[興倫智能課堂] 容量分析

第一節測定維生素 $\text{C}$ 的含量

測定原理

維生素 $\text{C}$ 是對人體健康十分重要的一種維生素。利用氧化還原滴定，可測定樣本中維生素 $\text{C}$ 的含量。這個滴定過程是建基於維生素 $\text{C}$ 和碘之間的氧化還原反應。

\[\ce{$\underset{\mathrm{維生素 C}}{\ce{C6H8O6 (aq)}}$ + I2 (aq) -> $\underset{\mathrm{脫氫維生素 C}}{\ce{C6H6O6 (aq)}}$ + 2I^- (aq) + 2H^+ (aq)}\]

然而，碘的水溶液不穩定，不能長期保存。為確保實驗的準確性，我們利用碘(V)酸根離子 ($\ce{IO3^- (aq)}$) 和碘離子 ($\ce{I^- (aq)}$) 在酸性溶液中即時反應生成碘。

\[\ce{IO3^- (aq) + 5I^- (aq) + 6H^+ (aq) -> 3I2 (aq) + 3H2O (l)}\]

很多蔬菜水果中均含有維生素 $\text{C}$

測定方法

在滴定過程中，要使用的試劑主要是已知濃度的碘(V)酸鉀溶液和碘化鉀溶液。指示劑是澱粉溶液。

測定主要按以下步驟進行：

將 $25.0\text{ cm}^{3}$ 樣本移放至錐形瓶中，加入足量的碘化鉀溶液，適量的稀氫氯酸和數滴澱粉溶液。
用碘(V)酸鉀溶液進行滴定錐形瓶中的混合物，直至溶液呈深藍色，並且 $30$ 秒內不褪色。

在這個過程中，碘(V)酸鉀會先與混合物中的碘化鉀反應，生成碘。生成的碘會立刻與樣本中的維生素 $\text{C}$ 發生氧化還原反應。當所有的維生素 $\text{C}$ 均被氧化後，第一滴過量的碘便會與澱粉溶液反應，生成深藍色的物質，顯示到達滴定終點。
記錄滴定前後所消耗的碘(V)酸鉀溶液的體積，通過計算，得出樣本中維生素 $\text{C}$ 的含量。

碘能和澱粉溶液結合成深藍色的物質

計算維生素 $\text{C}$ 的含量

某同學使用 $0.00500\text{ mol dm}^{-3}$ 碘酸鉀溶液，測定某種濃縮白葡萄汁中維生素 $\text{C}$ 的含量。

試計算每立方分米該葡萄汁樣本中含有多少克維生素 $\text{C}$。

題解：

由反應式可知，消耗的 $\ce{IO3^- (aq)}$ 與生成的 $\ce{I2}$ 的摩爾比是 $1:3$， \[\ce{IO3^- (aq) + 5I^- (aq) + 6H^+ (aq) -> 3I2 (aq) + 3H2O (l)}\] 因此，根據滴定結果，可以計算出消耗的 $\ce{IO3^-}$ 的摩爾數，再計算出生成 $\ce{I2}$ 的摩爾數。 \[\begin{align} \ce{IO3^-} \text{的摩爾數} &=0.00500 \text{ mol dm}^{-3} \times (24.2-2.2) \times 10^{-3} \text{ dm}^{3}\\ &= 1.10 \times 10^{-4} \text{ mol} \\ \\ \text{生成的 $\ce{I2}$ 的摩爾數} & = 1.10 \times\ 10^{-4} \text{ mol} \times 3 \\ & = 3.30 \times 10^{-4} \text{ mol} \end{align}\]

所生成的 $\ce{I2}$ 全部與樣本中的維生素 $\text{C}$ 反應。根據反應式，可求出樣本中維生素 $\text{C}$ 的摩爾數，然後，計算出維生素 $\text{C}$ 質量。 \[\ce{C6H8O6 (aq) + I2 (aq) -> C6H6O6 (aq) + 2I^- (aq) + 2H^+ (aq)}\] \[\begin{align} \text{樣本中的維生素 C 的摩爾數} & = \ce{I2} \text{的摩爾數} \\ & = 3.30 \times 10^{-4} \text{ mol} \\ \\ \text{樣本中的維生素 C 的質量} & = 176.0 \text{ g mol}^{-1} \times 3.30 \times 10^{-4} \text{ mol} \\ & = 0.0581 \text{ g} \end{align}\]

下一步

計算樣本中維生素 $\text{C}$ 的含量。 \[\begin{align} \text{樣本中維生素 C 的含量} & = \frac{0.0581 \text{ g}}{0.0250\text{ dm}^{3}} \\ & = 2.32 \text{ g dm}^{-3} \end{align}\]

下一步