实验49 库仑滴定法测定维生素C药片中抗坏血酸含量(新)_附件

原理、实验装置，明确本实验的关键步骤。

5、预习和回答思考题，将在实验开始前抽查提问。
欢迎同学们对《现代化学实验与技术》课程 的教学组织、教学过程、实验准备、实验指导教
师等提出意见、建议和批评，以便我们不断改进
教学工作，提高教学质量。
朱芳 讲师，联系方式： E-mail: ceszhuf@mail.sysu.edu.cn Tel.: 84115107
KLT-1型通用库仑仪
实验步骤


1、仪器调节
（1）仪器面板上所有键全部弹出，“工作/停止”开关置于“停止”
位置。

（2）“量程选择”旋至10 mA档，“补尝极化电位”反时针旋至
“0”，开启电源，预热10 min。

（3）指示电极电压调节：按下“极化电位”键和“电流”、“上升” 键，调节“补偿极化电位”，使表指针摆至20（这时表示施加到指

MnO4-离子的量。
六、应用举例及研究进展

1. 王征帆, 杨艳丽.恒电流库仑分析法在水果VC 含量测定 中的应用. 安徽农业科学，2008, 36(10): 3941-3942 2.俞洁敏,傅晓航,李成平. 库仑滴定法测定Vitamin C片及黄 瓜、青椒中抗坏血酸的含量. 广东微量元素科学，2008, 15(4): 44-46
再按一下“电解”按钮。这时即开始电解，在显示屏上显示出不断增
加的毫库仑数，直至指示红灯亮，记数自动停止，表示滴定到达终点， 可看到表的指针向右偏转，指示有电流通过，这时电解池内存在少许
过量的Br2，形成Br2/Br可逆电对，这就是终点指示的基本条件（以后
滴定完毕都存在同样过量的Br2）。
实验步骤
七、实验部分
实验原理：本实验是以电解产生的Br2来分析Vc药片中的抗
坏血酸含量，在酸性溶液中电极上发生反应为：
阳极：2Br--2e→Br2 阴极：2H++2e→H2 而由阳极产生的Br2又与抗坏血酸作用：
实验原理：
本实验所用的两个工作电极及一对指示电极都为铂电极。为了保证电 流效率100%，防止阳极产生的Br2到阴极上重新还原成Br-，库仑池必 须附设一盐桥把阴极与溶液体系隔开。实验过程中指示电极外加电压 为0.2V ，中间有高灵敏度的检流计。在实验达到计量点前，溶液中没 有过量的Br2，这时指示电极外加电压为0.2V，故两指示电极间没有电 流通过或电流很小（即残余电流）。但当溶液中抗坏血酸被作用完全 后溶液中即有过量的Br2及Br-，此时指示电极之间有电流通过（电流 上升法）。固当我们看到灵敏检流计中有较大电流通过时即表示终点 达到。
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5．测量完毕，释放仪器面板上的所有按键，用蒸馏水清洗
电极和电解池。关闭电源，盖好仪器罩。
数据 处理
维生素C药片中抗坏血酸的分析结果
表49-1 维他命C药片中抗坏血酸的分析结果
测 VC药片的重量 量 /g 次 数 1 2
3
消耗电量 /mC
药片中抗坏血酸含量/mg· g-1
单次值
平均值
相对平均偏差 /%
解。当电解电流降低到背景电 流时，停止。由库仑计记录的
电量计算待测物质的含量。
二、电量的确定
恒电流库仑分析： Q= i t
恒阴极电位库仑分析：电流随时间衰减
时，作图法：
Q i dt i010 kt dt
0 0

t
i0 (1 10 kt ) 2.303k 当t相当大时， 10 kt 可忽略，则： i0 Q t 2.303k
式中：M 为物质的摩尔质量（g），Q 为电量（1库仑=1安培×1秒），F 为法拉第常数（1F=96487库仑），n(或z)为电极反应中转移的电子数。
2.装置与过程
(1) 预电解,消除电活性杂质。
通 N2 除氧。预电解达到背景 电流,不接通库仑计。 (2) 将一定体积的试样溶液加
入到电解池中，接通库仑计电

（3）样品测定：用微量移液器向电解池中加入500 L样品溶液，令
“启动”键弹出（这时数显表的读数自动回零），再按下“启动”键
及按一下“电解”按键。这时指示灯灭并开始电解，即开始库仑滴定， 同时计数器同步开始计数。电解至近终点时，指示电流上升，当上升 到一定数值时指示灯亮，计数器停止工作，即滴定终点到达。此时显 示表中的数值，即为滴定终点时所消耗的毫库仑数，记录数据。
以lgit 对t 作图，斜率 k；截距lg i0；
要求电流效率100%
库仑计
（1）氢氧库仑计 (电解水)
气体
1F电量产生氢气11200 mL；
氧气 5600 mL。
电解液
共产生 16800 mL气体。
（2）库仑式库仑计
电解硫酸铜水溶液。 电解结束后，反向恒电流电解， 沉积的Cu全部反应: Q = i t
示电极上的电位为200 mV），然后使“极化电位”键复原弹出。
实验步骤


2、测量：
（1）电解池准备：向电解池中加入70 mL电解液（使用量筒），用滴 管向电解阴极管填充足够的电解底液。连接好电极接线，然后将电解
池置于搅拌器上。

（2）终点指示的底液条件预设：“工作/停止”开关置于“工作”位置。 向电解池中加几滴抗坏血酸样品溶液，开动搅拌器，按下“启动”键，
谢 谢！

3.如果在电解液中加入浓度较大的Ce3+离子作为一个辅助体系。当Fe2+ 阳极氧化电流降低时，Ce3+氧化到Ce4+，提供阳极电流。溶液中生成 的Ce4+ 能立即同Fe2+发生化学计量反应，本身又被还原到Ce4+，这样 就可以使阳极电位稳定在水电解电位以下，而防止氧的析出，达到了 所需要的电流。
如何判断滴定反应的终点？

（4）平行测定样品溶液三份。
实验注意事项

1、库仑仪在使用过程中，断开电极连线或电极离开溶液时 必须先释放“启动”键（处于弹出状态），以保证仪器的 指示回路受到保护，以免损坏机内的部件；

2、每次测定都必须准确量取试液；


3、电极的极性切勿接错，若接错必须仔细清洗电极；
4、保护管内应放溴化钾溶液，使铂电极浸没。

1、化学指示剂法：容量分析中使用的化学指示剂，只要 体系合适，仍可使用，如恒电流电解 KI 溶液产生 I2 来测 定 As(Ⅲ)，淀粉可作为很好的指示剂。

2、电位法：在电解池中插入指示电极和参比电极，由滴
定过程中电极电位的突跃来指示终点的到达。

3、双铂电极电流指示法：又称为永停法。
双铂极电流指示法
仪器与试剂


仪器
1. KLT-1型通用库仑仪
2. 磁力搅拌器、超声波清洗器、500 L微量移液器、电解池装置包括： 双铂工作电极、双铂指示电极


试剂
电解液：冰醋酸与0.3 mol· L-1 KBr溶液等体积混合。 样品溶液：准确称取一片维他命C药片于小烧杯中，用少量蒸馏水浸 泡片刻，用玻璃棒小心捣碎，在超声波清洗器中助溶。药片溶解后 （药片中有少量辅料不溶），把溶液连同残渣全部转移到50 mL容量 瓶中，用蒸馏水定容至刻度 。

当电流处于零时，指示该物质已被电解完全。

电量的测定可通过在电路中串接一个库仑计或采用电子积
分仪及作图求得。
（见二.电量的确定）
五、恒电流库仑分析（库仑滴定）

定义：库仑滴定是由电解产生的 滴定剂来滴定待测物质的一种电 化学分析法。

优点：
1、维持电流恒定，可大大缩短电解 时间； 2、电量测量很方便，Q=it；


3.王征帆, 杨艳丽.恒电流库仑分析法测定蔬菜中的抗坏血 酸. 食品科学, 2008, 29(01): 241-243
七、实验部分



实验目的
1.学习和掌握库仑滴定法的基本原理。
2.熟悉库仑滴定法的实验技术。 3.了解双铂极电流法指示终点的原理。


实验内容
以电解产生的Br2来测定维生素C药片中的抗坏血酸含量。
（3）电子积分库仑计
三、 电流效率与影响电流效率的因素
i样 i样 电流效率 i样 i溶 i杂 i总
影响电流效率的因素：
（1）溶剂的电极反应； （2）溶液中杂质的电解反应；
（3）水中溶解氧；
（4）电解产物的再反应； （5）充电电容。
四、恒电位库仑分析

定义：在电解过程中，控制工作电极的电位保持恒定值， 使被测物质以100%的电流效率进行电解。
一、库仑分析原理与过程
库仑分析法：电极反应-电量-物质量相互关系； 库仑分析法的理论基础：法拉第电解定律； 基本要求：电极反应单纯，电流效率100%。
1. 法拉第电解定律 法拉第第一定律: 物质在电极上析出产物的质量W（或 m） 与通过电解池的电量Q 成 正比。 法拉第第二定律:
Q M W F n
实验名称：库仑滴定法测定维生素C药片中的抗 坏血酸含量
实验学时：5
实验类型：基础性实验
主讲教师：朱 芳
联系方式：ceszhuf@mail.sysu.edu.cn
内容
♦ 一、库仑分析原理与过程 ♦ 二、电量的确定 ♦ 三、电流效率与影响电流效率的因素 ♦ 四、恒电位库仑分析 ♦ 五、恒电流库仑分析（库仑滴定） ♦ 六、应用实例及研究进展 ♦ 七、实验部分（包括实验目的、内容、原理、注意 事项、思考题等） ♦ 八、预习要求
思考题

1．电解液中加入KBr和冰醋酸的作用是什么？ 2．所用的KBr如果被空气中的O2氧化，将对测定结果产 生什么影响？

3．电解过程中，阴极上不断析出H2会对电解液的pH有何
影响？ 4．为何电解电极的阴极要置于保护套中，而指示电极则 不需要？


5．如何确定本实验库仑滴定中的电流效率达到100%？
t
I2滴定As(Ⅲ)的双铂电极电流曲线

双铂电极上电流曲线变化如图所示，电流在终
点后明显上升。
双铂极电流指示法

当体系：可逆电对（终点前）→不 可逆电对（终点后），电流曲线变 化则出现相反情况；
i
终点
t

Ce4+滴定Fe2+体系：可逆电对（终 点前）→可逆电对（终点后），则 出现如图所示的电流变化。
i
终点
t
六、应用举例及研究进展

1.Karl Fish法测微量水 由吡啶，碘，二氧化硫和甲醇组成 I2 + SO2+ 2H2O →HI + H2SO4 ↑ ↑ 吡啶中和（中和HI酸）
电解产生

加入甲醇可防止副反应发生。
六、应用举例及研究进展

2. 水质污染中化学需氧量的测定 COD是指1升水中可被氧化的物质氧化所需的氧量； 一定量的高锰酸钾标准溶液与水样反应，剩余的KMnO4用 电解产生的Fe2+进行恒电流库仑滴定； 根据电解产生Fe2+所消耗的电量可知道溶液中剩余的
八、预习要求

1、学习电解和库仑分析的基本理论和基本知识，了解库仑
分析的基本原理和法拉第定律；

2、了解恒电流库仑分析的优点和难点，知道该方法如何保 证电解的电流效率100%，以及如何解决滴定终点的指示。

3、了解库仑滴定分析在分析检测中的实际应用。 4、了解库仑滴定法测定维生素C药片中的抗坏血酸含量的

难点：
1、如何保证100%的电流效率？
2、如何指示反应的终点？
库仑滴定装置
如何保证恒电流的100%的电流效率？


加入一个适合的辅助体系
1.滴定时Fe2+变为Fe3+，如果电位不准确控制，这个滴定反应的电流效 率不会是100%。

2.当一个固定电流流过电解池时，由Fe2+传输的电流会迅速下降，因 此外加电压就要加大，阳极电位就要正移，此时阳极上O2就会析出。

在电解池中插入一对铂电极做指示电极，加上
一个很小的直流电压（50-200mV，见库仑滴定 装置图）。
i

如恒电流电解KI溶液产生I2来测定As(Ⅲ)，终点 前是As(Ⅴ)/As(Ⅲ)不可逆电对，终点后是I3-/I-可 逆电对。两种体系的极化曲线（即电流随外加 电压而改变的曲线）明显不同。 终点

不可逆体系电流曲线通过横轴是不连续的（电 流很小），可逆体系在很小的电压下就产生明 显电流。