化學(xué)教學(xué)配制與標(biāo)定碘量法中的標(biāo)準(zhǔn)溶液

摘 要：碘量法是常用的氧化還原滴定法，它分為直接碘量法和間接碘量法。本文主要目的是對(duì)碘量法中標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制與標(biāo)定進(jìn)行詳細(xì)的交待，同時(shí)對(duì)該過(guò)程在教學(xué)實(shí)驗(yàn)中的注意問(wèn)題進(jìn)行了認(rèn)真的探討。

關(guān)鍵詞：碘量法 標(biāo)準(zhǔn)溶液 配制 標(biāo)定 注意

中圖分類(lèi)號(hào)：G633 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-9795（2014）04（b）-0147-02

碘量法是常用的氧化還原滴定法之一，它是利用I2的氧化性和I-的還原性測(cè)定物質(zhì)含量的滴定分析方法。它的基本反應(yīng)為：

+e=-。

固體I2水溶性較差且易揮發(fā)，為了增加其溶解度，通常將I2溶解在KI溶液中，此時(shí)I2以I3-形式存在，其反應(yīng)為：+-→-

ΦΘ（-/-）=，ΦΘ（-/-）知，I2是一種較弱的氧化劑，能與較強(qiáng)的還原劑作用，而I-則是中等強(qiáng)度的還原劑，能與許多氧化劑作用，因此，碘量法分為直接碘量法和間接滴定法兩種。直接碘量法（碘滴定法）是直接用碘標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定待測(cè)液，而間接滴定法（滴定典法）是用硫代硫酸鈉滴定溶液里的碘。

本文作者對(duì)直接碘量法和間接碘量法在反應(yīng)條件和標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制、標(biāo)定時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題加以分析討論，并用具體操作加以論證。

1 分析與討論

1.1 直接碘量法

1.1.1 應(yīng)用與反應(yīng)條件

直接碘量法用I2的標(biāo)準(zhǔn)溶液直接滴定電極電位比ΦΘ（I2/I-）低的還原性物質(zhì)的方法，如SO2、S2-、SO32-、S2O32-、Sn2+、As2O3、Sb3+、抗壞血酸和還原糖等[1]。直接碘量法不能在堿性溶液中進(jìn)行滴定，只能在弱酸性或近中性溶液中進(jìn)行[2]，因?yàn)榈馀c堿發(fā)生歧化反應(yīng)：

I2+2OH-→IO-+I-+H2O，3IO-→2I-+IO3-從而消耗較多的碘標(biāo)準(zhǔn)溶液，影響測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性。

1.1.2 淀粉指示劑[3]

可溶性淀粉是碘量法常用的指示劑。淀粉與I2作用形成藍(lán)色的吸附化合物，靈敏度很高。實(shí)踐證明：直鏈淀粉遇I2變色必須有I-存在，而且I-的濃度越高，則顯色的靈敏度也越高。同時(shí)，該顯色反應(yīng)還受溫度、酸度、溶劑和電解質(zhì)等因素的影響，另外淀粉指示劑使用時(shí)必須現(xiàn)用現(xiàn)配。

1.1.3 碘標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制與標(biāo)定

（1）配制[1，3]。

由于I2易揮發(fā)，且對(duì)天平有腐蝕性，不宜在分析天平上稱(chēng)量，所以一般用市售的碘先配制近似濃度的溶液，然后進(jìn)行標(biāo)定。

配制I2溶液時(shí)，先在托盤(pán)天平上稱(chēng)取一定量的I2和三倍于I2質(zhì)量的KI，置于研缽中，加少量水研磨，使I2全部溶解，然后稀釋至一定體積，貯存于棕色的試劑瓶中，放置暗處保存。I2液具有腐蝕性，貯存和使用碘液時(shí)，應(yīng)避免與橡膠塞和膠皮管接觸，并防止日光照射、受熱等。

（2）標(biāo)定[4]。

在GB603—2002中規(guī)定了兩種方法。第一種用硫酸干燥器干燥至恒重的基準(zhǔn)試劑As2O3（有劇毒）。由于As2O3難溶于水，但易溶于堿液中，與NaOH反應(yīng)生成亞砷酸鈉，用I2溶液進(jìn)行滴定。反應(yīng)式為：+-→3-+，以NaHCO3調(diào)節(jié)溶液pH=8，再用I2溶液滴定AsO33-，滴定方應(yīng)為： 3-++→-+-++

此反應(yīng)是可逆的，在中性或微堿性溶液中，反應(yīng)能定量的向右進(jìn)行，在酸性溶液中，AsO43-氧化I-而析出I2。

第二種就是用配制的碘標(biāo)準(zhǔn)溶液去滴定已知濃度的Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液。這兩種方法應(yīng)注意溶液的溫度應(yīng)控制在15 ℃～20 ℃。因?yàn)榈矸廴芤簩?duì)碘的吸附作用隨溫度的上升而下降，溫度越高顏色變化不明顯，因此碘量法應(yīng)在冷溶液中進(jìn)行[2]。

1.2 間接碘量法[1，3]

電極電位比ΦΘ（I2/I-）高的氧化性物質(zhì)，在一定條件下與I-作用，使I-氧化，釋放出I2，再用Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定。

1.2.1 間接碘量法的反應(yīng)條件

S2O32-與I2的反應(yīng)必須在中性或微酸性溶液中進(jìn)行。在堿性溶液中，它們之間將發(fā)生副反應(yīng)：-++-→-+-+

I2在堿性條件下也發(fā)生歧化反應(yīng)，生成I-和IO3-。在強(qiáng)酸性溶液中，Na2S2O3溶液發(fā)生分解：-++→+↓+H2O，酸度較高和陽(yáng)光直射，可促進(jìn)空氣中O2對(duì)I-的氧化作用。_+++→+2H2O

1.2.2 Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制與標(biāo)定

（1）Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制。

市售Na2S2O3·5H2O（海波），一般含有少量的雜質(zhì)，如S、SO32-、SO42-、CO32-、Cl-等，且Na2S2O3溶液不穩(wěn)定，易于水中的H2CO3和空氣中的O2作用，并能被細(xì)菌所分解，使其發(fā)生變化，所以不能用直接法配制標(biāo)準(zhǔn)溶液，需用標(biāo)定法配制。配制Na2S2O3溶液時(shí)，需要用新鮮并冷卻了的蒸餾水，以除去CO2、O2和殺死細(xì)菌，加入少量的Na2CO3，使溶液呈弱堿性，以抑制細(xì)菌的生長(zhǎng)，防止Na2S2O3分解。

光照會(huì)促使Na2S2O3分解，因此，配置好的Na2S2O3溶液應(yīng)貯存于棕色試劑瓶中，放置2周后進(jìn)行過(guò)濾標(biāo)定（放置2周時(shí)間是因?yàn)镹a2S2O3的分解作用一般發(fā)生在溶液配制的最初10天里[2]。標(biāo)定過(guò)的Na2S2O3溶液不宜長(zhǎng)期保存，使用一段時(shí)間后要重新標(biāo)定。若溶液變渾濁或有S析出，應(yīng)過(guò)濾后再標(biāo)定或棄去重配。

（2）Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)定。

標(biāo)定Na2S2O3溶液的基準(zhǔn)物質(zhì)可用KBrO3、K2Cr2O7、KIO3、I2和純銅。但用K2Cr2O7標(biāo)定Na2S2O3最方便，結(jié)果比較準(zhǔn)確[1，2]。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 0.1 mol/L Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

稱(chēng)取13gNa2S2O3·5H2O，溶于500 ml蒸餾水中，緩緩煮沸10 min，冷卻，放置兩周后過(guò)濾標(biāo)定。

準(zhǔn)確稱(chēng)取約0.12 g基準(zhǔn)物質(zhì)K2Cr2O7（稱(chēng)準(zhǔn)至0.0001 g），放于250 ml碘量瓶中，加入250 ml煮沸并冷卻的蒸餾水溶解，加入2 g固體KI及20 ml20%H2SO4溶液，立即蓋上碘量瓶瓶塞，搖勻，瓶口處加少量蒸餾水密封，以防止I2的揮發(fā)。在暗處放置5 min，打開(kāi)瓶塞，用蒸餾水沖洗磨口塞和瓶頸內(nèi)壁，加150 ml煮沸并冷卻后的蒸餾水稀釋?zhuān)么龢?biāo)定的Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，至溶液出現(xiàn)淡黃綠色時(shí)，加3 ml5 g/L淀粉指示劑，繼續(xù)滴定至溶液有藍(lán)色變?yōu)榱辆G色即為終點(diǎn)。記錄消耗Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，平行測(cè)定3次，結(jié)果如表1。

2.2 c（1/2I2）=0.1 mol碘標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制與標(biāo)定

稱(chēng)取6.5 gI2放于小燒杯中，再稱(chēng)取17 gKI，準(zhǔn)備蒸餾水500 ml將KI分4～5次放入裝有I2的小燒杯中，每次加入5～10 ml蒸餾水，用玻璃棒輕輕研磨，使I2逐漸溶解，溶液部分轉(zhuǎn)入棕色試劑瓶中，如此反復(fù)直至碘片全部溶解為止。用水多次清洗燒杯并轉(zhuǎn)入試劑瓶中，剩余的蒸餾水全部加入試劑瓶中稀釋?zhuān)w好瓶蓋，搖勻，待標(biāo)定。

用移液管移取c（Na2S2O3）=0.1092 mol/L的Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液25 ml于碘量瓶中，加水25 ml，加3 ml5g/L淀粉指示劑，以待標(biāo)定的碘標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液呈藍(lán)色為終點(diǎn)。記錄消耗碘標(biāo)準(zhǔn)溶液的體v，標(biāo)定結(jié)果如表2。

3 結(jié)論

使用K2Cr2O7為基準(zhǔn)物質(zhì)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。

（1）溶液的酸度愈大，反應(yīng)速率越快；但酸度太大時(shí)，I-易被空氣中的氧所氧化，因此酸度一般以0.2～0.4 mol/L為宜。

（2）所用KI不得含有I2或KIO3，如果KI被酸化后加淀粉指示劑溶液顯藍(lán)色，應(yīng)先用Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至無(wú)色后使用。KI需加入過(guò)量，常加入3～5倍于計(jì)算的量。

（3）K2Cr2O7與KI的反應(yīng)速率較慢，應(yīng)將溶液放置在碘量瓶中，在暗處放置10 min，使Cr2O7-與I-反應(yīng)完全。

（4）滴定前將溶液加入150 ml蒸餾水稀釋?zhuān)淠康囊皇墙档退岫?，使I-被空氣中O2氧化速率較慢；二是使Na2S2O3的分解作用減弱；三是稀釋后Cr3+的綠色變淺，便于觀(guān)察終點(diǎn)。

（5）滴定時(shí)滴定速率可適當(dāng)快些，避免陽(yáng)光直接照射，防止I-受空氣氧化。

（6）淀粉指示劑最好現(xiàn)用現(xiàn)配，因?yàn)榈矸廴芤耗苈?，不新鮮的淀粉指示甚至不能與碘生成藍(lán)色的吸附化合物。

（7）Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定碘標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí)，反應(yīng)溶液溫度控制在15 ℃～20 ℃。

參考文獻(xiàn)

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