分析設(shè)計性實驗

1、采用配位滴定和氧化還原滴定兩種方法分別測定混合溶液中Fe2+，F(xiàn)e3+的含量【實驗題目】采用配位滴定和氧化還原滴定兩種方法分別測定混合溶液中Fe2+，F(xiàn)e3+的含量(混合鐵溶液自配)【目前有關(guān)該元素常量測定方法的概述】滴定容量法 滴定法測定鐵有絡(luò)合滴定法和氧化還原滴定法，可用于常量鐵的測定。1 氧化還原滴定法：用氧化還原法測定鐵的方法有重鉻酸鉀法、硝酸亞汞法、高硫酸鈰法、碘量法等。最經(jīng)典的方法是重鉻酸鉀法，測定時以二苯胺磺酸鈉為指示劑，重鉻酸鉀溶液滴定至紫色為終點，用重鉻酸鉀法測全鐵含量時要將Fe3+還原成Fe2+，一般使用的還原劑有硝酸亞汞、SnCl2、TiCl3、Na2SO3、抗壞血酸等，

2、滴定時為了防止Fe2+再次被氧化，可用CO等惰性氣氛保護，或加入鄰菲噦啉絡(luò)合Fe2+生成穩(wěn)定的絡(luò)合物。配位滴定法：測定Fe3+應(yīng)控制的酸度范圍為pH =22.5的條件下，用磺基水楊酸作指示劑。在測定的pH條件下，磺基水楊酸指示劑與Fe3+生成紫紅色絡(luò)合物，磺基水楊酸本身無色，當用EDTA標準溶液滴定時，由于EDTA與Fe3+結(jié)合能力強于磺基水楊酸，故滴定至紫紅色消失時即為終點，EDTA與Fe3+形成的絡(luò)合物為無色或黃色。測全鐵含量時可將余下的Fe2+用過硫酸銨氧化成Fe3+，再繼續(xù)用EDTA滴定至紫紅色消失。由于EDTA與Fe3+絡(luò)合速度慢，滴定速度不宜太快，加熱到近沸，并需不斷攪拌，否則將使

3、測定結(jié)果偏大。分光光度法：鄰二氮菲：鄰菲啰啉時測定微量鐵的一種試劑，pH在2至9的條件下，F(xiàn)e2+與鄰菲啰啉生成穩(wěn)定的橙紅色絡(luò)合物，反應(yīng)式如下： 3R + Fe2+ = FeR32+該絡(luò)合物的lgK為21.3摩爾吸收系數(shù)為1.1*105.基于橙紅色絡(luò)合物對可見光的吸收，可以用該方法測定樣品中的總鐵。在顯色前先用鹽酸羥氨把Fe3+還原成Fe2+?；腔畻钏幔篎e3+與磺基水楊酸在pH 8至11.5的氨性溶液中，可生成黃色的三磺基水楊酸鐵配合物，該配合物很穩(wěn)定。由于反應(yīng)在堿性介質(zhì)中，F(xiàn)e2+容易被氧化，該法測定的是溶液中鐵的總含量?！具x定實驗方案的原理】無汞定鐵法：根據(jù)還原反應(yīng)：2FeCl4- +

4、 SnCl42- + 2Cl- = 2FeCl42- +SnCl62-使用甲基橙指示SnCl2還原Fe3+還原完后，過量的Sn2+可將甲基橙還原為氫化甲基橙而褪色，不僅指示了還原的終點，Sn2+還能繼續(xù)使氫化甲基橙還原成N,N-二甲基對苯二胺和對氨基苯磺酸，過量的Sn2+則可以消除。甲基橙的還原產(chǎn)物不消耗重鉻酸鉀。滴定反應(yīng)為：6Fe2+ + Cr2O72- + 14H+ = 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O滴定突躍范圍為0.931.34V，使用二苯胺磺酸鈉為指示劑時，由于它的條件電位為0.85，因而需加入H3PO4使滴定生成的Fe3+生成Fe（HPO4）2-，而降低Fe3+/Fe2+電

5、對的電位，使突躍范圍變成0.711.34V，指示劑可以在此范圍內(nèi)變色，同時消除FeCl4-黃色對終點觀察的干擾。配位滴定法：測定Fe3+應(yīng)控制的酸度范圍為pH =22.5的條件下，用磺基水楊酸作指示劑。在測定的pH條件下，磺基水楊酸指示劑與Fe3+生成紫紅色絡(luò)合物，磺基水楊酸本身無色，當用EDTA標準溶液滴定時，由于EDTA與Fe3+結(jié)合能力強于磺基水楊酸，故滴定至紫紅色消失時即為終點，EDTA與Fe3+形成的絡(luò)合物為無色或黃色。測全鐵含量時可將余下的Fe2+用過硫酸銨氧化成Fe3+，再繼續(xù)用EDTA滴定至紫紅色消失。由于EDTA與Fe3+絡(luò)合速度慢，滴定速度不宜太快，加熱到近沸，并需不斷攪拌

6、，否則將使測定結(jié)果偏大。【所需試劑的計劃用量及配制方法】試劑：氯化鐵(5.0g)，氯化亞鐵（5.0g）；硫磷混酸（濃硫酸、濃磷酸）(200mL)，乙二胺四乙酸二鈉鹽(5.0g)，鋅粒(7.0g)，六亞甲基四胺溶液（200g/L）(15mL)，二甲酚橙（2g/L）(10mL)，HCl(1:1,約4 mol/L)(200mL),SnCl2(100g/L)(80mL), SnCl2(50g/L)(80mL),甲基橙（1g/L）(20mL)，二苯胺磺酸鈉（2g/L）(20mL)，重鉻酸鉀(2.0g)；20%磺基水楊酸(20mL)， EDTA標準溶液（0.1mol/L）(自配), 10% (NH4)2S

7、2O8溶液（30mL），10%磺基水楊酸(20mL)，氨水(1:1)（30mL）。儀器：移液管，酸式滴定管，錐形瓶，20mL稱量瓶，燒杯，試劑瓶，表面皿，200mL容量瓶，酒精燈。配制方法：混合鐵溶液的配制： 將氯化鐵溶液和氯化亞鐵溶液按1:1混合制得Fe3+ 和Fe2+的混合溶液,裝入試劑瓶中備用。 氯化鐵溶液：用指定稱量法在分析天平上準確稱取2.7g氯化鐵于小燒杯中,加約30mL去離子水，稍熱使其溶解，冷卻后定量轉(zhuǎn)移至200mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。配制的標準溶液濃度為5.0×10-2 mol/L。氯化亞鐵溶液：用指定稱量法在分析天平上準確稱取2g氯化亞鐵于小燒杯中,加

8、約30mL去離子水，稍熱使其溶解，冷卻后定量轉(zhuǎn)移至200mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。配制的標準溶液濃度為5.0×10-2 mol/L。K2Cr2O7標準溶液的配制： 用指定稱量法在分析天平上準確稱取0.4903gK2Cr2O7于小燒杯中,加約30mL去離子水，稍熱使其溶解，冷卻后定量轉(zhuǎn)移至200mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。配制的標準溶液濃度為8.333×10-3 mol/L。EDTA標準溶液的配制EDTA溶液的配制 用臺秤稱取11.2g乙二胺四乙酸二鈉鹽于燒杯中，加約100mL去離子水，溫?zé)崛芙猓鋮s后轉(zhuǎn)入聚乙烯試劑瓶中，稀釋至600mL，搖勻備用。配制的標

9、準溶液濃度為5×10-2 mol/L。Zn2+標準溶液的配制用電子天平準確稱取0.65g鋅粒于150mL燒杯中，加入5mL（1:1） HCl溶液，立即蓋上表面皿，待鋅完全溶解后，以少 量水沖洗表面皿和燒杯內(nèi)壁，定量轉(zhuǎn)移Zn2+溶液于200mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻，計算Zn2+標準溶液的濃度。配制的標準溶液濃度為5×10-2 mol/L。標定EDTA溶液 移取20.00mLZn2+標準溶液于250mL錐形瓶中，加2滴二甲酚橙指示劑，滴加200g/L六亞甲基四胺溶液至呈現(xiàn)穩(wěn)定的紫紅色，再過量5mL。用EDTA滴定至溶液由紫紅色變?yōu)榱咙S色即為終點。平行滴定3次，取平均值

10、，計算EDTA的準確濃度?！緦嶒灢襟E】無汞定鐵法： 用移液管準確移取20.00ml待測液于錐形瓶中，加入15mL硫磷混酸、4滴二苯胺磺酸鈉，立即用K2Cr2O7標準溶液滴定到穩(wěn)定的紫紅色為Fe2+的滴定終點。記錄K2Cr2O7的用量。 另取同體積的待測液，加入10mL（1:1）鹽酸（約4 mol/L），將溶液加熱近沸，加入6滴甲基橙，趁熱邊搖動錐形瓶邊逐滴加入100g/LSnCl2還原Fe3+。溶液由橙變紅且紅色變淺，再慢慢滴加50g/mLSnCl2至溶液變?yōu)榈奂t色，再搖幾下直至粉色褪去。立即用流水冷卻，加50mL蒸餾水、20mL硫磷混酸、4滴二苯胺磺酸鈉，立即用K2Cr2O7標準溶液滴定到

11、溶液由近無色變?yōu)榫G色，最后變?yōu)榉€(wěn)定的紫色為總Fe的滴定終點，記錄K2Cr2O7的用量。 平行滴定三次，計算溶液中Fe2+、Fe3+的含量。配位滴定法：用移液管準確移取20.00mL待測液于錐形瓶中，加入4滴磺基水楊酸，用1:1氨水和1:1HCl（約4 mol/L）溶液調(diào)節(jié)溶液呈紫紅色（pH2）,加熱至6070 ,以EDTA標準溶液滴定至溶液由紫紅色變?yōu)榈S色即為Fe3+的滴定終點，記錄EDTA用量。繼續(xù)加熱溶液至6070，滴加過硫酸銨直到溶液呈穩(wěn)定的紫紅色，再補加3ml，然后用EDTA進行滴定，溶液由紫紅色變?yōu)榈S色即為Fe2+的滴定終點，記錄EDTA用量。平行滴定三次，計算溶液中Fe2+、F

12、e3+的含量?！咀⒁馐马棥?用SnCl2 還原Fe3+ ，反應(yīng)完全的判斷依據(jù)是溶液由橙變紅，再慢慢滴加50g/L SnCl2至溶液變成淡粉色，再搖幾下直至粉色褪去。若SnCl2 過量，則溶液由紅色直接變?yōu)闊o色，影響以后K2Cr2O7滴定Fe2+ 。此時應(yīng)反復(fù)滴加甲基橙，直至溶液變?yōu)榈凵?，振蕩粉色消失?應(yīng)該用新配置的待測液，不宜在空氣中放太久，同時還原的試樣也要盡快滴 定，以避免Fe2+ 在空氣中的暴露太久，被空氣氧化而影響測定結(jié)果。 配位滴定時由于EDTA與Fe3+絡(luò)合速度慢，滴定速度不宜太快，要加熱到6070，并需不斷攪拌，否則將使測定結(jié)果偏大?！緮?shù)據(jù)記錄和結(jié)果】1.混合鐵溶液的配制：藥

13、品氯化鐵氯化亞鐵質(zhì)量（g）2.72.0濃度(mol/L)5.0×10-25.0×10-2混合液中濃度(mol/L)2.52.重鉻酸鉀標準溶液的配制：藥品重鉻酸鉀質(zhì)量(g)0.4938溶液體積（mL）200.00mL濃度(mol/L)8.392×10-3K2Cr2O7 濃度計算公式：c(K2Cr2O7)=m(K2Cr2O7)M(K2Cr2O7)V3.EDTA溶液的配制藥品乙二胺四甲酸二鈉鹽質(zhì)量(g)11.2溶液體積（mL）600.00mL濃度(mol/L)0.054.Zn2+溶液的配制:藥品鋅粒質(zhì)量(g)0.6650溶液體積（mL）200.00mL濃度(mol/L)

14、5.008×10-25.標定EDTAZn2+標準溶液的濃度(mol/L)5.008×10-2實驗次數(shù)Zn2+標準溶液的用量（mL）20.00mL20.00mL20.00mLEDTA溶液的用量（mL）19.5119.5019.50EDTA溶液的濃度(mol/L)5.134×10-25.136×10-25.136×10-2EDTA溶液的濃度的平均值(mol/L)5.135×10-2絕對偏差0.001×10-20.001×10-20.001×10-2相對平均偏差（）0.019EDTA的濃度計算公式：c(EDTA

15、)=c(Zn2+)×V(Zn2+)/V(EDTA)6.無汞定鐵法：步驟所取待測液的體積：20.00mL重鉻酸鉀標準溶液的濃度(mol/L)8.392×10-3實驗次數(shù)待測液的用量（mL）20.00mL20.00mL20.00mL重鉻酸鉀溶液的用量（mL）9.859.869.83Fe2+的濃度(mol/L)2.480×10-22.483×10-22.475×10-2Fe2+的濃度的平均值(mol/L)2.479×10-2絕對偏差0.001×10-20.004×10-20.004×10-2相對平均偏差（）0.

16、12Fe2+ 濃度的計算公式：c(Fe2+)=c(K2Cr2O7)×V1(K2Cr2O7)×6V(混合液)步驟重鉻酸鉀標準溶液的濃度(mol/L)8.392×10-3實驗次數(shù)待測液的用量（mL）20.00mL20.00mL20.00mL重鉻酸鉀溶液的用量（mL）20.0220.0020.00Fe2+與Fe3+的濃度之和(mol/L)5.040×10-25.035×10-25.035×10-2Fe2+與Fe3+的濃度之和的平均值(mol/L)5.037×10-2絕對偏差0.003×10-20.002×10-

17、20.002×10-2相對平均偏差（）0.047Fe2+與Fe3+的總濃度計算公式：c(總Fe)= c(K2Cr2O7)×V2(K2Cr2O7)×6V(混合液)步驟Fe2+Fe3+Fe2+與Fe3+之和濃度(mol/L)2.479×10-22.558×10-25.037×10-2含量(g/L)1.3841.4292.8137.配位滴定法：步驟所取待測液的體積：20.00mLEDTA標準溶液的濃度(mol/L)5.135×10-2實驗次數(shù)待測液的用量（mL）20.00mL20.00mL20.00mL第一次加入EDTA溶液的用量

18、（mL）10.2010.1810.20Fe3+的濃度(mol/L)2.618×10-22.614×10-22.618×10-2Fe3+的濃度平均值(mol/L)2.617×10-2絕對偏差0.001×10-20.003×10-20.001×10-2相對平均偏差（）0.064第二次加入EDTA溶液的用量（mL）9.429.409.42Fe2+的濃度(mol/L)2.418×10-22.413×10-22.418×10-2Fe2+的濃度平均值(mol/L)2.416×10-2絕對偏差0.0

19、02×10-20.003×10-20.002×10-2相對平均偏差（）0.097Fe3+的濃度計算公式：c(Fe3+)=c(EDTA)×V1(EDTA) / V(混合液)Fe2+的濃度計算公式：c(Fe2+)=c(EDTA)×V2(EDTA) / V(混合液)步驟Fe2+Fe3+Fe2+與Fe3+之和濃度(mol/L)2.416×10-22.617×10-25.033×10-2含量(g/L)1.3491.4612.810【實驗結(jié)果討論】1、 經(jīng)兩種方法測定的Fe2+與Fe3+的含量如下：實驗方法Fe2+ 的含量(g

20、/L)Fe3+ 的含量(g/L)Fe2+與Fe3+的總含量(g/L)無汞定鐵法1.3841.4292.813配位滴定法1.3491.4612.8102、由上表可得，配位滴定法測得的Fe2+ 含量比氧化還原法測得的含量低，而Fe3+ 的含量卻比氧化還原法測得的含量高，兩種方法測得的總鐵含量基本相同。原因是：實驗時間不同：實驗時先進行氧化還原滴定的操作，滴定完畢后進行配位滴定，由于混合液在空氣中放置太久，部分Fe2+ 被氧氣氧化形成Fe3+ ；實驗操作條件不同：由于Fe3+ 與EDTA的配位反應(yīng)速度比較慢，需要加熱到6070，并需不斷攪拌，這樣加快了氧氣對Fe2+ 的氧化，而無汞定鐵法只需在室溫下進行，氧化速度比較慢。3、氧化還原滴定時，前幾次總鐵測定的實驗結(jié)果相差太大，可能原因：用SnCl2 還原時加入了過量的SnCl2，直接將溶液還原為無色