高锰酸钾法测定过氧化氢含量

高锰酸钾法测定过氧化氢含量一、目的要求1．掌握高锰酸钾的配制和标定方法；2．学习高锰酸钾法测定过氧化氢含量的原理和操作。二、实验原理1．高锰酸钾的性质KMnO4是强氧化剂，它的氧化作用和溶液的酸度有关，在强酸性溶液中获得5个电子还原为Mn2+，在中性或碱性溶液中，获的3个电子还原为MnO2.MnO4-+8H++5e===Mn2++4H2OMnO4-+2H2O+3e===MnO2↓+4OH-由于MnO2↓为褐色，影响滴定终点观察，所以用KMnO4标准进行滴定一般在强酸性溶液中进行，所用的强酸通常是H2SO4，避免使用HCl或HNO3（因为HCl具还原性也能与MnO4-作用，而HNO3具有氧化性，它可能氧化被测定的物质）。利用KMnO4作氧化剂，可直按滴定许多还原性物质，如Fe2+、H2O2、草酸盐、As3+、Sb3+、W5+及V4+等。有些氧化性物质，如不能用KMnO4溶液直接滴定，则可用间接法测定之。MnO4-是深紫色，用它滴定无色或浅色试液时一般不需另加指示剂，因为MnO4-被还原后的Mn2+在浓度低时，几乎无色因此利用等当点后微过量的MnO4-本身的颜色（粉红色）来指示终点。2．高锰酸钾标准滴定溶液配制和标定纯的KMnO4溶液是相当稳定的，一般的KMnO4试剂中常含有少量MnO2和杂质，而且蒸馏水中常含微量还原性物质，它们都促进KMnO4溶液的分解，见光时分解的更快，所以KMnO4不能直接配制标准溶液，而只能用间接配制法进行配制。为了配制较稳定的KMnO4溶液，可称取稍多于理论量的KMnO4溶于蒸馏水中，加热煮沸，冷却后贮于棕色瓶中，于暗处放置数天，使溶液中可能存在的还原性物质完全氧化，然后过滤除去析出的MnO2沉淀。正确配制的KMnO4溶液，必须呈中性，不含MnO2↓，保存在玻塞棕色瓶中，放置暗处，久放后的KMnO4溶液使用时应重新标定其浓度。KMnO4溶液可用还原剂作基准来标定。如:H2C2O4·2H2O、Na2C2O4、(NH4)2C2O4、As2O3、FeSO4·7H2O、(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O和纯铁丝等。其中以Na2C2O4使用较多。Na2C2O4容易提纯，性质稳定，不含结晶水，在105～110℃烘干约2h后，冷却，就可使用。在H2SO4溶液中，MnO4-与C2O42-的反应为：2MnO4-+5C2O42-+16H+===2Mn2++10CO2↑+8H2O为了使此反应能定量地较迅速地进行，应注意下述滴定条件：（1）温度：在室温下此反应的速度缓慢，因此应将溶液加热至75～85℃，但温度不宜过高，否则在酸性溶液中会使部分H2C2O4发生分解：H2C2O4===CO2↑+CO+H2O（2）酸性：溶液保持足够的酸度，一般在开始滴定时，溶液的酸度约为0.5~1mol/L，酸度不够时，往往容易生成MnO2↓，酸度过高又会促使H2C2O4分解。（3）滴定速度：由于MnO4-与C2O42-的反应是自动催化反应，滴定开始时，加入的第一滴KMnO4溶液褪色很慢（因为这时溶液中仅存在极少量Mn2+），所以开始滴定时要进行得慢些，在KMnO4红色没有褪去以前，不要加入第二滴，等几滴KMnO4溶液已经起了作用之后，滴定速度就可以稍快些，但不能让KMnO4溶液象流水似的流下去，否则部分加入KMnO4的溶液来不及与C2O42-反应，此时在热的酸性溶液中会发生分解。4MnO4-+12H+→4Mn2++5O2+6H2O（4）终点判断：因为MnO4-本身有颜色，终点后稍微过量的MnO4-使溶液呈现粉红色而指示滴定终点的到达。KMnO4滴定的终点是不太稳定的，这是由于空气中的还原性气体及尘埃等杂质落入溶液中能使KMnO4缓慢分解，而使粉红色消失，所以经过半分钟不褪色，即可认为终点已到。3．高锰酸钾自身指示剂的变色原理在氧化还原滴定中，利用本身的颜色变化的指示滴定终点的标准溶液或被滴定物称为自身指示剂。用高锰酸钾作标准溶液滴定剂化学计量点时，只要稍过量高锰酸根离子就可使溶液呈粉红色，因为高锰酸根离子自身就是粉红色。4．高锰酸钾法测定H2O2的基本原理过氧化氢H2O2俗名双氧水，是无色的液体，比重1.438(20/40),熔点-89℃,沸点151.4℃。能与水、乙醇或乙醚以任何比例混和。贮存时会自行分解为水和氧，其稳定性随溶液的稀释而增加。市售的商品一般是30%和3%水溶液。高锰酸钾法是以KMnO4为标准滴定溶液进行滴定分析的氧化还原法。在强酸性介质中，KMnO4获得5个电子被还原成Mn2+。其基本反应为：MnO4-+8H++5e＝Mn2++4H2OH2O2在酸性溶液中是强氧化剂，但遇强氧化剂（如KMnO4）时又表现为还原剂。因此，在酸性溶液中可用KMnO4标准滴定溶液直接滴定H2O2。其反应为：２MnO4-+5H2O2+6H+＝2Mn2++8H2O+5O2↑反应在室温、稀硫酸溶液中进行，开始时反应速度较慢，但随着反应的进行，生成的Mn2+可起催化作用（或加入MnSO4）使反应加快。以KMnO4自身为指示剂。用KMnO4溶液直接滴定至微红色，30s内不退色为终点。三、试剂四、实验内容1．c(1/5KMnO4)=0.1mol·L-1的KMnO4标准溶液的配制2．KMnO4标准溶液的标定（1）在分析天平上称取Na2C2O4基准物质0.2g左右于250mL锥形瓶中。（2）加20mL蒸馏水和10mL3mol/L的硫酸溶液于锥形瓶中。（3）加热至80℃，趁热滴定至溶液恰变微红色。3．H2O2样品的测定（1）在分析天平上称取H2O2试样0.15－0.2g于250mL锥形瓶中。（2）加25mL蒸馏水和10mL.4mol/L的硫酸溶液于锥形瓶中。（3）用c(1/5KMnO4)=0.1mol.L-1的KMnO4标准滴定溶液滴定，至溶液恰变微红色，并30s不褪色时为终点。（4）记下所消耗的KMnO4标准滴定溶液的体积，并计算H2O2的含量。五、数据处理H2O2%＝式中:c(1/5KmnO4)——基本单元为1/5KmnO4标准滴定溶液的浓度，mol.L-1；V(KmnO4)———滴定时消耗KMnO4标准滴定溶液的体积，L；M(1/2H2O2)——基本单元为1/2H2O2的过氧化氢的摩尔质量，g.mol-1；m——H2O2试样质量，g。纯度是34%双氧水密度为1.20g/㎝3,而纯度为3%的双氧水密度可近似看成水的密度即1.0g/㎝3m=ρ*v