化学情境试题：维他命C的定量分析（Quantitative Analysis of Vitamin C）〔I〕？ 现代人由于生活和工作环境的改变以及心理情绪上的压力，使得人们对维生素C（维他命C，vitamin C）需求较以往为高。有研究指出抽烟者及二手烟者，其体内血液中维生素C浓度均比没有抽烟者为低，同时其维生素C代谢也比没有抽烟者为快。再者，普遍外食的饮食习惯，适当补充维生素C是迫切需要的。维生素C摄取的来源，除了蔬菜、水果外，也经由服用人工合成维他命C锭来取代。图一为现代的人们广泛地使用药锭形式的维他命C。 图一 人们广泛地使用药锭形式的维他命C 照片来源：Wikipedia, http://en.wikipedia. o rg/wiki/Vitamin_C 市售维他命C锭中的主要成份为抗坏血酸（ L -asc o rbic acid），其分子式为C 6 H 8 O 6 ，莫耳质量（分子量）为176.12 g/m o l。有关市售维他命C锭中的抗坏血酸含量测定方法很多，一般採用碘滴定（一种氧化还原滴定）、酸硷滴定和紫外分光光度法。以下是测定市售维他命C锭中抗坏血酸含量的简单原理以及步骤和结果。 I. 酸硷滴定 《原理概述》 市售维他命C锭中的主要成份为抗坏血酸由于抗坏血酸为双质子弱酸（p K a1 = 4.1，p K a2 = 11.8），因此可以进行酸硷滴定来测定市售维他命C锭中抗坏血酸的含量。抗坏血酸 K a2 太小，可视其为单质子弱酸来进行酸硷滴定。在酸硷滴定时，当酸所消耗的氢离子莫耳数，等于硷所消耗的氢氧根离子莫耳数时，称为当量点（equivalence point）。滴定终点和当量点不一定相同，但只要选择合适的指示剂，通常可视滴定终点为当量点。 《步骤和结果》 先取一市售维他命C锭秤重，得其质量0.562克，磨碎此维他命C锭，再用约20 mL的蒸馏水溶解之。试液过滤后，用蒸馏水在滤纸上沖洗数次，最后将维他命C溶液的总体积配製为约30 mL的待测液。取该待测液置于锥形瓶后，加一酸硷指示剂，用已标定的0.107 M NaOH溶液来滴定，达滴定终点时，滴定管中用去的NaOH溶液体积为23.44 mL。 II. 氧化还原滴定 《原理概述》 市售维他命C锭中的主要成份为抗坏血酸，由于抗坏血酸本身具有较强的还原性，放置在空气中易被氧化，而成为去氢抗坏血酸（dehydro- L -ascorbic acid），因此可考虑以I 2 为氧化剂，并通过在弱酸溶液中用已知浓度的I 2 溶液，对市售维他命C药锭进行氧化还原滴定。 由于碘固体易挥发，不易配製精确的碘溶液，因此改用碘酸钾（KIO 3 ）溶液为滴定液，在弱酸溶液中与过量的碘化钾（KI）反应所生成碘分子（I 2 ）来代替，如反应式[1]所示： IO 3 - ( aq ) + 5I - ( aq ) + 6H + ( aq ) → 3I 2 ( aq ) + 3H 2 O( l )---- [1] 反应式[1]所生成碘分子可与抗坏血酸很快地进行氧化还原反应，如反应式[2]所示： I 2 ( aq ) + C 6 H 8 O 6 ( aq ) → 2I - ( aq ) + C 6 H 6 O 6 ( aq ) + 2H + ( aq )---- [2] 当待测液中抗坏血酸完全反应用尽后，剩余过量的 I 2 会与溶液中 I - 生成 I 3 - ，如反应式[3]所示： I 2 ( aq ) + I - ( aq ) → I 3 - ( aq )---- [3] 此时I 3 - 立即与澱粉指示剂产生藍黑色的错合物，而达到滴定终点。 《步骤和结果》 取1.491克的一市售维他命C药锭，先用约60 mL蒸馏水溶解，然后用容量瓶配製成100.00 mL，再用移液管取出上述溶液10.00 mL置于锥形瓶内，同时加入2 mL 0.5%澱粉以及1.0 g KI后，搅拌溶解后进行滴定。以0.0102 M KIO 3 为滴定液，进行滴定至锥形瓶呈蓝黑色后，并在1分钟内不褪色即达滴定终点，此时记录所需用KIO 3 滴定液体积为19.72 mL。 III. 紫外分光光度法 《原理概述》 研究显示，维生素C在稀硫酸溶液中，在250.7 nm波长处有最大吸收的特性，因而可採用紫外分光光度法来测定市售维他命C锭中含抗坏血酸的重量和重量百分比。 朗伯-比尔定律（Lambert-Beer's law）：当一束平行的单色光通过均匀且无散射现象的溶液时，溶液吸收光度与溶液的浓度及液层厚度的乘积成正比。比尔定律不仅适用于有色溶液，也适用于无色溶液。光源不仅适用于可见光区的单色光，也适用于紫外和红外光区的单色光。 朗伯-比尔定律的运用于分光光度法的示意图，如图二所示： 图二??朗伯-比尔定律的吸收的光束图 图片来源：Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Beer–Lambert law 朗伯-比尔定律的方程式为A = α × l × c 。 此处，A：溶液吸光度 = log( I 0 / I 1 )，其中 I 0 为入射光的强度， I 1 为透过光的强度； l ：吸收槽中液层厚度； c ：待测样品溶液的浓度； α ：莫耳吸光係数，它为物质的特性常数。 《步骤和结果》 一市售维他命C药锭重为0.615克，取其0.0712克当作测定样本，先用0.005 M的稀硫酸溶解后，然后用量瓶配製成100.00 mL（当作溶液A）。再用移液管量取此溶液2.00 mL到量瓶，加稀硫酸稀释至100.00 mL（当作溶液B），取此溶液置于1.00 cm的吸收槽中，在最大吸收波长250.7 nm处测得吸光度A值为0.551。（由文献得知抗坏血酸的莫耳吸光係数为8250 L mol -1 cm -1 ） ? 情境试题 1. 根据「情境描述」中的酸硷滴定，回答下面的问题。 (1) 写出此酸硷滴定的酸硷中和之平衡反应式。 (2) 实验室现有3种酸硷指示剂，其pH範围与其变色如下： ?在上述三种指示剂中，那一个最适合当作此滴定的指示剂？为什么？滴定终点是什么颜色？ (3) 计算此市售的维他命C锭中含抗坏血酸的毫克数和重量百分比。 2. 根据「情境描述」中的氧化还原滴定，回答下面的问题。 (1) 写出反应式[2]的氧化半反应式和还原半反应式。 (2) 解释本实验过程必须维持在弱酸环境下，进行此氧化还原滴定。 (3) 计算此市售的维他命C锭中含抗坏血酸的毫克数和重量百分比。 3. 根据「情境描述」中的紫外分光光度法，回答下面的问题。 (1) 计算溶液B的抗坏血酸浓度为溶液A的多少倍？ (2) 计算此市售的维他命C锭中含抗坏血酸的毫克数和重量百分比。 连结：维他命C的定量分析（Quantitative Analysis of Vitamin C）〔II〕 参考资料 （撷取日期：2010年7月） Ascorbic acid, Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Ascorbic_acid. Determining Ascorbic Acid in Vitamin C Tablets, http://www.cerlabs.com/experiments/10534977162.pdf. The Determination of Ascorbic Acid in Vitamin C Tablets, http://www.gatewaychemistry.com/sampleaplab.htm. Vitamin C Determination by Iodine Titration, http://chemistry.about.com/od/de ... s/vitctitration.htm. 维生素C之定量，http://www.ch.ntu.edu.tw/~genchem99/doc/d9710/9712_E12.pdf。 Beer–Lambert law, Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Beer–Lambert law. Karayannis, M.I.; Samios, D.N. and Gousetis, C.H.P. Analytica Chimica Acta, Volume 93, 1977, 275-279. 查看更多
第1天
关注盖德视界
添加小助手
