用重铬酸钾电位滴定硫酸亚铁铵溶液[终稿]
用重铬酸钾电位滴定硫酸亚铁铵溶液
实验目的:
学习氧化还原滴定法的原理与实验方法,各种滴定终点确定方法(V,E曲线法,二次微商法)。
实验原理:
2+2++3+3+用KCrO滴定Fe,其反应式如下: KCrO +6Fe +14H?2Cr +6Fe + HO2272272
利用铂电极作指示电极,饱和甘汞电极作参比电极,与被测溶液组成工作电池。在
滴定过程中,随着滴定剂的加入,铂电极的电极电位发生变化。在化学计量点附近铂电极的电极电位产生突跃,从而确定滴定终点。
仪器和试剂:
仪器:饱和甘汞电极 铂电极 pH—mv计 滴定管(酸式) 搅拌磁 试剂:KCrO溶液(0.01mol/L)硫酸亚铁铵溶液 二苯胺磺酸钠(指示剂)227
实验步骤:
1(准备好铂电极和饱和甘汞电极;在滴定管中加入重铬酸钾
标准
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滴定溶液。
2+2(试样的配制:在50mL烧杯中,将10mL Fe和8mL 3mol的HSO相混合;再加入几滴二苯24
胺磺酸钠作指示剂。
3(用酸式滴定管装入0.01mol/L:KCrO溶液,排气泡,调零后置于铁架台上227
2+4(试液中Fe含量的测定:开动搅拌磁子,待电位值稳定后读数。向烧杯中滴加KCrO 227溶液,记录滴定剂为1 mL,2 mL,3 mL,4 mL,4.4 mL,4.5 mL,4.6 mL,4.7 mL,4.8 mL,4.9
mL,5.0 mL,5.1 mL,5.2 mL,6.0 mL,7.0 mL,8.0 mL,9.0 mL处的电动势值。
5(关闭仪器和搅拌电源开关。清洗滴定管,电极,烧杯并放回原处。 (根据数据,给出E-V曲线,确定滴定终点;用二次微商法确定终点,比较两种结果。6
实验现象:
溶液因加入了指示剂,随着KCrO溶液的加入,溶液由无色变成浅绿色最后变成紫色,可帮227
助指示滴定终点。当KCrO溶液加入的体积达到4.8mL时,电位发生突跃。227
实验结果:
1(实验数据记录如下:
V(mL) ()0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 4.4 4.6 K2Cr2O7
电位数(V) -388 -432 -456 -476 -504 -524 -542
4.7 4.8 4.9 5.0 5.1 5.2 6.0 7.0 9.0 -559 -649 -719 -745 -762 -772 -789 -801 -813
2(E-V曲线:曲线上拐点对应的体积即为滴定终点时所耗标准滴定溶液的体积。
根据此曲线,当体积为4.8mL时,发生突跃。此时电动势数值为-649V。根据体积可计算出2+Fe 的含量为0.0288 mol/L.
3.二阶微商法(计算法)
滴定体积 V1 Vep V2
22?E/?V
22作E-V曲线所用数据 作ΔE/ΔV -V曲线所用数据 作ΔE/ΔV -V曲线所用数据 加KCrO溶液CrO溶液体积CrO溶液体积加K加K22722722722ΔE/mV ΔV/mL ΔE/ΔV ΔE/ΔV E-mV 体积V/mL V/mL V/mL
0.0 -388 -44 1.0 -44 0.5 20 1.0 1.0 -432 -24 1.0 -24 1.5 2.0 -456 -20 1.0 -20 2.5 4 2.0
3.0 -476
-28 1.0 -28 3.5 -8 3.0 4.0 -504 -20 0.4 -50 4.2 -31.4 3.85 4.4 -524
-18 0.2 -90 4.5 -133.3 4.35
4.6 -542 -17 0.1 -170 4.65 -533.3 4.575 4.7 -559 -90 0.1 -900 4.75 -7300 4.7
4.8 -649
-70 0.1 -700 4.85 2000 4.8 4.9 -719 -26 0.1 -260 4.95 4400 4.9 5.0 -745
-17 0.1 -170 5.05 900 5.00
5.1 -762 -10 0.1 -100 5.15 700 5.375 5.2 -772 -17 0.8 -21.3 5.6 174.89 5.375
6.0 -789
-12 1.0 -12 6.5 10.33 6.05
7.0 -801 -12 2.0 -6 8.0 4 7.25 9.0 -813 计算如下:
2222加入4.7mL时,ΔE/ΔV =-7300; 加入4.8 mL时,ΔE/ΔV =2000
滴定剂体积/mL 4.7 x 4.8
22ΔE/ΔV -7300 0 2000
4.8-4.7 x-4.7 =
2000+7300 0+7300
x=4.78mL
224.ΔE/ΔV - V曲线: 此曲线最高点与最低点连线与横坐标的交点即为滴定终点体积
实验讨论:
1.电位滴定: 每滴加一次滴定剂,平衡后测量电动势。 关键: 确定滴定反应的化学计量点时,所消耗的滴定剂的体积;快速滴定寻找化学计量点所在的大致范围;突跃范围内每次滴加体积控制在0.1mL;记录每次滴定时的滴定剂用量(V)和相应的电动势数值(E),作图得到滴定曲线。
2.电位滴定终点确定方法
(1)E-V曲线法:图(a) 简单,准确性稍差。
(2)ΔE/ΔV - V曲线法:图(b) 一阶微商由电位改变量与滴定剂体积增量之比计算之。曲线上存在着极值点,该点对应着E-V 曲线中的拐点。
223)ΔE/ΔV - V曲线法:图(c)。灵敏准确且不受试液底色的影响。
22 ΔE/ΔV 二阶微商计算:
3(在计量点时,二苯胺磺酸钠颜色如何变化
二苯胺磺酸钠的氧化态为紫色,还原态为无色,变色的条件电极电位为0.85V。变色范围为
2+0.85?0.059/2V,用KCrO滴定Fe的突跃范围的电位正好将指示剂的变色范围包含在内,227
故计量点时,指示剂由无色而氧化为紫色。
4(在本实验中为何要加HSO及HPO, 2434
3,2- KCrO在酸性溶液中显示很强的氧化能力,因此要加1 mol/L HSO,此时CrO,Cr22724272+3+的条件电极电位为1.08,能使Fe氧化为Fe。
3+2+3-3+ 在1 mol/L HSO中E’Fe,Fe,,0.68V,加入1:3(V,V)的HPO后由于PO与Fe243443-3+2+形成稳定的无色络离子[Fe(PO)],而使Fe,Fe电对的条件电极电位降低,所以在有HPO4234
2+存在的HSO介质中滴定Fe时,起始条件电极电位最低,滴定突跃最长。24
5. 从E,V曲线上确定的计量点位置,是否位于突跃的中点,为什么,
从E,V曲线上确定的计量点位置,并不位于突跃的中点,因为在该氧化还原反应中所
涉及的二个半反应为:
2+3+ Fe — e ? Fe n,11
2-,3, CrO ,14H ,6e ? 2Cr,7HO n,62722
2- n?n,所以等当点并不在滴定突跃的中点,而是偏向电子转移数较多的CrO一方。12272+在这里是用KCrO滴定Fe,因此等当点偏向于滴定突跃的末端。 227
6(为什么氧化还原滴定可以用铂电极作为指示电极 铂是一种性质稳定的惰性金属,当铂电极插入可溶性氧化态或还原态物质的滴定溶液中,电极本身并不参加反应,而是作为一个导体,在这里仅起传导电子的作用,没有离子穿越相界面.。为物质的氧化态(Fe3+)和还原态(Fe2,)转移电子提供了场所,它能显示溶液中对应的氧化态和还原态离子浓度间的关系,因而可在氧化还原滴定中用作指示电极。