在水質(zhì)檢測中氧化還原滴定法是常用的分析手段，它能夠根據(jù)使用滴定劑的種類又分為不同的方法，在日常水質(zhì)分析中常用的有高錳酸鉀滴定法、重鉻酸鉀法、碘量滴定法和溴酸鉀滴定法。今天我們要講解的就是如何利用高錳酸鉀滴定法檢測飲用水中耗氧量。
高錳酸鉀法是以高錳酸鉀(KMnO4)為滴定劑的滴定分析方法。由于高錳酸鉀是一種強氧化劑,不僅可以用于直接滴定Fe(Ⅱ)、As(Ⅲ)、Sb(Ⅲ)、H2O2、C2O4、NO2以及其他具有還原性的物質(zhì)(包括很多有機化合物),還可以間接測定能與C2O4定量沉淀為草酸鹽的金屬離子等,因此高錳酸鉀法應(yīng)用廣泛。KMnO4本身呈紫色,在酸性溶液中,被還原為Mn2+(幾乎無色),滴定時無需另加指示劑。它的主要
缺點是試劑含有少量雜質(zhì),標準溶液不夠穩(wěn)定,反應(yīng)歷程復(fù)雜,并常伴有副反應(yīng)發(fā)生。因此,滴定時要嚴格控制條件,已標定的KMnO4溶液放置一段時間后,應(yīng)重新標定
MnO4的氧化能力與溶液的酸度有關(guān)。在強酸性溶液中,KMnO4被還原為Mn2,其半反應(yīng)式為
MnO4- +8H++5e-?Mn2++4H2O
在微酸性、中性或弱堿性溶液中半反應(yīng)式為
MnO4- +2H2O+3e-?MnO2+4OH-
反應(yīng)后生成棕色的MnO2,妨礙終點的觀察。在強堿性溶液中(NaOH的濃度大于2mol/L),很多有機化合物與MnO4反應(yīng),半反應(yīng)式為
MnO-4 + e- ?MnO2-4
因此,常利用KMnO4的強氧化性作滴定劑,并可根據(jù)水樣中被測定物質(zhì)的性質(zhì)采用不同的反應(yīng)條件。
高錳酸鉀為暗紫色棱柱狀閃光晶體,易溶于水。KMnO4試劑中含有少量MnO2及其他雜質(zhì)。由于KMnO4的氧化性強,在生產(chǎn)、儲存和配制過程中易與還原性物質(zhì)作用,如蒸餾水中含有的少量有機物質(zhì)等。因此KMnO4標準溶液不能直接配制。
為了配制較穩(wěn)定的KMnO4溶液,可稱取稍多于計算用量的KMnO4,溶于一定體積的蒸餾水中,例如配制0.1000mo/L[(1/5KMnO4)=0.1000mo0/L]的KMnO4溶液時,首先稱取KMnO4試劑3.3~3.5g,用蒸餾水溶解并稀釋至1L。將配好的溶液加熱至沸騰,并保持微沸1h,然后在暗處放置2~3d,使溶液中可能存在的還原性物質(zhì)充分氧化。用微孔玻璃砂芯漏斗過濾除去析出的沉淀。將溶液儲存于棕色瓶中,標定后使用。如果需要較稀的KMnO4溶液,則用無機物蒸餾水(在蒸餾水中加少量KMnO4堿性溶液,然后重新蒸餾即得)稀釋至所需濃度。
標定KMnO4的基準物質(zhì)主要有Na2C2O4、H2C2O2·2H2O、(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O、As2O3、純鐵絲等。由于Na2C2O4易于提純、穩(wěn)定、不含結(jié)晶水,因此常用Na2C2O4作基準物質(zhì)。Na2C2O4在105~10℃烘干2h,冷卻后即可使用。
耗氧量是指1L水中的還原性物質(zhì)（無機物和有機物）在一定條件下被KMnO4氧化所消耗KMnO4的數(shù)量,用mgO2/L表示。較清潔水樣的耗氧量測定,通常用酸性KMnO4法。
測定方法及相應(yīng)反應(yīng):酸性條件下,水樣加入過量已標定的KMnO4水溶液(C1,V1),沸水浴反應(yīng)30min;取下趁熱加入過量Na2C2O4(C2,V2),與剩余的KMnO4反應(yīng),紫紅色消失;用KMnO4滴定至淡粉色在0.5min不消失(C1,V1)。實驗現(xiàn)象:有機物多,紫色變淡;有機物少,紫色變化不大。
最終使用計算公式得出耗氧量數(shù)值。
耗氧量(mgO2/L)=[C1(V1+V`1)-C2V2]×8×1000/V水
式中
C1-KMnO4標準溶液濃度(1/5KMnO4),mol/L;
V1-開始加入KMnO4標準溶液的量,ml;
V`1-滴定時消耗KMnO4標準溶液的量,ml;
C2-Na2C2O4標準溶液濃度(1/2Na2C2O4),mol/L;
V2-加入Na2C2O4標準溶液的量,ml;
V水-水樣的體積,ml;
8—氧的換算系數(shù)
1.想要消除[CL-]的于擾,可以加Ag2SO4進行沉淀掩蔽。
2.加快反應(yīng)速度措施:增加反應(yīng)物濃度-KMnO4過量;升溫100℃反應(yīng),80℃滴定;滴定時加催化劑Mn2+。
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