实验背景:

通过使用钌铱钛网阳极和TA1钛合金阴极,在平均电流约为3A的环境下电解接近饱和的氯化钾溶液1天多,随后煮沸电解液\冷却析晶\抽滤\干燥,我得到了约20g白色粉末.粉末吸湿性弱,易干燥,室温下在水中溶解度较小并且溶解度随温度变化大,推测是混有杂质的氯酸钾.

图:一部分产物

实验目的:

测定自制氯酸钾中氯酸钾的质量分数,以便于制定改进方案或者进行下一步实验

溶液配置:

pH3.6缓冲液:将4mL冰乙酸与1.69g三水合乙酸钠于烧杯混合并加入少量水溶解,转移至50mL容量瓶,洗涤烧杯并将洗涤液转移至容量瓶,定容,摇匀,装瓶

第一次实验:使用碘量法

实验原理:在酸性条件下碘化钾还原氯酸钾获得碘,用硫代硫酸钠标准溶液滴定测定碘的含量,从而计算出样品中氯酸钾的含量

实验原理验证:

将少量碘化钾与样品溶于约2mL水,混合,不出现黄色.加入1mL缓冲液,不出现黄色.加热至沸腾,不出现黄色.冷却,加入少量磷酸,出现较深黄色.说明KI与氯酸钾反应需要较低的pH,而缓冲液无法达到.继续加入硫代硫酸钠,溶液变为无色并带有少量黄色沉淀,伴有硫化氢臭,说明在反应所需的pH下硫代硫酸钠会分解,干扰滴定.

所以需要制定改进方案:

1.选用在反应所需酸性条件下不分解的还原剂,如抗坏血酸.抗坏血酸能被碘定量氧化,可以用来滴定,但其较易被空气氧化.

2.在使用硫代硫酸钠滴定前,调pH至3.5-4.0.可以通过加入缓冲液并稀释实现.

第一次实验失败

此处参考文献大多是中文

第二次实验:使用碘量法

实验原理:在酸性条件下碘化钾还原氯酸钾获得碘,用抗坏血酸标准溶液滴定测定碘的含量,从而计算出样品中氯酸钾的含量

实验原理验证:

将0.25g样品与5g碘化钾混合,加入适量水溶解,加入10mL磷酸,产生棕黄色.密塞,于暗处反应5分钟,打开塞子,洗涤容器壁,加入15mLpH缓冲液,用0.5mol/L的抗坏血酸溶液滴定,发现加入远超正常含量的抗坏血酸后仍然无法使滴定液变为无色.

分析原因:

在强酸性条件下,碘离子易被空气中的氧气氧化而造成较大误差.而氯酸根离子和碘离子反应也需要酸性较强的环境,这就造成了矛盾

第二次实验失败

随后我放弃了中文搜索,到谷歌去搜了一下"Titration chlorate",便有了后续改进的头绪.

文献:

95-unlocked.pdf 562.80KB PDF 238次下载 预览

该文献中提到,在强酸性条件下碘离子易被氧气氧化,而同样能被氯酸根氧化的溴离子不会.可以通过强酸性条件下溴离子与氯酸根反应,并将产生的溴和碘离子反应,并用磷酸钠稀释来解决碘离子被氧气氧化的问题.

A difficulty that can present itself under highly acidic reaction conditions is the oxidation of iodide ion to iodine resulting in a positive bias. To minimize this potential problem, bromide ion is used as the reducing agent. Bromide ion is not oxidized by oxygen under these conditions. After the reaction is completed (20 min), iodide ion is added to the sample and iodine is formed following reaction with bromine resulting from the reduction of the chlorine species originally present in the sample. Rapid dilution of the sample with sodium phosphate lowers the acidity of the sample thus minimizing unwanted side reactions.

由此制定下一步实验方案:

将样品溶于水,加入溴化钠和适量盐酸,反应后迅速加入过量碘化钾和磷酸钠,并使用硫代硫酸钠标准溶液测定碘的含量.

[未完待续]