氧化还原反应与氧化还原滴定法Word版
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第八章 氧化还原反应和氧化还原滴定法第一节 氧化还原滴定法概述氧化还原滴定法是以氧化还原反应为基础的滴定分析方法,能直接或间接测定很多无机物和有机物,应用范围广,是滴定分析中应用最为广泛的方法之一。
氧化还原反应是基于电子转移的反应,其特点是:反应机理比较复杂,常分步进行;有些反应虽可进行得很完全但反应速率却很慢(氧化还原反应的速率与物质的结构有关:一般说来,仅涉及到电子转移的反应是快的,如 Fe 3++e =Fe 2+,而涉及打开共价键的体系反应常常较慢,如 KmnO 4,对某一元素而言,氧化数越高,反应越慢);有时由于副反应的发生使反应物间没有确定的计量关系等。
因此在氧化还原滴定中要注意创造和控制适当的反应条件,防止副反应的发生;加快反应速率,以满足滴定反应的要求。
一、条件电极电势关于氧化还原反应的基本原理,如标准电极电热,能斯特方程,氧化还原反应的方向、程度以及影响氧化还原反应速率的因素等请参阅前面内容。
现在对条件电极电势作简要介绍。
对于可逆氧化还原电对的电极电势与氧化态和还原态的活度之间的关系可用能斯特方程表示。
即Ox + ze = Red氧化态 还原态ϕ = ϕθ - )()(Re lg 0592.0Ox a d a z 式 8-1 式中a (Ox )和a (Red )分另为氧化态和还原态的活度, 是电对的标准电极电势,它仅随温度变化。
实际上通常知道的是溶液中氧化剂或还原剂的浓度,而不是活度。
当溶液中离子强度较大时,用浓度代替活度进行计算,会引起较大的误差。
此外,当氧化态或还原态与溶液中其它组分发生副反应,如酸度的影响,沉淀与配合物的形成等都会使电极电势发生变化。
若以浓度代替活度,应该引入相应的活度系数γ(Ox )和γ(Red )。
考虑到副反应的发生,还必须引入相应的副反应系数α(Ox )和α(Red )。
若参与反应的某物种的浓度为C ,其分析浓度为C ′,则副反应系数α 为:α=CC ',副反应系数越大,参与反应的某物种的浓度就越低。
氧化还原反应与氧化还原滴定法摘要:氧化还原反应是一类反应物之间有电子交换的反应,其特征是反应物元素的氧化数发生了变化。
一个氧化还原反应由氧化反应和还原反应两个半反应(也叫电极反应)组成,其中物质失去电子的反应是氧化反应,物质得到电子的反应是还原反应。
关键词:氧化还原反应氧化还原滴定法一、氧化还原反应中几个重要概念1.氧化还原反应氧化还原反应是一类反应物之间有电子交换的反应,其特征是反应物元素的氧化数发生了变化。
一个氧化还原反应由氧化反应和还原反应两个半反应(也叫电极反应)组成,其中物质失去电子的反应是氧化反应,物质得到电子的反应是还原反应。
2.氧化数不同元素的原子在组成分子时,由于元素的电负性不同,分子中的电荷分布则会不均匀。
氧化数为某元素的原子所具有的形式电荷数。
形式电荷数是通过假设把每个键中的电子指定给电负性大的原子而求得的。
规定单质中的元素的氧化数为零,氢元素和氧元素一般情况下为+1和—2.电负性较大的元素的氧化数为负值,电负性较小的元素的氧化数为正值。
化合物分子中的各元素的氧化数的代数和为零。
这些规则可以计算复杂化合物分子或离子中个元素的氧化数。
3.氧化剂和还原剂在氧化还原反应中得到电子的物质是氧化剂,失去电子的物质是还原剂,反应中,氧化剂中的元素的氧化数降低,还原剂中的元素的氧化数升高,并且氧化剂的氧化数降低的总数等于还原剂的氧化数升高的总数。
4.氧化还原方程式的配平氧化还原方程式的配平需要满足两个原则:一是反应前后物质是守恒的;二是反应中氧化剂和还原剂的氧化数的变化的代数和为零。
常用两种方法进行:(1)氧化数法。
配平的原则是反应中氧化剂中元素氧化数降低的总数等于还原剂中元素氧化数升高的总数;(2)离子电子法。
配平的原则是氧化剂得到的电子数等于还原剂失去的电子数。
此法用于配平在溶液中进行的氧化还原反应。
5.氧化还原点对氧化剂或还原剂各自在反应中与其相应的还原产物或氧化产物所构成的物质对称为氧化还原电对,氧化还原电对中元素氧化数高的物质称为氧化态,氧化数低的物质称为还原态。
第八章氧化还原反应与氧化还原滴定法氧化还原反应是一类普遍存在的化学反应,动植物体内的代谢过程、土壤中某些元素存在状态的转化、金属冶炼、基本化工原料和成品的生产都涉及到氧化还原反应。
将氧化还原反应设计成原电池,建立了衡量物质得失电子能力强弱的定量标准一电极电势。
本章就是以电极电势为依据,讨论氧化剂和还原剂的相对强弱、氧化还原反应的方向和程度以及氧化还原滴定分析方法和应用。
§ 8- 1氧化还原反应的基本概念一、氧化数按有无电子的得失或偏移来判断是否属于氧化还原反应,有时会遇到困难。
为了避免这些困难,人们引入氧化数这一概念,以表示各元素在化合物中所处的化合状态。
1970年IUPAC较严格地定义了氧化数的概念:氧化数是某元素一个原子的荷电数,这个荷电数可由假设每个键中的电子指定给电负性更大的原子而求得。
根据此定义,确定氧化数的规则如下:(1) 在单质中,元素的氧化数为零。
如H2、02等物质中元素的氧化数为零。
(2) 在中性分子中各元素的氧化数的代数和等于零,单原子离子中元素的氧化数等于离子所带电荷数,在复杂离子中各元素的氧化数的代数和等于离子的电荷数。
(3) 某些元素在化合物中的氧化数:通常氢在化合物中的氧化数为+ 1,但在活泼金属(IA和n A)氢化物中氢的氧化数为一1;通常氧的氧化数为一2,但在过氧化物如H2O2中1 1为一1,在超氧化物中如Na02中为一,在臭氧化物如K03中为一,在氟氧化物如O2F2和2 30F2中分别为+ 1和+ 2;氟的氧化数皆为一1;碱金属的氧化数皆为+ 1,碱土金属的氧化数皆为+ 2。
例求硫代硫酸钠Na2S2O3和连四硫酸根S4O62-中S的氧化数。
二、氧化还原反应在反应过程中,氧化数发生变化的化学反应称为氧化还原反应。
元素氧化数升高的变化称为氧化,氧化数降低的变化称为还原。
而在氧化还原反应中氧化与还原是同时发生的,且元素氧化数升高的总数必等于氧化数降低的总数。
氧化还原反应与氧化还原滴定法一、单选择题1、不属于氧化还原滴定法的是A、铬酸钾法B、高锰酸钾法C、碘量法D、亚硝酸钠法E、重铬酸钾法2、氧化还原滴定法的分类依据是A、滴定方式不同B、配制滴定液所用氧化剂不同C、指示剂的选择不同D、滴定对象不同E、酸度不同3、高锰酸钾法中,调节溶液的酸性实用的是A、 HClO4 B 、H2SO4 C 、HNO3 D、 HBr E 、HCl4、间接碘量法中,加入KI的作用是A、作为氧化剂B、作为还原剂C、作为沉淀剂D、作为掩蔽剂E、作为保护剂5、间接碘量法中,滴定至终点的溶液放置后(5分钟内)又变为蓝色的原因是A、KI加入量太少B、空气中氧的原因C、待侧物与KI反应不完全D、溶液中淀粉过多E、反应速度太慢6、用K2Cr2O7作为基准物质标定Na2S2O3溶液的浓度,在放置10分钟后,要加入大量纯化水稀释,其目的是A、避免I2发挥B、增大I2的溶解度C、减慢反应速度D、降低酸度和减少[Cr3+]E、降低溶液的温度7、Na2S2O3溶液不能用直接法配制的原因是A、 Na2S2O3分子量小B、具有吸湿性C、 Na2S2O3常含有杂质D、水中溶解度小E、难于准确称量8、下列不能用碘量法测定含量的是A、漂白粉B、MnO2C、Na2SD、 Na2SO4E、 K2Cr2O79、用高锰酸钾法测定Ca2+时,所属的滴定方法是A、置换B、剩余C、直接D、间接E、返滴定10、在亚硝酸钠法中,能用重氮化滴定法测定的物质是A、季铵盐B、生物碱C、芳叔胺D、芳伯胺E、芳仲胺11、用亚硝酸钠法测定物质含量时,下列不正确的是A、亚硝酸钠法可以测定任何含氮的物质B、亚硝酸钠法一般用盐酸作为酸性介质C、亚硝酸钠法在HBr中反应速度最快D、磺胺类药物可以用亚硝酸钠法测定含量E、亚硝酸钠法采用快速滴定时温度规定在30℃以下12、配制Na2S2O3溶液时,要加入少许Na2CO3,其目的是A、中和Na2S2O3溶液的酸性B、增强Na2S2O3的还原性C、除去酸性杂质D、作抗氧剂E、防止微生物生长和Na2S2O3分解13、用K2Cr2O7作为基准物质标定Na2S2O3溶液的滴定方式是A、直接B、间接C、剩余D、置换E、氧化还原14、用间接法配制Na2S2O3溶液时,常加入少量的Na2CO3其目的是A、增大Na2S2O3的稳定性B、增大Na2S2O3的溶解性C、增大Na2S2O3的还原性D、中和Na2S2O3的碱性E、以上均是15、氧化还原反应条件平衡常数K'的大小A、能说明反应速度B、能说明反应的完全程度C、能说明反应的条件D、能说明反应的历程E、能说明反应的顺序16、亚硝酸钠法常用的酸性介质是A、 HClO4B、 H2SO4C、 HNO3D、 HBrE、 HCl17、高锰酸钾法应在下列的哪一种溶液中进行:A、强酸性溶液B、弱酸性溶液C、弱碱性溶液D、强碱性溶液E、中性溶液18、高锰酸钾滴定法指示终点是依靠A、酸碱指示剂B、金属指示剂C、吸附指示剂D、自身指示剂E、专属指示剂19.关于配制和标定I2滴定液错误的是A、由于I2腐蚀性强,故不宜分析天平上称量B、标定I2常用的基准物质是As2O3C、 I2应先溶解在KI溶液中,再稀释至所需体积D、标定操作应在碘量瓶中进行E、配制好的溶液应储存在棕色瓶中20、直接碘量法测定维生素C要求溶液的酸性是A、醋酸酸性B、盐酸酸性C、氢氧化钠碱性D、氨性E、硫酸酸性21、间接碘量法所用的滴定液是A、I2B、Na2S2O3C、Na2S2O3和 I2D、Na2S2O3和KIE、I2和KI22、间接碘量法中加入淀粉指示剂的适宜时间是A、滴定开始时加入B、滴定液滴加到一半时加入C、滴定至近终点时加入D、滴定到溶液呈无色时加入E、滴定到溶液呈黄色时加入23、高锰酸钾法所用的指示剂是A、KMnO4B、K2Cr2O7C、K2CrO4D、KIE、淀粉24、氧化还原指示剂的作用原理是A、在滴定过程中因被氧化或还原而发生结构变化,引起颜色变化B、稍微过量的指示剂将溶液染色C、与被测OX或Red结合而发生颜色反应D、指示剂被空气作用而发生颜色变化E、因为溶液的酸碱度发生变化,而引起颜色的变化25、用直接法测定维生素样品的含量时,如果溶液呈碱性,对测定结果产生的影响是A、偏高B、偏低C、过高D、结果混乱E、无影响26、直接碘量法加入淀粉指示剂的时间是A、滴定前B、终点时C、滴定开始D、近终点E、计量点时27、用K2Cr2O7标定Na2S2O3时,应选用的指示剂和加入的时间是A、K2Cr2O7 滴定开始前B、淀粉滴定开始前C、淀粉近终点时D、碘化钾滴定前E、碘化钾近终点时28、下列各项中,不属于KMnO4溶液标定操作条件的是A、用新煮沸的冷纯化水溶解基准物Na2C2O4B、标定反应应在H2SO4酸性条件下进行C、标定温度应不高于65’CD、加入催化剂,提高反应速度E、终点颜色应保持30s不褪色29、下列注意事项中,与H2O2测定无关的是A、开始和近终点时的滴定速度要放慢B、取样后,加稀硫酸,立即滴定C、取样后。
加稀硫酸,并在暗处避光放置5minD、取样时注意减小误差,最好用同一只刻度吸管E、取样时应取一份,做一份,以减少挥发、分解带来的误差30、高锰酸钾的滴定速度应A、快B、慢C、先快后慢D、先慢后快E、先慢稍快后慢二、多选择题1、碘量法中为了防止I2的挥发,应采取的措施是A、加入过量KIB、室温下进行滴定C、降低溶液的酸度D、使用碘量瓶E、滴定时不要剧烈振摇2、直接碘量法与间接碘量法的不同之处有A、滴定液不同B、指示剂不同C、加入指示剂的时间不同D、终点颜色不同E、反应的机制不同3、下列可用KMnO4法测定的物质有:A、Na2C2O4B、HAcC、 H2O2 D 、FeSO4 E、 NaOH4、间接碘量法滴定时的酸性条件为A、强酸性B、弱酸性C、强碱性D、弱碱性E、中性5、碘量法中为了防止I-被空气氧化应A、避免阳光直接照射B、碱性条件下滴定C、强酸性条件下滴定D、滴定速度适当快些E、I2完全析出后立即滴定三、判断题1、用碘量法测定二氧化锰时应选用直接碘量法。
2、对氧化还原反应来说,只要满足电势差大于等于0.35V的条件,该反应就能用于滴定分析。
3、因为氧化还原反应速度较慢,所以在氧化还原滴定中都需要加热和加催化剂。
4、标定碘液可用Na2S2O3作基准物质。
5、配制好的Na2S2O3溶液不能马上标定,是因为Na2S2O3还原性太强。
6、Fe2+样品液只能用KMnO4法测定。
7、间接碘量法不能在强酸性溶液中滴定的原因之一是Na2S2O3易分解。
8、碘量法所用的指示剂是KI的淀粉液。
9、直接碘量法间接碘量法所用的指示剂相同,终点颜色也相同。
10、KMnO4法需要在酸性条件下测定样品,是为了增强KMnO4的氧化性。
11、用碘量法测定铜盐样品时,采用的是剩余滴定法。
12、氧化还原滴定的突跃中点与化学计量点是一致的。
13、亚硝酸钠法可用于测定具有氧化性物质的含量。
14、Na2S2O3滴定液应需要前临时配制及时滴定。
15、亚硫酸钠法中,采用快速滴定法的目的是为了减小NaNO2的逸失和分解。
16、氧化还原滴定选择氧化还原指示剂的依据是电势差在突跃范围内。
四、填空题:1、原电池中的电极称为负极,发生反应;的电极称为正极,发生反应。
2、氧化还原滴定法的可分为、、和其它氧化还原滴定法。
3、氧化还原滴定法的指示剂可分为、、。
4、高锰酸钾法的滴定液为,指示剂为。
5、标定高锰酸钾滴定液的基准物质为。
6、碘量法可为、。
7、直接碘量法的滴定液为,指示剂为。
应在加入,终点的颜色为。
8、间接碘量法的滴定液为,指示剂为。
应在加入,终点的颜色为。
9、标定碘滴定液的基准物质为。
10、标定硫代硫酸钠滴定液的基准物质为。
11、亚硝酸钠法的滴定液为,主要是测定、。
12、标定亚硝酸钠滴定液的基准物质为。
五、间答题:1、简述碘量法的误差来源和减免措施。
2、配制Na2S2O3滴定液时,为什么要用新煮沸冷却至室温的纯化水?加入少许Na2CO3的目的是什么?3、高锰酸钾法有哪些优缺点?4、为了配制稳定的高锰酸钾滴定液,应采取哪些措施?六、计算题:1、精密吸取双氧水溶液25.00ml,置250.0ml容量瓶中,稀释至刻线,混均。
再精密吸出25.00ml,加H2SO4酸化,用0.02700mol/L KMnO4滴定至终点。
消耗KMnO4滴定液35.86ml,计算此样品中H2O2的含量。
(H2O2的分子量:34.02)2、精密称取0.1936g基准物质K2Cr2O7,溶于水后加酸酸化,加入足够量的KI,用Na2S2O3滴定液滴定至终点,用去33.61ml,计算Na2S2O3溶液的浓度。
(K2Cr2O7的分子量:294.2)参考答案:一、单项选择题:1~10:ABBBC DCDDD 11~20:AEDAB EADAA21~30:BCAAB CCCCD二、多项选择题:1~5:ABDE;ACDE;ACD;BE;ADE;三、判断题:1、×2、×3、×4、×5、×6、×7、√8、×9、× 10、√11、× 12、× 13、× 14、× 15、√ 16、×四、填空题:1、输出电子、氧化、接受电子、还原2、高锰酸钾法、碘量法、亚硝酸钠法3、自身指示剂、专属指示剂、氧化还原指示剂4、KMnO4、KMnO45、Na2C2O46、直接滴定法、间接滴定法7、I2滴定液、淀粉、滴定开始时、由无色到蓝色8、 Na2S2O3、淀粉、滴定至近终点时、由蓝色到无色9、As2O310、K2Cr2O711、NaNO2、芳香伯胺、芳香仲胺12、对氨基苯磺酸五、间答题:1、碘量法的误差来源有:(1)I2易挥发;(2)I- 在酸性溶液中易被空气中的氧所氧化。
减免误差的措施有:(1)防止I2的挥发:加入比理论量大2~3的KI,增加I2的溶解度。
并在室温下进行滴定。
滴定速度要适当,不要剧烈摇动。
滴定时使用碘量瓶。
(2)防止I-被空气中的氧所氧化:可通过稀释来降低溶液的酸度。
避免阳光直射。
I -与氧化性物质反应的时间不宜过长。
用Na 2S 2O 3滴定I 2的速度可适当加快。
2、下列因素会导致硫代硫酸钠不稳定易分解:(1)蒸馏水中有CO 2时会促使Na 2S 2O 3分解;(2)空气中的O 2氧化Na 2S 2O 3,使其浓度降低;(3)蒸馏水中嗜硫菌等微生物作用,促使Na 2S 2O 3分解。
因此,配制Na 2S 2O 3滴定液时,应使用新煮沸放冷的纯化水。
并加入少量的Na 2CO 3的目的是使溶液呈碱性,防止Na 2S 2O 3分解。