而且,澱粉因為吸附碘,影響終點判斷,所以不能過早加入,要在終點附近加入。
看標準做法:
實驗:無機實驗中碘和硫代硫酸鈉標準溶液的配制與標定
碘和硫代硫酸鈉標準溶液的配制與標定
目的原理
實驗目的
1掌握I2和Na2S2O3溶液的配制方法和保存條件,配制0.05mol/dm3I2 和 Na2S2O3 溶液;
2 掌握校正 I2 和 Na2S2O3 溶液濃度的原理和方法;
3 掌握直接碘量法和間接碘量法的測定條件。
實驗原理
碘量法所用的標準溶液主要是硫代硫酸鈉和碘標準溶液。用升華法可制得純I2,用純I2可作標準物質,用純I2可按直接法配制標準溶液。如果用普通 I2 配制標準溶液,應先配制出近似濃度,再進行標定。
I2微溶於水,易溶於KI溶液,但在稀KI溶液中溶解很慢,所以配制I2溶液時不能過早用水稀釋,應先與少量水混合,用少量水充分研磨、完全溶解後再稀釋。I2與KI存在如下平衡
I2+I-=I-3
遊離I2易揮發損失,影響碘溶液的穩定性。這也是碘溶液穩定的原因之壹。因此,溶液中應保持適當過量的 I- 離子,以減少 I2 的揮發。
空氣會氧化 I- 離子,導致 I2 濃度增加
4 I- + O2 + 4 H+ = 2 I2 + 2 H2O
這種氧化作用很緩慢,但光、熱和酸會加速它的氧化,因此應將 I2 溶液保存在棕色瓶中,放在陰冷的地方。
這種氧化作用很緩慢,但光、熱和酸會加速它的氧化,因此應將 I2 溶液裝在棕色瓶子裏,放在陰冷的地方。
I2 會緩慢地腐蝕橡膠和其他有機材料,因此應避免 I2 溶液與這些物質接觸。因此,I2 溶液應避免與這些物質接觸。
校準 I2 溶液濃度的最佳方法是使用三氧化二砷 As2O3(俗稱砒霜,劇毒!)作為參照物。As2O3 不溶於水,溶於堿性溶液會形成亞砷酸鹽:
As2O3 + 6 OH- ?2 AsO33- + 3 H2O
亞砷酸鹽與 I2 的反應是可逆的
AsO33- + I2 + H2O ?AsO43- + 2I- + 2H+
隨著滴定反應的進行和溶液酸度的增加,反應將向相反的方向進行,即 AsO3-?4 離子將氧化 I- 離子,從而阻止滴定反應的完成。但在強堿溶液中不能進行滴定,所以壹般在酸性溶液中加入過量的 NaHCO3,使溶液的 pH 值保持在 8 左右,這樣實際上滴定反應為:
I2 + AsO33- + 2HCO3- = 2 I- + AsO43- + 2CO2 + H2O
I2溶液的濃度也可用來標定 Na2S2O3 標準溶液的濃度來標定。
硫代硫酸鈉(Na2S2O3-5H2O)壹般含有少量雜質,如 S、Na2SO3、Na2SO4、Na2CO3 和 NaCl 等,而且容易風化和潮解,因此不能直接配制出準確濃度的溶液。
Na2S2O3溶液易被空氣和微生物等分解。
(1)溶解 CO2 的作用:Na2S2O3在中性或堿性溶液中比較穩定,pH<4.6時不穩定。當溶液中含有 CO2 時,會促進 Na2S2O3 的分解
Na2S2O3 + H2CO3 ?NaHSO3 + NaHCO3 + S?
這種分解壹般發生在溶液配制後的頭十天內。分解後,壹分子 Na2S2O3 變成壹分子 NaHSO3,壹分子 Na2S2O3 只能與壹個碘原子發生作用,而壹分子 NaH3 可以與兩個碘原子發生作用,因此從反應能力的角度來看,溶液的濃度會增加。之後,由於空氣的氧化作用,濃度又會慢慢降低。
硫代硫酸溶液在 pH=9-10 之間最穩定,因此在 Na2S2O3 溶液中加入少量 NaHCO3。
(2)空氣的氧化作用:
2Na2S2O3 + O2 ? 2Na2SO4 + 2S?
(3)微生物的作用:這是 Na2S2O3 分解的主要原因。為避免微生物分解,可加入少量 HgI2(10mg /dm3)。
為了減少溶解在水中的二氧化碳並殺死水中的微生物,應使用剛煮沸並冷卻的蒸餾水配制溶液,並加入少量 Na2CO3(濃度約為 0.02%),以防止 Na2S2O3 分解。
陽光可促進 Na2S2O3 溶液的分解,因此 Na2S2O3 溶液應貯存在棕色瓶中,置於陰暗處,8-14d 後再校正。長期使用的溶液應定期標定。如保存完好可每兩個月標定壹次。
通常用 K2Cr2O7 作為校正 Na2S2O3 溶液濃度的參比物。K2Cr2O7 首先與 KI 反應,沈澱出 I2
Cr2O72- + 6 I- + 14 H+ = 2 Cr3+ + 3 I2 + 7H2O
然後用 Na2S2O3 標準溶液滴定沈澱的 I2
I2 + 2 S2O32- = S4O62- + 2 I-
這種校準方法是間接碘法的應用。
儀器藥物
Na2S2O3-5H2O(固體)、Na2CO3(固體)、KI(固體)、As2O3(活性試劑或堿試劑)、I2(固體)、可溶性澱粉、K2Cr2O7(活性試劑或堿試劑)。
10%KI 溶液、2 mol/dm3HCl 溶液、1 mol/dm3NaOH 溶液、4%NaHCO3 溶液、0.5 mol/dm3H2SO4 溶液、1%酚酞溶液。
工藝步驟
I.配制 0.05 mol/dm3I2 溶液
稱取 13g I2 和 40g KI 於小研缽或小燒杯中,加水少許,研磨或攪拌至 I2 全部溶解後,移入棕色瓶中,加水稀釋至壹升,塞緊瓶塞,搖勻,放置過夜,重新標定。
二、0.1mol/dm3Na2S2O3溶液的配制
壹般分析使用0.1mol/dm3Na2S2O3標準溶液,如果選擇測定實驗需要使用0.05mol/dm3(或其他濃度)的Na2S2O3溶液,則應在此配制0.05mol/dm3(或其他濃度)的標準溶液。
稱取25gNa2S2O3-5H2O於500ml燒杯中,加入300ml新煮沸並冷卻的蒸餾水,待完全溶解後,加入0.2gNa2CO3,再用新煮沸並冷卻的蒸餾水稀釋至壹升,貯於棕色瓶中,置於陰暗處7-14d後進行標定。
三、0.05mol/dm3I2溶液濃度的標定
(1)用As2O3標定:準確稱取在H2SO4幹燥器中幹燥24h的As2O3,置於250ml錐形瓶中,加入1mol/dm3NaOH溶液10ml,待As2O3完全溶解後,滴加酚酞指示劑1滴,然後標定棕色瓶中0.05mol/dm3I2溶液的濃度。用 0.5mol/dm3 H2SO4 溶液或 HCl 溶液中和至微酸性,再加入 25ml 4%NaHCO3 溶液和 1ml 1%澱粉溶液,(加入 NaHCO3 溶液時,應用小培養皿蓋住瓶口,並緩慢加入,以免因劇烈起泡而造成飛濺損失,反應完全後,將洗凈的培養皿放在粘附的錐形瓶上)。然後用 I2 標準溶液滴定,直至出現藍色,即為終點。(I2 可與橡膠發生作用,因此 I2 溶液不能裝在堿性滴定管中)。根據 I2 溶液的量和 As2O3 的質量計算 I2 標準溶液的濃度。
(2)用 Na2S2O3 標準溶液校正:在 250 毫升碘量瓶中準確吸取 25 毫升 I2 標準溶液,加水 50 毫升,用 0.1mol/dm3 Na2S2O3 標準溶液滴定至淺黃色,再加入 1 毫升 1%澱粉溶液,繼續用 Na2S2O3 溶液滴定至藍色完全消失為終點。
澱粉指示劑不能加入過早,過早的話大量的I2與澱粉結合成藍色物質,這部分I2不易與Na2S2O3反應,從而使滴定出現誤差。
I2標準溶液也可用澱粉指示劑滴定壹定量的Na2S2O3溶液。
根據 Na2S2O3 和 I2 溶液的用量和 Na2S2O3 溶液的濃度,計算 I2 標準溶液的濃度。
四、0.1mol/dm3Na2S2O3 溶液濃度的標定
準確稱取幹燥的 K2Cr2O7(標定質量相當於 20-30 毫升 0.1mol/dm3Na2S2O3 溶液)於 250 毫升碘量瓶中,加水 10-20 毫升使其溶解。然後加入 10%KI溶液 20毫升(或固體KI 2克)和6mol/dm3鹽酸溶液 5毫升,混勻後蓋上臺盤,置於暗處5分鐘。
若Na2S2O3溶液濃度較稀,校正時K2Cr2O7稱量較少,可采用大樣,即稱5倍量(按消耗20-30ml Na2S2O3計算量)的K2Cr2O7溶於水中,配成100ml溶液,再吸取20ml進行校正。
K2Cr2O7與KI的反應不是立即完成的,在稀溶液中反應更慢,所以反應完成後要用水稀釋。在上述條件下,約 5 分鐘後反應即可完成。
用水 50ml 稀釋,用 0.1mol /dm3Na2S2O3 溶液滴定至淡黃綠色。加入 1%澱粉溶液 1ml,繼續滴定至藍色變為綠色,滴定終點結束後溶液將變為藍色。如果沒有很快變藍(5-10 分鐘後),則是空氣氧化所致。如果很快不斷變藍,說明 K2Cr2O7 和 KI 在滴定前作用不完全,溶液稀釋過早。在這種情況下,應重新做實驗。
生成的Cr3+離子呈現藍綠色,妨礙終點觀察。滴定前預先稀釋,可使Cr3+離子濃度降低,藍綠色變淺,溶液終點由藍變綠,便於觀察。
根據 K2Cr2O7 的質量和消耗 Na2S2O3 溶液的體積,計算 Na2S2O3 溶液的濃度。