杭州市余杭中学 钟仁梅 311121
摘要：碘量法是以碘(I2)作为氧化剂或以碘化物(如碘化钾)作为还原剂的一种氧化还原滴定法。因其原理易懂、条件易控制、操作快速方便、精确度较高，碘量法应用非常广泛。在化学选修课中开设以碘量法为基础的定量实验，可以完善学生的知识结构，提高学习兴趣，增强动手能力，体验科学探究方法；同时还可以让学生体会到化学与生活的关系，感受到化学就在我们身边。
关键词：碘量法 高中化学 定量实验
一、碘量法的基本原理
碘量法是以碘(I2)作为氧化剂或以碘化物(如碘化钾)作为还原剂的一种氧化还原滴定法。
它的基本半反应有：I2 + 2e―人与嘼 交 互= 2I―，2I―—2e―= I2。因为I2—I-的电对标准电位既不高，也不低，I2作为一种较弱的氧化剂可以被较强的还原剂(如S2-、S2O32-、SO32-等)还
原；I―作为一种较强的还原剂可以被很多氧化剂(如Cr2O72-、MnO4-、H2O2、IO3-、Cu2+、NO2-等)氧化。
碘量法分为直接碘量法和间接碘量法。
直接碘量法是直接用碘标准溶液滴定还原性物质的方法。在滴定过程中，I2被还原为I―，可利用碘自身的颜指示终点，以溶液中稍过量的碘显黄且30s内不褪作为滴定终点；也可用淀粉溶液作指示剂，以溶液变为浅蓝且30s内不褪作为滴定终点。直接碘量法只能在弱酸性、中性或弱碱性溶液中进行，如果pH<4，可发生副反应4I―+ O2 + 4H+ = 2I2 +2H2O；如果溶液pH>9，可发生副反应3I2 +6OH―=5 I―+IO3―+3H2O，致使测定结果不准确。 间接碘量法又分为剩余碘量法和置换碘量法。剩余碘量法又称反滴定法，是在待测液(还原性物质)中先加入定量、过量的碘标准液，待I2与待测组分完全反应后，再用标准硫代硫酸钠溶液滴定剩余的碘，以求出待测组分含量的方法。滴定反应为：
I2(定量、过量) + 还原性物质 → 2I―+ I2(剩余)；md2.pubI2(剩余) + 2S2O32- = S4蒸汽喷射真空泵O62- + 2I―
置换碘量法是先在待测液(氧化性物质)中加入足量的碘化钾，待测液将碘化钾氧化析出定量的单质碘，然后再用标准硫代硫酸钠溶液滴定析出的碘，从而求出待测组分含量的方法。滴定反应为：氧化性物质+ I―→I2；I2 + 2S2双面电路板O32- = S4O62- + 2I-
剩余碘量法和置换碘量法的滴定原理都是用硫代硫酸钠标准溶液滴定碘，故常用淀粉溶液作指示剂，以溶液蓝刚好褪去且30s内不变作为滴定终点。使用间接碘量法时，淀粉溶液应在接近终点(即溶液变为浅蓝)时加入，因为当溶液中有大量碘存在时，碘易吸附在淀粉表面，影响终点的正确判断。
二、问题的提出
1、高考与教学的现状
在近几年的全国各地高考题中，笔者发现“碘量法”以定性或定量的形式出现在考题中的频率比较高。例如，“2015年的新课标Ⅱ卷”出现了用碘量法测混合气中ClO2的含量；“2014年的天津卷”出现了用碘直接滴定Na2S2O3溶液，以测Na2S2O3的含量；“2014年的福建卷”出现了用碘量法测SO2的含量。但是在高中化学的教学中，涉及的实验大多是定性实验，
定量实验主要是以中和滴定为原型而进行的一些拓展或变异的实验，相对来说，在定量实验方面是比较薄弱的。所以在高中化学选修课中，设置一门与生活息息相关的拓展性实验课程——《基于碘量法的定量实验的设计与实践》是很有必要的，一方面可以完善学生的知识结构，提高他们的学习兴趣，增强学生的动手能力，体验科学探究的方法与科学探究的严谨；另一方面又可以让学生体会到化学与我们的生活是息息相关的，感受到化学是服务于我们的生活的。
2、碘量法的特点
在分析化学中，碘量法是一种较为成熟、较经典的容量分析方法之一。因其原理易懂，应用广泛，试剂易得，条件易控制，操作快速方便、仪器简单，数据可靠，精密度和精确度也较高， 所以为我们实验室的定量实验提供了科学的依据和可靠的保障。
三、课题的实施
(一)、水果中维生素C含量的测定
蔬菜和水果中含有丰富的维C。维生素C又称抗坏血酸，结构简式如右图所示，分子式为C6H8O6，相对分子质量为176，是一种水溶性维生素，水溶液呈酸性。由于维生素C的还原性很强，在空气中易被氧化，特别是在碱性介质中更易被氧化，故在测定时为减少副反应的发生，须加入少量冰醋酸，控制溶液的pH值在3~5之间。
该实验我们选取了红富士苹果，赣南脐橙，猕猴桃这三种水果，分别测定维C的含量。
1、直接碘量法测水果中维生素C的含量
⑴、实验原理
计算式：每1ml碘滴定液（0.02mol/L)相当于3.52mg的C6H8O6。
⑵、实验探究
①、取1000g水果，分别放入榨汁机中，进行榨汁。向果汁中加入100mL新煮沸并冷却的蒸馏水，再加入冰醋酸，调节溶液的pH值在3~4之间。然后再转移到250mL容量瓶中进行定容。
②、用移液管移取25mL汁液，放入洁净的碘量瓶中，加入1mL 2%的淀粉溶液。
③、用0.02mol/L导电泡棉成型机的标准碘水溶液滴定，直到溶液变为浅蓝且30s内不褪，记录消耗碘水的体积。重复滴定2次，取平均值。
⑶、实验结果
定性角度：消耗碘水溶液的体积越大，水果中维C的含量越高。
定量角度：通过计算，得出三种水果中维生素C的含量：
水果 | 维生素C的含量（mg/100g） |
红富士苹果 | 10.20 |
赣南脐橙 | 40.34 |
猕猴桃 | 57.60 |
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⑷、实验结论
通过实验测定可知，若人体需要补充维C，应多吃猕猴桃和脐橙。
直接碘量法还可应用于合金中铜元素含量的测定，葡萄酒中SO2含量的测定，标定Na2S2O3溶液的浓度等等。
2、剩余滴定法(反滴定法)测水果中维生素C的含量
⑴、实验原理
I2 + 2S2O32- = S4O62- + 2I-
计算式：维C含量(mg/100g) = [25- 3/2×V(Na2S2O3)] ×3.52
⑵、实验探究
①、取1000g水果，分别放入榨汁机中，进行榨汁。向果汁中加入100mL新煮沸并冷却的蒸馏水，再加入冰醋酸，调节溶液的pH值在3~4之间。然后再转移到250mL容量瓶中进行定容。
②、用移液管移取25mL汁液，放入洁净的碘量瓶中。再准确移取25.00mL 0.01mol/L的碘标准液于碘量瓶中，充分摇匀。
③、用Na2S2O3标准液滴定剩余的碘，滴定至溶液呈浅黄后，加入1mL 2%的淀粉溶液，继续滴定至蓝刚好消失且30s内不变。记录消耗Na2草率的爆破S2O3溶液的体积为V。重复滴定2次，取平均值。
⑶、实验结果
定性角度：消耗Na2S2O3溶液的体积越小，水果中维C的含量越高。
定量角度：通过计算，得出三种水果中维生素C的含量：
水果 | 维生素C的含量（mg/100g） |
红富士苹果 | 9.60 |
赣南脐橙 | 38.03 |
猕猴桃 | 54.28 |
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⑷、实验结论
理论上来说，因为维C易被氧化，反滴定法测出的维C含量应该更准确一些。但实验结果却表明，反滴定法测出的维C含量比直接滴定法测出的维C含量低，与理论分析相矛盾。那么导致结果偏低的原因又是什么？进一步查资料，发现，在酸性环境中维C相对比较稳定，不易被氧化，而该环境下硫代硫酸钠易发生歧化反应，致使硫代硫酸钠的消耗增多，所以反滴定法测出的维C含量偏低。故在测定水果或蔬菜中维C的含量时，为使测定数据更准确一些，应该选用直接碘量法。
剩余碘量法(反滴定法) 还可以用来测定食品中葡萄糖的含量，大气中SO2的含量。
溶解氧是指溶解于水中的O2分子的含量，常用DO来表示。溶解氧是水生生物生存不可缺少的条件，溶解氧的一个来源是水中溶解氧未饱和时，大气中的氧气向水体渗入；另一个来源是水中植物通过光合作用释放出的氧。溶解氧的含量与大气压力、水的温度有密切关系，一般来说，温度升高，溶解氧的含量降低；气压增大，水中的溶解氧增多。一方面水
中的S2—、NO2—、Fe2+等还原性物质能消耗水中的溶解氧，另一方面水中微生物的呼吸作用以及水中有机物质被好氧微生物的氧化分解也会消耗水中的溶解氧。也就是说溶解氧是水体自净能力的重要指标，常用1L水中溶解O2的质量(mg/L)来表示。
本次实验选取了娃哈哈纯净水，实验室自来水，苕溪水，对比测水中的DO。
⑴、实验原理：先在水样中加入硫酸锰及碱性碘化钾溶液，使生成氢氧化锰沉淀。氢氧化锰沉淀性质极不稳定，迅速与水中的溶解氧化合，生成棕锰酸锰沉淀。2MnSO4 + 4NaOH =2Mn(OH)2↓(白) + 2Na2SO4 2Mn(OH)2 + O2 =2H2MnO3 H2MnO3 +Mn(OH)2 =MnMnO3↓(棕) + 2H2O 再加人硫酸酸化，使已化合的溶解氧(以MnMnO3的形式存在)与溶液中所加入的碘化钾发生反应，从而析出与溶液相当量的碘单质。 MnMnO3 + 3H2SO4 +2KI =2MnSO4 + K2SO4 + I2 +3H2O 然后取一定量的水样，以淀粉作指示剂，用硫代硫酸钠标准溶液滴定至终点。计算公式：溶解氧(mg/L) = c(Na2S2O3) ×V(Na2S2O3) ×32/4×1000/V(水样)⑵、实验探究取样：用水样冲洗碘量瓶(代替溶解氧瓶)，沿瓶壁注入水样至水样溢出，迅速盖上瓶塞。 固氧：立即取下瓶盖，用移液管吸取硫酸锰溶液lmL并插人液面下方，缓慢放出溶液。取另一只移液管， 往水样中加入足量的
碱性碘化钾溶液， 盖紧瓶塞，将瓶颠倒振摇使之充分摇匀。将固定好了溶解氧的水样带回实验室备用。 酸化：往水样中加入2 mL浓硫酸，盖上瓶塞，摇匀，直至沉淀物完全溶解为止(若没全溶解还可再加少量的浓酸)。将瓶置于阴暗处数分钟， 确保 I2全部析出。滴定：用移液管从瓶中取5 0 mL水样于锥形瓶中， 用0.02mol/L的标准Na2S2O3溶液滴定至浅黄，向锥形瓶中加入淀粉溶液2mL ，继续用Na2S2O3标准溶液滴定至蓝刚好消失且30s内不变，记下消耗Na2S2O3标准溶液的体积。重复滴定2次，取平均值。备注：取样时绝对不能使采集的水样与空气接触 ，且瓶口不能有气泡， 否则重取。⑶、实验结果定性角度：酸化后，溶液的颜越深，析出的碘越多，DO值越大，水体自净能力越好。定量角度： 水样_溶解氧DO（mg/L）__哇哈哈纯净水_8.60__实验室自来水_11.76__苕溪水_15.13__⑷、实验结论生活饮用水直接关系到人们的日常生活和身体健康，甚至生命安全，我国规定健康饮用水的溶解氧含量不得低于6mg/L。在同一条河流中，选择不同地段的河水来测定溶解氧的含量，可以帮助我们了解该水体在不同地点的自净能力；若作为饮用水，还能够有效的帮助我们确定最佳取水点。自来水和瓶装纯净水经过了消毒杀菌等工艺处理，同时又处于一个相对密闭的环境中，所以水样中溶解氧的含量比河水中要低。置换碘量法还可用来测定饮用水中残留ClO2的含量，漂白粉中有效成分的含量。四、探究与
实践的效果培养学生的创新精神和实践能力。在高中化学的教学中，没有关于“碘量法”的直接介绍，学生通过查阅资料，了解实验原理，自行设计可行的实验方案，并动手实践。在这个过程中，养成了学生务实求真、勇于创新、积极实践的科学态度。增强学生的社会责任感。通过“溶解氧的测定”这个实验，学生了解到溶解氧与人类生活息息相关，既培养了他们的环保意识，也意识到每个人在保护水资源方面都可以进献自己的那一份“微薄”的力量。关注生活中与健康相关的化学问题。通过“维C含量的测定”这个环节，学生立马就联想到既然维C易被氧化，我们应该怎样来正确摄入一定量的维C呢？水果蔬菜又应该怎样保存，才能最大限度的减少维C的损失？冻库或冰箱里长期存放的食物，里面的维C会流失掉吗？若会流失，流失的比例又占多少？这些问题都可以通过亲自动手实验，获得一个相对比较准确的数据，来解答我们心中的疑惑。同时，通过这一系列问题的思考，还可以促使他们去关注更多的生活中与健康相关的化学问题。提高化学的学习兴趣，促进学习方式的转变。学习化学的最终目的不是为了形而上的考试，更多的是能应用于生活、解决生活中的化学问题。一旦看问题的角度转变，学习的出发点也跟着转变，学习的方式也从被动变成了主动，自然而然学习的兴趣浓了，学习的效率也高了。开发化学选修教材。经过近一年的探究与实践，笔者与组内老师一同开发了化学选修课程教材《化学与食品检测》，碘
量法实验也全都收录在这本选修教材中。五、实践反思处理好实施过程中分工、分组的问题。由于学生的基础知识水平与能力水平参差不齐，在实验前，根据掌握知识的程度、动手能力的强弱做了分工、分组，这样既保证了实验的有效实施，也保证了学生的兴趣，既培养了他们的团结协作精神，也培养了他们严谨求实的科学态度，还最大程度的调动了学生学习的积极性。处理好化学检测与学习、生活的关系。从课堂上的定性实验到选修课中的定量实验，从生活中食品成分的定量检测到实验室里的定量检测，使学生感受到化学原来就在我们身边，体会到只要合理应用化学可以创造更美的生活。参考文献：[1]、苏教版《实验化学》 江苏出版传媒集团 江苏教育出版社 [2]、《碘量法中标准溶液的配制与标定应注意的问题》 潘序武、王爱军 职业与健康 2008年10月 [3]、《碘量法测定水中溶解氧因素分析》 毛海亮、祁佳 甘肃科技 2015年第9期[4]、《碘量法在中学化学实验中的应用探究》 李桂林、迟青 化学教学 2012年第2期
