實驗方法原理 庫侖滴定法是建立在控制電流電解過程基礎上的一種相當準確而靈敏的分析方法,可用于微量分析及痕量物質的測定。與待測物質起定量反應的“滴定劑”由恒電流電解在試液內部產生。庫侖滴定終點借指示劑或電化學方法指示。按法拉第定律算出反應中消耗“滴定劑”的量,從而計算出砷的含量。
本實驗用雙鉑片電極在恒定電流下進行電解,在鉑陽極上 KI 中的 I-可以氧化成 I2。
在陽極
在陰極
在陽極上析出的 I2 是個氧化劑,可以氧化溶液中的 As(III),此化學反應為:
滴定終點可以用淀粉的方法指示,即產生過量的碘時,能使有淀粉的溶液出現藍色。也可用電流—上升的方法(死停法),即終點出現電流的突躍。
滴定中所消耗 I2 的量,可以從電解析出 I2 所消耗的電量來計算,電量 Q 可以由電解時恒定電流 I 和電解時間 t 來求得:Q=I×t (安培×秒)本實驗中,電量可以從 KLT-1 型通用庫侖儀的數碼管上直接讀出。
砷的含量可由下式求得:
式中 M 為砷的原子量 74.92,n 為砷的電子轉移數。
I2 與 AsO33-的反應是可逆的,當酸度在 4 mol/L 以上時,反應定量向左進行,即 H2AsO4氧化 I-;當 pH>9 時,I2 發生岐化反應,從而影響反應的計量關系。故在本實驗中采用NaH2PO4-NaOH 緩沖體系來維持電解液的 pH 在 7~8 之間,使反應定量地向右進行。即 I2定量的氧化 H3AsO3。水中溶解的氧也可以氧化 I-為 I2,從而使結果偏低。故在標準度要求較高的滴定中,須要采取除氧措施。為了避免陰極上產生的 H2 的還原作用,應當采用隔離裝置。
試劑、試劑盒 磷酸緩沖溶液0.2 mol L 碘化鉀溶液砷標準溶液
儀器、耗材 KLT-1 型通用庫侖儀10 mL 量筒0.5 mL5 mL 移液管
實驗步驟
1. 儀器與試劑
KLT-1 型通用庫侖儀;10 mL 量筒;0.5 mL、5 mL 移液管
試劑:
(1)磷酸緩沖溶液:稱取 7.8 g NaH2PO4·2H2O 和 2 g NaOH,用去離子水溶解并稀釋至 250 mL(0.2 mol/L NaH2PO4 ; 0.2 mol/L NaOH)。
(2)0.2 mol/L 碘化鉀溶液:稱取 8.3 g KI,溶于 250 mL 去離子水中即得。
(3)砷標準溶液:準確稱取 0.6600 g As2O3,以少量去離子水潤濕,加入 NaOH 溶液攪拌溶解,稀釋至 80~90 mL。用少量 H3PO4 中和至溶液近于 pH 7,然后轉移至 100 mL 容量瓶中稀釋至刻度,搖勻。此溶液濃度為砷 5.00 mg/mL,使用時可進一步稀至 500 μg/mL。
2. 實驗步驟
(1)調好通用庫侖儀;
(2)開啟電源開關預熱半個小時;
(3)取 10 mL 0.2 mol/L KI,10 mL 0.2 mol/L 磷酸緩沖溶液,放于電解池中,加入 20 mL蒸餾水,加入含砷水樣 5.00 mL,將電極全部浸沒在溶液中。
(4)終點指示選擇電流—上升
(5)按下電解按鈕,燈滅,開始電解。數碼管上開始記錄毫庫侖數。
(6)電解完畢后,記下所消耗的毫庫侖數。
(7)再在此電解液中加入 5.00 mL 含砷水樣,再做一次電解得到第二個毫庫侖數,如此重復 4 次,得到 4 個毫庫侖數。
(8)舍去第一次的數據,取后三個的平均值,計算水樣中的 As 量。以 As mg/mL,或As2O3 mg/mL 表示。