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  • 發布時間:2021-03-16 09:20 原文鏈接: 氧化還原滴定

      一. 氧化還原滴定曲線

       曲線繪制方法:①實驗測得數據(電位計);

       ②從Nernst公式理論計算。

       以 Ce(SO4)2 到 Fe2+ (1mol/L H2SO4介質中)

       0.1000mol/L 20.00ml 0.1000mol/L

      為例,討論滴定過程中 E 的計算方法。

       滴定反應為: Ce4+ + Fe2+ ? Fe2+ + Ce3+

       半反應為: Ce4+ +e ? Ce3+

       Fe3+ + e ? Fe2+

      (一)滴定過程中溶液的電極電位的變化

      1. 滴定前 溶液的組成為 0.1000 mol/L Fe2+溶液。

      2. 滴定開始至化學計量點前

       在化學計量點前,溶液中存在有 Fe3+/ Fe2+ 和 Ce4+ /Ce3+ 兩個電對, 此時:

       達平衡時,加入的 Ce4+ 幾乎完全反應生成Ce3+ ,此時溶液中E 的計算利用電對Fe3+/ Fe2+計算 E 值。

       為簡便計算,對于一般氧化還原反應(對稱電對參與),可采用百分比代替濃度比:

       當加入19.98ml 0.1000mol/L Ce4+ 標準溶液(ET:-0.1%)時

       Fe3+: Fe2+:0.1%

      3. 化學計量點時

       化學計量點時, Ce4+和 Fe2+濃度都很小,且不易直接求得,但由反應式可知計量點時:

       ,

       又 此時達平衡時:

      即:

      對于一般氧化還原反應:

       n2Ox1 + n1Red2 ? n2Red1 + n1Ox2

       (28)

      4. 化學計量點后

       此時 Ce(SO4)2 過量, Ce4+ 、Ce3+ 濃度均容易求得, 而Fe2+不易求得,故 此時按Ce4+ /Ce3+ 電對計算 E

      當滴入 Ce4+溶液 20.02ml 時,即 Ce4+ 過量 0.1%時:

       如此計算滴入不同百分數(或 體積) Ce4+ 時溶液對應的 E 值,以 E 值對 Ce4+滴入的百分數作圖即得滴定曲線。

      (二)滴定曲線的討論

      1. 滴定曲線突躍的長短 ? E0’ - ? 突躍-

       當 ?E0’多大時,滴定曲線才有明顯的突躍呢?一般地說: ?E0’ > 0.2V 時,才能有明顯的突躍范圍:

       若 ?E0’ 在 0.2—0.4 V之間,可采用電位法指示終點

       若 ?E0’ > 0.4 V,可采用指示劑(或電位法)指示終點

      2. Esp 的位置——選擇指示劑

       (對稱電對,受 n 及E0’的影響)

       當 n1 = n2 時,化學計量點 Esp 應在滴定突躍的中點;

       若 n1 1 n2 時, 則 Esp 偏向電子轉移數較多(n 值大)的電對的一方。

      例:在酸性溶液中,用 KMnO4 標液滴定 Fe2+ ,

      MnO4 -+ 5 Fe2+ + 8H+ ? Mn2+ +5 Fe3+ + 4 H2O

       其突躍范圍的 E 值為 0.94~1.48V,突躍中點應為 1.21V,說明 Esp 在突躍的上部 5/6 處,而不在突躍的中部。

       在選擇指示劑時,應注意 Esp 在滴定突躍中的位置。

      二. 氧化還原滴定法指示劑

      指示終點的方法——指示劑法① 氧化還原指示劑

       ② 自身指示劑

       ③ 專屬指示劑

      (一)氧化還原指示劑

       氧化還原指示劑是一些復雜的有機化合物,它們本身具有氧化還原性質,其氧化型與還原型具有不同的顏色。

      1. 作用原理

       In(Ox)+ ne ? In(Red)

       A色 B色 (A色與B色不同)

      2. 指示劑變色的電位范圍

       當 時, 指示劑呈中間色 EIn = EIn0’(V)

       當 時, 指示劑呈氧化型顏色

       當 時,指示劑呈還原型顏色

      因此,指示劑的變色范圍為: (29)

      3. 選擇依據

       對于反應: n2Ox1 + n1Red2 ? n2Red1 + n1Ox2

       當滴定進行到99.9% 時:

      當滴定進行到計量點后100.1% 時:

      因此,指示劑的變色電位范圍應包括在這兩個值(即突躍范圍)之間,即: (30)

       利用此式即可簡便地依據突躍范圍選擇合適的指示劑。

      4. 常用氧化還原指示劑

      (1)二苯胺磺酸鈉( [H]=1mol/L 時,E0’= 0.85V)

       反應的 n=2,變色電位范圍:~

       即: 0.82 ~ 0.88 (V)

       當用 Ce4+ 標液滴定 Fe2+ 時,?E 突躍在 0.86 ~1.26 V之間,若用二苯胺磺酸鈉作指示劑,則變色范圍與突躍范圍重合很少,TE% 必很大,但若在0.5 mol/L H3PO4溶液中進行,則:

       突躍范圍變為 0.79V ~1.26 V,此時 TE% 在誤差范圍要求之內。

      (2)鄰二氮菲—Fe(Ⅱ) 分子式:C12H8N2

       配位反應: Fe(C12H8N2)32+ -e ? Fe(C12H8N2)33+

       (還原型)深紅色 淺藍色(氧化型)

       E0’ = 1.06 V (1mol/L H2SO4中)

       實際變色在:1.12V 左右。

       E0’ 較高,適用于用 Ce4+ 滴定 Fe2+, 或用其它氧化劑作滴定劑時。

      (二)自身指示劑

       在氧化還原滴定中,可利用標準溶液(或 被滴定物質)本身的顏色變化指示終點,此指示劑稱為自身指示劑。

       例: MnO4 -Mn2+

       紫紅 稀溶液無色

      (三)專屬指示劑

       某些試劑本身不具有氧化還原性,但它能與氧化劑 或 還原劑作用產生特殊顏色,從而指示終點到達。

      例:可用性淀粉溶液遇碘 (I3-) 生成藍色配合物,反應很靈敏(I3-可小至10-5mol/L),因此,淀粉可用作碘量法的指示劑。

      編輯:foodyy


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