库仑滴定法标定Na2S2O3 溶液的浓度

库仑滴定法标定Na2S2O3溶液的浓度

库仑分析又称电量分析，是电量化学分析的一种方法。根据电解过程中的电流（安培）和时间（秒）求得电量（1库仑=1安培·秒）后间接计算被测物质含量的分析方法

一、实验目的

1．学习库仑滴定和永停法指示终点的基本原理；

2．学习库仑滴定的基本操作技术。

二、实验原理

本实验是在H2SO4介质中，以电解KI溶液产生的I2标定Na2S2O3溶液。在工作电极上以恒电流进行电解，发生下列反应：

阳极2I－I2 +2e

阴极2H+＋2e H2

工作阴极置于隔离室（玻璃套管）内，套管底部有一微孔陶瓷芯，以保持隔离室内外的电路畅通，这样的装置避免了阴极反应对测定的干扰。阳极产物I2与Na2S2O3溶液发生作用：

I2＋2S2O32－S4O62－＋2I－

由于上述反应，在化学计量点之前溶液中没有过量的I2，不存在可逆电对，因而两个铂指示电极回路中无电流通过，当继续电解，产生的I2全部与的Na2S2O3作用完毕，稍过量的I2即可与I－离子形成I2／2 I－可逆电对，此时在指示电极上发生下列电极反应：

指示阳极2I－I2 +2e

指示阴极I2 +2e 2I－

由于在两个指示电极之间保持一个很小的电位差（约200mV），所以此时在指示电极回路中立即出现电流的突跃，以指示终点的到达。

正式滴定前，需进行预电解，以清除系统内还原性干扰物质，提高标定的准确度。

化学分析法所用的标准溶液大部分是借助于另一种标准物质作基准，而基准物的纯度、使用前的预处理（如烘干、保干或保湿）、称量的准确度、以及滴定时对终点颜色变化的目视观察等等，无疑对标定的结果都有重要影响。利用库仑滴定法通过电解产生纯物质与标准溶液反应，不但能对标准溶液进行标定，而且由于利用近代电子技术可以获得非常稳定而精度很高的恒电流，同时，电解时间也易精确记录，因此可以不必使用基准物质，而可避免上述以基准物标定时可能引入的分析误差，提高标定的准确度。如对Na2S2O3、KMnO4、KIO3和亚砷酸等标准溶液，都可采用库仑滴定法进行标定。

三、仪器与试剂

1．仪器：

1）ZDJ-5型自动滴定仪

2）250ml的容量瓶、50ml的容量瓶、刻度移液管、量筒、烧杯等

2．试剂：

1）电解液0.1mol∕L KI＋1mol∕L H2SO4

2）待测Na2S2O3溶液：约0.005mol/L

四、实验步骤

1．仪器准备

接通电源，打开仪器预热10min。将电解池清洗干净，量取碘化钾电解液70 mL置于电解池中，放入搅拌磁子，将电解池放在电磁搅拌器上。

2．将电极系统装在电解池上（注意铂片要完全浸入试液中），在铂丝阴极隔离管中用滴管注入电解液至管的2／3部位。铂片电极接“阳极”（红线），隔离管中铂丝电极接“阴极”（黑线），切勿接错！启动搅拌器，将指示电极连线夹头接在另一对铂电极的引出线上。注意使隔离管内的液面略高于电解池中的液面。

3．“量程选择”置10mA档，“工作∕停止”开关置工作状态，按下【电流】和【上升】琴键开关；

按下【极化电位】按键，微安表指针应在20，如不符，调节“补偿极化电位”旋钮，使其达到要求，弹起【极化电位】按键。

4．电解池中滴入几滴Na2S2O3溶液，按下【启动】按键，再按【电解】按钮，电解即开始。观察数码管显示的消耗电量数值。当终点指示灯亮，电解停止，数码显示的电量即为此次电解所消耗的电量毫库仑数。弹起【启动】按键，再滴加1～2滴Na2S2O3溶液，按下【启动】按键，按【电解】按钮开始电解，“终点指示灯”亮，终点到。为能熟悉终点的判断，可如此反复练习几次。

5．准确移取待测Na2S2O3溶液1.00 mL置于上述电解池中，按下【启动】按键，按【电解】按钮开始电解，“终点指示灯”亮，终点到。记下电解库仑值（m Q）。弹起【启动】按键，再加入1.00 mL Na2S2O3溶液，按下【启动】按键，按【电解】按钮，同样步骤测定。重复实验4～5次。

电解液可反复使用多次，不必更换；若电解池中溶液过多，可倒去部分后，继续使用。

6．关闭仪器电源，拆除电极接线，洗净电解池及电极（注意清洗铂丝阴极隔离管），并注入蒸馏水，留待下组同学使用。

五、数据处理

根据几次测量的结果，用三次误差较小的数据算出毫库仑的平均值。按法拉第定律计算Na2S2O3溶液的浓度（mol∕L）。

六、问题讨论

1．结合本实验，说明用库仑法标定溶液浓度的基本原理，并与化学分析中的标定方法相比较，本法有何优点？

2．根据本实验，你认为应从那几方面着手，提高标定的准确度？

3．为什么正式标定前要进行预电解？

本实验采用通用库仑仪进行测定，其工作原理是：

1．终点方式选择控制电路：指示电极由用户自己选用，其中有一铂片，电位法和电流法指示时共用，面板设有“电位、电流”“上升、下降”琴键开关，任用户根据需要选择。指示电极的信号经过微电流放大器或者微电压放大器进行放大，放大器是采用高输入阻抗的运算放大器，极化电流可以调节并指示，然后经微分电路输出一脉冲信号到触发电路，再推动开关执行电路去带动继电器使电解回路吸合、释放。

2．电解电流变换电路：由电压源，隔离电路及跟随电路组成。电解电流大小可通过变换射极电阻大小获得，电解电流共有5mA、10mA、50mA三档，由于电解回路与指示回路的电流是分开的，故不会产生电解对指示的干扰，电解电极的极电压最大不超过15伏。

3．电量积算电路：该电路包括电流采样电路、V－f转换电路及整型电路、分频电路等组成部分。由于V－f转换电路采用高精度，稳定度好的集成转换电路，所以积分精度可达0.2～0.3％，这已能满足一般通用库仑分析的要求。该电路的电源也采用15V固定集成稳压块，稳定精度高，分频电路一级五分频二级10分频组成。

4．数字显示电路：该电路全采用CMOS集成复合块，数码管是4位LED显示。