果蔬中維生素C含量的測定分析

1、學(xué)習(xí)情境十七果蔬中維生素C含量的測定一氧化還原滴定法學(xué)習(xí)要點1 .會查閱電極電位和條件電極電位數(shù)據(jù)。2 .會根據(jù)兩電對電極電位數(shù)據(jù)判斷氧化還原反應(yīng)的方向。3 .會計算某氧化還原反應(yīng)的平衡常數(shù)或條件平衡常數(shù)。4 .學(xué)會選擇用哪種參數(shù)作指標研究氧化還原滴定過程。5 .學(xué)會判斷氧化還原滴定可否準確進行。6 .學(xué)會計算氧化還原滴定計量點參數(shù)及選擇氧化還原滴定的指示劑。7 .理解氧化還原滴定方法的原理。8 .掌握典型氧化還原滴定方法及有關(guān)計算。9 .學(xué)會計算氧化還原滴定計量點參數(shù)及選擇氧化還原滴定的指示劑。鏈接“每天一蘋果，病痛遠離我”，這句諺語說明水果及蔬菜中含有大量對人體健康有益的營養(yǎng)物質(zhì)，維生素C

2、就是其中一種，進而設(shè)立情境問答：大家想不想知道果蔬中維生素C的含量？激發(fā)學(xué)生對果蔬中維生素C含量測定的興趣，引導(dǎo)學(xué)生探究果蔬中維生素C含量的測定方法，導(dǎo)出維生素C的測定可用2,6-二氯酚靛酚滴定法。該法的奧妙何在？維生素C具有很強的還原性。還原型抗壞血酸能還原染料2,6-二氯酚靛酚（DCIP）,本身則氧化為脫氫型。在酸性溶液中，2,6-二氯酚靛酚呈紅色，還原后變?yōu)闊o色。因此，當(dāng)用此染料滴定含有維生素C的酸性溶液時，維生素C尚未全部被氧化前，則滴下的染料立即被還原成無色。一旦溶液中的維生素C已全部被氧化時，則滴下的染料立即使溶液變成粉紅色。所以，當(dāng)溶液從無色變成微紅色時即表示溶液中的維生素C剛剛

3、全部被氧化，此時即為滴定終點。如無其它雜質(zhì)干擾，樣品提取液所還原的標準染料量與樣品中所含還原型抗壞血酸量成正比。什么是氧化還原反應(yīng)？什么是與氧化還原反應(yīng)有關(guān)的電極電勢？什么是氧化還原反應(yīng)滴定？其類型和應(yīng)用有哪些？必備知識點一氧化還原平衡一、氧化還原半反應(yīng)、電極、電極電位、標準電極電位1 .半反應(yīng)：把一個完整的氧化還原反應(yīng)分解為兩個側(cè)面來研究，一半是氧化反應(yīng)，另一半是還原反應(yīng)。用符號表示：Ox+niefRediRedn2efOx2每個半反應(yīng)的反應(yīng)物和生成物分別處于氧化態(tài)（Ox）或還原態(tài)（Reel）,這兩種型體合稱為電對，用符號Ox/Red表示。不同半反應(yīng)中的電對加下標區(qū)分：0%/Red,。為/R

4、ed2。2 .電極：經(jīng)人為安排，使氧化劑和還原劑不直接接觸，將氧化還原反應(yīng)的2個半反應(yīng)安排在兩處分別進行，即每個半反應(yīng)做成一個電極，這樣反應(yīng)中原本分散進行的電子轉(zhuǎn)移得以從一個電極（負極）向另一個電極（正極）沿導(dǎo)線集中、定向進行，形成電流。這種裝置就是原電池。3 .電極電位?。好總€電極的界面兩側(cè)存在電位差，稱為電極電位。電極電位的高低表示了該半反應(yīng)得或失電子的難易程度，即氧化型微粒的氧化性（得電子能力）或還原型微粒的還原性（失電子的能力）的高低。電極電位的絕對值不能測得。規(guī)定標準氫電極的電極電位為零，用實驗方法測定其它電極的電極電位數(shù)值。電極電位值越負，電對中還原型的還原性越強；電極電位值越正，

5、電對中氧化型的氧化性越強。電對的電極電位與電對中氧化型和還原型兩種型體的活度有關(guān)，它們的數(shù)量關(guān)系體現(xiàn)在能斯特方程中：18.125c時上式變?yōu)?18.2如果氧化型和還原型的活度都等于1,則（|）O/R=（|）8O/R。此時的電極電位稱為標準電極電位。各種電對的標準電極電位可以通過實驗測定，在教材或手冊中能夠查閱各電對的標準電極電位數(shù)值o4 .電對的標準電極電位是研究氧化還原反應(yīng)的重要參數(shù)。依據(jù)它可以判斷反應(yīng)的方向，可以求電池的電動勢，即氧化還原反應(yīng)發(fā)生的動力。二、條件電極電位小1.電極電位在實際運用中的困難：實際反應(yīng)中物質(zhì)的總濃度C可知，但離子活度難求，給準確計算電極電位帶來困難?？倽舛群突疃戎?/p>

6、間的關(guān)系為：,18.3式中，Y為溶液中離子活度系數(shù)，a為副反應(yīng)系數(shù)。能斯特方程中的活度a用總濃度C代替，則標準電極電位小，替換為條件電位小e，。18.4式中，其意義是以活度系數(shù)和副反應(yīng)系數(shù)對標準電極電位所作的修正。用總濃度C代入能斯特方程求電極電位，必須用條件電位代替標準電極電位。3.在一定介質(zhì)條件下，即溶液的pH值、其它電解質(zhì)的種類和濃度一定的條件下，電對的小8'為定值（常數(shù)），因此小8'稱為條件電極電位。一些電對在規(guī)定介質(zhì)條件下的68,由實驗測定，其數(shù)值可從教材或手冊的列表中查找。但是已經(jīng)測定的條件電位68,數(shù)據(jù)較少，在查找不到數(shù)據(jù)或介質(zhì)環(huán)境不確切知道的情況下，仍使用標準電

7、極電位69作近似計算。三、氧化還原反應(yīng)平衡常數(shù)與兩電對標準電極電位的關(guān)系反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，兩電對的電極電位相等：小1=62由此可以推導(dǎo)出平衡常數(shù)與兩電對電極電位的關(guān)系式：18.5式中,ni和n2是反應(yīng)化學(xué)方程式中氧化劑和還原劑化學(xué)式前的系數(shù)。若使用條件電極電位，則所得平衡常數(shù)為條件平衡常數(shù)K',K'與配位滴定中的條件穩(wěn)定常數(shù)一樣，反映了氧化還原反應(yīng)實際的完全程度。練習(xí)：1 .計算MnO4與C2O42在酸性條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)的平衡常數(shù)。2 .計算FeCl3和SnCl2反應(yīng)的平衡常數(shù)K以及該反應(yīng)在1mol/LHCl溶液進行時的條件平衡常數(shù)K'。必備知識點二氧化一還原滴

8、定過程一、氧化一還原滴定曲線1 .滴定進程中的任何一點，當(dāng)溶液中的反應(yīng)達成平衡后，兩電對的電極電位相等：小1=（|）2。而滴定進程中各不同點電極電位都不相同。滴定進程中電對電極電位的變化曲線就是氧化還原滴定曲線。由于電極電位與離子活度或濃度有關(guān)，滴定曲線實際上表現(xiàn)的也是反應(yīng)物濃度的變化。2 .氧化還原滴定曲線的形態(tài)與酸堿滴定、配位滴定相似，在計量點附近存在滴定突躍。3 .化學(xué)計量點電極電位的計算：18.6化學(xué)計量點的電極電位是理論上選擇氧化還原指示劑的依據(jù)。練習(xí)：計算在1mol/LHCl溶液中FeCl3滴定SnChft學(xué)計量點的電極電位值。二、氧化還原滴定可準確滴定的條件（判據(jù)）可準確滴定條件

9、的另一種表述：反應(yīng)的完全程度大于99.9%。由此可以推導(dǎo)出：對于n尸n2=1的反應(yīng)，當(dāng)lgK>6,即A68'=681'682'>0.4,反應(yīng)的完全程度大于99.9%,滴定可以準確進行。練習(xí)：判斷在0.5mol/LH2SO4容液中下列反應(yīng)能否用來準確滴定：2Fe3+2I=2Fe2+I2三、氧化還原反應(yīng)的速度1 .反應(yīng)的K值或Ad8'說明反應(yīng)的可能性（推動力的大?。６磻?yīng)速度則體現(xiàn)了反應(yīng)的現(xiàn)實性。氧化還原反應(yīng)因為有電子的轉(zhuǎn)移而速度較慢，反應(yīng)速度成為滴定操作中必須考慮的重要因素。2.影響氧化還原反應(yīng)速度的因素：反應(yīng)物濃度、溫度、催化劑、誘導(dǎo)反應(yīng)等。由于考

10、慮反應(yīng)速度問題，氧化還原滴定有許多不同于酸堿滴定、配位滴定的操作注意事項。例如：越接近終點反應(yīng)物濃度越低，要放慢滴定速度；重銘酸鉀標定硫代硫酸鈉溶液，第一步是讓重銘酸鉀與碘化鉀生成碘單質(zhì)，這步反應(yīng)要加入過量的碘化鉀且應(yīng)放置5分鐘；高鈕酸鉀滴定草酸時須加熱，且反應(yīng)中生成的Mn2+t自催化作用，因此開始階段速度要慢，當(dāng)有多量Mn2件成后滴定速度可加快；高鈕酸鉀滴定亞鐵離子時，如果存在鹽酸，高銳酸根與亞鐵離子的反應(yīng)將會誘導(dǎo)高銳酸根與氯離子的反應(yīng)，使高銳酸根與氯離子的反應(yīng)速度大大加快，從而使消耗的高鈕酸鉀增加、測定結(jié)果偏高。這是誘導(dǎo)反應(yīng)對滴定過程的負作用，選擇測定方法時要加以克服或避免，如加入MnSO

11、或改用重銘酸鉀作滴定劑。氧、氧化一還原滴定終點的判斷方法1 .自身指示劑：用高鈕酸鉀作滴定劑，其自身的紫紅色可作為到達滴定終點的標志。2 .淀粉指示劑：碘量法中無論是用碘作滴定劑或是作被滴定物質(zhì)，都可以用淀粉指示滴定的終點。這時溶液中出現(xiàn)特有的蘭色或是蘭色消失。3 .氧化還原指示劑：氧化還原指示劑是氧化型和還原型兩種型體具有不同顏色的一類有機化合選用原則物。其理論變色點的電極電位就是它的條件電極電位或標準電極電位與酸堿指示劑類似：理論變色點的電極電位應(yīng)在突躍范圍之內(nèi)或與滴定的計量點電極電位盡可能接近。常用氧化還原指示劑從教材或手冊中查找。例如，在0.5mol/LH2SO4溶液中用Ce4喻定Fe

12、2+,計量點電位為1.07V,突躍范圍為0.861.28V,可以選用條件電位值等于1.06V的鄰二氮菲亞鐵作指示劑，終點時溶液顏色從紅色變?yōu)闇\蘭色。必備知識點三氧化還原滴定典型方法和有關(guān)計算一、高鈕酸鉀法1 .方法特點：高鈕酸鉀氧化性強，在酸性、堿性條件下都可作氧化劑，應(yīng)用范圍廣。無須外加指示劑。但由于含雜質(zhì)不能直接配制標準溶液，標準溶液也不穩(wěn)定易與還原性物質(zhì)反應(yīng)致使?jié)舛茸兓?.標準溶液的配制：稱取所需質(zhì)量的高鈕酸鉀配成指定體積的溶液，煮沸1小時，冷卻后過濾，儲存在棕色瓶中放置23天，過濾，使可能存在的雜質(zhì)完全反應(yīng)并去除后再標定。標準溶液的標定：用Na2c2O4基準物質(zhì)，式量134。基準物質(zhì)

13、白基本單元1/2Na2c2O4摩爾質(zhì)量67。被標定的高鈕酸鉀基本單元1/5KMnO4摩爾質(zhì)量158.03+5=31.606.按照消耗0.1X0.02摩爾基準物質(zhì)估算Na2c2O4稱取量，在11.2倍范圍內(nèi)準確稱量W草酸鈉。標定反應(yīng)條件：用硫酸酸化，加熱至75-85C,趁熱滴定，速度先慢后快，滴至粉紅色半分鐘內(nèi)不褪。標準溶液濃度計算：依據(jù)：n(1/2NazGQ)=n(1/5KMnO)n(1/2NazGQ)=W(NazGQ)+M(1/2Na2c2Q)n(1/5KMnQ)=C(1/5KMnQ)XV(KMnO)C(1/5KMnQ)義V(KMnQ=W(Na2c2O)+M(1/2Na2G。)18.7樣品測

14、定應(yīng)用實例及測定結(jié)果計算。運用高鈕酸鉀法可以測定過氧化氫、多種還原性金屬離子、有機物、水的化學(xué)耗氧量等。測定結(jié)果計算實例：吸取10.00mL市售雙氧水，用C(1/5KMnO4)=0.1216mol/L的高鈕酸鉀標準溶液滴定，到達終點時消耗標準溶液36.82mL。已知雙氧水的密度為1.010g/mL。求雙氧水中H2O酌質(zhì)量分數(shù)。解：高鈕酸鉀與過氧化氫反應(yīng)，每摩爾物質(zhì)得、失電子的摩爾數(shù)分別是5、2,因此它們的基本單元分別是1/5KMnO布口1/2H2O2,基本單元的摩爾質(zhì)量數(shù)值分另I是31.61、17.01。滴定終點時，n(1/5KMnO4)=n(1/2H2O2)vn(1/5KMnO4)=C(1/

15、5KMnO4)V高鈕酸鉀n(1/2H2O2)=C(1/5KMnO4)V高鈕酸鉀W(H2O2=M(1/2H2O2)Xn(1/2H2O2)=17.01XC(1/5KMnO4)XV高銳酸鉀=17.01X0.1216X36.82X103=0.07616(g)樣品中HQ的質(zhì)量分數(shù)：0.07616+(10.00X1.010)=0.7540%二、重銘酸鉀法1 .方法特點：重銘酸鉀容易提純，溶液性質(zhì)穩(wěn)定，可以直接配制標準溶液。氧化能力雖沒有高鈕酸鉀強，但在室溫下不會氧化Cl-,Cl-存在時不構(gòu)成干擾。2 .重銘酸鉀標準溶液配制：按照消耗0.1X0.02摩爾基準物質(zhì)估算其稱取量，在11.2倍范圍內(nèi)準確稱量W重銘

16、酸鉀，溶解，定容到所需體積V。計算濃度公式：18.8方法應(yīng)用實例：測定水的化學(xué)耗氧量、碘量法中用于標定硫代硫酸鈉標準溶液的濃度。三、碘量法1.方法特點：碘電對I2/I標準電極電位值適中。I2有氧化性但較弱，可以直接滴定較強的還原劑如VG而I-有較強的還原性，可以測定多種氧化劑。I2/I-電對反應(yīng)可逆性好，副反應(yīng)少，可以在酸性介質(zhì)或堿性介質(zhì)中滴定。滴定時用淀粉作指示劑，判斷終點敏銳。因此碘量法應(yīng)用范圍廣泛。碘在水中溶解度小，加KI形成I3-增加溶解度。碘不能直接配制標準溶液，需要標定。直接碘量法和間接碘量法。直接碘量法：用I2標準溶液作氧化劑直接滴定還原性樣品。滴定只能在酸性溶液中進行。碘的基本

17、單元為1/2I2。間接碘量法(滴定碘法)：以I(KI)作還原劑與氧化性樣品反應(yīng)生成單質(zhì)I2,再用硫代硫酸鈉Na2s2O標準溶液滴定生成的I2。滴定反應(yīng)的化學(xué)計量關(guān)系為：n(樣品中待測成分)=n(1/2I2)=n(Na2s2O3。3 .標準溶液配制及標定：(1) Na2s2O標準溶液的配制和標定：硫代硫酸鈉晶體含雜質(zhì)、易風(fēng)化，不能直接配制標準溶液。計算所需硫代硫酸鈉晶體質(zhì)量，粗稱，用新煮沸除去二氧化碳殺滅細菌的水溶解，稀釋到需要的體積。加入少量碳酸鈉，儲存于棕色瓶中放置35天，取上層清液標定。Na2s2O掠準溶液用K2Cr2O7乍基準物質(zhì)標定。按照消耗0.1X0.02摩爾1/6K2Cr2O打算其

18、質(zhì)量，在11.2倍范圍內(nèi)準確稱量W重銘酸鉀，加水溶解。加入過量KI,加硫酸酸化，放暗處5分鐘，使反應(yīng)充分進行。再加水稀釋，用Na2s2O標準溶液滴定生成的碘到淺黃色時加淀粉，滴定到蘭色退去。記錄消耗Na2s2O3準溶液的體積V。計算Na2s2O3準溶液的準確濃度：根據(jù)n(1/6K2Cr2O7)=n(1/2I2)=n(Na2s203。得到的公式：18.9(2)碘標準溶液的配制和標定根據(jù)所需質(zhì)量粗稱碘晶體，與KI一起加水研磨，再加水到所需體積，儲存于棕色瓶中。用已經(jīng)標定過的硫代硫酸鈉標準溶液標定其準確濃度。吸取25.00毫升硫代硫酸鈉標準溶液于錐形瓶中，加淀粉指示劑，用碘溶液滴定到蘭色。根據(jù)C(N

19、a2s2O3XV硫代硫酸鈉=C(1/2I2)XV碘計算碘標準溶液準確濃度。4 .方法應(yīng)用實例及測定結(jié)果計算例一測定維生素C藥片中VC的含量。稱取維生素C藥片研成的粉末0.2071克，溶解定容到10噸開。取出10.00毫升放入三角瓶，加酸和淀粉指示劑后，用濃度C(1/2I2)=0.009707mol/L的I2標準溶液滴定到淺藍色，消耗I2標準溶液17.42毫升。計算藥片中維生素C的質(zhì)量分數(shù)。解：I2與VC反應(yīng)，每摩爾物質(zhì)得、失電子的摩爾數(shù)分別是2、2,因此它們的基本單元分別是1/2I2和1/2Vc,基本單元的摩爾質(zhì)量數(shù)值分別是126.9、88.06。(1)求10毫升樣品測定液中VC的含量完全反應(yīng)

20、時，n(1/2I2)=n(1/2Vc)vn(1/2I2)=C(1/2I2)XV碘液n(1/2Vc)=C(1/2I2)XV碘液W(1/2Vc)=M(1/2Vc)xn(1/2Vc)=88.06XC(1/2I2)XV碘液(2)100毫升樣品測定液、即0.2071克藥粉中含有VC:88.06XC(1/2I2)XV碘液+10.00X100(3)藥粉中VC質(zhì)量分數(shù)：88.06XC(1/2I2)XV碘液+10.00X100+0.2071=88.06義0.009707義17.42X103+10.00義100+0.2071=71.90%(4)本例題的測定結(jié)果計算公式C(1/2I2)V碘液X88.06XV1VC的

21、質(zhì)量分數(shù)(為=1000XV2XW式中,V1一樣品試液總體積；V2一滴定時取用試液體積W片樣品質(zhì)量，克；V碘液單位為毫升例二測定麥芽水解液中還原糖總量，折合為葡萄糖含量用100mL水解液中葡萄糖克數(shù)(g/100mD表示測定結(jié)果。取水解液50.00mL,加入C(1/2I2)=0.1023mol/L的碘液25.00mL,加入3mL1mol/L氫氧化鈉溶液，在暗處放置15分鐘。力口入4.5mL1mol/L硫酸溶液，使溶液呈酸性。此時溶液因所含少量淀粉而呈蘭色。用C(Na2s2O3=0.09865mol/L的硫代硫酸鈉標準溶液滴定至蘭色褪去。消耗硫代硫酸鈉標準溶液8.97mL。求水解液中葡萄糖的含量。解

22、：本方法屬于返滴定法、滴定碘法。加過量碘氧化葡萄糖，再用硫代硫酸鈉滴定剩余的碘。葡萄糖、碘、硫代硫酸鈉每個分子得失電子數(shù)分別是2、2、1?；締卧謩e為1/2C6H12O6、1/2I2、Na2s2O3葡萄糖基本單元摩爾質(zhì)量為90.08。加入碘的總量為：n(1/2I2)=C(1/2I2)X25.00(毫摩爾)與硫代硫酸鈉反應(yīng)的碘即與糖反應(yīng)后剩余的碘：n'(1/2I2)=n(Na2s2O3)=C(Na2s2O3)V(Na2s2O3)碘的總量減去剩余的碘即是與葡萄糖反應(yīng)的碘，其物質(zhì)的量與葡萄糖的物質(zhì)的量相等：n(糖)=n(1/2I2)n'(1/2I2)=C(1/2I2)X25.00C(Na2s2O3)V(Na2s2O3)(毫摩爾)被測50毫升水解液中葡萄糖的質(zhì)量：W=M(糖)Xn(糖)X10-3=C(1/2I2)X25.00C(Na2s2O3)V(Na2s2O3)X90.08X103(g)100毫升水解7中含糖：C(1/2I2)X25.00C(Na2s2O3)V(Na2S2O3)X90.08乂10-3-50X100代入測定數(shù)據(jù)：(0.1023X25.00-