在化学分析中,准确配制和标定溶液是确保实验结果可靠性的关键步骤之一。硫代硫酸钠(Na₂S₂O₃)作为一种常用的还原剂,在滴定分析中广泛应用,而其浓度的精确测定通常通过与已知浓度的氧化剂进行反应来实现。重铬酸钾(K₂Cr₂O₇)因其稳定性好、易于保存且氧化性强,成为硫代硫酸钠标定的理想选择。
实验原理
重铬酸钾在酸性条件下可被还原为三价铬离子(Cr³⁺),同时硫代硫酸钠被氧化为硫酸钠。该反应遵循以下化学方程式:
\[ K_2Cr_2O_7 + 6Na_2S_2O_3 + 7H_2SO_4 \rightarrow 3Na_2SO_4 + Cr_2(SO_4)_3 + 7H_2O + K_2SO_4 \]
从上述反应可以看出,每摩尔的重铬酸钾能够消耗6摩尔的硫代硫酸钠。因此,通过精确称量一定质量的重铬酸钾并控制反应条件,可以计算出硫代硫酸钠的实际浓度。
实验步骤
1. 试剂准备
- 配制0.1 mol/L的标准重铬酸钾溶液。
- 使用蒸馏水配制适量的稀硫酸溶液(约1:5体积比)。
- 将待标定的硫代硫酸钠溶液稀释至适当浓度备用。
2. 基准物质称取
- 准确称取一定量的重铬酸钾(通常为0.1-0.2克),置于干净的锥形瓶中。
3. 加入稀硫酸
- 向装有重铬酸钾的锥形瓶内加入预先配制好的稀硫酸溶液,并摇匀使其完全溶解。
4. 滴定操作
- 使用移液管吸取一定体积的稀释后的硫代硫酸钠溶液加入锥形瓶中。
- 开始缓慢滴加碘化钾溶液,边加边摇动锥形瓶,直至溶液呈现浅黄色。
- 继续加入几滴淀粉指示剂,此时溶液会迅速变蓝。
- 缓慢滴入硫代硫酸钠溶液,直至蓝色恰好消失为止,记录所消耗的硫代硫酸钠溶液体积。
5. 数据处理
- 根据公式 \( C_{Na_2S_2O_3} = \frac{m_{K_2Cr_2O_7} \times 6}{V_{Na_2S_2O_3}} \) 计算硫代硫酸钠的实际浓度。
- 其中,\( m_{K_2Cr_2O_7} \) 表示重铬酸钾的质量(单位:克),\( V_{Na_2S_2O_3} \) 表示消耗的硫代硫酸钠溶液体积(单位:毫升)。
注意事项
- 在整个实验过程中,必须保证所有仪器清洁无污染,避免引入杂质影响结果准确性。
- 滴定时应控制滴速适中,防止过快导致终点判断失误。
- 硫代硫酸钠溶液需现配现用,长期存放可能导致部分分解,从而影响标定精度。
通过以上方法,我们可以有效地完成硫代硫酸钠溶液的标定工作。这种方法不仅操作简便,而且结果精确,广泛应用于水质监测、食品检测等多个领域。