氧化还原滴定(Redox Titration)

作者: 分类: J惠生活 发布于:2020-07-19 782次浏览 47条评论


氧化还原滴定是以氧化还原反应为基础,使用已知浓度的氧化剂或还原剂为标準溶液,以滴定法来分析未知物的浓度。酸硷滴定时,根据酸能提供或硷能接受氢离子的数目来决定中和时所需物质的量。相似的情形,氧化还原滴定时所使用氧化剂或还原剂的量与得失电子数有关,而且必须保持电量守恆。所以在氧化还原滴定时,可由已知浓度的氧化剂或还原剂之当量数,求得待测还原剂或氧化剂溶液浓度。 例如以过锰酸钾溶液在酸性环境中滴定硫酸亚铁溶液为例,身为氧化剂的锰(MnO4–)由+7价还原为+2价的亚锰离子(Mn2+),1莫耳的KMnO4须要得到5莫耳电子,但身为还原剂的亚铁离子(Fe2+)被氧化成+3价的铁离子(Fe3+),1莫耳的FeSO4仅释出1莫耳的电子,因此1莫耳的KMnO4需5莫耳的FeSO4才能完全反应。(见下列的半反应式)

氧化半反应: 5Fe2+ → 5Fe3+ + 5e–
还原半反应: MnO4– + 5e– + 8H+→ Mn2+ + 4H2O
总反应: 5Fe2+ + MnO4– + 8H+→5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O

此过锰酸根的氧化还原滴定常用来测定铁矿砂中之铁含量。 与酸硷滴定相似,氧化还原滴定也需要指示剂或电位计来显示滴定终点。有些氧化还原试剂反应前后颜色变化明显,可以直接用来指示滴定终点,不必另加指示剂。如上述的过锰酸钾滴定亚铁的反应中,起始的被滴定液(硫酸亚铁溶液)为淡绿色,滴定液(过锰酸钾溶液)为紫色,在未到达当量点前,加入的紫色过锰酸钾溶液会立即与硫酸亚铁反应形成淡粉的亚锰离子,其紫色瞬间褪去;当滴定到接近当量点时,因为亚锰离子浓度低,反应变慢,所以溶液中的紫色褪得很慢;到当量点时,已无亚铁离子可和过锰酸根反应,溶液呈现过锰酸根紫色,即为滴定终点,因此不必使用任何指示剂。 但是有的反应则须要另加指示剂,用以显示滴定终点,如碘的氧化还原滴定中,常以澱粉当指示剂,因为碘分子(I2)和I–形成碘错离子(I3–),此I3–会与澱粉结合呈现紫蓝色。 维他命C中的抗坏血酸 (ascorbic acid)的定量,是常见碘的氧化还原滴定之应用,可藉由碘的氧化还原滴定来分析。抗坏血酸是还原剂,I2可以很快地被抗坏血酸还原成碘离子,被还原的碘分子则是由碘酸钾溶液(KIO3)在酸性溶液中与碘化钾(KI)反应提供。
 氧化还原滴定(Redox Titration)

因为碘分子在溶液中定量不易,需加入澱粉当指示剂。碘酸根和碘离子反应生成的碘分子,会立即被溶液中的抗坏血酸还原成无色的碘离子,所以只有在溶液中抗坏血酸完全反应后,过量的I2才会与溶液中 I– 生成 I3–,并和预先加入的澱粉指示剂产生蓝黑色错合物而知达到滴定终点。 水中的溶氧量的测定,是另一个碘的氧化还原滴定之应用。将水样加入硫酸亚锰溶液及硷性碘化物后生成氢氧化亚锰,此时水中溶氧快速地将等价量且散布于水中的氢氧化亚锰,氧化成更高价的锰氧化物而产生沈澱。当水样加入浓硫酸,进一步变为酸性且有碘离子存在时,氧化的锰离子会回复为二价的状态,同时释放出与溶氧等价量的碘分子。此时可以用硫代硫酸钠(Na2S2O3)标準溶液滴定碘分子,可求得溶氧量。 MnSO4 + 2NaI + 2OH–→Mn(OH)2+ Na2SO4 + 2I– 2Mn(OH)2 + O2→2MnO2 + 2H2O MnO2 + 2I– + 4H+→Mn2+ + I2 + 2H2O 2S2O32- + I2→S4O62- + 2I–

参考资料
1. Redox titration. http://en.wikipedia.org/wiki/Redox_titration
2. 维生素C之定量。http://www.ch.ntu.edu.tw/~genchem99/E-VitC.htm
3. 水中溶氧检测方法─碘定量法。http://www.niea.gov.tw/niea/WATER/W42251C.htm

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