龙源电力 属于什么集团:硫代硫酸钠标准溶液的配制和标定

一．实验目的

1. 掌握硫代硫酸钠标准溶液的配制和标定方法

2. 了解淀粉指示剂的作用原理，掌握淀粉指示剂的正确使用；

3. 了解使用带磨口塞锥形瓶的必要性和操作方法。

二．实验原理

 简述硫代硫酸钠标准溶液为什么要预先配制；

标定用的基准物质，间接滴量法的工作原理；

标定反应的指示剂，滴定前后溶液颜色的变化；

有关反应式，计算公式。

Na₂S₂O₃不是基准物质，因此不能直接配制标准溶液。配制好的Na₂S₂0₃溶液不稳定，容易分解，这是由于在水中的微生物、CO₂、空气中O₂作用下，发生下列反应：

Na₂S₂O₃ → Na₂SO₃ + S↓
S₂O₃^2- + CO₂ + H₂O → HSO₃^- + HCO₃^- + S↓ （微生物）
S₂O₃^2- + 1/2 O₂ → SO₄^2- + S↓

此外，水中微量的Cu²⁺或Fe³⁺等也能促进Na₂S₂O₃溶液分解。
   因此，配制Na₂S₂O₃溶液时，需要用新煮沸(为了除去CO₂和杀死细菌)并冷却了的纯水，加入少量Na₂CO₃，使溶液呈弱碱性，以抑制细菌生长。这样配制的溶液也不宜长期保存，使用一段时间后要重新标定。如果发现溶液变浑或析出硫，就应该过滤后再标定，或者另配溶液。

K₂Cr₂O₇，KIO₃等基准物质常用来标定Na₂S₂O₃溶液的浓度。称取一定量基准物质，在酸性溶液中与过量KI作用，析出的I₂，以淀粉为指示剂，用Na₂S₂O₃溶液滴定，有关反应式如下：

Cr₂O₇^2- + 6I^- + 14H⁺ = 2Cr³⁺ + 3I₂↓ + 7H₂O

或     IO₃^- + 5I^- + 6H⁺ = 3I₂↓ + 3H₂O

    K₂Cr₂O₇(或KIO₃)与KI的反应条件如下：
   a.溶液的酸度愈大，反应速度愈快，但酸度太大时，I^-容易被空气中的O₂氧化，所以酸度一般以0.2～0.4mol·L^-1为宜。
b.K₂Cr₂O₇与KI作用时，应将溶液贮于碘瓶或磨口锥形瓶中(塞好磨口塞)，在暗处放置一定时间，待反应完全后，再进行滴定。KIO₃与KI作用时，不需要放置，宜及时进行滴定。

    c.所用KI溶液中不应含有KIO₃或I₂。如果KI溶液显黄色，则应事先用Na₂S₂O₃溶液滴定至无色后再使用。若滴至终点后，很快又转变为I₂淀粉的蓝色，表示KI与K₂Cr₂O₇的反应未进行完全，应另取溶液重新标定。

显色指示剂

有的物质本身并不具有氧化还原性，但它能与氧化剂或还原剂产生特殊的颜色，因而可以指示滴定终点。例如，可溶性淀粉与碘溶液反应，生成深蓝色的化合物，当I₂被还原为I^-时，深蓝色消失，因此，在碘量法中，可用淀粉溶液作指示剂。淀粉的组成对显色灵敏度有影响。含直链结构多的淀粉，其显色灵敏度较含支链结构多的淀粉的显色灵敏度为高，且色调更近纯蓝，红紫色成份较少。在室温下，用淀粉可检出约10^-5mol·L^-1的碘溶液；温度高，灵敏度降低。

至今尚未制得纯的H₂S₂O₃，但其盐如Na₂S₂O₃·5H₂O却极有用。S₂O₃^2-的构型和SO₄^2-相似，均为四面体形，可认为它是SO₄^2-中的一个“O”被“S”所取代的产物，所以叫硫代硫酸盐（Thiosulfate）。

    亚硫酸盐和硫反应生成硫代硫酸盐

Na₂SO₃ + S = Na₂S₂O₃

    Na₂S₂O₃·5H₂O又称大苏打或海波，它有以下三个性质：
    (1)遇酸分解为SO₂和S

S₂O₃^2- + 2H⁺ = SO₂ + S + H₂O

同时有一个副反应 (速度较慢)

5S₂O₃^2- + 6H⁺ = 2S₅O₆^2-(连五硫酸盐) + 3H₂O

定影液遇酸失效,就是因为发生了上述反应。
    (2)具有还原性。如和Cl₂的反应

S₂O₃^2- + 4Cl₂ + 5H₂O = 2HSO₄^- + 8H⁺ + 8Cl^-
S₂O₃^2- + Cl₂ + H₂O = SO₄^2- + S + 2H⁺ + 2Cl^-

    纺织工业上先用Cl₂作纺织品的漂白剂，而后再用S₂O₃^2-作脱氯剂，就是利用了上述反应。反应的生成物因S₂O₃^2-和Cl₂的相对量不同而异。
    S₂O₃^2-和I₂生成连四硫酸盐的反应则是定量进行的。

I₂ + 2S₂O₃^2- = S₄O₆^2- + 2I^-

所以Na₂S₂O₃是定量测定I₂的试剂。

    (3)作为配位体，S₂O₃^2-和Ag⁺、Cd²⁺等形成配离子。
如 ：Ag⁺ + 2S₂O₃^2- ＝ Ag（S₂O₃)₂^3-    b₂ = 4×1O¹³

S₂O₃^2-和金属阳离子形成单基配位或双基配位的配离子。

1Cr₂O₇^2--3 I₂ -6S₂O₃^2-

三．实验步骤

1. 0.1mol·L^-1硫代硫酸钠标准溶液的配制。
  加热500mL纯水至沸，并保持15min左右，冷却待用。
  称取所需量的Na₂S₂O₃·5H₂O、0.1gNa₂CO₃，用已冷却的沸水溶解、搅拌，待试剂溶解后转移到已洗至纯水的棕色试剂瓶中，加纯水保持总体积为500mL。

2         标定
  准确称取0.1～0.15gK₂Cr₂O₇三份，分放在250mL带塞锥形瓶中，加少量水，使其溶解，加1gKI，8mL6mol·L^-1HCl，塞好塞子后充分混匀，在暗处放5min。稀释至100mL，用Na₂S₂O₃标准溶液滴定。当溶液由棕红色变为淡黄色时，加2mL5g·L^-1淀粉，边旋摇锥形瓶边滴定至溶液蓝色刚好消失即到达终点。

四．实验数据

1

2

3

m (K₂Cr₂O₇) /g

V₀ /ml

V_t  /ml

△V /ml

C / mol/L

c (平均) / mol/L

误差

S

T

舍后c (平均) / mol/L

五．思考题

1.硫代硫酸钠溶液为什么要预先配制？为什么配制时要用刚煮沸过并已冷却的蒸馏水? 为什么配制时要加少量的碳酸钠？

答：Na₂S₂O₃不是基准物质，因此不能直接配制标准溶液。配制好的Na₂S₂0₃溶液不稳定，容易分解，这是由于在水中的微生物、CO₂、空气中O₂作用下，发生下列反应：

Na₂S₂O₃ → Na₂SO₃ + S↓
S₂O₃^2- + CO₂ + H₂O → HSO₃^- + HCO₃^- + S↓ （微生物）
S₂O₃^2- + 1/2 O₂ → SO₄^2- + S↓

此外，水中微量的Cu²⁺或Fe³⁺等也能促进Na₂S₂O₃溶液分解。
  因此，配制Na₂S₂O₃溶液时，需要用新煮沸(为了除去CO₂和杀死细菌)并冷却了的纯水，加入少量Na₂CO₃，使溶液呈弱碱性，以抑制细菌生长。

2重铬酸钾与碘化钾混合在暗处放置5min后，为什么要用水稀释至100ml,再用硫代硫酸钠溶液滴定？如果在放置之前稀释行不行，为什么？

答：I₂与Na₂S₂O₃的反应需在中性或弱酸性的条件下进行，如不稀释酸性太强，Na₂S₂O₃会分解，I^-易被空气中的氧氧化；Cr₂O₇^2-的还原产物Cr³⁺绿色，若不稀释颜色太深对终点观察不利。

4         硫代硫酸钠溶液的标定中，用何种滴定管，为什么？

碱管，呈碱性

5         为什么不能早加淀粉，又不能过迟加？

答：因淀粉吸附I₃^-，使I₂不易放出，影响实验结果的准确性，所以不能过早加入。
（2）因加了过量的KI，产物碘与过量的I^-生成I₃^- ：

I₂ + I^- I₃^-

    I₃^-呈红棕色，溶液由红棕色变为淡黄色时，说明大部分的I₂已与S₂O₃^2-反应，未反应的I₂少了，因此可以加入淀粉指示剂。
 淀粉溶液最好能在终点前的0.5mL时加入。