恒电流库仑法测定维生素C药片中的抗坏血酸含量

2.2.2 电解池准备 向洗净的电解池中加入 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，不小于阴极管体积的 2/3。红 黑绕线连接工作电极，红白电线连接指示电 极，然后将电解池置于搅拌器上。 2.2.3 终点指示的底液条件预设 将“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，待电流计指 针稳定后再按一下“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） 2.2.4 样品测定 用微量移液器向电解池中加入 500 µL 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，待电 流计指针稳定后按下“电解”按键。这时指 示灯熄灭并开始电解，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。平行测定若干份， 至极差不大于 20mC。
参考文献
[1] USDA Food Composition Databases United States Department of Agriculture, Agricultural Research Service. Release 28 (2015). [2] 王立家，李宽阁，刘淑兰等.维生素 C 的营养功能及应用[J].黑龙江省宝清县畜牧兽医局， 2009 [3] 刘丰华，郭惠娟，王莉.维生素 C 的药理与临床应用[J].石药集团中诺药业有限公司，2010 [4] 杨兆宏，程新萍.维生素 C 的不良反应[J].西安交通大学瑞鑫药业有限公司，2009 [5] 袁长梅.抗坏血酸常用测定方法探讨[J].农业部农产品质量监督检验测试中心，2009 [6] 王琦，吴俊森.库仑滴定法测定水果、蔬菜中 Vc 含量的研究[J].山东建筑工程学院环境工程 学系，2005 [7] 陈六平，邹世春. 2007.现代化学实验与技术.北京：科学出版社.423-426
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m：被滴定抗坏血酸之质量，mg； Q：电极反应所消耗之电量（本仪器所 示电量为 mC）； M：抗坏血酸摩尔质量(176.1g·mol-1)； F：Faraday（法拉第）常数，其值为
现代化学实验与技术（仪器分析）
实验过程中，若部分 KBr 被空气中的氧 气氧化，这部分生成的 Br2 会与抗坏血酸反 应，使电导率仪测定的消耗电量值减少，造 成测定结果偏小，为防止 KBr 被氧化，可以 往溶液中通入 N2 来消除氧气。
4.3 电解过程中，阴极不断析出 H2 会对电解液的 pH 有何影响
由于电解过程中阴极有 H2 生成，导致溶 液中的 H+含量相对下降，溶液的 pH 将会升 高。 随着 H+的大量放电，会使实验的精密度 下降，误差增大。
对于滴定反应之终点可以用以下方法判 断：
1.化学指示剂法：容量分析中使用化学 指示剂，只要体系合适，仍可使用。
2.电位法：于电解池中插入指示电极及 参比电极，由滴定过程中电极电位之突跃来 指示终点到达。
3.双铂指示电极安培法：于电解体系中 插入一对加有微小电压之铂电极，通过观察 此对电极上电流之突变来指示终点，又名永 停法。
摘 要 本实验根据确定之电化学反应而得出确定之量关系，采用恒电流库仑法测定药片 中抗坏血酸含量：以冰醋酸与 0.3 mol·L-1 溴化钾等体积混合液作电解液，于阳极产生之 Br2 与抗坏血酸发生氧化-还原反应,据此定量之反应，以恒电流库仑滴定法进行抗坏血酸之定 量测定。结果表明，药片中抗坏血酸含量为 849.6mg·g-1，相对平均偏差为 0.38%。该法可 直接用于 Vitamin C 片等样品中抗坏血酸含量之测定，本法具有设备简单、快速、灵敏等优 点，结果实遂人意。 关键词 抗坏血酸 库仑滴定法 维生素 C 双铂指示电极安培法
4 思考
4.1 电解液中加入 KBr 与冰醋酸的 作用
本实验以 KBr 为电解质，电解产生的 Br2 来测定抗坏血酸的含量。由于抗坏血酸容 易被空气中的氧气氧化，为减缓抗坏血酸被 空气中的氧气氧化的速率，整个测定过程要 保持溶液呈酸性，冰醋酸可以创造所需的酸 性环境。
4.2 所用的 KBr 若被空气中的 O2 氧 化，将对测定结果有何影响
库仑滴定法为建立在控制电流电解过程 基础上之库仑分析法，其系电化学分析法之 一重要分支,具较高灵敏度、精密度和准确 性,适用于微量甚至痕量物质之准确测定。该 法具有比一般滴定分析更显著之优点。库仑 滴定以电位或电流法指示终点，可减少一般 容量分析中以指示剂变色确定终点时之终点 观测误差，准确度得以提高，尤为适用于有 色溶液、混浊溶液之测定。另外库仑法不需 配制及标定标准溶液,以电解液直接进行滴 定,分析结果通过精确测定电量而获得，因而 快速、灵敏、精密度高，易于实现自动化操 作，适用于容量分析之各类滴定[6]。
为了确定电解的电流效率达到 100%，必 须消除这些影响。具体措施有：
1.可以更换溶剂，选择适当的溶剂； 2.进行预电解，使电解液中的物质稳定下 来不影响测量； 3.通入 N2 来消除溶解氧； 4.将电极与产生电解产物的电解液隔开； 5.使用辅助电极。
此外，可以通过提前配置抗坏血酸的标 准溶液进行一次测量，然后通过计算来判断 电解的电流效率是否达到 100%。
现代化学实验与技术（仪器分析） Modern Chemistry Experiments and Techniques (Instrument Analysis)
论文
恒电流库仑法测定维生素 C 药片中
抗坏血酸含量
邝明森（16327048）*
（中山大学化学学院，中国广州，510275.） *E-mail: kuangms3@
邝明森等：恒电流库仑法测定维生素 C 药片中的抗坏血酸含量
3 实验结果
3.1 数据记录与结果计算
表 1 .维 C 药片中抗坏血酸含量分析结果
Vc 药 片的质
量/g
测量 次数

药片中抗坏血酸含量/mg·g-1
消耗 电量 /mC
单次 测定
平均 值
相对 平均 偏差 /%
0.1131
1 1058 853.7
1 引言
维生素 C（Vitamin C ，Ascorbic Acid） 亦名曰 L-抗坏血酸，为一种水溶性维生素,人 体缺乏该种维生素 C 易得坏血症。维生素 C 易被空气中之氧气氧化。于新鲜蔬菜与水果 中，如甘蓝、菠菜、椰菜花等蔬菜，以及柑 桔、哈密瓜、芒果、柠檬等水果中含量较 高，而较为罕见之蔷薇果、卡卡杜李、西印 度樱桃、酸枣等则含量尤丰[1]。
图 1 库仑滴定装置 于终点之前，电解生成之 Br2 立即被抗 坏血酸还原为 Br−离子，因此溶液未形成电对 Br2/Br−。指示电极没有电流通过（仅有微小 的残余电流），但当达到终点后，存在过量 之 Br2 形成 Br2/Br−可逆电对，使电流表之指 针明显偏转，指示终点到达[7]。根据法拉第 定律：
2.2 实验过程 2.2.1 仪器调节
（1）仪器面板上所有按键全部弹出， “工作/停止”开关置于“停止”位置。
（2）“量程选择”旋至 10 mA 档， “补偿极化电位”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 施加到指示电极上的电位为 200 mV），然后 使“极化电位”键复原弹出。
本实验采用库仑滴定法，以电解产生之 Br2 来测定抗坏血酸含量。反应有：
该反应可快速而又定量地进行，因此可通 过电解生成 Br2 以“滴定”抗坏血酸。本实验 用 KBr 作电解质来电解生 Br2，电极反应为：
阳极：2Br− = 2e− + Br2 阴极：2H+ + 2e− = H2(g) 滴定终点以双铂指示电极安培法确定。实 验装置如下图所示：
2 1047 844.8 849.6
0.38
3 1054 850.4
3.2 结论
从表 1 中可以看到，测量的相对平均偏 差为 0.38%，说明实验的精密度很好，重现 性较强，而且实验过程耗时短，故测定抗坏 血酸含量可以选用库仑法。考虑到药片在溶 解、转移过程中，抗坏血酸均有可能为空气 中之氧气所氧化，因此可以推断维 C 药片中 抗坏血酸含量应比测定结果略高。
96485C·mol-1； n：电极反应之电子转移数。
2 实验部分
2.1 实验仪器及试剂 2.1.1 实验仪器
KLT-1 型通用库仑仪、磁力搅拌器、超 声波清洗器、500 µL 微量移液器、电解池装 置包括：双铂工作电极、双铂指示电极。
2.1.2 实验试剂 电解液：冰醋酸与 0.3 mol·L-1 KBr 溶液 等体积（各 35mL）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，溶液连同少量不溶辅料转移 到 50mL 容量瓶中，在超声波清洗器中助 溶。药片溶解后用蒸馏水定容至刻度 。
维生素 C 之主要成分抗坏血酸具重要之 生理作用，其可促进骨胶原之生物合成，利 于组织创伤口愈合尤速；促进氨基酸中酪氨 酸、色氨酸之代谢，延长肌体寿命；改善 铁、钙、叶酸之利用；改善脂肪与类脂之代
谢，胆固醇则尤甚，可预防心血管病；促进 牙齿与骨骼之生长，防止牙床出血；增强肌 体对于外界环境之抗应激能力与免疫力[2]。 大多数动物体内可自行合成维生素 C，但人 类、猿猴等由于体内缺乏必须之古洛糖酸内 酯氧化酶，不可使葡萄糖化为维生素 C，需 通过食物以供应身体所需。是故维生素 C 为 参与人体生理代谢不可或缺之一类有机化合 物。缺乏维生素 C 可导致坏血病，损害人体 健康。维生素 C 对心血管疾病、肿瘤、感染 及炎症、糖尿病等症均有一定之功效[3]。但 过量摄入维生素 C 亦会对人体有副作用[4]。
4.4 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
将电解电极的阴极置于保护套中是为了 避免阳极氧化得到的 Br2 又回到阴极放电， 影响电流效率，给测量带来误差。指示电极 由于两端所加的电压比较低,而 Br2/Br-的电位
是+1.066v，Br2 不会在指示电极上放电，所
以不用加保护套。
常见检测维生素 C 之方法主要有滴定法 (如 2,6-二氯靛酚滴定法与碘量法)、比色法、 分光光度法、荧光分析法、化学发光法、流
邝明森等：恒电流库仑法测定维生素 C 药片中的抗坏血酸含量
动注射法、电化学分析法及色谱法等[5]。蔬 菜、水果及其制品中总抗坏血酸测定之国标 （GB/T 5009.86-2016）方法为高效液相色谱 法、荧光法与 2,6-二氯靛酚滴定法。
4.5 如何确定本实验库仑滴定中的 电流效率达到 100%
由本实验的原理可知，通过直接测量所消 耗的电量来间接测量抗坏血酸的含量。这就 要求电解时的电流效率必须达到 100%才能保
现代化学实验与技术（仪器分析）
证测量的准确，而电流效率受到以下一些因 素的影响：
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。