实验二 水中溶解氧的测定教案

实验二 水中溶解氧的测定

【实验目的】

1、学习溶解氧水样的采取方法。

2、掌握用间接碘量法测定水样中溶解氧的方法原理及基本操作。 【实验原理】

溶解于水中的氧称为溶解氧，水中的溶解氧来自空气中的氧及水生植物释放出来的氧，水越深，水温越高，水中含盐量越多，还原性物质越多，溶解氧越少。溶解氧有利于水生生物的生存。如许多鱼类在水中含溶解氧低于3-4mg/L 时就不能生存，但对于金属设备有腐蚀作用，如锅炉水中溶解氧含量应低于0.05-0.1mg/L .所以，在工业供水分析中对溶解氧的测定是很重要的。同时，溶解氧的测定对水体自净作用的研究有极其重要的作用，它可以帮助了解水体在不同的地点进行自净的速度。

溶解氧的测定方法有膜电极法、比色法和碘量法。对溶解氧含量较高的水样，常采用碘量法测定，下面是碘量法的测定原理。

水样中加入硫酸锰和氢氧化钠溶液，生成氢氧化锰沉淀，这一沉淀中的锰，是与水中的溶解氧定量反应的。 Mn 2++ 2OH -=Mn(OH)2↓(白色) (1) 当有溶解氧时, Mn(OH)2立即被氧化: 2Mn(OH)2+O 2=2MnO(OH)2↓(棕色) (2) 溶液酸化后,四价锰将碘离子氧化成游离碘:MnO(OH)2+2I -+4H +=Mn 2++I 2+3H 2O (3) 析出的碘用Na 2S 2O 3滴定： I 2+2 Na 2S 2O 3 == 2I -+S 4O 62- (4) 由反应方程式(1)、（2）、（3）、(4)可知： n 2O ：n -

23

2

O

S =1：4 。由Na 2S 2O 3的浓度及

消耗的体积可计算水中溶解氧的含量。 溶解氧ρO 2（mg/L ）=

100000

.324

11????V

C V ，

式中 V 1 –-滴定消耗Na 2S 2O 3标准溶液的体积（mL ）；

V —水样体积 （mL ）；

C ——Na 2S 2O 3标准溶液的浓度（mol.L -1）.

如果水样中有大量有机物,或其它还原性物质时,会使结果偏低,而当水样中含有氧化性物质时可使结果偏高,此时应作校正.采用双瓶法可以消除氧化物的干扰.所谓的双瓶法,即取两个溶解氧瓶,一瓶按碘量法测定.另一瓶先加H 2SO 4,再加碱性碘化钾和硫酸锰,生成的碘用Na 2S 2O 3滴定,记录消耗Na 2S 2O 3标准液的体积V 2 。V 2即为水中氧化性物质消耗的Na 2S 2O 3标液体积,由一瓶中消耗的Na 2S 2O 3标液体积V 1中扣除.用双瓶法的结果

计算式如下:

溶解氧（mg/L ）=

100000.32)(4

121???-?V

V V C

如果还有还原性物质时，可在碱性碘化钾试剂中加入适量的碘酸钾即可。但需注意两瓶中所加入的碱性碘化钾（内有碘酸钾）体积要准确，以免引入误差，因为碘酸钾与碘化钾在酸性条件反应生成碘：

KIO 3+6KI+H 2SO 4=KI+3K 2SO 4+3H 2O+3I 2 Na 2S 2O 3溶液应提前一周配制，并用KIO 3标定：

KIO 3+5KI+3H 2SO 4=3K 2SO 4+3H 2O+3I 2 I 2+2Na 2S 2O 3=2NaI+Na 2S 4O 6

【仪器与试剂】

1、仪器（每组）：溶解氧取样瓶（250ml ）2个（标记A 、B 瓶）；移液管（100ml 、25ml 、5ml ）各1支；刻度吸量管（5ml 、1ml ）各1支；锥形瓶（250ml ）4个；玻璃棒1支；洗耳球1个；碱式滴定管（50ml ）1支；长吸管1支；白瓷盘1个；量筒（100ml ）1个。

每3组用1个塑料桶（带乳胶管）。 2、试剂：

●硫酸溶液（1：1）：取蒸馏水50ml ，缓慢加入硫酸（分析纯）50ml ，边加边搅拌，放冷，即得。

●硫酸锰溶液(340g/L)： 称取34g 硫酸锰，加1ml 硫酸溶液，溶解后,用蒸馏水稀释至100mL ，若溶液不清，则需过滤。

●碱性碘化钾混合液： 称取30g 氢氧化钠、20g 碘化钾溶于100ml 水，摇匀，贮于棕色试剂瓶中,避光保存;

●淀粉溶液（10g/L ）：称取可溶性淀粉1g ，溶于10ml 水中，边搅拌边倒入已煮沸的100ml 蒸馏水中，继续煮沸2分钟，即可。

●碘酸钾标准溶液［C （1/6KIO 3）=0.0100mol/L ］：称取于180℃下干燥的碘酸钾3.567g ，准确至0.002g ，并溶于水中。转移至1000ml 容量瓶中，稀释至刻度，摇匀。吸取10.00ml 至100ml 容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。 3、实验教师准备工作：（以一个班64人为例）

（1）玻璃仪器配制：一般每2人一组，需准备32组，另需准备4支10ml 移液管，用

于稀释碘酸钾溶液。

（2）试剂的准备：

●硫酸溶液（1：1）：配制2000ml，并分装在16个（约2组用一瓶）试剂瓶内；

●硫酸锰溶液：配制1000ml，并分装在16个（约2组用一瓶）试剂瓶内。

●碱性碘化钾混合液：配制1000ml，并分装在16个（约2组用一瓶）试剂瓶内。

●淀粉溶液（10g/L）：配制600ml，并分装在12个（约3组用一瓶）滴瓶内。

●碘酸钾标准溶液［C（1/6KIO

）=0.0100mol/L］：配制第一步稀释溶液1000ml，第二

3

步溶液让每组同学自已稀释（10→100）。

●碘化钾4瓶：（每8组用一瓶）。

●硫代硫酸钠标准溶液［C（Na2S2O3）=0.01mol/L）］：配制15000ml，贮于棕色玻璃瓶，放置15-20d后标定。

（3）水样的准备：

自来水由同学自已取样；同学来做实验时每人带2瓶（矿泉水瓶）（含氧量高）水样（校园喷泉池）。

（4）做预试验。

结论：

【实验内容与步骤】

1、硫代硫酸钠标准溶液［C（Na2S2O3）=0.01mol/L）］的配制与标定：

●配制：溶解2.50g硫代硫酸钠于新煮沸且冷却的水中，加入0.4g氢氧化钠，用水稀释至1000ml。贮于棕色玻璃瓶，放置15-20d后标定。

●标定：移取25.00ml稀释的碘酸钾溶液于锥形瓶中，加入100ml左右的水、0.5g 碘酸钾、5ml硫酸溶液（1：1）。用硫代硫酸钠标准溶液［C（Na2S2O3）=0.01mol/L）］滴定，当出现淡黄色时加入淀粉指示剂1ml，滴定至蓝色完全消失。计算硫代硫酸钠标

准溶液的准确浓度。

反应方程式：KIO 3+5KI+3H 2SO 4=3K 2SO 4+3H 2O+3I 2

I 2+2Na 2S 2O 3=2NaI+Na 2S 4O 6

记算公式：

10002142510010

1000567.36)

/?????

=

硫代硫酸钠

硫代硫酸钠V C L （mol

2、水样的采取：

进行水中溶解氧的测定，必须专门采取水试样。使用专门的溶解氧取样瓶。 由取样瓶中取样时，可利用虹吸法。虹吸管必须插到测定瓶的底部，待水试样进入测定瓶，并溢出1分钟，取出虹吸管，但测定瓶内不得留有气泡。

由自来水管取样时，应先洗净测定瓶和取样桶，将测定瓶置桶内，将胶管一端接水龙头，另一端插入测定瓶底部，调节水流约700mL/min ，待水样进入测定瓶并超过瓶口150mm ，然后轻轻抽出胶管，瓶内不得有气泡。 3、水样的预处理：

若水样中有能固定氧或消耗氧的悬浮物质，可用硫酸钾铝溶液絮凝：用待测水样充满1000ml 带塞瓶中并使水溢出。移20ml 的硫酸钾铝溶液和4ml 氨水于待测水样中。加塞、混匀、静置沉淀。将上层清液吸至细口瓶中，再按测定步骤进行分析。 4、固定氧和酸化：

用刻度吸量管吸1ml 的硫酸锰溶液， 于A 测定瓶液面以下0.2-0.5cm 处沿瓶壁注入、 然后再用同样的方法加入3mL 碱性碘化钾混合液，盖好瓶塞，勿使瓶内有气泡。按紧瓶塞颠倒混合2-3次，静置，待沉淀至半途，再混合一次，静置。此操作称为溶解氧的固定。就是在碱性条件下，使水中的氧与Mn （OH ）2生成 MnO （OH ）2棕色沉淀，使氧固定，由于此时溶液呈碱性，所以MnO （OH ）2还不能与I -反应。水中的溶解氧越多，生成沉淀的颜色越深。

B 瓶中首先加入5ml 硫酸溶液（1：1），然后在加入硫酸溶液的同一位置再加入3ml 碱性碘化钾混合液，颠倒摇匀后静置, 不得有沉淀产生，然后两瓶试液按下述步骤操作。 5、测定：

A 瓶水样经静置后,用移液管沿瓶壁加入硫酸溶液（1：1）5 mL ，注入瓶底,立即盖

好瓶塞,将水样颠倒几次至沉淀溶解,此时溶液因碘析出而显黄色,在暗处静置5分钟；B 瓶用同法加入硫酸锰溶液1mL 颠倒摇匀,暗处静置5分钟.

保持水温低于15℃,于上述两瓶中分别取水样100.00 mL ，注入两个250 mL 锥形瓶中,并立即用硫代硫酸钠标准溶液［C （Na 2S 2O 3）=0.01mol/L ）］滴定至浅黄色，加入1 mL 淀粉溶液继续滴定，溶液由蓝色变无色，记录第一瓶水样消耗的硫代硫酸钠标准溶液［C （Na 2S 2O 3）=0.01mol/L ）］的体积V 1和第二瓶水样消耗的硫代硫酸钠标准溶液［C （Na 2S 2O 3）=0.01mol/L ）］的体积V 2,计算水样中溶解氧的含量ρO 2(mg/L)。 计算公式：溶解氧（mg/L ）=

100000.32)(4

121???-?V

V V C

溶解氧瓶

试剂

溶解氧瓶V V V V -?=1000

6、结束工作：

（1）按玻璃仪器清洗规范清洗本组的玻璃仪器。

（2）按原位置摆好清洗后的玻璃仪器，清点数量，有无损耗，如有，则需填写玻璃仪器破损记录。

（3）清理试验台面及地面卫生，离开试验室。 【注意事项】

1、如果水样是强酸性或强碱性，可用氢氧化钠或硫酸溶液调至中性后测定。

2、测定溶解氧，取样时要注意勿使水中含氧量有变化。在取样操作中要按规程进行。

3、取地表水样，水样应充满水样瓶至溢流，小心以避免溶解氧浓度改变。

4、硫代硫酸钠一般都含有少量杂质（如S 、Na 2SO 3、Na 2SO 4等），在空气中不够稳定，易于风化及潮解，不宜用直接法配制滴定液。

5、水和空气中细菌的作用能使硫代硫酸钠分解，因此，配制硫代硫酸钠滴定液要用新煮沸放冷的水，加入少许氢氧化钠作防腐剂。

6、光线能促进空气对碘化钾的氧化，尤其强光下影响更大，因此滴定时应尽量避光。 【数据记录与处理】 1、原始记录

（1）填写预习实验报告，上课时需带上预习实验报告，测得数据记在实验报告中。 （2）试验结束，计算实验结果，将实验报告填写完整，交到实验老师处。 2、数据处理

表2：水中溶解氧的测定

【结论】

【思考题】

1、简述碘量法的双瓶法测水中溶解氧的方法原理。

答：见【实验原理部分】。

2、测水中溶解氧时水样的采取应注意什麽问题？为什么？

答：（1）测定溶解氧，取样时要注意勿使水中含氧量有变化。在取样操作中要按规程进行。

（2）取地表水样，水样应充满水样瓶至溢流，小心以避免溶解氧浓度改变。

（3）从配水系统管路中取样，将一惰性材料管的入口与管道边接，将管子出口插入取样底部，用溢流冲洗的方式充入大约10倍取样瓶体积的水，最后注满瓶子，瓶壁上不得留有气泡。

（4）不同深度取样。用一种特别的取样器，内盛取样瓶，瓶上装有橡胶入口管并插入到取样瓶的底部，当溶液充满取样瓶时，将瓶中空气排出。

（5）取出水样后，最好在现场加入硫酸锰和碱性碘化钾溶液，使溶解氧固定在水中，再送至化验室进行测定。

3、什么是溶解氧的固定？

答：用刻度吸量管吸1ml 的硫酸锰溶液， 于A 测定瓶液面以下0.2-0.5cm 处沿瓶壁注入、 然后再用同样的方法加入3mL 碱性碘化钾混合液，盖好瓶塞，勿使瓶内有气泡。按紧瓶塞颠倒混合2-3次，静置，待沉淀至半途，再混合一次，静置。此操作称为溶解氧的固定。就是在碱性条件下，使水中的氧与Mn （OH ）2生成 MnO （OH ）2棕色沉淀，使氧固定，由于此时溶液呈碱性，所以MnO （OH ）2还不能与I -反应。水中的溶解氧越多，生成沉淀的颜色越深。

B 瓶中首先加入5ml 硫酸溶液（1：1），然后在加入硫酸溶液的同一位置再加入3ml 碱性碘化钾混合液，颠倒摇匀后静置, 不得有沉淀产生，然后两瓶试液按下述步骤操作。

4、硫代硫酸钠标准溶液如何标定？原理是什么？

答：标定： 移取25.00ml 稀释的碘酸钾溶液于锥形瓶中，加入100ml 左右的水、0.5g 碘酸钾、5ml 硫酸溶液（1：1）。用硫代硫酸钠标准溶液［C （Na 2S 2O 3）=0.01mol/L ）］滴定，当出现淡黄色时加入淀粉指示剂1ml ，滴定至蓝色完全消失。计算硫代硫酸钠标准溶液的准确浓度。 记算公式：

10002142510010

1000567.36)

/?????

=

硫代硫酸钠

硫代硫酸钠V C L （mol

原理： KIO 3+5KI+3H 2SO 4=3K 2SO 4+3H 2O+3I 2

I 2+2Na 2S 2O 3=2NaI+Na 2S 4O 6

5、写出ρO 2mg/L 的计算公式，说明公式中32/4的意义？ 溶解氧（mg/L ）=

100000.32)(4

121???-?V

V V C

溶解氧瓶

试剂

溶解氧瓶V V V V -?

=1000

意义：因为：Mn 2++ 2OH -=Mn(OH)2↓(白色) (1)

2Mn(OH)2+O 2=2MnO(OH)2↓(棕色) (2) MnO(OH)2+2I -+4H +=Mn 2++I 2+3H 2O (3) I 2+2 Na 2S 2O 3 == 2I -+S 4O 62- (4)

所以： n 02:n S2O 32-=1:4

“32”指氧的摩尔质量。

附：1、水中溶解氧的测定实验准备单。

2、水中溶解氧的测定实验评分记录表。

工业分析实验准备单

水中溶解氧的测定

1、307、308室。

四、学生准备：

1、记录用笔；

2、工作服；

3、试验预习报告。

工业分析实验评分记录表

水中溶解氧的测定

一、总要求：

数据准确、精密度好、操作规范、较训练、分析速度符合要求。满分为100分，得60分为合格。

二、分数划分及评分标准

实验老师：

日期：