实训五 Na₂S₂O₃标准溶液（0.1mol·L^-1）的配制与标定

 

一、实训目标

1、掌握Na₂S₂O₃标准溶液的配制方法和注意事项。

2、学习使用碘瓶和正确判断淀粉指示液指示终点。

3、了解置换碘量法的过程、原理，并掌握用基准物K₂Cr₂O₇标定Na₂S₂O₃溶液浓度的方法。

4、学习固定重量称量法。

二、实训原理

硫代硫酸钠标准溶液通常用Na₂S₂O₃·5H₂O配制，由于Na₂S₂O₃遇酸即迅速分解产生S，配制时若水中含CO₂较多，则PH偏低，容易使配制的Na₂S₂O₃变混浊。另外水中若有微生物也能够慢慢分解Na₂S₂O₃。因此，配制Na₂S₂O₃通常用新煮沸放冷的蒸馏水，并先在水中加入少量Na₂CO₃，然后再把Na₂S₂O₃溶于其中。

   标定Na₂S₂O₃溶液可用KBrO₃，KIO₃,K₂Cr₂O₇, KMnO₄等氧化剂，以K₂Cr₂O₇用得最多。标定时采用置换滴定法，使K₂Cr₂O₇先与过量KI作用，再用欲标定浓度的Na₂S₂O₃溶液滴定析出I₂。第一步反应为：

                    Cr₂O₇^2-＋14H^﹢＋6I^ˉ＝3I₂＋2Cr^3﹢＋7H₂O

在酸度较低时此反应完成较慢，若酸度太强又有使KI被空气氧化生成I₂的危险，因此必须注意酸度的控制并避光放置10分钟，此反应才能定量完成。第二步反应为：

                   2S₂O₃^2﹣＋I₂＝S₂O₅^2﹣＋2I^ˉ

第一步反应析出的I₂用Na₂S₂O₃溶液滴定，以淀粉溶液作指示剂。淀粉溶液与I₂分子形成蓝色可溶性吸附化合物，使溶液呈蓝色。达到终点时，溶液中的I₂全部与Na₂S₂O₃作用，则蓝色消失。但开始I₂太多，被淀粉吸附得过牢，就不易被完全夺出，并且也难以观察终点，因此必须在滴定至近终点时方可加入淀粉溶液。

  Na₂S₂O₃与I₂的反应只能在中性或弱酸性溶液中进行，因为在碱性溶液中会发生下面的副反应：            S₂O₃^2﹣＋4I^ˉ＋10OH^ˉ＝2SO₄^2﹣＋8I^ˉ＋5H₂O

  而在酸性溶液中Na₂S₂O₃又易分解：

                 S₂O₃^2﹣＋2H^﹢＝S↓＋SO₂↑＋H₂O

所以进行滴定以前溶液应加以稀释，一为降低酸度，二为使终点时溶液中的Cr³⁺离子不致颜色太深，影响终点观察。另外KI浓度不可过大，否则I₂与淀粉所显颜色偏红紫，也不利于观察终点。

三、实训资源

仪器：分析天平、台秤、碱式滴定管、锥形瓶(250ml)、移液管(20ml)、容量瓶(200ml)、烧杯、碘量瓶(250ml) 

试剂：K₂Cr₂O₇(s)、Na₂S₂O₃·5H₂O(s)(A.R.)、Na₂CO₃(s)(A.R.)、KI(20%)，HCl(6mol·L-1)、淀粉溶液(0.5%)、HCL溶液（4mol·L^-1）

四、实训内容及实训操作步骤

1、Na₂S₂O₃溶液的配制：在500ml含有0.2g Na₂CO₃的新煮沸放冷的蒸馏水中加入Na₂S₂O₃·5H₂O.13g，使完全溶解，放置一周后再标定。

2、Na₂S₂O₃溶液的标定：

（1）、用固定重量称量法称取在120℃干燥至恒重的基准物K₂Cr₂O₇(0.5g于小烧杯中，加水使溶解，定量转移到100ml容量瓶中，加水至刻线，混匀，备用。

（2）、用移液管量取20.00ml K₂Cr₂O₇(溶液于碘瓶中，加KI 2g，蒸馏水15ml，HCL溶液（4mol·L^-1）5ml，密塞，摇匀，封水，在暗处放置10分钟。

（3）、加蒸馏水50ml稀释，用Na₂S₂O₃液滴定至终点，加淀粉指示液2ml，继续滴定至蓝色消失而显亮绿色，即达终点。

（4）、重复标定三次，相对偏差不能超过0.2％.

   为防止反应产物I₂的挥发损失，平行试验的碘化钾试剂不要在同一时间加入，做一份加一份。

（5）、结果计算：

 

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

I₂  +  2S₂O₃^2-  =  2I^-  +  S₄O₆^2-

n(K₂Cr₂O₇)=n(Cr₂O₇^2-)=n(3I₂)=n(6S₂O₃^2-)=n(Na₂S₂O₃)

即   =

或

 

五、实验记录与数据处理

 

六、注意事项

1、K₂Cr₂O₇与KI反应进行较慢，在稀溶液中尤慢，故在加水稀释前，应放置10分钟，使反应完全。

2、滴定前，溶液要加水稀释。

3、酸度影响滴定，应保持在0.2～0.4mol·L^-1的范围内。

4、KI要过量，但浓度不能超过2～4％，因为碘离子太浓，淀粉指示剂的颜色转变不灵敏。

5、终点有回褪现象，如果不是很快变蓝，可认为是由于空气中氧的氧化作用造成，不影响结果；如果很快变蓝，说明K₂Cr₂O₇与KI反应不完全。

6、近终点，即当然也为绿里带点棕色时，才可加指示剂。

7、滴定开始时要掌握慢摇快滴，但近终点时，要慢滴，并用力振摇，防止吸附。

七、反馈评价

1、配制Na₂S₂O₃溶液时为什么要提前两周配制？为什么用新煮沸放冷的蒸馏水？

2、标定Na₂S₂O₃标准溶液时为什么要在一定酸度范围，酸度过高或过低有何影响？为什么滴定前要先放置10分钟？为什么先加50ml水稀释后再滴定？

3、KI为什么必须过量？其作用是什么？

4、如何防止I₂的挥发和空气氧化I^{-­­­}？

5、称取K₂Cr₂O₇基准物1.2258g是怎么计算出来的？

6、为什么在滴定至近终点时才加入淀粉指示液？过早加入会出现什么现象？

7、为什么要求使用碱性式滴定管进行硫代硫酸钠溶液的滴定？