碘量法

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碘量法或称碘量滴定法是一种分析化学中常用到的滴定方法,同时也是一种氧化还原滴定的方法,碘量法中,通过碘单质的生成或者反应完全作为滴定终点的现象。 碘量法分为间接碘量法和直接碘量法,间接碘量法通过与被分析物反应释放出的碘滴定,而直接碘量法使用碘单质滴定

滴定终点前后溶液的颜色

基本原理[编辑]

碘量法经常被用来测定水溶液中氧化剂浓度,比如生态研究中的测定溶解氧含量或者例如游泳池中活性氯的浓度。 首先需要知道样品溶液的体积,再加入过量且量已知的碘化物溶液,样品中的氧化剂将碘离子氧化为碘单质,碘单质溶于含碘化物的溶液生成I
3
,溶液最终变为深褐色。

之后,含I
3
的溶液用标准硫代硫酸钠溶液滴定,并且以淀粉为指示剂,以此计算出之前生成的I
3
的量,间接地计算出之前的氧化剂的量。

I
3
具有一定的氧化性:

I3- + 2 e- 3 I- (Eo = + 0.5355 V)

同时硫代硫酸钠具有较低的电极电势

S4O62- + 2 e- 2 S2O32- (Eo = + 0.08 V)[1]

并组成了最终的总反应:

I3- + 2 S2O32- → S4O62- + 3 I- (Eo = + 0.4555 V)

为了方便起见,在水溶液中,一般写作I2而不是I
3

当溶液深蓝色消失时,意味着碘单质已被完全反应, 即到达了滴定终点。

当然,用来滴定碘含量的还原剂并不一定选用硫代硫酸钠,我们也可以选择氯化亚锡、砷(III)、锑(III)。[2] 值得注意的是,在pH值较低时,会发生如下的副反应:

S2O32− + 2 H+ → SO2 + S + H2O

有些反应在特定的pH值范围内是可逆的,因此在滴定之前应当调整样品溶液至合适的pH值。例如,如下反应,在pH<4时为可逆反应:

H3AsO3 + I2 + H2O → H3AsO4 + 2 H+ + 2 I-

碘单质的易挥发性容易引起滴定的误差,这可以通过确保加入的碘化物是过量来有效避免,同时,降低溶液的温度也是减小挥发造成的误差的有效方法。强光、亚硝酸盐铜离子催化碘化物氧化为碘单质,所以在加入碘化物之前,应当除去样品中的亚硝酸盐和铜离子。

应用[编辑]

碘量法在容量分析法中应用十分广泛,例如测定铜离子、氯酸盐过氧化氢和水中溶解氧的含量:

2 Cu2+ + 4 I- → 2 CuI + I2
6 H+ + ClO3- + 6 I- → 3 I2 + Cl- + 3 H2O
2 H+ + H2O2 + 2 I- → I2 + 2 H2O
2 H2O + 4 Mn(OH)2 + O2 → 4 Mn(OH)3
2 Mn3+ + 2 I- → I2 + 2 Mn2+

测定亚硫酸盐亚硫酸氢盐[编辑]

在酸性介质中,亚硫酸根或亚硫酸氢根能将碘单质还原为碘离子。因此,将过量的碘标准溶液加入已知体积的样品中,亚硫酸根或亚硫酸氢根会与碘离子发生定量反应:

SO32- + I2 + H2O → SO42- + 2 H+ + 2 I-
HSO3- + I2 + H2O → SO42- + 3 H+ + 2 I-


测定铁氰化钾[编辑]

当碘离子被加入铁氰化钾溶液时,溶液中存在以下反应平衡:

2 [Fe(CN)6]3- + 2 I- 2 [Fe(CN)6]4- + I2

在强酸性条件下,该反应会向正方向进行,但在中性条件下会变为可逆反应,但在强酸性条件下,硫代硫酸钠会分解。因此,为促进反应的进行,在溶液中加入过量的锌盐,锌离子会与亚铁氰根发生定量的反应并生成沉淀,促进反应的进行:

2 [Fe(CN)6]3- + 2 I- + 2 K+ + 2 Zn2+ → 2 KZn[Fe(CN)6] + I2

这样可以避免使用强酸性环境,有效的避开了硫代硫酸盐在强酸性下分解的问题,也使得铁氰化钾可以用碘量法进行测量。

参考资料[编辑]

  1. ^ Lide, David R. (编), CRC Handbook of Chemistry and Physics 87th, Boca Raton, FL: CRC Press, 2006, ISBN 0-8493-0487-3 
  2. ^ Template:VogelQuantitative6th