高錳酸鉀溶液的標定及其常見影響因素分析

劉曉林，馬文莉

(西安近代化學研究所，陜西 西安 710065)

高錳酸鉀是強氧化劑，容易與水中有機物、空氣中塵埃等還原性物質反應以及自身能自動分解。因此，高錳酸鉀溶液應保存在棕色溶液瓶中，并定期進行標定。標定高錳酸鉀溶液的基準物質常用草酸鈉，也可以用硫代硫酸鈉標準溶液來標定。實際標定過程中高錳酸鉀溶液在棕色滴定管內數值讀取存在一定難度，滴定過程中影響因素較多。因此，探討與分析常見影響因素對準確、順利標定高錳酸鉀溶液尤為重要。

實驗結果的判斷及有效期按照GJB 1886—94中，0.1 mol/L 高錳酸鉀標準溶液平行實驗測定的允許差應小于0.2%，常溫下有效期為3 個月。

1 實驗部分

1.1 材料與儀器

碘化鉀、硫酸、淀粉、草酸鈉均為分析純。

AL204 型電子分析天平。

1.2 實驗方法

1.2.1 硫代硫酸鈉法［1］分別用少量高錳酸鉀溶液和硫代硫酸鈉標準溶液沖洗具塞、無塞滴定管內壁3 次。取待標定的高錳酸鉀溶液于具塞滴定管，硫代硫酸鈉標準溶液于無塞滴定管中。排空滴定管下端空氣，將兩支滴定管夾在滴定管臺座兩邊。取標記好的具塞錐形瓶一個，調節具塞滴定管中溶液的“0”位，以彎月面上沿壓零位刻線為標準讀取，采用讀數卡讀數。再以6 ～7 mL/min 的流速取25.00 ～35.00 mL的高錳酸鉀溶液于錐形瓶內。加入蒸餾水80 mL，加入2 g 碘化鉀及20%硫酸溶液20 mL，蓋上磨口塞，混勻，在暗處靜置5 min。以硫代硫酸鈉標準溶液滴至溶液呈淡黃色，加入3 mL 淀粉溶液，繼續滴至藍色消失即為終點。讀數讀至最小分度值的1/10 并記錄。以上步驟重復2 次，分別量取相近但不相同的(25.00 ～35.00 mL)高錳酸鉀溶液進行標定，分別得出3 次平行實驗數據。

式中 c(1/5KMnSO4)——高錳酸鉀溶液濃度，mol/L;

C1——硫代硫酸鈉標準溶液濃度，mol/L;

V1——硫代硫酸鈉標準溶液用量，mL;

V——高錳酸鉀溶液用量，mL;

V0——空白試驗高錳酸鉀溶液用量，mL。

高錳酸鉀溶液最終標定值的計算結果精確到小數后五位有效數字。

1.2.2 草酸鈉法［1］根據擬配制濃度稱取(精確至0.000 1 g)相近但不相同的3 個基準試劑草酸鈉樣品，分別放入標記好的錐形瓶中。加入一次蒸餾水50 mL，20 mL 30%硫酸溶液溶解。以欲標定的高錳酸鉀溶液滴定，接近終點時放入溫度計，加熱至60 ～70 ℃，繼續滴至溶液呈粉紅色保持30 s 不消失即為終點。同時作空白試驗。以上步驟重復2 次，得出3 次實驗結果。

2 結果與討論

2.1 標定結果

同批次高錳酸鉀溶液不同方法標定結果見表1。

表1 同批次高錳酸鉀溶液不同方法標定結果對照表Table 1 Results comparison table of calibration of potassium hypermanganate solution by different methods

兩種方法標定結果在小數后第5 位不同，完全滿足一般分析測試要求。兩種實驗結果各自保持平行，并小于平行測定的允許誤差0.2%。并且兩種實驗之間平行，也小于平行測定的允許誤差，實驗結果可靠。實驗2 中，加熱后滴定時需攜有玻璃溫度計的錐形瓶晃動，有因玻璃之間碰撞損壞引起的實驗失敗可能。測量溶液用溫度計不能取出，因為粘取溶液拿出后會影響標定結果。草酸鈉標定實驗前，需要提前在烘箱里干燥基準試劑草酸鈉3 ～4 h。滴定時酸度、加熱溫度、滴定速度均對實驗有影響。實驗1 中所用輔助試劑較實驗2 多，玻璃器具應用較多以及基準物質為標準溶液，因此對所用物品準確性要求高。

2.2 標定結果超差、不平行及其常見影響因素的分析

通過實際工作中的多次反復標定實驗證明，以下因素常影響高錳酸鉀標準溶液的標定結果。

2.2.1 玻璃器具的影響 玻璃器具未清洗干凈有掛壁現象，如滴定管、量筒未清洗干凈，會導致所滴、量取溶液少于實際體積，少量溶液殘留于滴定管、量筒內壁。因實驗初始滴、量取溶液減少，導致與其進一步化學反應的其它溶液用量減少。同時，由于掛壁程度的不同，可導致多次實驗結果不平行。

2.2.2 滴定管內空氣未排的影響 無塞滴定管下端橡膠連接管內空氣未排，使無塞滴定管內溶液量少于標示量。實驗中可導致堿性溶液終末讀數較實際值增大而影響實驗結果。

2.2.3 試劑的影響 配制高錳酸鉀溶液的試劑不純，溶液儲存一段時間后容易分解，造成溶液不穩定，標定時平行試驗超差，常導致標定實驗失敗無法順利進行。

2.2.4 環境的影響 高錳酸鉀溶液本身顏色濃重，在棕色滴定管內讀數較為困難，如自然光線不好的陰天無法準確、清晰地讀取數值。標定受天氣的限制，必須在自然光線充足的晴朗天氣下進行。彎月面的讀取較一般無色溶液困難，以彎月面上沿壓滴定管刻線來讀取。彎月面讀數是否準確直接影響實驗結果的數值計算。

2.2.5 輔助試劑的影響 輔助試劑的好壞可通過影響標定過程中溶液顏色的變化而影響實驗終點的判斷，最終影響實驗結果。

2.2.6 實驗人員的影響 實驗者是否完全按照實驗要求、步驟進行操作及實驗者讀數估計能力，對終點變化的判斷能力等人為因素都直接影響實驗結果。

2.2.7 實驗2 中滴定速度的影響 滴定開始必須待前一滴溶液褪色后再加第2 滴，要慢滴快搖，一旦產生Mn2+，可適當加快滴定速度，但不應過快，若滴定速度過快，部分KMnO4在熱溶液中分解［2］，影響標定準確度。

2.2.8 實驗2 中溫度的影響 實驗證明，在室溫下，KMnSO4與C2O42－之間反應速度緩慢，必須將溶液加熱，但溫度不能太高，否則引起H2C2O4分解為CO2、CO 和H2O，因此，一般在(65 ±5)℃為宜，即溶液剛冒蒸汽時溫度，終點時溫度不能低于60 ℃［3］。

3 結論

同批次高錳酸鉀溶液兩種不同標定方法的實驗結果分別是0.101 57 mol/L 和0.101 54 mol/L。實驗之間平行測定誤差為0.16%，均保持平行，未超出平行測定的最大允許誤差(0.2%)。標定高錳酸鉀過程中的常見影響因素有玻璃器具的影響、環境的影響、試劑以及輔助試劑純度的影響、實驗人員的影響、滴定速度與溫度的影響。實驗結果表明排除以上影響因素的情況下，以基準物質標定高錳酸鉀溶液的多次實驗結果可以平行并且不超過最大允許誤差，有力的保證了實驗順利進行和實驗結果的準確性。

［1］ 劉玉坤，王榮里，王常俊，等. GJB 1886—94 標準溶液的制備及標定［S］.北京:中國兵器工業總公司，1994.

［2］ 邊清泉，李華蘭，楊馳，等. 應用化學專業畢業論文教學中存在的問題與指導策略［J］.綿陽師范學院學報，2010，29(2):141-144.

［3］ 尚杰鋒，李金利，榮中波.高錳酸鉀標準溶液的穩定性及標定準確性探討［J］.大氮肥，2003，26(2):106-108.