实验八 水样中化学耗氧量的测定
一、实验目的
1、掌握KMnO 4法测定水样中化学耗氧量的原理和方法。 2、掌握KMnO 4标准溶液的配制及标定方法。 3、正确计算测定结果。
二、实验原理
化学耗氧量（COD ）是量度水体受还原性物质（主要是有机物）污染程度的综合性指标。它是指水体中易被强氧化剂氧化的还原性物质所消耗的氧化剂的量，换算成氧的含量（以mg·L -1计）。测定时，在水样中加入H 2SO 4及一定过量的KMnO 4溶液，置于沸水浴加热，使其中的还原性物质氧化，剩余的KMnO 4用一定量过量的Na 2C 2O 4还原，再以KMnO 4标准溶液返滴Na 2C 2O 4的过量部分。由于Cl -对此法有干扰，因而本法仅适用于地表水、地下水、饮用水和生活污水中COD 的测定，含Cl -较高的工业废水则应采用K 2Cr 2O 7法测定。
反应的方程式为
4MnO 4- + 5C + 12H+ = 4Mn2+ + 5CO2↑ + 6H2O 2MnO 4- + 5C2O 42- + 16H+ = 2Mn2+ + 10CO2↑ + 8H2O 据此，测定结果的计算式为
51
[c MnO -(V 1+V 2) MnO --(cV ) C O 2-]⨯32. 00⨯1000
4424
COD = （O 2 mg/L） V 水样
式中：V 1为第一次加入KMnO 4溶液体积，V 2为第二次加入KMnO 4溶液的体积。
市售的KMnO 4试剂常含有少量MnO 2和其他杂质，蒸馏水中含有少量有机物质，它们能使KMnO 4还原为MnO(OH)2，而MnO(OH)2又能促进KMnO 4的自身分解，见光时分解更快：
4MnO 4- + 2H2O = 4MnO2 + 3O2↑+ 4OH-
因此，KMnO 4标准溶液采用间接法配制，储存于棕色瓶中，定期进行标定。
标定KMnO 4标准溶液的基准物质有As 2O 3、铁丝、H 2C 2O 4·2H 2O 和Na 2C 2O 4
等，其中以Na 2C 2O 4最常用。Na 2C 2O 4易提纯，不易吸湿，性质稳定。Na 2C 2O 4在105~110℃烘干约2h 后冷却，就可以使用。滴定时利用MnO 4-本身的紫红色指示终点，称为自身指示剂。
三、仪器与试剂
1、仪器：50mL 酸式滴定管1支；250mL 锥形瓶3个；100mL 量筒1个；10mL 量杯1个；100mL 烧杯1个；250mL 容量瓶1个；25mL 移液管1支。 2、试剂：0.01 mol·L -1KMnO 4标准溶液（待标定）；3mol·L -1H 2SO 4溶液； 1mol·L -1 MnSO4溶液；待测水样；基准Na 2C 2O 4（s ）。
四、实验内容
1、0.01 mol·L -1 KMnO 4标准溶液的配制（由实验员配制）
用台秤称取0.6 g KMnO4固体于400~500 mL烧杯中，用量筒加入350 mL蒸馏水溶解，混匀。
2、0.01 mol·L -1KMnO 4标准溶液的标定
准确称取基准物质Na 2C 2O （固体）0.85～1.0g 于小烧杯中，加水溶解（注：4
80mL 左右，微微加热，加快溶解速度），转移到250mL 容量瓶中，定容至刻
度并摇匀。
用25mL 移液管移取上述Na 2C 2O 4溶液于250mL 锥形瓶中，加入10mL 3mol·L -1H 2SO 4溶液，加热至75～85℃（注：即开始冒蒸气时的温度），加入2～3滴MnSO 4溶液（注：催化剂），趁热用KMnO 4标准溶液进行滴定至溶液呈微红色，半分钟不褪色即为终点。 3、水样中化学耗氧量的测定
用25mL 移液管移取待测水样溶液于250mL 锥形瓶中，加入10mL 3mol·L -1H 2SO 4溶液，再准确加入KMnO 4标准溶液10.00mL ，立即加热至沸（若此时红色褪去，说明水样中有机物含量较多，应补加适量KMnO 4溶液至试样溶液呈现稳定的红色）。从冒第一个大泡开始计时，用小火煮沸5min ，取下锥形瓶，趁热加入25.00mL Na 2C 2O 4标准溶液，摇匀（此时溶液应当由红色转为无色）。用KMnO 4标准溶液滴定至稳定的淡红色即为终点。平行测定三次。
五、问题讨论
1、配制KMnO 4标准溶液时，为什么要将KMnO 4溶液煮沸一定时间并放置数天？配制好的KMnO 4溶液为什么要过滤后才能保存？过滤时是否可以用滤纸？
2、配制好的KMnO 4溶液为什么要盛放在棕色瓶中保存？如果没有棕色瓶怎么办？
3、KMnO 4溶液为什么要放在酸式滴定管中？
4、用Na 2C 2O 4标定KMnO 4时，为什么必须在 H 2SO 4介质中进行？酸度过高或过低有何影响？可以用HCl 或HNO 3调节酸度吗？为什么要加热到至75～85℃？过高或过低有何影响？
5、标定KMnO 4溶液时，为什么第一滴KMnO 4加入后溶液的红色褪去很慢，而以后红色褪去越来越快？
6、盛放KMnO 4溶液的烧杯或锥形瓶等容器放置较久后，其壁上常有棕色沉淀物，是什么？此棕色沉淀物用通常方法不容易洗净，应怎样洗涤才能除去？ 7、当水样中Cl -含量高时，能否用该法测定？为什么？ 8、测定水中COD 意义何在？有哪些方法可以测定COD ？
六、实验数据记录与处理
1、KMnO 4标准溶液浓度的标定
2、水样中化学耗氧量的测定
实验八 水样中化学耗氧量的测定
一、实验目的
1、掌握KMnO 4法测定水样中化学耗氧量的原理和方法。 2、掌握KMnO 4标准溶液的配制及标定方法。 3、正确计算测定结果。
二、实验原理
化学耗氧量（COD ）是量度水体受还原性物质（主要是有机物）污染程度的综合性指标。它是指水体中易被强氧化剂氧化的还原性物质所消耗的氧化剂的量，换算成氧的含量（以mg·L -1计）。测定时，在水样中加入H 2SO 4及一定过量的KMnO 4溶液，置于沸水浴加热，使其中的还原性物质氧化，剩余的KMnO 4用一定量过量的Na 2C 2O 4还原，再以KMnO 4标准溶液返滴Na 2C 2O 4的过量部分。由于Cl -对此法有干扰，因而本法仅适用于地表水、地下水、饮用水和生活污水中COD 的测定，含Cl -较高的工业废水则应采用K 2Cr 2O 7法测定。
反应的方程式为
4MnO 4- + 5C + 12H+ = 4Mn2+ + 5CO2↑ + 6H2O 2MnO 4- + 5C2O 42- + 16H+ = 2Mn2+ + 10CO2↑ + 8H2O 据此，测定结果的计算式为
51
[c MnO -(V 1+V 2) MnO --(cV ) C O 2-]⨯32. 00⨯1000
4424
COD = （O 2 mg/L） V 水样
式中：V 1为第一次加入KMnO 4溶液体积，V 2为第二次加入KMnO 4溶液的体积。
市售的KMnO 4试剂常含有少量MnO 2和其他杂质，蒸馏水中含有少量有机物质，它们能使KMnO 4还原为MnO(OH)2，而MnO(OH)2又能促进KMnO 4的自身分解，见光时分解更快：
4MnO 4- + 2H2O = 4MnO2 + 3O2↑+ 4OH-
因此，KMnO 4标准溶液采用间接法配制，储存于棕色瓶中，定期进行标定。
标定KMnO 4标准溶液的基准物质有As 2O 3、铁丝、H 2C 2O 4·2H 2O 和Na 2C 2O 4
等，其中以Na 2C 2O 4最常用。Na 2C 2O 4易提纯，不易吸湿，性质稳定。Na 2C 2O 4在105~110℃烘干约2h 后冷却，就可以使用。滴定时利用MnO 4-本身的紫红色指示终点，称为自身指示剂。
三、仪器与试剂
1、仪器：50mL 酸式滴定管1支；250mL 锥形瓶3个；100mL 量筒1个；10mL 量杯1个；100mL 烧杯1个；250mL 容量瓶1个；25mL 移液管1支。 2、试剂：0.01 mol·L -1KMnO 4标准溶液（待标定）；3mol·L -1H 2SO 4溶液； 1mol·L -1 MnSO4溶液；待测水样；基准Na 2C 2O 4（s ）。
四、实验内容
1、0.01 mol·L -1 KMnO 4标准溶液的配制（由实验员配制）
用台秤称取0.6 g KMnO4固体于400~500 mL烧杯中，用量筒加入350 mL蒸馏水溶解，混匀。
2、0.01 mol·L -1KMnO 4标准溶液的标定
准确称取基准物质Na 2C 2O （固体）0.85～1.0g 于小烧杯中，加水溶解（注：4
80mL 左右，微微加热，加快溶解速度），转移到250mL 容量瓶中，定容至刻
度并摇匀。
用25mL 移液管移取上述Na 2C 2O 4溶液于250mL 锥形瓶中，加入10mL 3mol·L -1H 2SO 4溶液，加热至75～85℃（注：即开始冒蒸气时的温度），加入2～3滴MnSO 4溶液（注：催化剂），趁热用KMnO 4标准溶液进行滴定至溶液呈微红色，半分钟不褪色即为终点。 3、水样中化学耗氧量的测定
用25mL 移液管移取待测水样溶液于250mL 锥形瓶中，加入10mL 3mol·L -1H 2SO 4溶液，再准确加入KMnO 4标准溶液10.00mL ，立即加热至沸（若此时红色褪去，说明水样中有机物含量较多，应补加适量KMnO 4溶液至试样溶液呈现稳定的红色）。从冒第一个大泡开始计时，用小火煮沸5min ，取下锥形瓶，趁热加入25.00mL Na 2C 2O 4标准溶液，摇匀（此时溶液应当由红色转为无色）。用KMnO 4标准溶液滴定至稳定的淡红色即为终点。平行测定三次。
五、问题讨论
1、配制KMnO 4标准溶液时，为什么要将KMnO 4溶液煮沸一定时间并放置数天？配制好的KMnO 4溶液为什么要过滤后才能保存？过滤时是否可以用滤纸？
2、配制好的KMnO 4溶液为什么要盛放在棕色瓶中保存？如果没有棕色瓶怎么办？
3、KMnO 4溶液为什么要放在酸式滴定管中？
4、用Na 2C 2O 4标定KMnO 4时，为什么必须在 H 2SO 4介质中进行？酸度过高或过低有何影响？可以用HCl 或HNO 3调节酸度吗？为什么要加热到至75～85℃？过高或过低有何影响？
5、标定KMnO 4溶液时，为什么第一滴KMnO 4加入后溶液的红色褪去很慢，而以后红色褪去越来越快？
6、盛放KMnO 4溶液的烧杯或锥形瓶等容器放置较久后，其壁上常有棕色沉淀物，是什么？此棕色沉淀物用通常方法不容易洗净，应怎样洗涤才能除去？ 7、当水样中Cl -含量高时，能否用该法测定？为什么？ 8、测定水中COD 意义何在？有哪些方法可以测定COD ？
六、实验数据记录与处理
1、KMnO 4标准溶液浓度的标定
2、水样中化学耗氧量的测定