若在實驗室中 有一瓶已經開封多日的雙氧水 若是管理員想知道裡面的過氧化氫有效濃度還剩下多少 該怎麼做呢？ 由於以前的單元曾說過 過氧化氫既是氧化劑又是還原劑 因此我們可以選用適當的氧化劑 例如 以酸性的過錳酸鉀水溶液來進行氧化還原滴定 以求出雙氧水中過氧化氫的濃度 因此 本單元要介紹進行氧化還原滴定時 如何計算出未知溶液的濃度 以及選用指示劑及酸源的問題 首先 我們要先知道 什麼是氧化還原滴定？ 氧化還原滴定的「定義」是 將已知濃度的氧化劑（或還原劑） 逐滴加入待測的還原劑（或氧化劑）中 以求出還原劑（或氧化劑）的濃度 當進行氧化還原反應後 我們可藉由指示劑顏色的變化 沉澱的生成或導電度的變化等 來確定到達滴定終點 此時我們將之視為當量點 而什麼是當量點呢？ 是指氧化還原滴定時 氧化劑與還原劑當量數相同的點 此時 氧化劑得到的電子總莫耳數 等於還原劑失去的電子總莫耳數 此時氧化劑與還原劑完全反應 為當量點 我們可以在滴定實驗完成後 利用化學計量的關係 或是氧化還原反應得失電子數相等的觀念 來計算得知待測物濃度 此種化學分析方法即為氧化還原滴定 例如 我們想用已知濃度的酸性過錳酸鉀溶液 來求得待測的亞硫酸鈉溶液的濃度時 其反應式如畫面所示 第一種計算方法 可以利用反應式的係數比 即過錳酸根離子與亞硫酸根離子反應的莫耳數比來計算 故 當我們取一定量體積的亞硫酸鈉待測液 以過錳酸鉀溶液來滴定並達滴定終點時 將已知的過錳酸鉀溶液濃度 及滴定完所用去的體積數值代入此計算式中 便可求得亞硫酸鈉溶液的濃度 讓我們來做個小練習 若已知一濃度為0.2M的酸性過錳酸鉀水溶液 以此溶液來滴定未知濃度草酸水溶液10.0毫升 當實驗完成 達到滴定終點時 用去此過錳酸鉀水溶液20.0毫升 則草酸水溶液的濃度為多少呢？ 依照前面所介紹的觀念來解題 酸性過錳酸鉀滴定草酸水溶液的反應式如畫面所示 草酸與過錳酸鉀反應的莫耳數比為5比2 因此可求得草酸的濃度為1.00 M 第二種計算方法 當氧化還原滴定達滴定終點 一般我們都將其視為當量點 此時氧化劑當量數等於還原劑當量數 即氧化劑得到的電子總莫耳數 等於還原劑失去的電子總莫耳數 其化學計量的關係式如畫面所示 同樣地 以過錳酸鉀在酸性環境下與亞硫酸鈉反應為例 鉀離子、鈉離子不會參與反應 過錳酸根為氧化劑 其還原半反應式如畫面所示 即每1莫耳的過錳酸鉀在酸性環境下 可得到5莫耳的電子 而亞硫酸根為還原劑 其氧化半反應式如畫面所示 即每1莫耳的亞硫酸鈉 可失去2莫耳的電子 代入數值後 計算式應為此等式 如同第一種計算方法 當我們取一定量體積的亞硫酸鈉待測液 以過錳酸鉀溶液來滴定並達滴定終點時 將已知的過錳酸鉀溶液濃度 及滴定完所用去的體積數值代入此計算式中 即可求得亞硫酸根離子濃度 也就是亞硫酸鈉溶液的濃度 不論是用第一種還是第二種方法 都可以利用已知濃度的溶液 來定量出待測溶液的濃度 同學們 試試看 你學會了嗎？ 若以0.120 M的過錳酸鉀溶液 來滴定30.0毫升含亞錫離子的酸性溶液 達滴定終點時共消耗了10.0毫升的過錳酸鉀 則原溶液中亞錫離子的濃度為多少？ 算式如畫面所示 亞錫離子的濃度為0.100 M 為了方便判斷氧化還原滴定的終點 我們有時會在溶液中加入適當的指示劑 例如 在氧化還原的碘滴定實驗中 我們會選用澱粉為指示劑 檢測市售葡萄汁的花青素含量時 可以用2,6-二氯靛酚為指示劑 但是是否每一種氧化還原滴定都一定需要指示劑呢 其實不一定 因為有些氧化劑或還原劑 在滴定前後本身具有明顯的顏色變化 故其本身就可以當指示劑 因此不需再另外加入其他物質來作為指示劑 例如 紫色的過錳酸根在酸性溶液中進行還原反應後 會變成淡粉紅色的亞錳離子 若與其反應的還原劑消耗完後 再多滴一滴過錳酸鉀進入溶液中 會使溶液整個變成紫色即達到滴定終點 因此 我們可以直接以過錳酸鉀作為氧化還原滴定的指示劑 此外 若滴定時需要提供酸性的環境 我們所使用的酸源通常會選用無氧化力的「稀硫酸」 不能以硝酸或鹽酸來取代 因為硝酸中的硝酸根具有氧化力 可扮演氧化劑 因此在滴定時也能與還原劑進行反應 而鹽酸中的氯離子能作為還原劑 會與氧化劑進行反應 故這兩種酸源都會干擾滴定結果 不宜選用 我們來統整一下這個單元所學到的觀念 氧化還原滴定的「定義」是 以滴定實驗的操作 利用已知濃度的氧化劑（或還原劑） 求出待測還原劑（或氧化劑）的濃度 當實驗到達滴定終點 此時我們將之視為當量點 氧化還原滴定實驗的計算方法 可以利用化學計量的關係式 或者利用氧化還原反應得失電子數相等的觀念 得知待測物的濃度 有些氧化劑或還原劑 在滴定前後本身具有明顯的顏色變化 其本身的顏色便可指示滴定終點 故滴定時就不需要再另外加入其他物質來作為指示劑 氧化還原滴定會以「稀硫酸」來作為酸源 不能以硝酸或鹽酸來取代 同學們 看完本單元 你是否已經學會「氧化還原滴定的計算」了呢？ 歡迎與我們分享你的學習心得喔 我們下次再見