高锰酸钾滴定液的标定

教案

课题：高锰酸钾滴定液的标定

教学目标：

1、学会高锰酸钾滴定液的标定方法；

2、学会滴定过程中实验条件的控制方法和选用适当的方法加快反应速度；

3、通过讲授、演示等手段培养学生科学、严谨的学习态度；

4、通过学生动手提升学生独立思考、解决问题的能力；

5、通过分组实验，培养学生团队协作能力；

6、通过知识拓展培养学生的环保意识。

教学重点：

1、高锰酸钾与还原性物质反应的实验条件控制

2、滴定分析实验技能的培养

教学难点：

滴定管、移液管的正确操作及滴定终点的确定

教学方法与手段：

通过不同实验条件下的不同实验现象的对照，采用学生动手与示范实验相结

合的方法，使学生增强感性认识，掌握高锰酸钾滴定的实验条件，并自行设计实验

方案，完成整个标定过程。

教学实验设备：

酸式滴定管、锥形瓶、25ml移液管、电炉

授课人：上海市环境学校蒋克勤

授课班级：0511班

授课时间：2008年5月28日下午第5、6节

教学过程：

[复习]

上一节课我们学习了氧化还原滴定法的特点及分类，下面提几个问题，请同学回答。

1、氧化还原滴定法必须符合哪些条件？

答：反应能够进行完全；反应必需按一定的化学计量关系进行；反应速度要快，不能有副反应发生；反应必须有适当的方法确定化学计量点

2、如何加快化学反应的速度？

答：增加反应物浓度和提高酸度；升高溶液温度；加催化剂

3、常用的氧化还原滴定法有哪几种？

答：高锰酸钾法、碘量法、亚硝酸钠法等。

[导入新课]：

今天我们来学习其中的高锰酸钾法。高锰酸钾法是氧化还原滴定中非常重要的一种滴定分析方法，可以用来测定氧化性或还原性物质的含量，在水质监测的指标中高锰酸盐指数就是利用高锰酸钾法的基本原理进行测定的，高锰酸盐指数是水质监测中的一个重要指标，可以反映水体受有机物污染的程度。接下来我们学习如何进行高锰酸钾滴定液的标定。

[新授内容]

高锰酸钾滴定液的标定

一、高锰酸钾法基本原理

高锰酸钾法是在强酸性溶液中以高锰酸钾为滴定液直接或间接的测定还原或氧化性物质含量的滴定方法。

反应条件控制：以高锰酸钾滴定草酸钠为例

离子反应方程式：2MnO4-+5C2O42-+16H+←→2 Mn 2++10CO2+ 8 H20

（1）酸度：

[学生实验]

将学生每二人分为一组，每组两位同学做对照实验，两位同学分别吸取0.1mol/L 1/2草酸钠溶液25.00ml一份于锥形瓶，加入1~2滴硫酸锰溶液，其中一位加入10ml浓度为6mol/L 的1/2硫酸溶液（另一位不加），分别用高锰酸钾滴定液逐滴滴定，观察实验现象。

[学生总结实验现象]

加过硫酸的溶液滴定时，红色褪去；未加过硫酸的溶液滴定时，有棕色沉淀生成。

原因：

KMnO4的氧化作用和溶液的酸度有关：

KMnO4在强酸性溶液中氧化能力最强，可得到5个电子，生成Mn2+，溶于水；

而在微酸性、中性或弱碱性溶液中，KMnO4获得3个电子还原成MnO2棕色沉淀；

在强碱性溶液中，仅获得一个电子，生成MnO4-。

结论：高锰酸钾法只能在强酸性溶液中进行，以充分发挥其氧化能力。

酸度一般控制在0.5~1mol/L，以硫酸为宜（硝酸有氧化性，盐酸有还原性，容易发生副反应）

（2）反应速度：

[学生实验]

请两位同学做对照实验，两位同学分别吸取0.1mol/L 1/2草酸钠溶液25.00ml一份于锥形瓶，加入10ml浓度为6mol/L的1/2硫酸溶液，其中一位同学将锥形瓶中溶液加热至70℃左右后趁热用高锰酸钾滴定液逐滴滴定，另一位不加热用高锰酸钾滴定液逐滴滴定，观察反应速度。

[学生总结实验现象]

加热的溶液滴定时，红色褪去较快；未加热的溶液滴定时，红色褪色很慢。

原因：草酸钠溶液与高锰酸钾常温下反应较慢，加热可加快反应速度。

注：有些在空气中易氧化或加热易分解的还原性物质则不能加热，如亚铁盐、过氧化氢等。[学生实验]

请其中一位同学另外吸取0.1mol/L 1/2草酸钠溶液25.00ml一份于锥形瓶，加入10ml 浓度为6mol/L的1/2硫酸溶液，然后加入1~2滴硫酸锰溶液，用高锰酸钾滴定液逐滴滴定，观察反应速度。

[学生总结实验现象]

加入硫酸锰的溶液后，红色褪去速度加快

原因：Mn2+在反应中起催化剂作用而使反应速度加快。

结论：有些物质和高锰酸钾在常温下反应速度较慢，可用两种方法加快反应速度

a、可采用加热后趁热滴定的方法，但对于在空气中易氧化或加热易分解的还原性物质如亚铁盐、过氧化氢则不能加热。

b、可采用加Mn2+（催化剂）的方法。用高锰酸钾滴定还原性物质时，即使在加热情况下，滴定之初反应也较慢，但随滴定液的加人，反应逐步加快。这是因为随着氧化还原反应

进行，溶液中生成的Mn 2+不断增加，Mn 2+在反应中起催化剂作用而使反应速度加快。 这种由于反应中自身产生的物质加快反应速度的作用称自动催化作用。

（3）指示剂：高锰酸钾滴定液滴定无色或浅色溶液时，一般不需另加指示剂，这种以滴定液本身的颜色变化指示终点的方法称为自身指示剂法。

二、高锰酸钾滴定液的配制和标定

1．高锰酸钾滴定液（0．02mol ／L ）的配制

市售高锰酸钾常含有少量MnO 2等杂质，蒸馏水也常有微量的灰尘，溶液在配制初期不够稳定，浓度常降低，因此高锰酸钾溶液不能用直接法配制，所以先配制成近似所需的浓度。方法：称取稍多于理论用量的固体高锰酸钾，用新煮沸并冷却的蒸馏水溶解，放置两天以上或加热至沸，并保持微沸15min ，使各种还原性物质完全氧化，用垂熔玻璃器过滤，除去MnO 2等沉淀，摇匀，储存于棕色瓶中，暗处密闭保存。

操作步骤：称取高锰酸钾3.2g ，加蒸馏水1000ml ，煮沸15min 、放冷，转人棕色瓶中密闭避光保存，2天后过滤待标定。

2．高锰酸钾滴定液（0．02mol ／L ）的标定 基准物： Na 2C 2O 4、Na 2C 2O 4·2H 2O 、（NH 4）2C 2O 4、 FeSO 4·7H 2O 、 As 2O 3和纯铁等。其中以Na 2C 2O 4 最常用，因它易提纯，较稳定，纯品于 105℃烘2h ，即可使用。

在硫酸（0·5～lmol ／L ）溶液中，加热至75～85C 时反应如下： 2MnO 4-＋5C 2O 4-＋16H +→2Mn 2+＋10CO 2↑＋8H 2O

但溶液温度低于60℃，反应速度较慢，如温度高于90℃时，则草酸钠会分解，使测定结果偏高。

操作步骤：精密称取恒重的基准物Na 2C 2O 4约0．2g ，加新煮沸过的冷蒸馏水250ml 、6mol/L 的1/2H 2SO 4 10ml 使溶解，加热至65℃，自滴定管中逐滴加人待标定的高锰酸钾溶液，滴定至溶液显微红并保持30秒不褪色为终点。当滴定完成时，溶液温度应不低于55℃。

按下式进行浓度计算：

4

4224

2242/15/1KMnO O C Na O C Na KMnO V M m C ∙=

[学生实验]

两个学生一组，请学生根据前面课堂已学知识及现有试剂和仪器自行设计实验方案，完成高锰酸钾滴定液的标定并计算结果。 [课堂小结]：

高锰酸钾法的测定条件：1、强酸性溶液中，用硫酸调节酸度，控制在0.5~1mol/L 2、加快反应速度可采用加热及加催化剂的方法 3、采用高锰酸钾自身指示剂

高锰酸钾溶液配制采用间接配制法，常用草酸钠为基准物质。

[布置作业]：

1、用高锰酸钾测定过氧化氢含量时，能否用硝酸或盐酸控制溶液酸度？为什么？

2、用高锰酸钾测定过氧化氢含量时，有时滴定前先向过氧化氢溶液中滴入1~2滴硫酸锰溶液，其作用是什么？

3、上网查找有关高锰酸钾法在环境保护中的应用的实例。