双氧水中过氧化氢的测定高锰酸钾法.docx

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双氧水中过氧化氢的测定高锰酸钾法

双氧水中过氧化氢的测定-高锰酸钾法

实验十四过氧化氢含量的测定—高锰酸钾法

【目的要求】

1.掌握高锰酸钾标准溶液的配制和标定方法。

2.学习高锰酸钾法测定过氧化氢含量的方法。

【实验原理】

H2O2是医药、卫生行业上广泛使用的消毒剂，它在酸性溶液中能被KMnO4定量氧化而生成氧气和水，其反应如下：

5H2O2+2MnO4-+6H+=2Mn2++8H2O+5O2

滴定在酸性溶液中进行，反应时锰的氧化数由+7变到+2。

开始时反应速度慢，滴入的KMnO4溶液褪色缓慢，待Mn2+生成后，由于Mn2+的催化作用加快了反应速度。

生物化学中，也常利用此法间接测定过氧化氢酶的活性。

在血液中加入一定量的H2O2，由于过氧化氢酶能使过氧化氢分解，作用完后，在酸性条件下用标准KMnO4溶液滴定剩余的H2O2，就可以了解酶的活性。

【仪器试剂】

台秤（0.1g）、天平（0.1mg），试剂瓶（棕色），酸式滴定管（棕色，50cm3），锥形瓶（250cm3），移液管（10cm3、25cm3）；H2SO4（3mol·dm-3），KMnO4（s），Na2C2O4（s,AR.），双氧水样品（工业）。

【实验步骤】

1.KMnO4溶液（0.02mol·dm-3）的配制

称取1.7g左右的KMnO4放入烧杯中，加水500cm3，使其溶解后，转入棕色试剂瓶中。

放置7-10天后，用玻璃砂芯漏斗过滤。

残渣和沉淀则倒掉。

把试剂瓶洗净，将滤液倒回瓶内，待标定。

2.KMnO4溶液的标定

精确称取0.15~0.20g预先干燥过的Na2C2O4三份，分别置于250cm3锥形瓶中，各加入40cm3蒸馏水和10cm33mol·dm-3H2SO4，水浴上加热直约75-85℃。

趁热用待标定的KMnO4溶液进行滴定，开始时，滴定速度宜慢，在第一滴KMnO4溶液滴入后，不断摇动溶液，当紫红色退去后再滴入第二滴。

溶液中有Mn2+产生后，滴定速度可适当加快，近终点时，紫红色褪去很慢，应减慢滴定速度，同时充分摇动溶液。

当溶液呈现微红色并在半分钟不褪色，即为终点。

计算KMnO4溶液的浓度。

滴定过程要保持温度不低于60℃。

3.H2O2含量的测定：

用移液管吸取5.00cm3双氧水样品（H2O2含量约5%），置于250cm3容量瓶中，加水稀释至标线，混合均匀。

吸取25cm3上述稀释液三份，分别置于三个250cm3锥形瓶中，各加入5cm33mol·dm-3H2SO4，用KMnO4标准溶液滴定之。

计算样品中H2O2的含量。

四、实验记录与数据处理

KMnO4标准溶液浓度（mol/L）

混合液体积（ml）

2.00

2.00

2.00

滴定初始读数（ml）

第一终点读数（ml）

V（ml）

平均V（ml）

CH2O2（g/L）

【思考题】

1.用KMnO4滴定法测定双氧水中H2O2的含量，为什么要在酸性条件下进行?

能否用HNO3或HCl代替H2SO4调节溶液的酸度?

2.用KMnO4溶液滴定双氧水时，溶液能否加热?

为什么?

3.为什么本实验要把市售双氧水稀释后才进行滴定?

4．本实验过滤用玻璃砂漏斗，能否用定量滤纸过滤？

5．用Na2C2O4标定KMnO4溶液浓度时，酸度过高或过低有无影响?

溶液的温度对滴定有无影响?

6.配制KMnO4溶液时为什么要把KMnO4水溶液煮沸?

配好的KMnO4溶液为什么要过滤后才能使用?

7．如果是测定工业品H2O2，一般不用KMnO4法，请你设计一个更合理的实验方案?

【附注】

1.KMnO4溶液在加热及放置时，均应盖上表面皿。

2.KMnO4作为氧化剂通常是在H2SO4酸性溶液中进行，不能用HNO3或HCl来控制酸度。

在滴定过程中如果发现棕色混浊，这是酸度不足引起的，应立即加入稀H2SO4，如已达到终点，应重做实验。

3.标定KMnO4溶液浓度时，加热可使反应加快，但不应热至沸腾，因为过热会引起草酸分解，适宜的温度为75℃～85℃。

在滴定到终点时溶液的温度应不低于60℃。

4.开始滴定时反应速度较慢，所以要缓慢滴加，待溶液中产生了Mn2+后，由于Mn2+对反应的催化作用，使反应速度加快，这时滴定速度可加快；但注意不能过快，近终点时更须小心地缓慢滴入。

实验十一 高锰酸钾法-双氧水中H2O2含量的测定

一、实验目的

1.了解KMnO4标准溶液的配制和标定方法；

2.熟悉KMnO4与Na2C2O4的反应条件，正确判断滴定终点；

3.学会用高锰酸钾法测定双氧水中H2O2的含量的原理和方法。

二、实验原理

市售的高锰酸钾常含有少量杂质，如硫酸盐、氯化物、硝酸盐及MnO2等，因此不能用精确称量的高锰酸钾来直接配制准确浓度的溶液。

KMnO4氧化力强，还易和水中的有机物、空气中的尘埃及氨等还原性物质作用；KMnO4能自行分解，其分解反应如下：

4KMnO4+2H2O=4MnO2↓+4KOH+3O2↑

分解速度随溶液的pH值而改变。

在中性溶液中，分解很慢，但Mn2+离子和MnO2能加速KMnO4的分解，见光则分解得更快。

由此可见，KMnO4溶液的浓度容易改变，必须正确地配制和保存。

正确配制和保存的KMnO4溶液应呈中性，不含MnO2，这样，浓度就比较稳定，放置数月后浓度大约只降低0.5%。

但是如果长期使用，仍应定期标定。

标定KMnO4溶液的基准物有As2O3、铁丝、H2C2O4·H2O和Na2C2O4等，其中以Na2C2O4最为常用。

Na2C2O4易纯制，不易吸湿，性质稳定。

在酸性条件下，用Na2C2O4标定KMnO4的反应为：

2MnO4-+5C2O42-+16H＋＝2Mn2++10CO2↑+8H2O

上述标定反应要在酸性介质、溶液预热至75~85℃在Mn2+催化的条件下进行。

滴定开始时，反应很慢，KMnO4溶液必须逐滴加入，如果滴加过快，KMnO4在热溶液中能部分分解而在造成误差。

4KMnO4+6H2SO4=2K2SO4+4MnSO4+6H2O+5O2

在滴定过程中，由于溶液中逐渐有Mn2+的生成，使反应速度逐渐加快，所以，滴定速度可稍加快些。

由于KMnO4溶液本身有颜色，滴定时，溶液中有稍微过量的KMnO4，即显粉红色，故不需另加指示剂。

结晶的Na2S2O3.5H2O，一般均含有少量的S、Na2SO3、Na2SO4、Na2CO3、NaCl等杂质，且易风化和潮解，因此Na2S2O3不能直接称量来配制标准溶液，应采用标定法配制。

Na2S2O3溶液不够稳定，容易分解。

水中的CO2、细菌和光照都能使其分解，水中的O2也能使其氧化，故配制Na2S2O3溶液时，需要使用新煮沸（为了除去水中的CO2和O2和杀死微生物）并冷却了的蒸馏水，并加入少量Na2CO3（0.02%）使溶液呈弱碱性，以抑制细菌的生长（有时还添加少量HgI2）；贮于棕色瓶中，放置几天后再进行标定，且不宜久置，使用一段时间后需要重新标定。

如果发现溶液变浑或析出硫，就应该过滤再标定，或者另外配制。

标定Na2S2O3溶液的基准物质有：

纯I2、KIO3、KBrO3、纯铜等，这些物质除纯I2外，均能与KI反应而析出I2，析出的I2用Na2S2O3溶液滴定，这种标定方法是间接碘量法的应用。

在上述几种基准物质中，以使用K2Cr2O7作基准物为最方便。

该法以淀粉为指示剂，用间接碘量法标定Na2S2O3溶液。

因为K2Cr2O7与Na2S2O3的反应产物有多种，不能按确定的反应式进行，故不能用K2Cr2O7直接滴定Na2S2O3。

而应先使K2Cr2O7与过量的KI反应，析出的I2再用Na2S2O3溶液滴定I2，反应方程式如下：

Cr2O72-+6I–+14H+=2Cr3++3I2+7H2O

2S2O32-+I2=2I-+S4O62-

溶液的酸度愈大，反应速度愈快，但酸度太大时，I-又容易被空气中O2氧化，所以酸度一般以0.2～0.4mol·L-1为宜；Cr2O72-与I-的反应速度较慢，为了加快反应速度，同时加入过量的KI，并在暗处放置一定时间，使Cr2O72-与I-的反应完全。

但在滴定前须将溶液稀释，既可降低酸度，使I-被空气氧化的速度减慢，又可使Na2S2O3的分解作用减小，而且稀释后Cr3+的绿色减弱（变浅），便于观察终点。

过氧化氢在工业、生物、医药等方面应用很广泛。

利用其氧化性可以漂白毛、丝织物；医药上常用于消毒和杀菌剂；纯过氧化氢用作火箭燃料的氧化剂；工业上利用过氧化氢的还原性除去氯气，反应为：

H2O2+Cl2=2Cl-+O2↑+2H+

此外还可利用过氧化氢制备有机或无机过氧化物、泡沫塑料和其它多孔物质等。

由于过氧化氢的广泛应用，常需要对其含量进行测定。

市售的双氧水含H2O2约330（g·L-1）,药用双氧水含H2O225～35（g·L-1）。

在酸性溶液中，H2O2很容易被KMnO4氧化，反应如下：

2MnO4-+5H2O2+6H+=2Mn2++5O2+8H2O

因为H2O2受热易分解，故上述反应在室温下进行，其滴定过程与上述KMnO4滴定Na2C2O4相似。

三、仪器与药品

1.仪器：

玻璃砂芯漏斗（3号或4号），电炉，台秤，分析天平，移液管（5mL，20mL），锥形瓶（250mL），烧杯（20mL，250mL），量筒（10mL，100mL），棕色试剂瓶（250mL）容量瓶（100mL，250mL）漏斗，称量瓶，酸式滴定管（25mL）；

2.药品：

0.017mol.L-1K2Cr2O7标准溶液、Na2S2O3.5H2O分析纯，KI（s），KI溶液200g.L-1，淀粉指示剂5g.L-1，Na2CO3（s）、HCl溶液6mol.L-1，H2SO4（3mol·L-1），双氧水待测液（药用双氧水），固体KMnO4（A.R），固体Na2C2O4（A.R）。

四、实验步骤

1．0.004mol·L-1KMnO4溶液的配溶液

在台秤上称取0.18克固体KMnO4，置于250mL烧杯中，用新煮沸过的冷蒸馏水分数次充分搅拌溶解，置于棕色试剂瓶中，稀释至250mL，摇匀，塞紧，放在暗处静置7~10天（或溶于蒸馏水后加热煮沸10~20分钟，放置2天），然后用烧结玻璃漏斗过滤，存入另一洁净的棕色瓶中储存备用。

2．KMnO4溶液的标定

（1）配制250mL 0.01mol·L-1Na2C2O4

在分析天平上准确称取分析纯草酸钠0.34~0.35g三份，置于50mL烧杯中，加入少量蒸馏水溶解后，小心地沿着玻棒转入到250mL容量瓶中，烧杯再用蒸馏水冲洗2~3次，冲洗液全部并入容量瓶中，再继续加蒸馏水至刻度，充分摇匀。

（2）用20mL移液管吸取Na2C2O4标准溶液20.00mL，置于250mL锥形瓶中，加入3mol·L-1H2SO45mL，摇匀。

加热至溶液有蒸汽冒出（约70~80ºC），但不要煮沸，若温度太高，溶液中的草酸易分解（草酸钠遇酸生成草酸）

H2C2O4 → CO2 + CO + H2O

将待标定的KMnO4溶液装入酸式滴定管，记下KMnO4溶液的初读数（KMnO4溶液色深，不易看见溶液弯月面的最低点，因此，应该从液面最高边上读数），趁热对Na2C2O4溶液进行滴定，小心滴加KMnO4溶液，充分振摇，待第一滴紫红色退去，再滴加第二滴。

接近化学计量点时，紫红色褪去较慢，应减慢滴定速度，同时充分摇匀，直至最后半滴KMnO4溶液滴入摇匀后，显粉红色并保持半分钟不退色，即为化学计量点（KMnO4滴定使化学计量点不太稳定，由于空气中含有还原性气体及尘埃等杂质，落入溶液中能使KMnO4慢慢分解而使粉红色消失，所以在半分钟内部褪色，即可认为已达化学计量点）。

记下读数，重复标定两次。

按下式计算KMnO4溶液的浓度：

式中m为实际参加反应Na2C2O4的质量

3．Na2S2O3溶液的配制和标定

（1）Na2S2O3溶液的配制 

称取13gNa2S2O3.5H2O，溶于500mL新煮沸的冷蒸馏水中，加0.1gNa2CO3保存于棕色瓶中，放置一周后进行标定。

，

1.Na2S2O3溶液浓度的标定 

用移液管吸取25.00mLK2Cr2O7标准溶液于250mL锥形瓶中，加5mL的6mol.L-1HCl，加入5mL200g.L-1的KI。

摇匀后盖上表面皿，于暗处放置5min[1]。

然后用100mL水稀释，用Na2S2O3溶液滴定至浅黄绿色后加入2mL淀粉指示剂[2]，继续滴定至溶液由浅蓝色变为绿色，即为终点。

平行测定三次，计算Na2S2O3标准溶液的浓度和平均相对偏差。

4．双氧水中H2O2含量的测定

用移液管吸取25.00mL双氧水于250mL容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀。

然后用25.00mL移液管吸取用稀释过待测溶液于250mL锥形瓶中，20～30mL和20mL的3mol·L-1H2SO4，用KMnO4标定溶液滴定，直到溶液显粉红色，保持30秒钟不褪色，即达化学计量点。

平行测定两次，计算药用双氧水中H2O2的质量浓度ρ（H2O2）/g·L-1。

五、数据记录与处理

参照下表及实验五的表格自制表格，并认真记录实验数据。

表11-1 双氧水中H2O2含量的测定数据表

项目             次数

1

2

3

c（KMnO4）/mol·L-1

双氧水体积V/mL

消耗体积V（KMnO4）/mL

/mol·L-1

相对平均偏差/％

[注释]

[1]．K2Cr2O7与KI反应进行很慢，在稀溶液中更慢，鼓在加水稀释前应放置5min，使反应完全。

[2]．接近终点时，即当溶液为淡黄色时，才可以加指示剂。

六．讨论与思考

o在KMnO4法中如果H2SO4用量不足，对结果有何影响？

o用KMnO4滴定双氧水时，应注意哪些因素？

o能否用分析纯的高锰酸钾直接配制成标准溶液？

o用高锰酸钾法测定H2O2时，能否用HNO3或HCl来控制酸度？

o用高锰酸钾法测定H2O2时，为何不能通过加热来加速反应？

o用K2Cr2O7作为基准物质标定Na2S2O3溶液时，要加入过量的KI和HCl溶液，为什么？

为什么要放置一定时间后才能加水稀释？

为什么在滴定前还要加水稀释？