常州工程职院仪器分析测试技术教案3-5电位分析法：饮用水中亚铁含量测定

教案纸№3-1常州工程职业技术学院电位分析法模块之任务5电位滴定法测定亚铁离子含量教学任务p完成饮用水中 Fe 2+ 含量的测定p处理数据教学方法p引探和讲练结合教学学时p每20人一个学习组，1人一台酸度计，整个任务需6学时。教学设计问题：如何测定饮用水的Fe2+含量？学生讨论，教师引导并确定分析方法和操作步骤演示电位滴定的整个过程学生完成电位滴定测定水中Fe2+的操作问题：如何确定滴定终点？教师引导学生观察测量数据规律总结电位滴定法滴定终点的方法学生讨论，教师总结电位滴定法的特点，不同类型电位滴定电极对的选择原则下次课程：测定牙膏中氟离子含量课程引入p在化学滴定法中，实验的关键是选择一种合适的指示剂指示终点的到达。例如当我们用重铬酸钾滴定Fe2+时可选用邻苯氨基苯甲酸作指示剂，在滴定终点时溶液颜色由无变为红色。但是当样品溶液中有明显的颜色时如何指示终点？p讨论：由于样品溶液有色，采用一般的指示剂无法指示终点。Ø可以对样品进行脱色，如吸附，萃取等方法使样品溶液退去颜色。然后加指示剂滴定。此方法操作繁琐，在脱色过程中可能引入污染或样品损失引起误差。教案纸№3-2常州工程职业技术学院Ø用其他的测定方法如原子吸收法、原子发射法等。需要特殊的仪器设备。Ø采用电位滴定法电位滴定装置p用下面的实验装置可以直接进行重铬酸钾滴定Fe2+的测定。Ø指示电极：铂电极Ø参比电极：双液接甘汞电极Ø滴定管Ø酸度计Ø电磁搅拌器Ø搅拌子测定过程演示p电位滴定装置的安装Ø铂电极：将铂电极浸入热的w(HNO3)=10%硝酸溶液中数分钟，取出，用水冲洗干净，蒸镏水冲洗，置电极架上。Ø双盐桥甘汞电极的准备：检查饱和甘汞电极内液位、晶体、气泡及微孔砂芯渗漏情况并作适当处理后，用蒸馏水清洗外壁，吸干外壁水珠，套上充满饱和氯化钾溶液的盐桥套管，用橡皮圈扣紧，置电极架上。Ø在滴定管中加入重铬酸钾标准滴定溶液，调节液面0.00mL。p打开酸度计电源开关，预热20分钟。p试液中Fe2+含量的测定Ø移取20.00mL试液于250mL的高型烧杯中，加入硫酸－磷酸混合酸（1＋1）10mL，稀释至50mL左右。加一滴邻苯氨基苯甲酸指示液，放入洗净的搅拌子，将烧杯放在搅拌器上，插入电极。Ø开启搅拌器，将酸度计的选择开关置于“mv”位置，记录溶液的起始电位。Ø滴加K2Cr2O7溶液，待电位稳定后读取电位值及滴定剂加入体积。Ø滴定开始时每加入5mL标准滴定溶液记录一次电位值，然后减少加入量为1.0mL,0.5mL后记录。在化学计量点附近每加0.1mL记录一次，过化学计量点后再每加0.5mL或1.0mL记录一次，直至电位变化不大为止。观察溶液颜色变化时对应的滴定体积。学生提问对教师演示过程中的细节由不理解或不明白之处提问。图电位滴定装置教案纸№3-3常州工程职业技术学院（教师也可设计几个问题，引导学生）注意事项p每滴加一次滴定剂，平衡后测量电动势。p滴定过程的关键是确定滴定反应的化学计量点时,所消耗的滴定剂的体积。p首先需要快速滴定寻找化学计量点所在的大致范围,正式滴定时，滴定突跃范围前后每次加入的滴定剂体积可以较大，突跃范围内每次滴加体积控制在0.1mL。学生实训p学生按照教师的演示完成实验操作，平行测定三次，记录实验数据，填入下表。p滴定体积记入V1/mL一栏，对应的电位值记入E1/mV。p问题：怎么正确确定滴定终点？实验数据处理pE-V曲线法以加入滴定剂的体积V（mL）为横坐标以相应的电动势E（mV）为纵坐标，绘制E-V曲线。E-V曲线上的拐点（曲线斜率最大处）所对应的滴定体积即为终点时滴定剂所消耗体积（Vep）。E-V曲线法适于滴定曲线对称的情况，而对滴定突跃不十分明显的体系误差大。p一阶微商法将数据中的V对△E/△V作图，可得到一呈峰状曲线，曲线最高点由实验点连线外推得到，其对应的体积为滴定终点时标准滴定溶液所消耗的体积－滴定终点体积Vep。此法确定终点较准确，但是手续繁琐。p二阶微商法Δ2E/ΔV2表示E-V曲线的二阶微商Δ2E/ΔV2Ø作图法以Δ2E/ΔV2对V绘制曲线，此曲线最高点与最低点连线与横坐标的交点即为滴定终点体积。 1 2 1 2 V V E E V E--=DD△E/△V－V曲线教案纸№3-4常州工程职业技术学院Ø计算法当滴定体积V1对应（Δ2E/ΔV2）1由正变为负值（Δ2E/ΔV2）2时此时滴定体积V2。则滴定终点Vep按下式计算。 1 21 222 211 222 ()()0() ep VV VV EEE VVV--=DDD--DDD电位滴定法的特点p电位滴定法不同于直接电位法，直接电位法是以所测得的电池电动势（或其变化量）作为定量参数，因此其测量值的准确与否直接影响定量分析结果。电位滴定法测量的是电池电动势的变化情况，它是根据电动势变化情况确定滴定终点，其定量参数是滴定剂的体积，因此在直接电位法中影响测定的一些因素如不对称电位、液接电位、电动势测量误差等在电位滴定中可得以抵消。p电位滴定法与化学分析法的区别是终点指示方法不同。普通的滴定法是利用指示剂颜色的变化来指示滴定终点；电位滴定是利用电池电动势的突跃来指示终点。电位滴定电极对的选择原则各类滴定常用电极电极系统序号滴定类型指示电极参比电极预处理 1 酸碱滴定（水溶液中）玻璃电极锑电极饱和甘汞电极饱和甘汞电极（1）玻璃电极：使用前须在水中浸泡24h以上，使用后立即清洗并浸于水中保存。（2）锑电极：使用前用砂纸将表面擦亮，使用后应冲洗并擦干。 2 氧化还原滴定铂电极饱和甘汞电极铂电极：使用前应注意电极表面不能有油污物质，必要时可在丙酮或硝酸溶液中浸洗，再用水洗涤干净。 1 2 1 2 2 2 V E V E V V V E-÷øöçèæDD-÷øöçèæDD=DDΔ2E/ΔV2－V曲线教案纸№3-5常州工程职业技术学院 3 银量法银电极饱和甘汞电极（双盐桥型）（1）银电极：使用前应用细砂纸将表面擦亮然后浸入含有少量硝酸钠的稀硝酸（1+1）溶液中，直到有气体放出为止，取出用水洗干净。（2）双盐桥型饱和甘汞电极：盐桥套管内装饱和硝酸钠或硝酸钾溶液。其他注意事项与饱和甘汞电极相同。 4 EDTA配位滴定金属基电极离子选择性电极Hg/Hg­EDTA 饱和甘汞电极饱和甘汞电极饱和甘汞电极思考题p本实验采用的两种滴定终点指示方法，哪一种指示灵敏准确且不受试液底色的影响？p为什么氧化-还原滴定可以用铂电极作指示电极？滴定前为什么也能测得一定的电位？p如何测定自来水中的氯离子含量？下次课程问题：氟具有防龋齿作用，广泛用于牙膏及漱口水中。但过高的氟含量可能会引起中毒，从而损害神经系统，引发骨质疏松症，因此有必要对牙膏中的氟离子含量进行测定，运用所学知识，测定儿童牙膏中的氟离子含量。