微量甲醛標準溶液的配制與標定分析
——以碘量法為例

郭開華

（武漢職業(yè)技術學院，湖北 武漢 430074）

甲醛是很重要的化學品，廣泛用于化學工業(yè)，合成各種各樣的產(chǎn)品，在木材加工、紡織助劑等方面應用很多，也用作溶劑、防腐殺菌劑等[1]。2017 年10 月，世界衛(wèi)生組織國際癌癥研究機構(gòu)公布的致癌物清單中，甲醛被歸為一類致癌物；2019 年7 月，甲醛被列入有毒有害水污染物名錄(第一批)。在人們的生活環(huán)境中，不可避免地會接觸到甲醛并受其影響，因此甲醛問題越來越受到關注。很多國家、地區(qū)都發(fā)布了有關產(chǎn)品、環(huán)境涉及甲醛含量的限制標準。

甲醛的檢測方法有很多相關研究，并不斷得到完善，也產(chǎn)生了一些關于甲醛檢測的標準[2]。在甲醛的定量檢測中，必須要有甲醛標準溶液[3]，而得到甲醛標準溶液的方法主要是容量分析法。根據(jù)容量分析原理，探討分析各環(huán)節(jié)必須注意的一些因素條件是很有必要的。在分光光度法等儀器分析中，需要應用的甲醛標準溶液濃度很低，應先配制成較高濃度的儲備液進行標定，再于測定應用時經(jīng)稀釋得到適當濃度的甲醛標準溶液。

本文就是要探討甲醛標準溶液的配制與標定問題，設計合理的甲醛儲備液濃度及相關藥品的用量。

1 試驗準備

1.1 儀器

50 mL 堿式滴定管、250 mL 碘量瓶、20 mL 移液管等。

1.2 藥品

分析純藥品：37%甲醛溶液、Na2S2O3·5H2O 晶體、固體I2、碘化鉀、濃硫酸、氫氧化鈉、淀粉等。

優(yōu)級純藥品：重鉻酸鉀。

2 標準甲醛溶液的滴定方法

移取甲醛溶液V(mL)，置于250 mL 碘量瓶中，加入過量碘溶液和1 mol/L 氫氧化鈉溶液15 mL，放置15 min，加入0.5 mol/L 硫酸溶液15 mL，再放置15 min，用50 mL 堿式滴定管中所裝Na2S2O3標準溶液滴定，至溶液呈現(xiàn)淡黃色時，加入1%淀粉溶液1 mL 繼續(xù)滴定至恰使藍色褪去為止，記錄所耗用硫代硫酸鈉溶液體積V2(mL)。同時用蒸餾水作空白滴定，記錄空白滴定所耗用Na2S2O3標準溶液的體積V1(mL)。

3 甲醛標準溶液適宜濃度的分析

3.1 計算

甲醛標準溶液的標定，一是要考慮將來所測定的甲醛樣品濃度，二是要考慮標定所用的其他標準溶液或基準物質(zhì)的用量。

3.1.1 設定甲醛濃度，估算誤差

應用分光光法測微量甲醛，常用的甲醛標準溶液濃度是10.0 mg/L，記ρ1=10 mg/L，設標定時移取甲醛的體積V= 20.00 mL，Na2S2O3標準溶液標定適宜濃度為= 0.1 mol/L。根據(jù)式(1)計算：

則(V1-V2)= 0.13(mL)。

同樣，若設ρ2= 100 mg/L，則(V1-V2)= 1.33(mL)；

ρ3= 1 000 mg/L，則(V1-V2)= 13.33(mL)。

3.1.2 設定兩次滴定的Na2S2O3 溶液體積消耗，計算適宜的甲醛濃度

V1與V2的設計是滴定分析很重要的方面，(V1-V2)的數(shù)值大則測出的甲醛溶液濃度平行數(shù)據(jù)具有較小的相對偏差，結(jié)果的誤差會比較??；而V2數(shù)值較大，則滴定誤差較小。但為了確保滴定完成，V1不能太大。綜合考慮之下，設V1= 30 mL，V2= 15 mL，

則甲醛濃度

3.2 分析

V1與V2由滴定管讀取，讀數(shù)誤差設定為0.04 mL。

若取ρ1= 10 mg/L，則相對誤差

同樣，若取ρ2= 100 mg/L，則2rE= 3.01%；

若取ρ3= 1 000 mg/L，則 3rE= 0.30%。

設V1= 30 mL，V2= 15 mL。顯然有：

由上述分析可知，1 000 mg/L 的甲醛溶液基本適合常量滴定分析。作為用于分光光度法測定的甲醛標準溶液，100 mg/L 的濃度也是可以直接標定的，因為分光光度法的相對誤差限值一般是5%[4]。而10 mg/L的甲醛溶液不適合用碘量法標定。

甲醛溶液濃度以實際測定值為準，保留三或四位有效數(shù)字。如果測定值與設計值差距過大，應重新配制。

4 I2 溶液與Na2S2O3 標準溶液的配制與標定

一旦Na2S2O3標準溶液的濃度確定了，就可以配制合適濃度的I2溶液。

4.1 Na2S2O3 標準溶液的配制與標定

4.1.1 標定方法

準確稱取質(zhì)量為m(單位：g)的K2Cr2O7基準試劑，放入250 mL 碘量瓶中，以20 mL 左右的蒸餾水溶解，再加入20% KI 溶液10 mL 和3 mol/L H2SO4溶液5 mL，搖勻后放于暗處5 min，然后加50 mL 蒸餾水稀釋，用Na2S2O3溶液滴定到呈淺黃綠色時，加入1%淀粉溶液1 mL，繼續(xù)滴定至藍色變成亮綠色，記錄耗用Na2S2O3溶液的體積V′(單位：mL)。

其中294.2 為K2Cr2O7的摩爾質(zhì)量(單位：g/mol)。

4.1.2 分析

假設K2Cr2O7基準試劑的質(zhì)量m= 0.100 0 g，耗用Na2S2O3溶液的體積V′ = 20.00 mL，由式(2)計算可得= 0.101 9 mol/L。

為保證容量分析在誤差范圍內(nèi)，試驗的基礎數(shù)據(jù)是4 位有效數(shù)字，K2Cr2O7基準試劑的質(zhì)量0.100 0 g已經(jīng)是最小值了。因此Na2S2O3標準溶液配制成0.1 mol/L(以實測為準)是合適的，如果小到0.05 mol/L甚至以下，以此方法進行標定就會造成誤差過大的問題。

4.2 I2 溶液的配制

配制I2溶液采用分析純固體碘和碘化鉀。配制濃度的確定要考慮兩個方面：一是甲醛溶液的濃度，二是硫代硫酸鈉溶液的濃度。

按照前述分析，假設甲醛溶液的質(zhì)量濃度為1 000 mg/L，移取20.00 mL 用于測定，加入20 mL 過量碘液與甲醛反應；余量I2以0.100 0 mol/L 的Na2S2O3標準溶液滴定。 仍按設計值V1= 30 mL，V2= 15 mL，分別計算所需I2溶液的濃度。 根據(jù)V2= 15 mL，則

根據(jù)V1= 30 mL，則

5 結(jié)論

(1) 甲醛儲備標準溶液的質(zhì)量濃度以1 000 mg/L(按實際標定值)為宜，這樣可以通過碘量法分析獲得具有足夠準確度的濃度值。100 mg/L 的甲醛標準溶液用碘量法標定的話，誤差較大，但可滿足儀器分析的要求；10 mg/L 的甲醛標準溶液不適宜用碘量法標定。用于儀器測定的10 mg/L 甲醛標準溶液可用1 000 mg/L 的標準甲醛儲備液稀釋后得到。

(2) 為減小甲醛溶液的標定誤差和滿足滴定分析要求，最合適的硫代硫酸鈉標準溶液濃度是0.1 mol/L (以實際標定為準)，碘溶液的濃度為0.07 ～ 0.08 mol/L 左右。