05实验五过氧化氢含量的测定—高锰酸钾法-教案

实验五过氧化氢含量的测定—高锰酸钾法教案课程名称：分析化学实验B教学内容：过氧化氢含量的测定—高锰酸钾法实验类型：验证教学对象：化工、环境工程、药学、生物科学、应用化学、医学检验、制药、复合材料、生物工程、生物技术授课地点：中南大学南校区化学实验楼302授课学时：4学时一、教学目的与要求1、练习巩固移液管、滴定管、容量瓶的使用；2、了解过氧化氢含量测定的意义；3、学习高锰酸钾标准溶液的配制和标定；4、掌握高锰酸钾法测定过氧化氢含量的原理、方法和计算；5、熟悉氧化还原自身指示剂终点颜色判断和近终点时滴定操作控制二、知识点氧化还原反应、化学计量点、氧化还原指示剂、自身指示剂、滴定终点、标准溶液、移液管、酸式滴定管、电子分析天平、实验报告的撰写（数据处理三线表表格化）、有效数字三、技能点玻璃器皿的洗涤、移液管的使用、酸式滴定管的使用、量筒的使用、容量瓶的使用、电子分析天平的使用、水浴锅的使用、标准溶液的配制与标定四、教学重点及难点重点：过氧化氢测定的基本原理和操作方法、移液管的使用、酸式滴定管的使用、容量瓶的使用、电子分析天平的使用难点：自身指示剂的变色特征和近终点时滴定操作控制、氧化还原反应化学计量点的计算、高锰酸钾标准溶液标定条件的控制、滴定速度的控制五、教学方法任务驱动法、分组讨论法、阅读指导法、现场讲解指导等六、复习引入1、复习氧化还原滴定法有关知识，提问学生:(1)高锰酸钾氧化还原滴定法测定对象是什么？(还原性质的物质)(2)高锰酸钾氧化还原滴定法以什么作指示剂？(自身指示剂(高锰酸钾))(3)滴定终点颜色如何判断？(由无色变微红色为终点)[引入]高锰酸钾氧化还原滴定法的应用：过氧化氢含量的测定过氧化氢在工业、生物、医药等方面应用很广泛。如利用H2O2的氧化性漂白毛、丝织物；医药上常用于消毒和杀菌剂；纯H2O2用作火箭燃料的氧化剂；工业上利用H2O2的还原性除去氯气。生物化学中，也常利用此法间接测定过氧化氢酶的活性。在血液中加入一定量的H2O2，由于过氧化氢酶能使过氧化氢分解，作用完后，在酸性条件下用标准KMnO4溶液滴定剩余的H2O2，就可以了解酶的活性。[新授]课题：过氧化氢含量的测定—高锰酸钾法[提出任务]教师提出本课题的学习任务：1、过氧化氢含量的测定—高锰酸钾法的基本原理是什么？2、配制KMnO4标准溶液时，为什么要将KMnO4溶液煮沸一定时间并放置数天？3、过氧化氢含量的测定—高锰酸钾法的操作方法。[任务探索]1、过氧化氢含量的测定—高锰酸钾法的基本原理是什么？根据有关学习资料，思考下列问题：(1)配制好的KMnO4溶液为什么要盛放在棕色瓶中保护？如果没有棕色瓶怎么办？(2)用什么试剂作指示剂？溶液pH值控制在多少？用什么溶液调节溶液pH？(3)用高锰酸钾法测定H2O2时，能否用HNO3或HCl来控制酸度？为何不能通过加热来加速反应？[归纳]引导学生归纳总结出自来水总硬度的测定的基本原理过氧化氢具有还原性，在酸性介质和室温条件下能被高锰酸钾定量氧化而生成氧气和水，其反应方程式为：5H2O2+2MnO4-+6H+=2Mn2++8H2O+5O2滴定在硫酸酸性溶液中进行，反应时锰的氧化数由+7变到+2。开始时反应速度慢，滴入的KMnO4溶液褪色缓慢，待Mn2+生成后，由于Mn2+的催化作用加快了反应速度，因此，滴定时通常加入Mn2+作为催化剂。滴定前：被滴定溶液的颜色滴定开始至化学计量点前：有下面化学反应产生，5H2O2+2MnO4-+6H+=2Mn2++8H2O+5O2计量点时：显示高锰酸钾自身颜色微红色(浓度为1.0×10-5mol·L-1)[学生回答](1)配制好的KMnO4溶液为什么要盛放在棕色瓶中保护？如果没有棕色瓶怎么办？[讲解]因Mn2+和MnO2的存在能使KMnO4分解，见光分解更快。所以.配制好的KMnO4溶液要盛放在棕色瓶中保存。如果没有棕色瓶，应放在避光处保存。(2)用什么试剂作指示剂？溶液pH值控制在多少？用什么溶液调节溶液pH？[讲解]用KMnO4溶液自身作指示剂。溶液pH值控制在1.0左右。用硫酸溶液调节溶液pH值。(3)用高锰酸钾法测定H2O2时，能否用HNO3或HCl来控制酸度？为何不能通过加热来加速反应？[讲解]用高锰酸钾法测定H2O2时，不能用HCl或HNO3来控制酸度，因HCl具有还原性，HNO3具有氧化性。因H2O2在加热时易分解，所以用高锰酸钾法测定H2O2时，不能通过加热来加速反应。2、配制KMnO4标准溶液时，为什么要将KMnO4溶液煮沸一定时间并放置数天？[讲解]因KMnO4试剂中常含有少量MnO2和其它杂质，蒸馏水中常含有微量还原性物质它们能慢慢地使KMnO4还原为MnO(OH)2沉淀。另外因MnO2或MnO(OH)2又能进一步促进KMnO4溶液分解。因此，配制KMnO4标准溶液时，要将KMnO4溶液煮沸一定时间并放置数天，让还原性物质完全反应后并用微孔玻璃漏斗过滤，滤取MnO2和MnO(OH)2沉淀后保存棕色瓶中。3、过氧化氢含量的测定—高锰酸钾法的操作方法。[阅读]指导学生阅读实验报告中的实验步骤。[讨论]四个学生一组，归纳测定操作要点。[提问]学生代表小组发言：过氧化氢含量的测定步骤(1)KMnO4溶液（0.02mol·L-1）的配制用台秤粗略称取1.7g左右的KMnO4放入烧杯中，加煮沸并冷却的水500ml，搅拌至完全溶解后，转入棕色试剂瓶中于暗处放置7-10天后，用玻璃砂芯漏斗过滤。残渣和沉淀倒掉。把试剂瓶洗净，将滤液倒回瓶内，待标定。(2)KMnO4溶液的标定计算需要称取Na2C2O4的质量：若消耗KMnO4溶液的体积为20.00cm3，则m=0.02×20.00×10-3×5/2×134.00=0.13（g）若消耗KMnO4溶液的体积为30.00cm3，则m=0.02×30.00×10-3×5/2×134.00=0.20（g）KMnO4溶液准确浓度按下式计算：10005244224224KMnOOCNaOCNaKMnOVMmc(3)H2O2含量的测定H2O2的浓度(mg·L-1)按下式计算：样VMVcOHKMnOKMnOOH100.250.25025224422准确称取0.15～0.20g的Na2C2O4250mL锥形瓶加40mlH2O瓶口有蒸汽冒出（75-85℃）溶液呈现微红色并在半分钟不褪色KMnO4溶液滴定记录消耗的KMnO4溶液体积计算KMnO4溶液的准确浓度平行三次10ml3mol·L-1H2SO4，△准确移取3%的H2O210.00mL250mL容量瓶加水稀释至标线，混合均匀准确移取H2O2样品25.00mL溶液呈现微红色并在半分钟不褪色KMnO4溶液滴定记录消耗的KMnO4溶液体积，平行三次，计算H2O2的含量5ml3mol·L-1H2SO4250mL锥形瓶(4)数据记录与处理及结论a、KMnO4标准溶液的标定序号mNa2C2O4/gV（KMnO4）/mLC（KMnO4）/（mol·L-1）平均值RSD/%123结论：KMnO4标准溶液的浓度c=95%置信度下平均值的置信区间c=sx5.2b、H2O2含量的测定序号VH2O2/mLV（KMnO4）/mLρ（H2O2）/g•L-1平均值RSD/%123结论：H2O2含量ρ=95%置信度下平均值的置信区间ρ=sx5.2[小结]用高锰酸钾标准溶液滴定测定双氧水中H2O2的含量国内规定的标准分析方法。在硫酸酸性中，以高锰酸钾为指示剂，用高锰酸钾标准溶液滴定含有H2O2的溶液，当液呈现微红色并在半分钟不褪色，即为终点。记录高锰酸钾标准溶液消耗体积计算H2O2的含量。[演示]学生代表上讲台演示测定操作过程，其余学生观察其操作。[讲解、示范]教师点评学生演示操作过程的正误之处并讲解示范操作要点:(1)取样的方法：取样量10.00mL、25.00mL，取样仪器：移液管(2)移液管的操作：吸液、调整液面的方法、放液(3)酸式滴定管的操作：左手的用法，防止管尖和两侧漏液，有色溶液体积的读法(4)终点判断：待滴定至溶液为微红色消失缓慢时即接近终点，每加一滴高锰酸钾标准溶液都需充分摇匀，最好每滴间隔2-3s，滴到溶液呈现微红色并在半分钟不褪色，即为终点。[讲解注意事项]1、KMnO4溶液在加热及放置时，均应盖上表面皿。2、KMnO4作为氧化剂通常是在H2SO4酸性溶液中进行，不能用HNO3或HCl来控制酸度。在滴定过程中如果发现棕色混浊，这是酸度不足引起的，应立即加入稀H2SO4，如已达到终点，应重做实验。3、标定KMnO4溶液浓度时，加热可使反应加快，但不应热至沸腾，因为过热会引起草酸分解，适宜的温度为75℃～85℃。在滴定到终点时溶液的温度应不低于60℃。4、开始滴定时反应速度较慢，所以要缓慢滴加，待溶液中产生了Mn2+后，由于Mn2+对反应的催化作用，使反应速度加快，这时滴定速度可加快；但注意不能过快，近终点时更须小心地缓慢滴入。5、滴定及标定时终点的颜色为微红色，并且30s不褪色。空气中的还原性的杂质、气体及灰尘都能使KMnO4还原，使粉红色逐渐消失。[学生分组]以每个同学一组分为24～32个小组[学生实训]测定双氧水样品中H2O2的含量并完成实验报告。教师巡回指导[交流讨论]引导学生说出自己完成任务的情况(成功或失误之处)[试验小结]教师小结本课题实验完成情况。1、酸式滴定管的规范操作：克服漏液的现象；有色溶液体积的正确读法；2、近终点时颜色判断和操作：近终点微红色消失缓慢，慢滴多摇，控制半滴操作；3、分析误差产生原因：滴定速度控制不当；终点判断不准确；读数误差；酸式滴定管管尖和两侧漏液等因素。[布置作业]：根据你的测定，我们本地区的医用双氧水的浓度指标是多少？(写出测定实验操作步骤、实验数据和测定结果)