高锰酸盐指数的测定.ppt

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1、学习情境十六 高锰酸盐指数的测定,北京电子科技职业学院生物技术系,情境设立,大家看右边照片中的水脏不脏？水中的污染物质种类有哪些？各种具有还原性的污染物能不能一一测定出来？怎么办？可以通过加一种氧化剂氧化测定。高锰酸钾就是常用的一种常用的氧化剂，通过高锰酸钾而测定水中的污染物质。,信息获取,大家根据上面的情境，回去查阅水中高锰酸盐指数的测定方法(氧化还原滴定法)。查阅上述测定方法中所用到的基本知识和理论。,计划制定,根据所查到的高锰酸盐指数的测定方法以2人一小组为单位详细设计测定小月河水质的方案(包括完成实验的途径、选择途径的理由、人员分工、实验实施步骤、实验保障措施、成果评价方法等内容)。各

2、小组设计好实验方案后需要以PPT形式展现。,决策做出,各小组以PPT形式展示设计的实验方案，师生共同讨论设计方案，找出设计方案的缺陷以明确其知识的欠缺，教师对其中的错误和不确切之处进行指导并对计划的变更提出建议。各组依据修改后的实验方案进行实验。,实施,实施前的必备知识讲解一：高锰酸盐指数测定原理与步骤,高锰酸盐指数的测定,实验目的：1.学会高锰酸钾标准溶液的配制和标定。2.掌握清洁水的高锰酸盐指数的测定原理和方法。实验原理：高锰酸盐指数是指在一定条件下以高锰酸钾为氧化剂处理水样时所消耗的氧化剂的量，以（O2，mg/L）来表示。水中的NO2-、Fe2+、S2-等还原性无机物和在此条件下可被氧化

3、的有机物均可消耗高锰酸钾。这是一项有机物污染指标。氧化率比较低，我国规定 只用于测清洁水。酸性法适用 Cl-300mg/L的水样。,测定步骤1.标定高锰酸钾溶液(平行两次)取50ml蒸馏水于锥形瓶中，加入5ml（1+3）硫酸，混匀。加入10.00ml 0.01000mol/L草酸钠标准溶液，摇匀。电炉上加热至7085，立即用0.01 mol/L高锰酸钾溶液滴定至显微红色。记录高锰酸钾的用量：Vo 2.水样的测定(平行两次)取100.00ml水于锥形瓶中，加入5ml（1+3）硫酸，混匀。用滴定管加入10.00ml 高锰酸钾溶液，摇匀。放入沸水浴中加热30min。取下锥形瓶趁热加入10.00 ml

4、 0.01000 mol/L 草酸钠标准溶液，摇匀。红色消失后后立即用高锰酸钾溶液滴定至显微红色。记录高锰酸钾的用量：V1。,实验数据记录及处理1.标定KMnO4溶液,2.水样的测定,实施,实施前的必备知识讲解二：氧化还原反应和氧化还原滴定,1了解条件电势的概念及影响因素。2.氧化还原滴定指示剂的类型及应用。3熟悉各种副反应对条件电势的影响。4掌握氧化还原滴定法中的高锰酸钾法、重铬酸钾法、碘量法的条件及应用。,必备知识学习要求,氧化还原反应的条件电势,滴定曲线和指示剂,重要的氧化还原滴定法,学习要点,一、氧化还原反应的条件电势,1.副反应系数：副反应对半反应电 势的影响2.条件电势,1.副反应

5、系数：副反应对半反应电 势的影响,不利于主反应向右,利于主反应向右,一、氧化还原反应的条件电势,（1）副反应系数的概念,若用c(FeIII)和c(FeII)分别表示溶液中Fe(III)物种和Fe(II)物种的总浓度，则:c(FeIII)=c(Fe3+)+c(FeOH2+)+c(FeCl2+)+c(FeII)=c(Fe2+)+c(FeOH+)+c(FeCl+)+,各物种总浓度与半反应中主物种浓度之比定义为主物种的副反应系数。,一、氧化还原反应的条件电势,某些氧化还原电对的条件电势,Ce4+e-Ce3+Co3+e-Co2+Cr2O72-+14 H3O+6 e-2 Cr3+21 H2OFe3+e-F

6、e2+Fe(CN)63-+e-Fe(CN)64-I3-+2 e-3 I-I2(aq)+2 e-2 I-MnO4-+8 H3O+5 e-Mn2+12 H2OSnCl62-+2 e-SnCl42-+2 Cl-Pb2+2 e-Pb,+1.74+1.44+1.28+1.84+1.15+1.025+0.767+0.71+0.56+0.544 6+0.627 6+1.45+0.140.32,1 moldm-3 HClO40.5 moldm-3 H2SO41 moldm-3 HCl3 moldm-3 HNO34 moldm-3 H2SO41 moldm-3 HClO41 moldm-3 HClO40.5 m

7、oldm-3 HCl0.1 moldm-3 HCl0.5 moldm-3 H2SO40.5 moldm-3 H2SO41 moldm-3 HClO41 moldm-3 HCl1 moldm-3 NaA,半反应 E f/V 反应介质,离子强度的影响,a(Ox)=Ox(Ox),a(Red)=Red(Red),一般氧化还原反应中，溶液的离子强度均较大，活度系数远小于1，但由于各种副反应对电位的影响比离子强度影响大，因此，一般忽略离子强度的影响。,（2）影响条件电位的因素,一、氧化还原反应的条件电势,生成沉淀的影响(改变浓度比值),例如,碘量法测铜,I=1.0moldm3时，,氧化剂，还原性还原剂，氧

8、化性,一、氧化还原反应的条件电势,生成络合物的影响,例如：碘量法测Cu2+时,样品中含Fe3+。,pH=3.0,F=0.1moldm3时,E(Fe3+/Fe2+)=0.32V,Fe3+不再氧化I，Fe3+的干扰被消除。,一、氧化还原反应的条件电势,溶液酸度的影响,c(H+)或c(OH)参加电极反应,直接影响电位值。,影响Ox或Red的存在形式,H+=4 moldm3,(As(V)/As(III)与pH的关系:,一、氧化还原反应的条件电势,酸度影响反应方向pH 89时,可定量氧化As(III)4 moldm3 HCl介质中,As(V)可定量氧化I,二、滴定曲线和指示剂,1.氧化还原滴定曲线 2.

9、氧化还原滴定中的指示剂,对称电对 半反应中氧化态和还原态的系数相同。不对称电对 半反应中氧化态和还原态的系数不相同。,1.氧化还原滴定曲线,可逆电对 在氧化还原半反应的任一瞬间能迅速建立起 平衡的电对,如Fe3+/Fe2+、I2/I等，其所显示的实际电 位与能斯特公式计算所的电位相符。不可逆电对 在氧化还原半反应的任一瞬间不能建立起 平衡的电对，如、等，其实 际电位与理论电位相差很大。,二、滴定曲线和指示剂,(1)几个基本概念,（2）可逆电对的滴定曲线可以通过理论计算的结果绘制,对于滴定的每一点，达平衡时有：,条件电势为：,二、滴定曲线和指示剂,滴定前:Fe3+未知，不好计算Sp前:Ce4+未

10、知，按Fe3/Fe2电对计算 例如滴定了99.9%时,E=0.86VSp时:Sp后:Fe2+未知，按Ce4/Ce3电对计算例如过量0.1%时,E=1.26V,（3）氧化还原滴定曲线绘制原理(计算),二、滴定曲线和指示剂,2.氧化还原滴定中的指示剂,二、滴定曲线和指示剂,cIn(O)/cIn(R)10时，呈现氧化型的颜色：,cIn(O)/cIn(R)/10时，呈现还化型的颜色：,指示剂变色范围：,二、滴定曲线和指示剂,目的：将被测物预先处理成便于滴定的形式,二、滴定曲线和指示剂,(5)预氧化剂和预还原剂的选择,二、滴定曲线和指示剂,三、重要的氧化还原滴定法,1.高锰酸钾法2.重铬酸钾法3.碘量法

11、4.氧化还原滴定中测定结果的计算,1.高锰酸钾法,(1)滴定基本原理,酸性(pH1),测定:,E=+1.51V,E+1.7V,测定:Mn2+(如钢样中),用电位法确定终点。,极强酸性，在 或F-存在下,三、重要的氧化还原滴定法,弱酸性、中性、弱碱性,E=+0.5888V,测定:及某些有机物,强碱性(pH14),E=+0.564V,注意：不同反应条件下,KMnO4被还原的产物不同,因而计量关系比也不同.,三、重要的氧化还原滴定法,(2)标准溶液的配制与标定,滤去MnO(OH)2(玻璃砂漏斗),三、重要的氧化还原滴定法,标定条件：温 度:7080低反应慢,高H2C2O4分解酸 度:1moldm3H

12、2SO4介质。低分解为MnO2,高H2C2O4分解滴定速度:先慢后快(Mn2+催化)。快KMnO4来不及反应而分解,三、重要的氧化还原滴定法,（3）KMnO4的标定,直接滴定法：可测Fe2+、As(III)、Sb(III)、H2O2等。间接滴定法：凡能与C2O42-定量生成沉淀的M(Ca2+、Pb2+、Th4+)。返 滴 定 法：MnO2、PbO2、K2Cr2O7和有机物。,（5）测定实例,三、重要的氧化还原滴定法,环境水COD测定:,（5）测定实例,三、重要的氧化还原滴定法,2.重铬酸钾法,E=+1.33V,三、重要的氧化还原滴定法,指在一定条件下,用强氧化剂处理水样时消耗氧化剂的量。反映了

13、水被有机物、亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等还原性物质污染的程度。,测定原理：在强酸性溶液中,加入一定量的过量K2Cr2O7标液氧化水样中的还原性物质;反应完后用硫酸亚铁铵标液返滴过量的K2Cr2O7；根据消耗硫酸亚铁铵标液体积计算CODCr(消耗的氧化剂量通常折算成氧量来表示,单位为mgdm-3)。,三、重要的氧化还原滴定法,3.碘量法,(指示剂：淀粉),（1）直接碘量法和间接碘量法,直接碘量法（碘滴定法）：滴定剂 强还原剂:As(III),Sn(II),S2-,Vc等,三、重要的氧化还原滴定法,1:2,弱酸性弱碱性,用Na2S2O3标液滴定反应生成的 I2:,高酸度,1:1,高碱度,间接碘量法（

14、滴定碘法）：滴定剂 I 氧化性物质:KIO3,Cu2+,Fe3+,PbO2,H3AsO4,H2O2,(Ba2+,Pb2+),三、重要的氧化还原滴定法,（2）标准溶液的配制与标定,I2溶液的配制与标定,三、重要的氧化还原滴定法,Na2S2O3溶液的配制与标定,三、重要的氧化还原滴定法,三、重要的氧化还原滴定法,碘量法的误差来源和误差消除方法,误差主要来源,I2的挥发性,产生原因:固体易升华,加入过量KI防止方法：反应温度不宜高 使用碘量瓶,I的被氧化,产生原因:酸性溶液中的空气中,酸度不宜太高 Cu2+、NO2-的催化作用防止方法：避免阳光直接照射 析出I2后不能放置过久 滴定速度不宜太慢,三、重要的氧化还原滴定法,4.氧化还原滴定中测定结果的计算方法,区别在哪里?,关键是电子的得失数不同!,三、重要的氧化还原滴定法,Thank You!,