作用,待反应完全后,再用Na 标准溶液滴定剩余的I。这种滴定方法叫做剩余滴定法或返滴定法。这两种滴定方式习惯上统称为间接碘量法或滴定碘法。

间接碘量法必须在中性或弱酸性溶液中进行。若在碱性溶液中,除发生上述反应外,还发生如下的副反应:

若在强酸溶液中,S2O32-易分解,I-也易被空气中的氧缓慢氧化。


间接碘量法的误差主要来源于I 的挥发和I被空气中的O 氧化。采取以下施予以减免:

(1)防止I挥发

 ①加入比理论量大2~3倍的KI,使之与I 形成溶解较大的I-3 离子,同时过量的I还可提高淀粉指示剂的灵敏度。

②避免加热,使反应在室温下进行。

③最好在带塞的碘量瓶中进行,滴定时勿剧烈摇动,快滴慢摇,以减少碘的挥发。

(2)防止I被空气中的O 氧化的方法 

①滴定在室温下进行,避免阳光直接照射,除去Cu2+、NO-2 等催化剂,避免I加速氧化。

②降低酸度,酸度增高也能加速I的氧化。如反应需在较高的酸度下进行,则应在滴定前稀释溶液,以降低酸度。

③当析出I-的反应完成后,立即用Na 滴定,快滴慢摇,以减少I与空气的接触。

二、标准溶液

(一)碘标准溶液

虽然可用升华法制得纯碘,但碘具有挥发性和腐蚀性,不宜在分析天平上称量,故仍用间接法配制。

碘在水中很难溶解,应加入碘化钾,使生成I3-,此不但能助溶,还能降低I 的挥发性。为了防止碘在碱性溶液中发生自身氧化还原反应、中和硫代硫酸钠溶液中作稳定剂的碳酸钠及去掉碘中微量KIO 杂质,配制碘液时应加入少量的盐酸。另外,为了防止少量未溶解的碘影响浓度,配制后还需用垂熔玻璃滤器过滤后再标定。

碘液的准确浓度可与硫代硫酸钠标准溶液比较求得,常用基准三氧化二砷标定。三氧化二砷难溶于水,可加NaOH溶液使生成亚砷酸钠而溶解。如欲使I 氧化AsO33-的反应定量进行,通常加入NaHCO 使溶液呈弱碱性(pH≈8),其反应如下:

碘液有腐蚀性,应避免与橡皮塞、软木塞等有机物接触;见光、受热时易氧化,故应置于玻璃塞的棕色玻璃瓶中,密闭,在凉处保存。

(二)Na标准溶液的配制和标定

硫代硫酸钠结晶易风化或溶解,且含有少量杂质,故不易用直接法配制。硫代硫酸钠溶液不稳定,且易分解,其原因是:

溶解在水中的CO 的作用

基于上述原因,配制 Na 标准溶液通常采用下述步骤:称取比计算用量稍多的Na·5HO试剂,溶于新煮沸(除去水中的CO 和O,并灭菌)并已冷却的蒸馏水中,加入少量Na保持弱碱性以抑制微生物的生长,于棕色瓶中放置7~10天后,滤除S,再标定其浓度,这样配制的溶液比较稳定。如果发现溶液变质则应过滤后再标定其浓度,严重时应弃去重配。

标定硫代硫酸钠的基准物质很多,如重铬酸钾亚铁氰化钾碘酸钾溴酸钾及铜盐等,其中重铬酸钾最常用,其标定反应如下:

标定时应注意以下几个问题:

(1)加入过量的KI 可提高KCr与KI反应的速度,但反应速度仍然较慢,应将其置于碘瓶中,水封,暗处放置10min后,再用待标定的Na 液滴定。

2)控制溶液的酸度和温度 提高溶液的酸度和温度,可加快反应速度,但酸度和温度太高,I-容易被空气氧化。一般酸度在0.5mol/L,液温在20℃以下为宜。

(3)滴定前需将溶液稀释 这样既可降低溶液的酸度,减慢I被空气中O氧化的速度,又可减弱Na 的分解,还可降低Cr3+的浓度,使其亮绿色变浅,便于终点观察。

(4)正确判断滴定终点 为防止大量碘被淀粉吸附得较牢,使标定结果偏低,应滴定至近终点、溶液呈浅黄绿色时,再加入淀粉指示剂。

(5)正确判断回蓝现象 若滴定至终点后,溶液迅速回蓝,表明Cr2-与I反应不完全,可能是酸度不足或稀释过早所引起的,应重新标定;若滴定至终点经5min后回蓝,是由于空气中O 氧化溶液中I所引起的,不影响标定结果。

 

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