化學教學配制與標定碘量法中的標準溶液

摘 要：碘量法是常用的氧化還原滴定法，它分為直接碘量法和間接碘量法。本文主要目的是對碘量法中標準溶液的配制與標定進行詳細的交待，同時對該過程在教學實驗中的注意問題進行了認真的探討。

關鍵詞：碘量法 標準溶液 配制 標定 注意

中圖分類號：G633 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2014）04（b）-0147-02

碘量法是常用的氧化還原滴定法之一，它是利用I2的氧化性和I-的還原性測定物質含量的滴定分析方法。它的基本反應為：

+e=-。

固體I2水溶性較差且易揮發，為了增加其溶解度，通常將I2溶解在KI溶液中，此時I2以I3-形式存在，其反應為：+-→-

ΦΘ（-/-）=，ΦΘ（-/-）知，I2是一種較弱的氧化劑，能與較強的還原劑作用，而I-則是中等強度的還原劑，能與許多氧化劑作用，因此，碘量法分為直接碘量法和間接滴定法兩種。直接碘量法（碘滴定法）是直接用碘標準溶液滴定待測液，而間接滴定法（滴定典法）是用硫代硫酸鈉滴定溶液里的碘。

本文作者對直接碘量法和間接碘量法在反應條件和標準溶液的配制、標定時應注意的問題加以分析討論，并用具體操作加以論證。

1 分析與討論

1.1 直接碘量法

1.1.1 應用與反應條件

直接碘量法用I2的標準溶液直接滴定電極電位比ΦΘ（I2/I-）低的還原性物質的方法，如SO2、S2-、SO32-、S2O32-、Sn2+、As2O3、Sb3+、抗壞血酸和還原糖等[1]。直接碘量法不能在堿性溶液中進行滴定，只能在弱酸性或近中性溶液中進行[2]，因為碘與堿發生歧化反應：

I2+2OH-→IO-+I-+H2O，3IO-→2I-+IO3-從而消耗較多的碘標準溶液，影響測定結果的準確性。

1.1.2 淀粉指示劑[3]

可溶性淀粉是碘量法常用的指示劑。淀粉與I2作用形成藍色的吸附化合物，靈敏度很高。實踐證明：直鏈淀粉遇I2變色必須有I-存在，而且I-的濃度越高，則顯色的靈敏度也越高。同時，該顯色反應還受溫度、酸度、溶劑和電解質等因素的影響，另外淀粉指示劑使用時必須現用現配。

1.1.3 碘標準溶液的配制與標定

（1）配制[1，3]。

由于I2易揮發，且對天平有腐蝕性，不宜在分析天平上稱量，所以一般用市售的碘先配制近似濃度的溶液，然后進行標定。

配制I2溶液時，先在托盤天平上稱取一定量的I2和三倍于I2質量的KI，置于研缽中，加少量水研磨，使I2全部溶解，然后稀釋至一定體積，貯存于棕色的試劑瓶中，放置暗處保存。I2液具有腐蝕性，貯存和使用碘液時，應避免與橡膠塞和膠皮管接觸，并防止日光照射、受熱等。

（2）標定[4]。

在GB603—2002中規定了兩種方法。第一種用硫酸干燥器干燥至恒重的基準試劑As2O3（有劇毒）。由于As2O3難溶于水，但易溶于堿液中，與NaOH反應生成亞砷酸鈉，用I2溶液進行滴定。反應式為：+-→3-+，以NaHCO3調節溶液pH=8，再用I2溶液滴定AsO33-，滴定方應為： 3-++→-+-++

此反應是可逆的，在中性或微堿性溶液中，反應能定量的向右進行，在酸性溶液中，AsO43-氧化I-而析出I2。

第二種就是用配制的碘標準溶液去滴定已知濃度的Na2S2O3標準溶液。這兩種方法應注意溶液的溫度應控制在15 ℃～20 ℃。因為淀粉溶液對碘的吸附作用隨溫度的上升而下降，溫度越高顏色變化不明顯，因此碘量法應在冷溶液中進行[2]。

1.2 間接碘量法[1，3]

電極電位比ΦΘ（I2/I-）高的氧化性物質，在一定條件下與I-作用，使I-氧化，釋放出I2，再用Na2S2O3標準溶液進行滴定。

1.2.1 間接碘量法的反應條件

S2O32-與I2的反應必須在中性或微酸性溶液中進行。在堿性溶液中，它們之間將發生副反應：-++-→-+-+

I2在堿性條件下也發生歧化反應，生成I-和IO3-。在強酸性溶液中，Na2S2O3溶液發生分解：-++→+↓+H2O，酸度較高和陽光直射，可促進空氣中O2對I-的氧化作用。_+++→+2H2O

1.2.2 Na2S2O3標準溶液的配制與標定

（1）Na2S2O3標準溶液的配制。

市售Na2S2O3·5H2O（海波），一般含有少量的雜質，如S、SO32-、SO42-、CO32-、Cl-等，且Na2S2O3溶液不穩定，易于水中的H2CO3和空氣中的O2作用，并能被細菌所分解，使其發生變化，所以不能用直接法配制標準溶液，需用標定法配制。配制Na2S2O3溶液時，需要用新鮮并冷卻了的蒸餾水，以除去CO2、O2和殺死細菌，加入少量的Na2CO3，使溶液呈弱堿性，以抑制細菌的生長，防止Na2S2O3分解。

光照會促使Na2S2O3分解，因此，配置好的Na2S2O3溶液應貯存于棕色試劑瓶中，放置2周后進行過濾標定（放置2周時間是因為Na2S2O3的分解作用一般發生在溶液配制的最初10天里[2]。標定過的Na2S2O3溶液不宜長期保存，使用一段時間后要重新標定。若溶液變渾濁或有S析出，應過濾后再標定或棄去重配。

（2）Na2S2O3標準溶液的標定。

標定Na2S2O3溶液的基準物質可用KBrO3、K2Cr2O7、KIO3、I2和純銅。但用K2Cr2O7標定Na2S2O3最方便，結果比較準確[1，2]。

2 實驗部分

2.1 0.1 mol/L Na2S2O3標準溶液的配制

稱取13gNa2S2O3·5H2O，溶于500 ml蒸餾水中，緩緩煮沸10 min，冷卻，放置兩周后過濾標定。

準確稱取約0.12 g基準物質K2Cr2O7（稱準至0.0001 g），放于250 ml碘量瓶中，加入250 ml煮沸并冷卻的蒸餾水溶解，加入2 g固體KI及20 ml20%H2SO4溶液，立即蓋上碘量瓶瓶塞，搖勻，瓶口處加少量蒸餾水密封，以防止I2的揮發。在暗處放置5 min，打開瓶塞，用蒸餾水沖洗磨口塞和瓶頸內壁，加150 ml煮沸并冷卻后的蒸餾水稀釋，用待標定的Na2S2O3標準溶液滴定，至溶液出現淡黃綠色時，加3 ml5 g/L淀粉指示劑，繼續滴定至溶液有藍色變為亮綠色即為終點。記錄消耗Na2S2O3標準溶液的體積，平行測定3次，結果如表1。

2.2 c（1/2I2）=0.1 mol碘標準溶液的配制與標定

稱取6.5 gI2放于小燒杯中，再稱取17 gKI，準備蒸餾水500 ml將KI分4～5次放入裝有I2的小燒杯中，每次加入5～10 ml蒸餾水，用玻璃棒輕輕研磨，使I2逐漸溶解，溶液部分轉入棕色試劑瓶中，如此反復直至碘片全部溶解為止。用水多次清洗燒杯并轉入試劑瓶中，剩余的蒸餾水全部加入試劑瓶中稀釋，蓋好瓶蓋，搖勻，待標定。

用移液管移取c（Na2S2O3）=0.1092 mol/L的Na2S2O3標準溶液25 ml于碘量瓶中，加水25 ml，加3 ml5g/L淀粉指示劑，以待標定的碘標準溶液滴定至溶液呈藍色為終點。記錄消耗碘標準溶液的體v，標定結果如表2。

3 結論

使用K2Cr2O7為基準物質時應注意以下幾點。

（1）溶液的酸度愈大，反應速率越快；但酸度太大時，I-易被空氣中的氧所氧化，因此酸度一般以0.2～0.4 mol/L為宜。

（2）所用KI不得含有I2或KIO3，如果KI被酸化后加淀粉指示劑溶液顯藍色，應先用Na2S2O3標準溶液滴定至無色后使用。KI需加入過量，常加入3～5倍于計算的量。

（3）K2Cr2O7與KI的反應速率較慢，應將溶液放置在碘量瓶中，在暗處放置10 min，使Cr2O7-與I-反應完全。

（4）滴定前將溶液加入150 ml蒸餾水稀釋，其目的一是降低酸度，使I-被空氣中O2氧化速率較慢；二是使Na2S2O3的分解作用減弱；三是稀釋后Cr3+的綠色變淺，便于觀察終點。

（5）滴定時滴定速率可適當快些，避免陽光直接照射，防止I-受空氣氧化。

（6）淀粉指示劑最好現用現配，因為淀粉溶液能慢慢水解，不新鮮的淀粉指示甚至不能與碘生成藍色的吸附化合物。

（7）Na2S2O3標準溶液標定碘標準溶液時，反應溶液溫度控制在15 ℃～20 ℃。

參考文獻

[1]黃一石，喬子榮.定量化學分析[M].北京：化學工業出版社出版，2009，9.

[2]潘序武，王愛軍.碘量法中標準溶液配制與標定應注意的問題[J].職業與健康，2008（19）：1301-1302.

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[4]胡偉光，張文英.定量化學分析實驗[M].北京：化學工業出版社出版，2010，7.

[5]葉錫模，葉立楊.無機分析化學[M].北京：中央廣播電視大學出版社出版，1997，7.