库仑滴定法测定微量砷市实验
实验原理
本实验用双铂片电极在恒定电流下进行电解,在铂阳极上 KI 中的 I-可以氧化成 I2。
在阳极
在阴极
在阳极上析出的 I2 是个氧化剂,可以氧化溶液中的 As(III),此化学反应为:
滴定终点可以用淀粉的方法指示,即产生过量的碘时,能使有淀粉的溶液出现蓝色。也可用电流—上升的方法(死停法),即终点出现电流的突跃。
滴定中所消耗 I2 的量,可以从电解析出 I2 所消耗的电量来计算,电量 Q 可以由电解时恒定电流 I 和电解时间 t 来求得:Q=I×t (安培×秒)本实验中,电量可以从 KLT-1 型通用库仑仪的数码管上直接读出。
砷的含量可由下式求得:
式中 M 为砷的原子量 74.92,n 为砷的电子转移数。
I2 与 AsO33-的反应是可逆的,当酸度在 4 mol/L 以上时,反应定量向左进行,即 H2AsO4氧化 I-;当 pH>9 时,I2 发生岐化反应,从而影响反应的计量关系。故在本实验中采用NaH2PO4-NaOH 缓冲体系来维持电解液的 pH 在 7~8 之间,使反应定量地向右进行。即 I2定量的氧化 H3AsO3。水中溶解的氧也可以氧化 I-为 I2,从而使结果偏低。故在标准度要求较高的滴定中,须要采取除氧措施。为了避免阴极上产生的 H2 的还原作用,应当采用隔离装置。
试剂/试剂盒
仪器/耗材
实验步骤
KLT-1 型通用库仑仪;10 mL 量筒;0.5 mL、5 mL 移液管
试剂:
(1)磷酸缓冲溶液:称取 7.8 g NaH2PO4·2H2O 和 2 g NaOH,用去离子水溶解并稀释至 250 mL(0.2 mol/L NaH2PO4 ; 0.2 mol/L NaOH)。
(2)0.2 mol/L 碘化钾溶液:称取 8.3 g KI,溶于 250 mL 去离子水中即得。
(3)砷标准溶液:准确称取 0.6600 g As2O3,以少量去离子水润湿,加入 NaOH 溶液搅拌溶解,稀释至 80~90 mL。用少量 H3PO4 中和至溶液近于 pH 7,然后转移至 100 mL 容量瓶中稀释至刻度,摇匀。此溶液浓度为砷 5.00 mg/mL,使用时可进一步稀至 500 μg/mL。
2. 实验步骤
(1)调好通用库仑仪;
(2)开启电源开关预热半个小时;
(3)取 10 mL 0.2 mol/L KI,10 mL 0.2 mol/L 磷酸缓冲溶液,放于电解池中,加入 20 mL蒸馏水,加入含砷水样 5.00 mL,将电极全部浸没在溶液中。
(4)终点指示选择电流—上升
(5)按下电解按钮,灯灭,开始电解。数码管上开始记录毫库仑数。
(6)电解完毕后,记下所消耗的毫库仑数。
(7)再在此电解液中加入 5.00 mL 含砷水样,再做一次电解得到第二个毫库仑数,如此重复 4 次,得到 4 个毫库仑数。
(8)舍去第一次的数据,取后三个的平均值,计算水样中的 As 量。以 As mg/mL,或As2O3 mg/mL 表示。