1 目的要求

(1) 掌握高锰酸钾标准溶液的配制和标定方法。

(2) 学习高锰酸钾法测定过氧化氢含量的方法。

2 实验原理

H₂O₂是医药、卫生行业上广泛使用的消毒剂，它在酸性溶液中能被KMnO₄定量氧化而生成氧气和水，基反应如下：

$$  5H_2O_2 + 2MnO_4^- + 6H^+ = 2Mn^{2+} + 8H_2O + 5O_2  $$

滴定在酸性溶液中进行，反应时锰的氧化数由+7变到+2。开始时反应速度慢，滴入的KMnO₄溶液褪色缓慢，待Mn²⁺生成后，由于Mn²⁺的催化作用加快了反应速度。

生物化学中，也常利用此法间接测定过氧化氢酶的活性。在血液中加入一定量的H₂O₂，由于过氧化氢酶能使过氧化氢分解，作用完后，在酸性条件下用标准KMnO₄溶液滴定剩余的H₂O₂，就可以了解酶的活性。

3 仪器试剂

酸式滴定管、锥形瓶、小烧杯、棕色试剂瓶、量筒、容量瓶、分析天平。

4 实验步骤

4.1 KMnO₄溶液的粗配

取2mol/L高锰酸钾溶液20ml置于试剂瓶中，加水稀释至200ml。

4.2 KMnO₄溶液的标定

精确称取0.15~0.20g预先干燥过的Na₂C₂O₄两份，分别置于250ml锥形瓶中，各加入40ml蒸馏水和10ml的6mol/L硫酸溶液，水浴加热直约75~78℃。趁热用待标定的KMnO₄溶液进行滴定，开始时，滴定速度宜慢，在第一滴KMnO₄滴入后，不断摇动溶液，当紫红色退去很慢，应减慢滴定速度，同时充分摇动溶液。当溶液呈现微红色并在半分钟不褪色，即为终点。试算KMnO₄溶液的浓度。滴定过程要保持温度不低于60℃。

4.3 H₂O₂含量的测定

用移液管吸取1ml的30%双氧水样品，置于200ml容量瓶中，加水稀释至标线，混合均匀。

用移液管吸取20ml上述稀释液，置于250ml玻璃锥形瓶中，各加入水20ml、10ml的6mol/L硫酸、3滴1mol/L硫酸锰溶液，用KMnO₄标准溶液滴定至微红色。平行滴定两次，相对误差应小于0.3%，计算样品中H2O2的含量。

4.4 公式

$$  C(KMnO_4) = \frac{2}{5}m(草酸钠) × \frac{1000}{M(草酸钠)} × V(高锰酸钾)  $$

$$  ρ(双氧水) = \frac{\frac{5}{2}c(高锰酸钾) × V(高锰酸钾) ×M(双氧水)}{1.00} × \frac{200}{20}  $$

实验记录与数据处理

思考题

(1) 用KMnO₄滴定法测定双氧水中H₂O₂的含量，为什么要在酸性条件下进行？能否用HNO₃或HCl或HAc代替H₂SO₄调节溶液的酸度？

答：不可以，HNO₃有氧化性，使测定结果偏低。HCl有还原性，使测定结果偏高。HAc是弱酸，部分电离。滴定必须在强酸性溶液中进行，若酸度过低KMnO₄与被滴定物作用生成褐色的Mn(OH)₂沉淀。在室温下，KMnO₄与Na₂C₂O₄之间的反应速度慢，故必须将溶液加热至70~80℃，但温度不能超过90℃，否则Na₂C₂O₄分解。

(2) 用KMnO₄溶液滴定双氧水时，溶液能否加热，为什么？

(3) 为什么本实验要把市售双氧水稀释后才进行滴定？

(4) 本实验过滤用玻璃砂漏斗，能否用定量滤纸过滤？

(5) 用Na₂C₂O₄标定KMnO4溶液浓度时，酸度过高或过低有无影响？溶液的温度对滴定有无影响？

(6) 配制KMnO₄溶液时为什么要把KMnO₄水溶液煮沸？配好的KMnO₄溶液为什么要过滤后才能使用？

(7) 如果是测定工业品H₂O₂，一般不用KMnO₄法，请你设计一个更合理的实验方案？

(8) 为什么滴定速度过快会产生棕褐色沉淀？对测定结果有何影响？

答：来不及反应，产生了二氧化锰。是结果偏大。

附注

(1) KMnO₄溶液在加热及放置时，均应盖上表面皿。

(2) KMnO₄作为氧化剂通常是在H₂SO₄酸性溶液中进行，不能用HNO₃或HCl来控制酸度。在滴定过程中如果发现棕褐色浑浊，这是酸度不足引起的，应立即加入稀H₂SO₄，如已达到终点，应重做实验。

(3) 标定KMnO₄溶液浓度时，加热可使反应加快，但不应热至沸腾，因为过热会引起草酸分解适宜的温度为75~85℃。在滴定到终点时溶液的温度应不低于60℃。

(4) 开始滴定时反应速度较慢，所以要缓慢滴定，待溶液中产生了Mn2⁺后，由于Mn²⁺对反应的催化作用，使反应速度加快，这时滴定速度可加快，但注意不能过快，近终点时更须小心地缓慢滴入。