实验类型： 验证 要求：必修 学时：3
一、实验目的
1. 掌握KMnO4标准溶液标定方法；对自动催化反应有所了解;
2．掌握KMnO4法测定H2O2试液中H2O2含量的方法。
3. 对KMnO4自身指示剂的特点有所体会
二、实验原理
由于高锰酸钾试剂中常含有MnO2等杂质，蒸馏水中常含有微量还原性物质，能与KMnO4作用析出MnO2，因此不能用直接法配制其准确浓度的溶液。
配制时： 称取稍多于理论量的KMnO4固体，溶解在规定体积的蒸馏水中，并加热煮沸约1h，放置7～10d后，用微孔玻璃砂芯漏斗过滤，除去析出的沉淀。将过滤的KMnO4溶液贮藏于棕色瓶中，放置暗处，以待标定。标定KMnO4的基准物质很多，有H2C2O4·2H2O，Na2C2O4，(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O，As2O3，纯铁丝等。其中最常用的是Na2C2O4， 因为它易提纯稳定，不含结晶水，在105～110℃烘干2h，放入干燥器中冷却后，即可使用。在H2SO4介质中，MnO4-与C2O42-的反应：
2 MnO4-＋5 C2O42-＋16H＋＝2Mn2＋＋10CO2＋8H2O
为了使上述反应能快速定量地进行，应注意以下条件：
(1) 温度 在室温下，上述反应的速度缓慢，因此常需将溶液加热至75～85℃时进行滴定。滴定完毕时溶液的温度也不应低于60℃。而且滴定时溶液的温度也不宜太高，超过90℃，部分H2C2O4会发生分解：
H2C2O4 → CO2+ CO+ H2O
(2) 酸度 溶液应保持足够的酸度。酸度过低，KMnO4易分解为MnO2; 酸度过高，会促使H2C2O4的分解。
(3) 滴定速度 由于上述反应是一个自动催化反应，随着Mn2+的产生，反应速率逐渐加快。特别是滴定开始时，加入第一滴KMnO4时，溶液褪色很慢(溶液中仅存在极少量的Mn2+)，所以开始滴定时，应逐滴缓慢加入，在KMnO4红色没有褪去之前，不急于加入第二滴。待几滴KMnO4溶液加入，反应迅速之后，滴定速度就可以稍快些。如果开始滴定就快，加入的KMnO4溶液来不及与C2O42-反应，就会在热的酸性溶液中发生分解，导致标定结果偏低。 若滴定前加入少量的MnSO4作催化剂，则滴定一开始，反应就能迅速进行，在接近终点时，滴定速度要缓慢逐滴加入。
(4) 滴定终点 用KMnO4溶液滴定至终点后，溶液中出现的粉红色不能持久。因为空气中的还原性物质和灰尘等能与缓慢作用，使还原，故溶液的粉红色逐渐褪去。所以，滴定至溶液出现粉红色且半分钟内不褪色，即可认为达到了滴定终点。
H2O2是一种常用的消毒剂，在医药上使用较为广泛。在酸性条件下，可用KMnO4标准溶液直接测定H2O2，其反应如下：
2MnO4－+5H2O2+6H+＝2Mn2＋+5O2+8H2O
此反应可在室温下进行。开始时反应速度较慢，随着Mn2+的产生反应速度会逐渐加快。因为H2O2不稳定，反应不能加热，滴定时的速度仍不能太快。测定时，移取一定体积H2O2的稀释液，用KMnO4标准溶液滴定至终点，根据KMnO4溶液的浓度和所消耗的体积，计算H2O2的含量。
三、主要试剂与仪器
1. Na2C2O4(基准试剂)
2. H2SO4（3mol·L-1）(1+5)
3. 0.02 mol·L-1KMnO4(A.R.)
4. 双氧水样品（约30%H2O2水溶液）
5. MnSO4（1mol·L-1）
6. 容量瓶（100mL），吸量管（1mL），移液管（100mL），酸式滴定管（25mL），锥形瓶
四、实验步骤
1.KMnO4标准溶液的配制（约0.02mol·L-1）
称取0.4gKMnO4溶于100mL蒸馏水中，盖上表面皿，加热至沸并保持微沸状态1小时，冷却后，用玻璃砂芯漏斗过滤，滤液贮于清洁带塞的棕色瓶中备用。
2.KMnO4溶液浓度的标定
准确称取0.06~0.08gNa2C2O4基准试剂三份，分别置于100mL锥形瓶中，加20mL水使其溶解。加入10mL3mol·L-1H2SO4溶液，加热到75-85℃（开始冒蒸气时的温度），趁热用待标定的KMnO4溶液进行滴定。开始滴定反应速度很慢，待第一滴红色消失再继续滴定。随后可稍快，但仍须是逐滴加入（以红色能及时消退为准），滴定至溶液呈微红色，半分钟内不褪即为终点。滴定结束时溶液的温度一般不应低于60℃。
二、双氧水中H2O2含量的测定
用吸量管移取双氧水样品1.00mL，置于100mL容量瓶中，加水稀释至刻度。充分摇匀后，用移液管移取10.00mL置于100mL锥形瓶中，加3mol·L-1H2SO45mL及1mol·L-1MnSO4溶液2-3滴，用KMnO4标准溶液滴定至呈微红色，半分钟内不褪即为终点。平行测定三次。
五、数据记录与处理
高锰酸钾标准溶液浓度的计算，取三次测定的平均值。
过氧化氢含量计算：，取三次测定的平均值。
| 实验号码 记录项目 |
Ⅰ |
Ⅱ |
Ⅲ |
| m（Na2C2O4）/g |
|
|
|
| V KMnO4 (mL) |
|
|
|
| c KMnO4 (mol/L) |
|
|
|
| 平均值c KMnO4 (mol/L) |
|
| 相对偏差% |
|
|
|
| 平均相对偏差% |
|
|
|
| V H2O2 (mL) |
|
|
|
| V KMnO4 (mL) |
|
|
|
| ωH2O2 (g/mL) |
|
|
|
| 平均值ωH2O2 (g/mL) |
|
| 相对偏差% |
|
|
|
| 平均相对偏差% |
|
|
|
六、注意事项：
1、用硫酸作介质，不用其他酸。
2、标定KMnO4时需加热，因室温时反应过慢，加热至瓶口有水珠凝结，或看到冒气，但不能过热防止KMnO4在酸性条件下分解。在滴定过程中温度不低于60度。
3、严格控制滴定速度，慢－快－慢，开始反应慢，第一滴红色消失后加第二滴，此后反应加快时可以快滴，但仍是逐滴加入，防止KMnO4过量分解造成误差，滴定至颜色褪去较慢时再放慢速度。
4、滴定时防止烫伤，滴完一个再加热另一个。
5、滴定H2O2不需要加热，因过氧化氢易分解。
6、滴定H2O2时室温下滴定速度更慢，要严格控制速度。
七、思考题：
1. 在配制KMnO4溶液的过程中要用微孔玻璃漏斗过滤，能否用滤纸？为什么？
因为KMnO4有强氧化性，可以和滤纸里的成分进行反应，所以不能用滤纸。
2. 配制KMnO4溶液应注意些什么?用Na2C2O4标定KMnO4溶液时，为什么开始滴入的紫色消失缓慢，后来却消失的越来越快，直至滴定终点出现稳定的紫红色？
KMnO4有强的氧化性，所以在初步配制完成后要静止一段时间，使其可以与水中的还原性物质充分进行反应。滴定生成的Mn2+对反应有催化作用，反应速度随Mn2+的量的增加而加快。
3. 用KMnO4法测定H2O2溶液时，能否用HNO3、HCl和HAc控制酸度？为什么？
在较强的酸性溶液中，KMnO4才能定量氧化H2O2，HAc不能达到此反应的要求，HCl可与KMnO4发生诱导反应，使反应不能定量进行。HNO3具有氧化性，会干扰KMnO4与H2O2的正常反应。
4. 配制KMnO4溶液时,过滤后的滤器上沾附的物质是什么？应选用什么物质清洗？
5. H2O2有什么重要性质？使用时应注意些什么？
H2O2在碱性介质中是比较强的氧化剂，在酸性介质中既是氧化剂，又是还原剂，在溶液中很易除去。对环境无污染，使用时避免接触皮肤。
