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文檔簡介
1、.環(huán)境監(jiān)測中化學(xué)需氧量(COD)的測定一、水體污染地球上大約有13.9億立方千米的水,其中97.2在海洋中,2.15是冰山和冰川,人們可以利用的淡水只約占0.65。人類就是依靠這些水來維持生命和從事生產(chǎn)的。在這些天然水中含有K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl、SO42、HCO3、CO32 等離子。如果使不屬于水體的物質(zhì)進(jìn)入水體,而且進(jìn)入的數(shù)量已經(jīng)達(dá)到破壞水體原有用途的程度,就叫水污染。造成水污染的原因是多方面的。根據(jù)污染源可分為城市生活廢水污染、工業(yè)廢水污染、農(nóng)田流水污染(噴灑的農(nóng)藥、施用的化肥被雨水沖刷流入水體)、固體廢物污染(工業(yè)廢渣中的有毒物質(zhì),經(jīng)水溶解后進(jìn)入水體)及工業(yè)煙塵廢氣污染
2、(煙塵廢氣落入水體或被雨水淋洗流入水體)等。污染水體的物質(zhì)一般可分為以下幾類:1無機(jī)污染物:包括酸、堿、無機(jī)鹽等。2有機(jī)污染物:包括碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)、碳?xì)浠衔?、合成洗滌劑等?有毒物質(zhì):包括重金屬(鉛、鉻、汞、鎘等)鹽類、氰化物、氟化物、砷化物、酚類、多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯、有機(jī)農(nóng)藥等。4致病微生物:包括各種病毒、細(xì)菌、原生物等。5耗氧污染物:有些有機(jī)物和無機(jī)物,能消耗水中溶解的氧氣,使水發(fā)黑變臭,危害水生生物的生存。6植物營養(yǎng)物質(zhì):有些物質(zhì)中含有植物生長所需要的氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素(如含磷洗衣粉、化肥、飼料等),這些物質(zhì)能促使水中藻類瘋長,從而消耗水中的氧氣,危害魚類的生長,造成水質(zhì)惡
3、化。此外,還有石油工業(yè)帶來的油污染、熱電廠造成的熱污染、核電廠帶來的放射性污染等,不僅污染水體,危及水生動物,還會危害人體健康。二化學(xué)需氧量(Chemical Oxygen Demand,COD)化學(xué)需氧量(COD)是水體質(zhì)量的控制項目之一,它是量度水中還原性污染物的重要指標(biāo)。水中還原性物質(zhì)包括有機(jī)物和亞硝酸鹽、硫化物、亞鐵鹽等無機(jī)物。水體中能被氧化的物質(zhì)在規(guī)定條件下進(jìn)行化學(xué)氧化過程中所消耗氧化劑的量,換算成以O(shè)2作為氧化劑時1L水樣所消耗O2的質(zhì)量(mg/L),通常記為COD。在COD測定過程中,有機(jī)物被氧化成二氧化碳和水。水中各種有機(jī)物進(jìn)行化學(xué)氧化反應(yīng)的難易程度是不同的,因此化學(xué)需氧量只表
4、示在規(guī)定條件下,水中可被氧化物質(zhì)的需氧量的總和。化學(xué)需氧量反映了水中受還原性物質(zhì)污染的程度。COD的數(shù)值越大,則水體污染越嚴(yán)重。一般潔凈飲用水的COD值為幾至十幾mg/L。當(dāng)前測定化學(xué)需氧量常用的方法有KMnO4和KCr2O7法,前者用于測定較清潔的水樣,后者用于污染嚴(yán)重的水樣和工業(yè)廢水。同一水樣用上述兩種方法測定的結(jié)果是不同的,因此在報告化學(xué)需氧量的測定結(jié)果時要注明測定方法。1. 高錳酸鉀(KMnO4)指數(shù)高錳酸鉀指數(shù)是反應(yīng)水體中有機(jī)及無機(jī)可氧化物質(zhì)污染的常用指標(biāo),它是在一定條件下,用高錳酸鉀氧化水中的的某些有機(jī)物及無機(jī)還原性物質(zhì),由消耗的高錳酸鉀量計算相當(dāng)?shù)难趿?,表示單位為氧的毫?升(O
5、2,mg/L)。高錳酸鹽指數(shù)在以往的水質(zhì)監(jiān)測分析中,亦有被稱為化學(xué)需氧量的高錳酸鉀法。但是,由于這種方法在規(guī)定條件下,水中有機(jī)物只能部分被氧化,并不是理論上的需氧量,也不是反映水體中總有機(jī)物含量的尺度,因此,用高錳酸鹽指數(shù)這一術(shù)語作為水質(zhì)的一項指標(biāo),以有別于重鉻酸鉀法的化學(xué)需氧量,更符合于客觀實際。使用KMnO4測定水中需氧有機(jī)物,一般只適用于需氧有機(jī)物含量較低的天然水體,我國按水質(zhì)從高到低,將地面水環(huán)境的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)分成5類,其中的高錳酸鹽指數(shù)、CODCr和與此相關(guān)的每升水中所含溶解氧的量(mg/L)三項參數(shù)標(biāo)準(zhǔn),如下表所示:參數(shù)類類類類類高錳酸鉀指數(shù)246810溶解氧飽和率90%6532COD
6、Cr 15以下15以下152025按測定溶液的介質(zhì)不同,分為酸性高錳酸鉀法和堿性高錳酸鉀法。因為在堿性條件下高錳酸鉀的氧化能力比酸性條件下稍弱,此時不能氧化水中的氯離子,故常用于測定含氯離子濃度較高的水樣。1 耗氧量1.1 CODMn法(酸性高錳酸鉀滴定法)1.1.1 范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了用酸性高錳酸鉀滴定法測定生活飲用水及水其源水中的耗氧量。本法適用于氯化物質(zhì)量濃度低于300 mg/L(以Cl-計)的生活飲用水及其水源水中耗氧量的測定。本法最低檢測質(zhì)量濃度(取100 mL水樣)為0.05 mg/L,最高可測定耗氧量為5.0 mg/L(以O(shè)2計)若取50 mL水樣測定,最低檢測質(zhì)量濃度為1.0 m
7、g/L1.1.2 原理高錳酸鉀在酸性溶液中將還原性物質(zhì)氧化,過量的高錳酸鉀用草酸還原。根據(jù)高錳酸鉀消耗量表示耗氧量(以O(shè)2計)。2MnO4-+5C2O42-+16H+= Mn2+8H2O+10CO2(2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=K2SO4+MnSO4+8H2O+10CO2)1.1.3 儀器電恒溫水浴鍋(可調(diào)至100)錐形瓶,100mL。滴定管。1.1.4 試劑1.1.4.1 硫酸溶液(1+3):將1體積硫酸(20=1.84 g/mL)在水浴冷卻下緩緩加到3體積純水中,煮沸,滴加高錳酸鉀溶液至溶液保持微紅色。1.1.4.2 草酸鈉標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液c(1/2Na2C2O4)=0.100
8、0 mol/L:稱取6.701 g草酸鈉(Na2C2O4),溶于少量純水中,并于1000 mL容量瓶中用純水定容。置暗處保存。1.1.4.3 高錳酸鉀溶液c(1/2KMnO4)=0.1000 mol/L:稱取3.3 g草酸鈉(KMnO4),溶于少量純水中,并稀釋至1000 mL。煮沸15min,靜置2W,定容至1000 mL。(煮沸時水分蒸發(fā),使溶液濃度升高)然后用玻璃砂芯漏斗過濾至棕色瓶中,置暗處保存并按下述方法標(biāo)定濃度:1.1.4.3.1 吸取25.00 mL草酸鈉溶液于250 mL錐形瓶中,加入75 mL新煮沸放冷卻的純水及2.5 mL硫酸(20=1.84 g/mL)。1.1.4.3.2
9、 迅速自滴定管中加入約24 mL高錳酸鉀溶液,待褪色后加熱至65,再繼續(xù)滴定呈微紅色并保持30 s不褪。當(dāng)?shù)味ńK了時,溶液溫度不低于55。記錄高錳酸鉀溶液用量。高錳酸鉀溶液的濃度計算見式(1):c(1/5KMnO4)= 0.1000×25.00 (1) V式中:c(1/5KMnO4)高錳酸鉀溶液的濃度,單位mol/L; V高錳酸鉀溶液的用量,單位mL;1.1.4.3.3 校正高錳酸鉀溶液的濃度c(1/5KMnO4)為0.1000mol/L。1.1.4.4高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液c(1/5KMnO4)=0.01000 mol/L:高錳酸鉀溶液準(zhǔn)確稀釋10倍。1.1.4.5草酸鈉標(biāo)準(zhǔn)使用溶液c(
10、1/2Na2C2O4)=0.01000 mol/L:將草酸鈉標(biāo)準(zhǔn)儲備液準(zhǔn)確稀釋10倍。1.1.5 分析步驟1.1.5.1 錐形瓶的預(yù)處理:向250 mL錐形瓶加入1 mL硫酸溶液(1+3)及少量高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液。煮沸數(shù)分鐘,取下錐形瓶用草酸鈉標(biāo)準(zhǔn)使用溶液(1.1.4.5)滴定至微紅色,溶液棄去。1.1.5.2 吸取100 mL充分混勻的水樣(若水樣中有機(jī)物含量較高,可取適量水樣以純水稀釋至100 mL),置于上述處理過的錐形瓶中。加入5 mL硫酸溶液(1+3)。用滴定管加入10.00 mL高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液(1.1.4.4)。1.1.5.3 將錐形瓶放入沸騰的水浴中,準(zhǔn)確放置30 min。如加熱
11、過程中紅色明顯減褪,需將水樣稀釋重做。1.1.5.4 取下錐形瓶趁熱加入10.00mL草酸鈉標(biāo)準(zhǔn)使用溶液(1.1.4.5),充分振搖,使紅色褪盡。1.1.5.5 于白色背景上,自滴定管滴入高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液(1.1.4.4)至溶液呈微紅色即為終點,記錄用量V1(mL)。注:測定時如水樣消耗的高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液超過了加入量的一半,由于高錳酸鉀的濃度過低影響了氧化能力,使測定結(jié)果偏低。遇此情況,應(yīng)取少量樣品稀釋后重做。1.1.5.6 向滴定終點的水樣中趁熱()加入10.00mL草酸鈉溶液(1.1.4.5),立即用高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液(1.1.4.4)滴定至微紅色,記錄用量V2(mL)。如高錳酸鉀的物質(zhì)的量
12、濃度為準(zhǔn)確的0.0100 mol/L,滴定時用量應(yīng)為10.00 mL,否則可求一校正系數(shù)(K),計算見式(2)K= 10 (2) V21.1.5.7 如水樣用純水稀釋,則另取100 mL純水,同上述步驟滴定,記錄高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液消耗量V0(mL)。1.1.6 計算耗氧量濃度的計算式見(3)(O2)= (10+V1 )×K-10×c×8×1000 (3) V =(10+V1 )×K-10×c×0.8如水樣用純水稀釋,則采用式(4)計算水樣的耗氧量:(O2)= (10+V1 )×K-10-(10+V0)K-10
13、5;R×c×8×1000 (4) V0 式中:R水樣稀釋時,純水在100 mL體積內(nèi)所占的比例值例如:25 mL水樣用純水稀釋至100 mL,則R=0.75100-25 100耗氧量的濃度,單位mg/L;c高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度,mol/L;8與1.00 mL高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液c(Na2EDTA)=0.01mol/L相當(dāng)?shù)囊詍g表示氧的質(zhì)量;V3水樣體積,單位mL;V0,K,V1 分別見步驟1.1.5.5、1.1.5.6和1.1.5.7;1.2 CODMn法(堿性高錳酸鉀滴定法)1.2.1 范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了用堿性高錳酸鉀滴定法測定生活飲用水及水其源水中的耗氧量。本法
14、適用于氯化物質(zhì)量濃度低于300 mg/L(以Cl計)的生活飲用水及其水源水中耗氧量的測定。本法最低檢測質(zhì)量濃度(取100mL水樣)為0.05 mg/L,最高可測定耗氧量為5.0 mg/L(以O(shè)2計)。1.2.2 原理高錳酸鉀在堿性溶液中將還原性物質(zhì)氧化,酸化后過量高錳酸鉀用草酸鈉溶液滴定。1.2.3 儀器電恒溫水浴鍋(可調(diào)至100)錐形瓶,100mL。滴定管。1.2.4 試劑氫氧化鈉溶液(500 g/L):稱取50 g氫氧化鈉(NaOH),溶于純水中,稀釋至100 mL。其他試劑見1.1.4.1、1.1.4.2、1.1.4.31.2.5 分析步驟滴定至微紅色,溶液棄去。1.2.5.1 吸取10
15、0 mL于250 mL處理過的錐形瓶(處理方法見1.1.5.1)加入0.5 mL氫氧化鈉溶液及10.00 mL高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液(1.1.4.4)。1.2.5.2 于沸騰水中準(zhǔn)確加熱30 min。1.2.5.3 取下錐形瓶趁熱加入5 mL硫酸溶液(1+3)及10.00mL草酸鈉標(biāo)準(zhǔn)使用溶液(1.1.4.5),搖振均勻值紅色褪盡。1.2.5.4 自滴定管滴入高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液(1.1.4.4)至微紅色即為終點,記錄用量V1(mL)。1.2.5.5 按1.1.5.6計算高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液的校正系數(shù)。1.2.5.6 如水樣須純水稀釋后測定,按1.1.5.7計算100 mL純水的耗氧量,記錄高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液
16、的消耗量V0。1.2.6 計算見1.1.6酸性法測定高錳酸鹽指數(shù)時的誤差主要來源于高錳酸鉀溶液的不穩(wěn)定性,濃度標(biāo)定不準(zhǔn)確引入的誤差和測定條件的酸度、溫度控制不當(dāng)影響反應(yīng)引入的誤差。因此,要消除誤差,獲得一個相對的準(zhǔn)確測定值,必須要解決好以下幾點:1. 配制較穩(wěn)定0.1mol/L的高錳酸鉀溶液。2. 準(zhǔn)確標(biāo)定0.1mol/L的KMnO4溶液的濃度。3. 嚴(yán)格控制測定條件,使結(jié)果準(zhǔn)確可靠。高錳酸鹽指數(shù)是一個相對的條件性指標(biāo),其測定結(jié)果與所用蒸餾水的純度、溶液的酸度、高錳酸鹽濃度、加熱溫度和時間有關(guān)。因此,測定時必須嚴(yán)格遵守操作規(guī)定,使結(jié)果具可比性。操作步驟應(yīng)按水和廢水分析方法(第4版)的規(guī)定進(jìn)行。
17、應(yīng)注意以下幾個問題: (1) 配置CODMn試劑要求用新鮮的蒸餾水,最好用重蒸水(不含還原性物質(zhì)的水即:將1L蒸餾水置于全玻璃蒸餾器中,加入10 mL硫酸和少量高錳酸鉀溶液,蒸餾。棄去100mL初溜液,余下溜出液貯于具玻璃塞的細(xì)口瓶中。)或超純水,而不能用去離子水。因為去離子水中含有微量樹脂浸出物和樹脂崩解微粒,不宜用于配置有機(jī)物質(zhì)分析的試液。離子交換處理能除去原水中絕大部分鹽類、堿和游離酸,但不能完全除去有機(jī)物。如果用含有有機(jī)物的去離子水配置CODMn試液,在做水樣時其本底值會偏高,影響對樣品水的測定。(2)應(yīng)先標(biāo)定好0.1mol/L KMnO4(1/5KMnO4)準(zhǔn)確濃度,再根據(jù)稀釋公式把
18、濃度調(diào)節(jié)到0.010000.009600mol/L范圍內(nèi),以減小誤差。(2) 應(yīng)先標(biāo)定好0.1mol/L KMnO4(1/5KMnO4)準(zhǔn)確濃度,再根據(jù)稀釋公式把濃度調(diào)節(jié)到0.010000.009600mol/L范圍內(nèi),以減小誤差(3) 加入10.00 mL的0.01 mol/LKMnO4和0.01mol/L Na2C2O4時均應(yīng)用滴定管加藥,這樣既快又準(zhǔn)。(4) 加熱的時間應(yīng)從水浴開始沸騰時計時,時間為30±2min,時間要卡準(zhǔn)。加熱時間短,測定結(jié)果偏低,加熱時間長了將導(dǎo)致測定結(jié)果偏高??傊?,要消除酸性法測定高錳酸鹽指數(shù)時的誤差,必須應(yīng)用符合標(biāo)準(zhǔn)的純水,要配制和保存好草酸鈉和高錳酸
19、鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液,準(zhǔn)確進(jìn)行標(biāo)定,嚴(yán)格控制測定條件。只有這樣,才能獲得一個相對的準(zhǔn)確測定值。2. 重鉻酸鉀法(K2Cr2O7) CODCr采用重鉻酸鉀(K2Cr2O7)作為氧化劑測定出的化學(xué)耗氧量表示為CODcr.化學(xué)耗氧量可以反映水體受還原性物質(zhì)污染的程度。水中還原性物質(zhì)包括有機(jī)物、亞硝酸鹽、亞鐵鹽、硫化物等。重鉻酸鉀能夠比較完全地氧化水中的有機(jī)物,如它對低碳直鏈化合物的氧化率為8090,因此CODcr能夠比較完全地表示水中有機(jī)物的含量。此外,CODcr測定需時較短,不受水質(zhì)限制,因此現(xiàn)已作為監(jiān)測工業(yè)廢水污染的指標(biāo)。我國關(guān)于工業(yè)廢水最高容許排放濃度(mg/L)規(guī)定如下:一級標(biāo)準(zhǔn)二級標(biāo)準(zhǔn)三級標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)耗
20、氧量(COD)1502005002 重鉻酸鉀法(CODCr法)2.1 原理是在水樣中加如一定量的重鉻酸鉀和催化劑硫酸銀,在強(qiáng)酸性介質(zhì)中加熱回流一定時間,部分重鉻酸鉀被水樣中可氧化物質(zhì)還原,用硫酸亞鐵銨滴定剩余的重鉻酸鉀,根據(jù)消耗重鉻酸鉀的量計算COD的值2.2 范圍本方法測定COD的范圍為50500mg/L。對于化學(xué)需氧量小于50mg/L的水樣,應(yīng)改用0.0250mol/L重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液?;氐螘r用0.01mol/L硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液。對于COD大于500mg/L的水樣應(yīng)稀釋后再來測定。2.3 儀器2.3.1 500mL全玻璃回流裝置.2.3.2 加熱裝置(電爐).2.3.3 25mL或50m
21、L酸式滴定管,錐形瓶,移液管,容量瓶等.2.4 步驟2.4.1 試劑1 重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液(c(1/6K2Cr2O7)=0.2500mol/L)2 試亞鐵靈指示液 3 硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液c(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O0.1mol/L(使用前標(biāo)定)4 硫酸硫酸銀溶液 2.4.2 測定步驟2.4.2.1 硫酸亞鐵銨標(biāo)定c(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O0.1mol/L:準(zhǔn)確吸取10.00 mL重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液于250 mL錐形瓶中,加水稀釋至110 mL左右,緩慢加入10 mL濃硫酸,搖勻.冷卻后,加入3滴試亞鐵靈指示液(約0.15mL),用硫酸亞鐵銨溶液滴定,溶
22、液的顏色由黃色經(jīng)藍(lán)綠色至紅褐色即為終點.2.4.2.2 測定取20mL水樣,加入10mL的重鉻酸鉀,插上回流裝置,再加入30mL硫酸硫酸銀,加熱回流 2h,冷卻后,用90.00mL水沖洗冷凝管壁,取下錐形瓶. 溶液再度冷卻后,加3滴試亞鐵靈指示液,用硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定,溶液的顏色由黃色經(jīng)藍(lán)綠色至紅褐色即為終點,記錄硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的用量.測定水樣的同時,取20.00mL重蒸餾水,按同樣操作步驟作空白實驗.記錄滴定空白時硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的用量.2.5 計算CODCr(O2,mg/L)=8×1000(V0-V1)·C/V注意1、使用0.4g硫酸汞絡(luò)合氯離子的最高量可達(dá)4
23、0mg,如取用20.00mL水樣,即最高可絡(luò)合2000mg/L氯離子濃度的水樣。若氯離子的濃度較低,也可少加硫酸汞,使保持硫酸汞:氯離子=10:1(W/W)。若出現(xiàn)少量氯化汞沉淀,并不影響測定。HgSO4+4Cl-HgCl4-+SO42-注意2、水樣加熱回流后,溶液中重鉻酸鉀剩余量應(yīng)為加入量的1/54/5為宜。注意3、用鄰苯二甲酸氫鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液檢查試劑的質(zhì)量和操作技術(shù)時,由于每克鄰苯二甲酸氫鉀的理論CODCr為1.176g,所以溶解0.4251g鄰苯二甲酸氫鉀(HOOCC6H4COOK)于重蒸餾水中,轉(zhuǎn)入1000mL容量瓶,用重蒸餾水稀釋至標(biāo)線,使之成為500mg/L的CODcr標(biāo)準(zhǔn)溶液。用時新
24、配。注意4、CODCr的測定結(jié)果應(yīng)保留三位有效數(shù)字。注意5、每次實驗時,應(yīng)對硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液進(jìn)行標(biāo)定,室溫較高時尤其注意其濃度的變化。高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液配制與標(biāo)定實驗原理由于高錳酸鉀性質(zhì)不穩(wěn)定,容易分解,不容易得到很純的試劑,所以必須用間接法配制標(biāo)準(zhǔn)溶液,一般在制備高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液時,需加熱近沸約30min,以充分氧化水中的有機(jī)雜質(zhì),并靜置過夜,再除去生成的沉淀,同時保存在棕色小口瓶中避免光照,以保持溶液濃度相對穩(wěn)定,不致迅速氧化。然后再用基準(zhǔn)物質(zhì)標(biāo)定其準(zhǔn)確濃度。標(biāo)定高錳酸鉀溶液的基準(zhǔn)物質(zhì)有 H2C2O4·2H2O、FeSO4·7H2O、(NH4)2SO4·6
25、H2O、As2O3和純鐵絲等。由于前兩者較易純化,所以在標(biāo)定高錳酸鉀時經(jīng)常采用。本實驗采用Na2C2O4標(biāo)定預(yù)先配好的濃度近0.02mol/L KMnO4溶液,兩者反應(yīng)方程式如下:2KMnO48H2SO45NaC2O42MnSO410CO25Na2SO4+2K2SO4+8H2O2MnO4- +5C2O42-+16H+ = 2Mn2+ + 10CO2+8H2O直接稱取一定質(zhì)量的Na2C2O4,用少量蒸餾水溶解后,以待標(biāo)定的高錳酸鉀溶液滴定至終點,按如下計算式計算高錳酸鉀溶液的準(zhǔn)確濃度:2×m(Na2C2O4)×1000c(KMnO4)= - 5×M(Na2C2O4)
26、×V(KMnO4)式中c(KMnO4) - 高錳酸鉀的準(zhǔn)確濃度(mol/L); m(Na2C2O4) - 所稱草酸鈉的質(zhì)量(g) M(Na2C2O4) - 所稱草酸鈉的摩爾質(zhì)量(g/mol)134 g/mol V(KMnO4) - 所用高錳酸鉀的體積(ml)儀器及試劑分析天平、酸式滴定管、錐形瓶、量筒。KMnO4、草酸鈉(分析純)、3 mol/L H2SO4等;分析步驟0.02mol/L的高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制:稱取1.58g高錳酸鉀,加少量水溶解,定容至500 mL,蓋上表面皿,煮沸15 min(1 h),冷卻后于暗處靜置2周(2-3天),經(jīng)砂芯漏斗過濾,儲存于具玻璃塞的棕色玻璃瓶
27、內(nèi),過濾后的溶液不允許與紙、橡皮或其他有機(jī)物質(zhì)接觸標(biāo)定稱取0.13g-0.15g預(yù)先經(jīng)105干燥1h的草酸鈉三份置于150 mL錐形瓶中,加40 mL蒸餾水,10mL 3 mol/L H2SO4溶液硫酸溶液預(yù)先煮沸1015min,并冷卻至(27±3),搖動至草酸鈉溶解,慢慢加熱,直到有蒸汽冒出(75-85)。趁熱用待標(biāo)定的KMnO4溶液進(jìn)行滴定,開始時,速度要慢,滴入第一滴溶液后,不斷搖動錐形瓶,使溶液充分混合反應(yīng),當(dāng)紫紅色褪去后再滴入第二滴。當(dāng)溶液中有Mn2+(催化劑)產(chǎn)生后,反應(yīng)速度會加快,滴定速度也可隨之加快,接近終點時,紫紅色退去很慢,此時,應(yīng)該減慢滴定速度,同時充分搖勻。最
28、后滴加半滴KMnO4溶液搖勻后30s內(nèi)不褪色即為達(dá)到終點。記下讀數(shù)。計算KMnO4溶液的準(zhǔn)確濃度。再將濃度調(diào)節(jié)到0.02 mol/L。數(shù)據(jù)記錄測定次數(shù)第一次第二次第三次Na2C2O4質(zhì)量/gKMnO4溶液初讀數(shù)/mLKMnO4溶液終讀數(shù)/mLV(KMnO4)/mLc(KMnO4)(mol/L)c(KMnO4)平均值(mol/L)相對平均偏差為了配制較穩(wěn)定的KMnO4溶液,常采用下列措施:1. 稱取1.58g的KMnO4,溶解在不含還原性物質(zhì)的蒸餾水中并稀釋至500mL。2. 將配制好的KMnO4溶液于9095水浴中加熱兩小時,然后在暗處放置23d,使溶液中可能存在的還原性物質(zhì)完全氧化。3. 傾
29、出清夜,貯存于棕色試劑瓶中并存放于暗處,以待標(biāo)定。為了能使此反應(yīng)定量的迅速進(jìn)行,應(yīng)控制好以下條件:1. 溫度控制:反應(yīng)溫度7080。溫度超過90,H2C2O4部分分解導(dǎo)致標(biāo)定結(jié)果偏高。溫度過低反應(yīng)速度太慢,水浴鍋中的水不要開,液面上有白汽為宜。同時要保證沸水浴的水面要高于錐形瓶內(nèi)的液面。2. 酸度控制:滴定應(yīng)在一定酸度的H2SO4介質(zhì)中進(jìn)行,一般滴定開始時,溶液H+應(yīng)為0.51mol/L左右,滴定終了時應(yīng)為0.20.5mol/L左右。酸度過低,MnO4- 會部分被還原成MnO2;酸度過高會促進(jìn)H2C2O4分解,使測定結(jié)果偏高。3. 滴定速度:滴定時開始速度一定要慢,第一滴高錳酸鉀褪色很慢。滴定
30、時應(yīng)待第一滴KMnO4紅色褪去之后再滴入第二滴會出現(xiàn)棕色渾濁現(xiàn)象,若滴定速度過快,在熱的酸性溶液中,滴入的KMnO4來不及和C2O42-反應(yīng)而發(fā)生分解:4MnO4-+12H+=4Mn2+5O2+6H2O導(dǎo)致標(biāo)定結(jié)果偏低。待滴入KMnO4反應(yīng)生成Mn2+作為催化劑時,滴定才逐漸加快。但在近終點時應(yīng)小心慢加。4. 滴定終點KMnO4不太穩(wěn)定,這是由于空氣中還原性氣體及塵埃等雜質(zhì)使MnO4-緩慢分解,粉紅色消失,所以保持30 s不退色即可認(rèn)為已經(jīng)到達(dá)滴定終點。注意:1. KMnO4顏色較深,讀數(shù)時應(yīng)以液面的上沿最高線為準(zhǔn)。2. 滴定過程中錐形瓶不燙手了說明溫度過低,應(yīng)拿到水浴中再次加熱。3. 出現(xiàn)棕色渾濁現(xiàn)象說明實驗失敗,要重新稱量草酸鈉。4. 高錳酸鉀易反應(yīng),衣物會染色,應(yīng)注意。思考題1. 配制KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液時,為什么要將KMnO4溶液煮沸一定時間并放置數(shù)天?配好的KMnO4溶液為什么要過濾后才能保存?過濾時是否可以用濾紙?答:KMnO4試劑中常含有少量MnO2和其它雜質(zhì)(如硝酸鹽、硫酸鹽或氯化物等),KMnO4的氧化能力強(qiáng),易和水中
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