项目五 测定双氧水中过氧化氢的含量（课件）——中职《化学分析技术》（化工版）

项目五 测定双氧水中过氧化氢的含量 化学分析技术 化学分析技术 项目五 测定双氧水中过氧化氢的含量 5-1 制备KMnO4标准滴定溶液 5-2 测定双氧水中过氧化氢的含量 化学分析技术 学习目的与知识点 学习目的 能够熟练的配制和标定高锰酸钾标准溶液 能熟练的控制标定时的反应条件 会利用自身指示剂判断滴定终点 能用高锰酸钾法测定双氧水的含量 会读取有色滴定溶液的体积 能正确的记录和处理测定数据 知识点 氧化还原滴定法的分类及特点 高锰酸钾法测定过氧化氢的原理 影响氧化还原反应速率的因素 标定高锰酸钾标准溶液的反应条件 化学分析技术 项目驱动 你知道吗？ 过氧化氢（H2O2）俗称双氧水，为无色粘稠的液体（如图5-1所示）。工业上生产的双氧水分为五种规格：即过氧化氢含量为 27.5% 、30.0%、35.0%、50.0%和70.0%。 双氧水的化学性质极不稳定，遇光、热、重金属和其他杂质时易产生分解，同时放出氧和热，是一种强氧化剂。 由于其具有几乎无污染的特性，故被称为"最清洁"的化工产品。过氧化氢可用作氧化剂、漂白剂、消毒剂等，在造纸、环保、食品、医药、纺织、矿业、农业废料加工等领域得到广泛应用。 化学分析技术 测定原理 双氧水中过氧化氢含量的测定常用高锰酸钾法。高锰酸钾法是利用KMnO4标准滴定溶液来进行滴定的氧化还原滴定法。 KMnO4是一种强氧化剂，它的氧化能力和溶液的酸度有关，在强酸性溶液中氧化能力最强。 在强酸性溶液中： MnO4－ + 5e + 8H+ Mn2+ + 4H2O φ0（MnO4－/Mn2+）=1.51V 在强酸性条件下，利用高锰酸钾标准滴定溶液作氧化剂，可直接滴定许多还原性的物质，如Fe2+、As3＋、Sb3+、H2O2等。 2MnO4－ + 5H2O2 + 6H+ 2Mn2+ + 8H2O + 5O2↑ 强酸溶液一般采用H2SO4 ，不采用HCl或HNO3，因为Cl－具有还原性，能被MnO4－氧化，而HNO3具有氧化性，它可能氧化被测定的物质。 化学分析技术 任务一 制备KMnO4标准滴定溶液 固体KMnO4 、基准Na2C2O4 、3mol/L的H2SO4 溶液、1mol/L H2SO4和双氧水试样（约30%） 活动一、准备仪器与试剂 准 备 仪 器 分析天平、 电炉、 棕色滴定管（50mL）、棕色试剂瓶（500mL）、吸量管（1mL）、移液管（25mL）、常用玻璃仪器。 准 备 试 剂 化学分析技术 化学工业出版社 www.cip.com.cn 任务一 制备KMnO4标准滴定溶液 配制500mL0.1mol/L 1/5KMnO4溶液 活动二 配制KMnO4标准滴定溶液 一般市售高锰酸钾常含有少量MnO2及其它杂质，同时蒸馏水中也含有微量有机物质，它们与KMnO4发生缓慢反应，析出MnO(OH)2沉淀。它们又能进一步促进KMnO4分解，所以不能用直接法配制高锰酸钾标准滴定溶液。 化学分析技术 任务一 制备KMnO4标准滴定溶液－ 活动三 标定KMnO4标准滴定溶液 1、基准试剂的准备 取基准试剂草酸钠(Na2C2O4)于称量瓶中，置于恒温箱中，在105～110℃烘至恒重，放于干燥器中待用。 2、标定 标定KMnO4溶液的基准物质常用Na2C2O4，以KMnO4作自身指示剂。 2MnO4－＋5C2O42－＋16H＋→ 2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O 化学分析技术 任务一 制备KMnO4标准滴定溶液 1.准确称取0.15～0.20g的基准Na2C2O4； 加50ml蒸馏水溶解； 加入10mL 3mol/L的H2SO4溶液； 加热至75～85℃（开始冒蒸汽），趁热滴定； 5.近终点时温度不低于65℃。 1.装入待标定的KMnO4标准滴定溶液； 2.趁热用KMnO4滴定； 3.滴定至溶液呈现淡红色，保持30s不褪色即为终点； 4.记录KMnO4的体积； 5.平行测定3次，同时做空白试验。 活动三 标定KMnO4标准滴定溶液 化学分析技术 任务一 制备KMnO4标准滴定溶液 活动三 标定KMnO4标准滴定溶液 注意 为了使标定反应定量地、比较迅速地完成，应注意下列滴定条件。 1、反应温度 通常将溶液加热到75～85℃，但温度不超过90℃，否则在酸性溶液中部分H2C2O4分解,使标定结果偏高。 2、溶液酸度 滴定时，溶液酸度控制在0.5～1.0mol/L 。酸度不够，会生成MnO2沉淀；酸度过高又会造成草酸分解。 3、滴定速度 开始滴定速度很慢，一定要等到第一滴高锰酸钾溶液颜色褪去后才能滴加第二滴。 4、滴定终点 稍过量高锰酸钾自身的粉红色指示终点（30s不褪色）。滴定至终点后溶液的粉红色会逐渐减退。这是由于空气中的还原性气体和灰尘缓慢作用的结果。 化学分析技术 任务一 制备KMnO4标准滴定溶液 活动四 记录和数据处理 1、计算公式 根据所称草酸钠的质量和消耗高锰酸钾溶液的体积，可求其准确浓度。 式中 C（1/5KMnO4 一高锰酸钾标准滴定溶液的浓度，mol/L； m 一基准草酸钠的质量，g； V 一标定消耗高锰酸钾标准滴定溶液的体积，mL； V0一空白试验消耗高锰酸钾标准滴定溶液的体积，mL。 化学分析技术 任务一 制备KMnO4标准滴定溶液 表2—1 活动四 记录和数据处理 化学分析技术 任务一 制备KMnO4标准滴定溶液 表2—1 活动四 记录和数据处理 小知识 1、KMnO4本身显紫红色，用来滴定C2O42-溶液时，反应产物Mn2+的颜色很浅，滴定到化学计量点后，只要KMnO4稍微过量半滴就能使溶液呈现淡红色，指示滴定终点的到达。这种不另加指示剂而利用反应物在反应前后颜色的变化来指示滴定终点的指示剂称为自身指示剂。 2、对于大多数反应来说，升高温度可以加快反应速率，通常溶液温度每增高10℃，反应速率可增大2～3倍。 在酸性溶液中MnO4-和C2O42-的反应在室温下反应速率缓慢，如果将溶液加热至75～85℃，反应速率大大加快，便可以顺利进行滴定。 化学分析技术 任务二 测定双氧水中过氧化氢的含量 活动一 双氧水试样的准备 准确移取2.00mL或准确 称取1.9～2.0g市售双氧 加水稀释，平摇后， 摇匀，待用 水，注入装有约200mL蒸 稀释至刻度 馏 水的250mL容量瓶中 图5-5 双氧水试样的准备 双氧水试样的准备过程如下图所示: 化学分析技术 任务二 测定双氧水中过氧化氢的含量 活动二 双氧水试样的测定 原理：双氧水遇到强氧化剂KMnO4时，它显示还原剂的性质，测定反应如下 2MnO4- + 5H2O2 + 6H+ 2Mn2+ + 8H2O + 5O2↑ 在硫酸介质中，滴定反应可以在室温下顺利进行。开始时反应较慢，随着Mn2+的生成反应加快。 化学分析技术 任务二 测定双氧水中过氧化氢的含量 活动二 双氧水试样的测定 1.装入已标定的KMnO4标准滴定溶液； 2.滴定至溶液呈现淡红色，保持30s不褪色即为终点； 3.记录KMnO4的体积； 4.平行测定3次，同时做空白试验。 1.用移液管移取准备好的双氧水试样25.00mL； 2.加入20mL 3mol/L H2SO4溶液。 化学分析技术 任务二 测定双氧水中过氧化氢的含量 活动二 双氧水试样的测定 注意 1、此反应滴定开始前可加入Mn2＋做催化剂，加快KMnO4与H2O2的反应。若滴定前不加Mn2＋做催化剂，当加入第一滴KMnO4后，溶液褪色较慢，必须等高锰酸钾的红色褪去后，再滴加第二滴。 2、 由于双氧水易分解，滴定只能在室温下进行。 化学分析技术 任务二 测定双氧水中过氧化氢的含量 活动三 记录和数据处理 1、计算公式 V—测定消耗高锰酸钾标准滴定溶液的体积，mL； V0—空白试验消耗高锰酸钾标准滴定溶液的体积，mL。 式中 —双氧水的质量浓度，g/L 化学分析技术 任务二 测定双氧水中过氧化氢的含量 活动三 记录和数据处理 化学分析技术 氧化还原滴定法 相关知识 一、氧化还原滴定法的分类和特点 以氧化还原反应为基础的滴定分析法称为氧化还原滴定法。它是以氧化剂或还原剂作标准滴定溶液来测定还原性或氧化性的物质的含量的方法。 1、氧化还原滴定法分类 通常根据所用标准溶液的不同，将氧化还原滴定法分为以下几类，见表5-4 表5-4 氧化还原滴定法分类 氧化还原滴定法 高锰酸钾法 重铬酸钾法 碘量法 溴酸盐法 所用标准滴定溶液 KMnO4 K2Cr2O7 I2或Na2S2O3 KBrO3-KBr 2、氧化还原滴定法的特点 （1）氧化还原反应是基于电子转移的反应，机理比较复杂，反应往往分步进行，不能瞬时完成，因此在氧化还原滴定过程中要注意滴定速率与反应速率相适应。 （2）氧化还原反应除主反应外，常常伴随有副反应发生，有时因反应条件不同而生成不同的产物，因此在滴定过程中必须严格控制反应条件，使它符合滴定分析的基本要求。 （3）氧化还原滴定法应用广泛。 化学分析技术 氧化还原滴定法 相关知识 二、氧化还原滴定所用的指示剂 1、自身指示剂 在氧化还原滴定中，不另加指示剂而利用滴定剂或被测物质，在反应前后颜色的变化来指示滴定终点的指示剂称为自身指示剂。例如KMnO4本身显紫红色，用它来滴定Fe2+、C2O42-溶液时，反应产物Mn2+、Fe3+等颜色很浅或是无色，滴定到化学计量点后，只要KMnO4稍微过量半滴就能使溶液呈现淡红色，指示滴定终点的到达。 2、氧化还原指示剂 这类指示剂本身是具有氧化还原性质的有机化合物，所以在滴定过程中也发生氧化还原，且其氧化型和还原型具有不同的颜色。在滴定过程中指示剂因被氧化或被还原而引起颜色变化，从而指示滴定终点。如二苯胺磺酸钠。K2Cr2O7滴定Fe2+时，常用二苯胺磺酸钠为指示剂。二苯胺磺酸钠的还原型无色，当滴定至化学计量点时，稍过量的K2Cr2O7使二苯胺磺酸钠由还原型转变为氧化型，溶液显紫红色，指示滴定终点的到达。 3、专属指示剂 这类指示剂本身并不具有氧化还原性，但能与滴定剂或被测定物质产生易于辨认的特殊颜色，因而可指示滴定终点。最常用的是淀粉。可溶性淀粉与碘溶液反应生成深蓝色的化合物，当I2被还原为I-时，深蓝色立刻消失，反应极为明显。 化学分析技术 氧化还原滴定法 相关知识 三、影响氧化还原反应速度的因素 1、反应物浓度对反应速率的影响 实验证明：当其他外界条件不变时，增加反应物的浓度就能加快反应速率。例如Cr2O72-与I－ 的反应： Cr2O72-+6I一+14H+→2Cr3++3I2+7H20 此反应速率慢，但增大I-的浓度或提高溶液酸度可使反应速率加快。实验证明，控制H+浓度为0.4mol／L时，KI过量约2~3倍，暗处放置10min，反应即可进行完全。 2、温度对反应速率的影响 温度对反应速率有显著的影响，对于大多数反应来说，升高温度反应速率增大，通常溶液温度每增高10℃，反应速率可增大2～3倍。在酸性溶液中MnO4--和C2O42-的反应： 2MnO4- + 5C2O42- +16H+ → 2Mn2++10CO2+8H2O 在室温下此反应速率缓慢，如果将溶液加热至75～85℃，反应速率大大加快，便可以顺利进行滴定。 化学分析技术 氧化还原滴定法 相关知识 3、催化反应对反应速率的影响 加入催化剂是提高反应速率的有效方法。例如MnO4-与C2O42-的反应速率慢，加入少量的Mn2+做催化剂，就可使反应迅速进行。在此项滴定时，一般不另加催化剂，而是靠反应本身产生的Mn2+作催化剂。 这种由生成物本身引起的催化反应称为自动催化反应。这类反应有一个特点，就是开始时的反应速率较慢，随着生成物逐渐增多，反应速率逐渐加快。 4、诱导反应对反应速率的影响 在氧化还原反应中，有些反应在一般情况下进行得非常缓慢或实际上并不发生，可是当另一反应存在的情况下，此反应就会加速进行。这种因某一氧化还原反应的发生而促进另一种氧化还原反应进行的现象称为诱导作用，反应称为诱导反应。 KMnO4氧化C1-反应速率极慢，对滴定几乎无影响。但如果溶液中同时存在Fe2+，MnO4-与Fe2+的反应可以加速MnO4-与C1一的反应，使测定的结果偏高。这种现象就是诱导作用，MnO4-与Fe2+的反应就是诱导反应，MnO4-与C1一的反应就是受诱反应。 化学分析技术 Thank you 化学分析技术 $$