“高锰酸钾溶液标定”实验中两个问题的讨论

作者：曹继莲

来源：《中学教学参考·中旬》 2013年第12期

大学理学院(850000）曹继莲

一、提出问题

在高锰酸钾的配制和标定实验中，常常会有褐色沉淀产生，教师常常解释为以下两个原因：一是滴定速度过快；二是酸度不够。给出的相应解决方法：一是滴定速度放慢；二是多加点硫酸。这是不是产生褐色沉淀的原因，用以上方法就可以避免褐色沉淀产生吗？针对以上问题，笔者通过实验验证及理论分析进行了探究。

二、实验

1.仪器和主要试剂

锥形瓶、酸式滴定管、H2SO4(3mol·L-1）、Na2C2O4(s,AR)、已配制好的浓度约为0.02mol·L-1的KMnO4溶液

2.实验过程

（1）称取0.2克左右预先干燥过的Na2C2O4一份，置于锥形瓶中，加2mL（正常实验中加入的是10mL）H2SO4(3mol·L-1)和40mL蒸馏水使其溶解，慢慢加热直到有蒸汽冒出（约

75℃~85℃），取5mL0.02mol·L-1KMnO4溶液倒入。观察到紫红色慢慢褪去，得到无色溶液，并没有发现褐色沉淀产生。

（2）用酸式滴定管盛取0.02mol·L-1KMnO4溶液，继续对锥形瓶中的剩余溶液滴定，同时充分摇匀，快终点时放慢滴定速度，直至锥形瓶溶液在半分钟内仍保持为红色不褪。此时可看到粉红色透明溶液。

（3）继续用0.02mol·L-1KMnO4滴定约1-2mL,并放在酒精灯上稍微加热，此时溶液中出现褐色沉淀。

3.对实验现象的理论分析

（1）滴定速度对褐色沉淀产生的影响分析

从实验（1）中我们可以看出，刚开始滴定速度快慢并不影响褐色沉淀是否产生，即使我们把5mL0.02mol·L-1KMnO4溶液倒入，也没有发现褐色沉淀。具体原因对照电极电势差可知，差值越大，越先被氧化。根据这个理论，我们可以得出，在有大量草酸根离子存在的情况下，Mn2+和MnO-4在酸性条件下不可能反应生成褐色沉淀MnO2，而是MnO-4和C2O2+4优先反应。

在实验（2）中，我们要求接近终点时要放慢滴定速度，是因为此时溶液中C2O2-4的浓度很小，和滴入的MnO-4碰撞的机会减少；而Mn2+的浓度却大得多，如果滴入太快，就会出现褐色沉淀。

从实验（3）中我们可以看出，在酸性和较高温度条件下，Mn2+和MnO-4很容易发生下列反应：

2MnO-4+3Mn2++2H2O=5MnO2+4H+

所以我们发现了褐色沉淀。

（2）酸度对褐色沉淀产生的影响分析

KMnO4在不同的酸度下，会发生下列反应：

强酸：MnO-4+8H++5e-=Mn2++4H2O；

中性、弱酸（碱）：MnO-4+2H2O+3e-=MnO2+4OH-；

强碱：MnO-4+e-=MnO2-4。

实验中用0.2克左右的Na2C2O4，以此质量根据反应方程式计算

（5C2O2-4+2MnO2-4+16H+=10CO2+2Mn2++8H2O）

，需要的H+大约是4.8×10-3mol，我们加入2mLH2SO4(3mol·L-1)，其中的H+就达到大约12×10-3mol，即使反应到终点，在溶液中仍有大量H+存在。所以，在上述实验中，不存在酸度不够的说法。况且，常规实验中加入的是10mLH2SO4(3mol·L-1)，如果再产生褐色沉淀，并不是酸度不够的原因。

三、结论

从以上分析我们可以得知：在高锰酸钾的标定过程中，要防止褐色沉淀产生，一是要注意在接近终点时，滴定速度要放慢，并充分摇匀；二是正确判断终点，KMnO-4不要滴定过量。

参考文献

［1］南京大学《无机及分析化学实验》编写组.无机及分析化学实验.第4版，北京：高等教育出版社，2006:140-141.

［2］南京大学《无机及分析化学实验》编写组.无机及分析化学实验.第4版，北京：高等教育出版社，2006:115.

［3］大连理工大学无机化学教研室.无机化学.第5版，北京：高等教育出版社，2006:577.

(责任编辑 罗艳）