温克勒法测溶解氧

把水样中的氧固定成棕色沉淀,酸化释放出碘,再用硫代硫酸钠滴定。比较冷水、温水和不饱和水样,看溶解氧怎样随温度变化。

难度 ●●○ 约 30 分钟

实验目的 用温克勒法测定空气饱和水的溶解氧,与 Benson–Krause 饱和值比较,并由滴定体积算出饱和百分数。
300 mL 溶解氧瓶 · 0.02500 M Na₂S₂O₃ · 淀粉指示剂

温克勒法测溶解氧

2 Mn(OH)X2+OX2→2 MnO(OH)X2\ce{2Mn(OH)2 + O2 -> 2MnO(OH)2} MnO(OH)X2+3 IX−+4 HX+→MnX2++IX3X−+3 HX2O\ce{MnO(OH)2 + 3I- + 4H+ -> Mn^2+ + I3- + 3H2O} IX3X−+2 SX2OX3X2−→3 IX−+SX4OX6X2−\ce{I3- + 2S2O3^2- -> 3I- + S4O6^2-}
③ 量取 201.3 mL(相当于 200 mL 原水样)到锥形瓶中滴定
溶解氧瓶 05101520253035404550STIR50100150200
滴定管读数 0.00mL
剩余 I₃⁻0.00 µM

先固定、再酸化,然后滴定:黄棕 → 淡黄时加淀粉 → 深蓝 → 无色。

计算:O₂ 把 Mn(OH)₂ 氧化成 MnO(OH)₂(1 个 O₂ 对应 2 个 Mn),酸化后每个 MnO(OH)₂ 从过量 I⁻ 中释放 1 个 I₂,I₃⁻ 再与 S₂O₃²⁻ 按 1 : 2 反应,所以 1 个 O₂ 消耗 4 个 S₂O₃²⁻;0.02500 M 硫代硫酸钠滴定 200 mL 原水样时,每毫升正好对应 1.000 mg/L。两种试剂各 1 mL 挤出了瓶中 2 mL 水样,所以要量取 200 × 300/298 = 201.3 mL。水样的溶解氧由 Benson–Krause 方程按温度和饱和百分数给出。锥形瓶的颜色由 I₃⁻、I₂ 和淀粉–碘配合物的吸收带计算(与本站碘量法组件相同,I⁻ 按约 3 mmol/L 计);溶解氧瓶中沉淀的颜色只是示意:没有氧时为白色 Mn(OH)₂,氧越多越接近棕色。

操作步骤

  1. 水样:20 °C、空气饱和。依次点“加 MnSO₄ 和碱性碘化物–叠氮化钠”和“加浓 H₂SO₄”,观察沉淀和溶液的颜色。
  2. 用 0.02500 M 硫代硫酸钠滴定 201.3 mL(相当于 200 mL 原水样)。溶液褪成淡黄色时加淀粉,再逐滴加到蓝色刚好消失,记下终点读数。
  3. 换成 5 °C 和 30 °C 的空气饱和水样各做一次。
  4. 最后测一份 20 °C、只有 60 % 饱和的水样,以及一份完全除氧(0 %)的水样。

注意观察

  • 20 °C 空气饱和的水样:棕色沉淀,酸化后呈黄棕色,终点约在 9.09 mL,即 9.09 mg/L,与 Benson–Krause 饱和值一致。
  • 5 °C 的水样约需 12.77 mL,30 °C 的只需约 7.56 mL:从 5 °C 升到 30 °C,水能溶解的氧少了约 41 %。
  • 60 % 饱和的水样约需 5.46 mL(5.46 mg/L);除氧的水样固定后是白色的 Mn(OH)₂,酸化后几乎无色,加淀粉也不变蓝。

真实实验室

  • 采样时用管子把水引到瓶底,让水溢流一会儿再盖塞,瓶中不能留气泡;在现场立即固定,酸化后尽快滴定,以免碘挥发或 I⁻ 被空气氧化。
  • 碱性碘化物–叠氮化钠试剂腐蚀性很强,叠氮化钠剧毒;浓硫酸要沿瓶颈缓慢加入。操作时戴手套和护目镜。
  • 硫代硫酸钠溶液会慢慢分解,使用前要用碘酸钾或重铬酸钾标定;淀粉溶液放久了会失效,终点变得不敏锐。

全部实验