高锰酸钾标准溶液的配制标定及水样中COD的测定 一、实验目的 1.了解并掌握高锰酸钾标准溶液的配制及标定方法; 2.掌握KMnO4法测定天然水样COD的原理、滴定条件和操作步骤; 3.进一步掌握KMnO4法滴定操作技能。
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水样中COD的测定实验准备思维导图模板大纲
高锰酸钾标准溶液的配制标定及水样中COD的测定
1.了解并掌握高锰酸钾标准溶液的配制及标定方法;
2.掌握KMnO4法测定天然水样COD的原理、滴定条件和操作步骤;
3.进一步掌握KMnO4法滴定操作技能。
KMnO4试剂中常含有少量MnO2和其他杂质,配成的标准溶液易在杂质作用下分解;KMnO4是强氧化剂,易与水中的有机物、空气中的尘埃等还原性物质作用;KMnO4溶液还会自行分解。因此,KMnO4标准溶液不能直接配制。KMnO4的分解速度随溶液的pH值而改变,在中性溶液中分解很慢,Mn2+、MnO2和光照均能加速其分解。因此,配制与保存时必须使溶液保持中性,避光、防尘。这样,KMnO4的浓度才会比较稳定,但使用一段时间后仍需要定期标定。
一般用于标定KMnO4溶液浓度的基准物是Na2C2O4,因为Na2C2O4不含结晶水,性质稳定、容易提纯、操作简便。Na2C2O4标定KMnO4的反应如下:
2MnO4- +5C2O42- +16H+=2Mn2+ +10CO2↑+8H2O
标定时,应从温度、酸度及催化剂等方面严格控制反应条件。滴定温度低于60℃,反应速度较慢;超过90℃,草酸按下式分解。
H2C2O4=CO2↑+CO↑+H2O
因此,滴定温度控制在75~85℃为宜。溶液酸度过低,会有部分MnO4-还原为MnO2;酸度过高,会促使H2C2O4分解。由于C1-离子有一定还原性,可能被MnO4-氧化,而HNO3又有一定氧化性,可能干扰MnO4-与还原物质的反应,故常用硫酸控制酸度。溶液的酸度约为0.5~1.0mol·L-1.反应是自动催化反应,反应开始速度较慢,随着反应的进行,不断产生Mn2+,而Mn2+的催化作用使反应速率加快。因此,滴定速度应先慢后快,尤其是开始滴定时,滴定速度一定要慢,在第一滴KMnO4紫红色没有褪去时,不要加入第二滴KMnO4溶液,否则过多的KMnO4溶液来不及和H2C2O4反应,而在热的酸性溶液中分解翳学教育网搜集整理:
4MnO4- +12H+=4Mn2+ +5O2↑+6H2O.
KMnO4本身具有紫红色,是“自身”指示剂,因此,在滴定无色或浅色溶液时,不需要另外加指示剂,可利用KMnO4自身的颜色指示滴定终点。
化学耗氧量(COD)是指水样中可被高锰酸钾或重铬酸钾氧化的有机物的含量。化学耗氧量测定的常用方法为高锰酸钾法和重铬酸钾法,两者适用的范围有一些差异:两方法测定含量不同,而且测定对象也不同,CODCr主要针对废水,CODMn主要针对河流水和地表水。锰法主要在日本应用,中国一般在水厂和河流监测站应用,称为高锰酸盐指数。重铬酸钾法更准确些,但存在如下缺点:很费事,时间浪费,冷却水用自来水是浪费;催化剂硫酸银造成了很大的浪费;硫酸汞还有重铬酸钾造成的二次污染。
本实验为高锰酸钾法,其原理如下:在酸性(或碱性)条件下,高锰酸钾具有很高的氧化性,水溶液中多数的有机物都可以氧化,但反应过程相当复杂。为确保能够氧化的物质充分氧化,采用返滴定法,即加入过量的KMnO4处理样品,再用过量的Na2C2O4还原过量的KMnO4,再用KMnO4溶液滴至微红色为终点。当水样中含有Cl-量较高(大于100mg)时,酸性氧化处理时氯离子也被高锰酸钾还原,导致结果偏高。为了避免这一干扰,可改在碱性溶液中氧化,然后再将溶液调成酸性,加入Na2C2O4,把MnO2和过量的KMnO4还原,再用KMnO4滴至微红色终点。在碱性溶液中进行氧化,虽然生成MnO2,但最后仍被还原成Mn2+,所以酸性溶液中和碱性溶液中所得的结果是相同的。尽管如此,由于碱性条件下高锰酸钾的氧化能力弱得多,由于实际样品的复杂性其结果的可靠性仍然存在一些问题,故标准方法采用酸性条件。同时,氧化温度与时间也会影响结果,一般分为:27℃4小时法;10分钟煮沸法,100℃30分钟法,本实验用10分钟煮沸法。若水样中含有Fe2+,H2S(或S2-)等还原性离子,也会干扰测定,可在冷的水样中直接用KMnO4滴定至微红色后,再进行COD测定。
仪器:台秤,分析天平,酸式滴定管,锥形瓶(250mL),烧杯(100mL),漏斗(6cm),量筒(100mL),棕色试剂瓶(1000mL),50mL酸式滴定管;25.00mL移液管和1.00mL吸量管;250mL锥形瓶;250mL容量瓶。
试剂:固体KMnO4(C.P.),Na2C2O4(A.R.或G.R.);3mol·L-1H2SO4溶液。0.02moL·L-1KMnO4标准溶液;市售30%H2O2样品;1mol·L-1MnSO4溶液(作催化剂用)。
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