安徽省霍邱縣第一中學(xué) 王俊祺

FeSO4晶體純度的測定

安徽省霍邱縣第一中學(xué) 王俊祺

利用酸性KMnO4滴定亞鐵鹽，進(jìn)而測定亞鐵鹽純度的傳統(tǒng)滴定實(shí)驗(yàn)，對操作技能要求很高，容易因操作不當(dāng)及讀數(shù)不準(zhǔn)確產(chǎn)生誤差，而且根據(jù)顏色變化判斷終點(diǎn)容易受到主觀因素的影響。并不適合進(jìn)行一些沒有明顯顏色變化或找不到合適指示劑的化學(xué)反應(yīng)。本實(shí)驗(yàn)利用氧化還原電勢傳感器和滴數(shù)傳感器對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，極大地提高了實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，且降低了實(shí)驗(yàn)的操作難度。

氧化還原滴定 氧化還原電勢傳感器 滴數(shù)傳感器

氧化還原反應(yīng)滴定是中學(xué)化學(xué)幾個重要的實(shí)驗(yàn)之一，在高考試題中也經(jīng)常涉及氧化還原滴定的計(jì)算問題。然而對于常規(guī)的滴定實(shí)驗(yàn)，滴定之前需要驗(yàn)漏、排氣泡，看似簡單的操作實(shí)際上做起來并不那么簡單。而且滴定時要求先快后慢，邊滴邊振蕩，利用終點(diǎn)顏色突變判定終點(diǎn)，讀數(shù)時需要估讀到小數(shù)點(diǎn)后兩位，這對實(shí)驗(yàn)技能要求很高，還容易產(chǎn)生誤差。本實(shí)驗(yàn)利用氧化還原電勢傳感器的電勢突變判定終點(diǎn)，以及使用滴數(shù)傳感器來確定溶液的體積，能夠極大地提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性以及降低實(shí)驗(yàn)的操作難度。

一、實(shí)驗(yàn)原理

酸性KMnO4滴定Fe2+發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：MnO4-+5Fe2++8H+＝Mn2++5Fe3++ 4H2O。隨著滴定的進(jìn)行，還原性離子濃度降低，氧化性離子濃度增大，溶液中離子電勢會慢慢升高。當(dāng)Fe2+被完全氧化之后，再滴入強(qiáng)氧化性的酸性KMnO4，離子的電勢會瞬間突變（增大），此時意味著反應(yīng)終點(diǎn)已經(jīng)到達(dá)。可以在圖像中找到滴定終點(diǎn)所消耗的酸性KMnO4的準(zhǔn)確體積，代入公式：5c(KMnO4)·V(KMnO4)·10-3·M(FeSO4)/m(樣品)×100%便可計(jì)算出FeSO4晶體的純度。

二、實(shí)驗(yàn)儀器和藥品

實(shí)驗(yàn)藥品：0.05mol/L酸性KMnO4、FeSO4晶體、蒸餾水

實(shí)驗(yàn)儀器：燒杯、鐵架臺、150mL燒杯、磁力攪拌器、滴數(shù)傳感器、氧化還原電勢傳感器、數(shù)據(jù)采集器

實(shí)驗(yàn)裝置圖：

三、實(shí)驗(yàn)步驟

1.準(zhǔn)確配制0.05mol/L的酸性KMnO4溶液；

2.稱取0.5g FeSO4晶體，加入約50mL水溶解于燒杯中；

3.安裝好磁力攪拌器，接通電源。將燒杯放在磁力攪拌器上，并放入磁籽；

4.將滴數(shù)傳感器固定在磁力攪拌器上，取出氧化還原電勢傳感器，用蒸餾水沖洗之后固定在滴數(shù)傳感器上，保證底部的玻璃珠完全浸沒在溶液中且與磁籽有一定的距離；

5.在滴數(shù)傳感器的上方安裝金屬夾，將裝有約20ml酸性KMnO4溶液的塑料試劑庫用夾子固定好。保證其尖嘴處正置于滴數(shù)傳感器上方；

6.打開磁力攪拌器，點(diǎn)擊數(shù)據(jù)采集，然后將塑料試劑庫上方的閥門打開（下方的閥門用于控制滴速）；

7.觀察圖像變化，待到電勢曲線發(fā)生突變時，可關(guān)閉上方的閥門，停止滴定，同時停止采集。

四、數(shù)據(jù)分析

圖一

圖二

從圖二中可以找出，當(dāng)酸性KMnO4滴入6.39mL時，終點(diǎn)達(dá)到。通過計(jì)算得出該FeSO4晶體純度為48.56%（以FeSO4計(jì)）

五、數(shù)字滴定實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢

1.磁力攪拌器勻速攪拌能保證液體充分反應(yīng)。標(biāo)準(zhǔn)液由滴數(shù)傳感器勻速滴出，不必先快后慢自動化操作，簡單易行。

2.根據(jù)電勢突變判斷反應(yīng)終點(diǎn)，不必關(guān)注終點(diǎn)顏色變化來終止滴定，避免了主觀因素造成的誤差。因而適用范圍更廣。

3.從軟件中直接找到電勢突變點(diǎn)對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)液體積，十分準(zhǔn)確，不必估讀。傳感器采集實(shí)際滴入待測液的KMnO4體積，不受氣泡干擾。

由此可見，利用傳感器技術(shù)能夠有效地提高實(shí)驗(yàn)的精確度并降低實(shí)驗(yàn)的難度，且繪制出的圖像也經(jīng)常出現(xiàn)在高考的試題中，有條件的學(xué)校，應(yīng)該大力推廣傳感器的使用。