在水質(zhì)檢測(cè)中氧化還原滴定法是常用的分析手段，它能夠根據(jù)使用滴定劑的種類又分為不同的方法，在日常水質(zhì)分析中常用的有高錳酸鉀滴定法、重鉻酸鉀法、碘量滴定法和溴酸鉀滴定法。今天我們要講解的就是如何利用高錳酸鉀滴定法檢測(cè)飲用水中耗氧量。

什么是高錳酸鉀滴定法

高錳酸鉀法是以高錳酸鉀(KMnO4)為滴定劑的滴定分析方法。由于高錳酸鉀是一種強(qiáng)氧化劑,不僅可以用于直接滴定Fe(Ⅱ)、As(Ⅲ)、Sb(Ⅲ)、H2O2、C2O4、NO2以及其他具有還原性的物質(zhì)(包括很多有機(jī)化合物),還可以間接測(cè)定能與C2O4定量沉淀為草酸鹽的金屬離子等,因此高錳酸鉀法應(yīng)用廣泛。KMnO4本身呈紫色,在酸性溶液中,被還原為Mn2+(幾乎無(wú)色),滴定時(shí)無(wú)需另加指示劑。它的主要

缺點(diǎn)是試劑含有少量雜質(zhì),標(biāo)準(zhǔn)溶液不夠穩(wěn)定,反應(yīng)歷程復(fù)雜,并常伴有副反應(yīng)發(fā)生。因此,滴定時(shí)要嚴(yán)格控制條件,已標(biāo)定的KMnO4溶液放置一段時(shí)間后,應(yīng)重新標(biāo)定

MnO4的氧化能力與溶液的酸度有關(guān)。在強(qiáng)酸性溶液中,KMnO4被還原為Mn2,其半反應(yīng)式為

MnO₄^- +8H⁺+5e^-?Mn²⁺+4H2O

在微酸性、中性或弱堿性溶液中半反應(yīng)式為

MnO₄^- +2H₂O+3e^-?MnO₂+4OH-

反應(yīng)后生成棕色的MnO2,妨礙終點(diǎn)的觀察。在強(qiáng)堿性溶液中(NaOH的濃度大于2mol/L),很多有機(jī)化合物與MnO4反應(yīng),半反應(yīng)式為

MnO^-₄ + e^- ?MnO^2-₄

因此,常利用KMnO4的強(qiáng)氧化性作滴定劑,并可根據(jù)水樣中被測(cè)定物質(zhì)的性質(zhì)采用不同的反應(yīng)條件。

高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制與標(biāo)定

高錳酸鉀為暗紫色棱柱狀閃光晶體,易溶于水。KMnO4試劑中含有少量MnO2及其他雜質(zhì)。由于KMnO4的氧化性強(qiáng),在生產(chǎn)、儲(chǔ)存和配制過(guò)程中易與還原性物質(zhì)作用,如蒸餾水中含有的少量有機(jī)物質(zhì)等。因此KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液不能直接配制。

 為了配制較穩(wěn)定的KMnO4溶液,可稱取稍多于計(jì)算用量的KMnO4,溶于一定體積的蒸餾水中,例如配制0.1000mo/L[(1/5KMnO4)=0.1000mo0/L]的KMnO4溶液時(shí),首先稱取KMnO4試劑3.3~3.5g,用蒸餾水溶解并稀釋至1L。將配好的溶液加熱至沸騰,并保持微沸1h,然后在暗處放置2~3d,使溶液中可能存在的還原性物質(zhì)充分氧化。用微孔玻璃砂芯漏斗過(guò)濾除去析出的沉淀。將溶液儲(chǔ)存于棕色瓶中,標(biāo)定后使用。如果需要較稀的KMnO4溶液,則用無(wú)機(jī)物蒸餾水(在蒸餾水中加少量KMnO4堿性溶液,然后重新蒸餾即得)稀釋至所需濃度。

標(biāo)定KMnO4的基準(zhǔn)物質(zhì)主要有Na2C2O4、H2C2O2·2H2O、(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O、As2O3、純鐵絲等。由于Na2C2O4易于提純、穩(wěn)定、不含結(jié)晶水,因此常用Na2C2O4作基準(zhǔn)物質(zhì)。Na2C2O4在105~10℃烘干2h,冷卻后即可使用。

飲用水耗氧量及其測(cè)定方法

耗氧量是指1L水中的還原性物質(zhì)（無(wú)機(jī)物和有機(jī)物）在一定條件下被KMnO4氧化所消耗KMnO4的數(shù)量,用mgO2/L表示。較清潔水樣的耗氧量測(cè)定,通常用酸性KMnO4法。

測(cè)定方法及相應(yīng)反應(yīng):酸性條件下,水樣加入過(guò)量已標(biāo)定的KMnO4水溶液(C1,V1),沸水浴反應(yīng)30min;取下趁熱加入過(guò)量Na2C2O4(C2,V2),與剩余的KMnO4反應(yīng),紫紅色消失;用KMnO4滴定至淡粉色在0.5min不消失(C1,V1)。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:有機(jī)物多,紫色變淡;有機(jī)物少,紫色變化不大。

最終使用計(jì)算公式得出耗氧量數(shù)值。

耗氧量(mgO2/L)=[C1(V1+V`1)-C2V2]×8×1000/V_水

式中

C1-KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度(1/5KMnO4),mol/L;

V1-開(kāi)始加入KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液的量,ml;

V`1-滴定時(shí)消耗KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液的量,ml;

C2-Na2C2O4標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度(1/2Na2C2O4),mol/L;

V2-加入Na2C2O4標(biāo)準(zhǔn)溶液的量,ml;

V_水-水樣的體積,ml;

8—氧的換算系數(shù)

高錳酸鉀滴定時(shí)的注意事項(xiàng)

1.想要消除[CL^-]的于擾,可以加Ag2SO4進(jìn)行沉淀掩蔽。

2.加快反應(yīng)速度措施:增加反應(yīng)物濃度-KMnO4過(guò)量;升溫100℃反應(yīng),80℃滴定;滴定時(shí)加催化劑Mn²⁺。