[興倫智能課堂] 容量分析

第二節測定家用漂白劑中次氯酸鈉的濃度

測定原理

某些樣本中含有氧化劑，例如，家用漂白劑中含有氧化劑——次氯酸鈉。利用碘/硫代硫酸鈉進行氧化還原滴定，可測定樣本溶液中氧化劑的濃度。

向已知體積的含有某種氧化劑的樣本溶液中，加入過量的碘化鉀溶液。此時，氧化劑與碘離子反應，生成碘。以家用漂白劑為例，在酸性條件下，漂白劑中的 $\ce{ClO^- (aq)} $ 與 $\ce{I^- (aq)} $ 反應，生成碘。
\[\ce{ClO^- (aq) + 2I^- (aq) + 2H^+ (aq) -> I2 (aq) + Cl^- (aq) + H2O(l)}\]

用已知濃度的硫代硫酸鈉標準溶液滴定反應生成的碘，得出所消耗的硫代硫酸鈉溶液的體積。
\[\ce{I2 (aq) + 2S2O3^2- (aq) -> 2I^- (aq) + S4O6^2- (aq)}\]
根據滴定結果，可依次計算出硫酸硫酸鈉的摩爾數和碘的摩爾數，從而計算出生成碘所消耗的氧化劑的摩爾數。

測定方法

在滴定過程中，要使用的試劑主要是碘化鉀溶液和硫代硫酸鈉標準溶液。指示劑是澱粉溶液。

測定主要按以下步驟進行：

將 $25.0\text{ cm}^{3}$ 含氧化劑的樣本移放至錐形瓶中，加入足量的碘化鉀溶液和適量的稀酸。由於樣本中的氧化劑與碘離子反應，生成碘，此時的溶液呈棕色。
用硫代硫酸鈉標準溶液滴定錐形瓶中的混合物，至混合物呈淡黃色。此時，加入澱粉溶液，混合物立刻呈深藍色。
繼續用硫代硫酸鈉標準溶液進行滴定，直至混合物剛好變為無色，即達到滴定終點。
記錄滴定前後所消耗的硫代硫酸鈉溶液的體積，通過計算，得出樣本中氧化劑的含量。

請注意：

在使用硫代硫酸鈉溶液滴定碘時，作為指示劑的澱粉溶液並不是在滴定前就加入到錐形瓶中的，而是在快要到達當量點時才加入的。這是因為，若過早加入澱粉溶液，在到達當量點時，部分碘仍會附在澱粉粒子上，那麼，需要加入過量的硫代硫酸鈉溶液才能令混合物變為無色，從而導致滴定結果出現誤差。

計算漂白劑中次氯酸鈉的濃度

某同學使用 $0.0500\text{ mol dm}^{-3}$ 硫代硫酸鈉溶液，測定某種漂白劑中次氯酸鈉的濃度。其主要步驟和結果如下。

試計算漂白劑中次氯酸鈉的濃度。

題解：

由反應式可知，$\ce{I^- (aq)}$ 與 $\ce{S2O3^2- (aq)}$ 的摩爾比是 $1:2$， \[\ce{I2 (aq) + 2S2O3^2- (aq) -> 2I^- (aq) + S4O6^2- (aq)}\] 因此，根據滴定結果，可計算出消耗的 $\ce{S2O3^2- (aq)}$ 的摩爾數，再計算出 $\ce{I2 (aq)}$ 的摩爾數。 \[\begin{align} \text{滴定消耗的 $\ce{S2O3^2- (aq)}$ 的摩爾數} & = 0.0500\text{ mol dm}^{-3} \times(26.9-0.5) \times 10^{-3} \text{ dm}^{3} \\ & = 1.32 \times 10^{-3} \text{ mol} \\ \\ \ce{I2 (aq)} \text{的摩爾數} & = 1.32 \times 10^{-3} \text{ mol} \times \frac{1}{2} \\ & = 6.60 \times 10^{-4} \text{ mol} \end{align}\]

$\ce{I2}$ 是由樣本中的 $\ce{ClO^- (aq)}$ 與在步驟 1 中加入的 $\ce{I^- (aq)}$ 反應所生成的，因此，根據 $\ce{I2 (aq)}$ 的摩爾數，可計算出 $25.0\text{ cm}^{3}$ 稀釋後的樣本中含有 $\ce{ClO^- (aq)}$ 的摩爾數。 \[\ce{ClO^- (aq) + 2I^- (aq) + 2H^+ (aq) -> I2 (aq) + Cl^- (aq) + H2O(l)}\] \[\begin{align} \ce{ClO^- (aq)} \text{的摩爾數} & = \ce{I2} \text{的摩爾數} \\ & = 6.60 \times 10^{-4} \text{ mol} \end{align}\] 所以，在 $250.0\text{ cm}^{3}$ 的樣本中， \[\begin{align} \text{ $\ce{ClO^- (aq)}$ 的摩爾數} & = 6.60 \times 10^{-4} \text{ mol} \times 10 \\ & = 6.60 \times 10^{-3} \text{ mol} \end{align}\]

下一步

計算漂白劑中次氯酸鈉的濃度。
由於 $1\text{ mol}$ $\ce{NaClO}$ 中含有 $1\text{ mol}$ $\ce{ClO^- (aq)}$，因此， \[\begin{align} \text{樣本中 $\ce{NaClO}$ 的濃度} & =\text{樣本中 $\ce{ClO^- (aq)}$ 的濃度} \\ & = \frac{6.60 \times 10^{-3}\text{ mol}}{0.010 \text{ dm}^{3}} \\ & = 0.660 \text{ mol dm}^{-3} \end{align}\]

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