說明:(1) 為使上述反應溶液呈酸性,應添加適量的稀硫酸,而不宜以硝酸或鹽酸控制酸性,因為 硝酸氧化力太強,易作為氧化劑,會影響滴定的結果;而鹽酸中的氯離子易作為還原劑,
而產生有毒氯氣,不但危險,也會影響滴定的結果。
(2) 滴定後之計算,利用氧化劑與還原劑之間的得失電子數相等,可得到下式:
5×[MnO4-] ×V MnO4-=2×[C2O42-] ×VC2O42-
5. 碘滴定法:
(1) 原理:利用 I2的氧化性或I-的還原性來進行滴定的分析方法。
(2) 直接滴定:
① 用 I2標準溶液直接滴定未知濃度的還原劑。
氧化還原滴定
(南一版 p.225)1
過錳酸鉀滴定草酸根離子溶液時,溶液所顯現的顏色變化:
(A)和(B)達滴定終點時。(本反應約在 70 ℃進行,所以必須 加熱。)
② 此時的指示劑為澱粉,I2遇澱粉呈藍色,故達終點時,是加入的碘過量,所以溶液顏色 是由無 → 藍色。
例:以碘分析硫代硫酸根的反應式如下:
I2+2 S2O32- → 2 I-+S4O62-
當超過當量點時,過量的碘分子(I2)便與澱粉結合成深藍色物質,故滴定終點會 有藍色出現。
(3) 間接滴定:
① 以 I-(加入KI)為還原劑,滴定較強之氧化劑物質,此時 I-被氧化成I2,再用Na2S2O3
的標準溶液滴定生成的I2。
② 指示劑仍為澱粉,故達終點時,因為 I2消失,所以溶液顏色是由藍 → 無色。
例:測定K2Cr2O7含量的反應式如下:
Cr2O72-+ 6 I-+14 H+ → 2 Cr3++3 I2+7 H2O I2+2 S2O32- → 2 I-+S4O62-
∴Cr2O72-之當量數=所產生I2的當量數=用去S2O32-之當量數
範例 滴定分析 ★★★★★
滴定30.0 mL 某 Sn2+酸性溶液,達滴定終點時共消耗了10.0 mL KMnO4溶液(0.120 M),此
溶液中Sn2+之起始濃度為多少M? 【85.日大】
(A) 0.100 (B) 0.200 (C) 0.360 (D) 0.900 (E) 0.600 [答案] A
CM×30.0×2=0.120×10.0×5,
CM=0.100。
[類題] 將鑄鐵 3.00 g 溶於稀硫酸中成硫酸亞鐵溶液 200 mL,取出 25 mL,以 0.04 M KMnO4滴 定需32.0 mL,則此鑄鐵中含鐵之百分比為多少%?(Fe=56)
(A) 96 (B) 90.5 (C) 85.3 (D) 81.5 (E) 89.5
█: A 。
1
(××C%=0.04××5 C%=96%。)
1
範例 滴定的計量 ★★★★
取下列各物質的0.1 M 水溶液各 5 mL,分別加入 0.3 M 的 KMnO4酸性溶液0.5 mL 時,何者 能使KMnO4的紫色完全消失?
(A) SO2 (B) Na2C2O4 (C) BaCl2 (D) Na2CO3 (E) FeSO4
[答案] ABC
欲使KMnO4紫色完全消失,則找還原劑的毫當量數大於KMnO4的毫當量數者。
KMnO4毫當量數=0.3×0.5×5=0.75。
(A) SO2 → SO42-+2 e- SO2毫當量數=2×0.1×5=1>0.75;
(B) C2O42- → 2 CO2+2 e- Na2C2O4毫當量數=2×0.1×5=1;
(C) 2 Cl- → Cl2+2 e- BaCl2毫當量數=2×0.1×5=1;
(D) CO32-(不可當還原劑);
+4
(E) Fe2+ → Fe3++e- FeSO4毫當量數=1×0.1×5=0.5<0.75。
[類題] 欲在硫酸酸性溶液中氧化一定量之亞鐵離子時,下列濃度皆為 0.1 M 之氧化劑水溶液,
何者所需體積最少?
(A) K2Cr2O7 (B) KMnO4 (C) Ce(SO4)2 (D) H2O2
█: A 。
範例 雙重滴定分析 ★★★★★
已知0.15 M 的氫氧化鈉標準溶液 30.0 mL,可滴定 45.0 mL 的草酸溶液至完全中和,在酸性 條件下,25.0 mL 的該草酸溶液,可與 25.0 mL 的過錳酸鉀溶液完成氧化還原反應,則此過錳 酸鉀溶液的濃度為多少M?
(A) 0.01 (B) 0.02 (C) 0.05 (D) 0.01 (E) 0.1 [答案] B
0.15×=CM1××2 CM1=0.05(M)
0.05××2=CM2××5 CM2=0.02(M)
[類題] 20 mL 的 NaHSO3(aq) 與 50 mL 0.04 N 的 Ba(OH)2(aq)恰能中和,又該NaHSO3(aq) 30 mL 用
KMnO4(aq) 來滴定恰須 80 mL,則:
(1) NaHSO3的濃度為若干M?
(2) KMnO4的濃度為若干M?
█:
(1) 0.1 M ; (2) 0.015 M 。
2
3
(Fe2+失 e- mol=氧化劑得 e- mol=0.1×V×n
∴V ,找到 n 最大,
(A) n=6;(B) n=5;(C) n=2;(D) n=2。)
((1) NaHSO3克當量數=Ba(OH)2克當量數 CM×20 mL×1=0.04×50 mL,CM=0.1 (2) NaHSO3失e- mol=KMnO4得e- mol 0.1×30×2=CM
'
×80×5CM
'
=0.015 M。)範例 滴定分析 ★★★★★
在1.30 g 礦砂中所含的鉻,先經氧化為 Cr2O72-,再以40.0 mL 2.15 M Fe2+來還原成Cr3+; 未反應的Fe2+需80.0 mL 0.200 M 的酸性 MnO4-溶液,才能完全氧化成Fe3+。
(1) 寫出 Fe2+於酸性溶液中,還原Cr2O72-及MnO4-的兩個平衡反應式。
(2) 未與 Cr2O72-反應的Fe2+為多少 mol?
(3) 礦砂中鉻的莫耳數為多少?
(4) 礦砂中所含鉻的重量百分比為多少?(Cr=52.0) 【81.日大】
[答案] (1) MnO4-
+5Fe
2++8 H
+→ Mn
2++5 Fe
3++4 H
2O、Cr
2O
72-+ 6 Fe
2++14 H
+→ 2 Cr
3++6 Fe
3++7 H
2O;(2) 0.08 mol;(3) 2.0
×10
-3mol;(4) 8.0 %
(2) 0.20×5×80.0×10-3=0.080 mol。
(3)(Cr2O72- mol)×6=(2.15×1×40.0-0.200×5×80.0)×10-3
∴ Cr2O72- mol=1.0×10-3 mol,礦砂中鉻的莫耳數=2.0×10-3 mol。
(4) 鉻的重量百分比=×100%=8.0%。
[類題] 某硫酸亞錫水溶液 5 mL 在酸性條件下與 0.015 M 之 KMnO4 5 mL 混合,因 MnO4-過量,
故溶液應呈紫色,再加入0.10 M 之硫酸亞鐵水溶液 2.5 mL 後恰使溶液之紫色消失,求原 有硫酸亞錫溶液1 L 中含硫酸亞錫若干 g?
(A) 11.9 (B) 5.38 (C) 2.38 (D) 2.69 (E) 3.58(Sn=119,Cl=35.5,S=32)
█: D 。
範例 碘滴定 ★★★★
未知濃度的過氧化氫水溶液3 g,加入過量 KI 酸性溶液、少許澱粉漿。生成的碘,再以 0.40 M 的硫代硫酸鈉(Na2S2O3)水溶液滴定至藍色消失,發現共用去30.0 mL 的滴定液,試求原 過氧化氫水溶液中H2O2的重量百分率為多少%?
(A) 3.4 (B) 6.8 (C) 34 (D) 68 (E) 17 [答案] B
H2O2+2 e- → 2 H2O S2O32- → S4O62-+e-
∴=0.40×1 ×30.0×10-3 得C %=6.8 %。
4
5
(CM××2+0.10××1=0.015××5 CM=××1×215=2.69。)
[類題] 未知濃度 KMnO4(aq) 30.0 mL 於酸性溶液下加入過量 KI,使 KMnO4(aq)完全還原成Mn2+
,再用0.05 M 之 Na2S2O3滴定所得I2用去45.0 mL,則原 KMnO4濃度為多少M?
(A) 0.15 (B) 0.075 (C) 0.03 (D) 0.015
█: D 。
範例 滴定常用的酸 ★★★★★
使用過錳酸鉀的氧化還原滴定,通常都是在酸性條件下進行。下列哪種酸最適合該類實驗
使用? 【86.日大】
(A)硝酸 HNO3 (B)鹽酸 HCl (C)硫酸 H2SO4 (D)草酸(COOH)2
[答案] C
(A) HNO3為氧化劑,化學式:4 H++NO3-+3 e- → 2 H2O+NO;
(B) HCl 為還原劑:2 Cl- → C2+2 e-; (C)稀 H2SO4供給H+;
(D) H2C2O4為還原劑:C2O42- → 2 CO2+2 e-。
[類題] 用已知濃度的酸性過錳酸鉀溶液,滴定未知濃度的草酸溶液時,下列敘述何者錯誤?
(A)若過錳酸鉀溶液以鹽酸酸化,則求出的草酸溶液濃度比實際值大 (B)若過錳酸鉀溶液以硝酸酸化,則求出的草酸溶液濃度比實際值小 (C)此氧化還原反應的速率極快,所以在 25 ℃滴定即可
(D)此氧化還原反應的速率較慢,滴定時須加熱
█: C 。
6
((D) KMnO4 得 e- mol=NaHSO3 失 e- mol CM×30 mL×5=0.05×45×1。)
((C)草酸氧化須斷鍵,屬較慢氧化還 原,故反應時須加熱。)