采用配位滴定和氧化还原滴定两种方法分别测定混合溶液中Fe2.docx

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采用配位滴定和氧化还原滴定两种方法分别测定混合溶液中Fe2

测定混合溶液中Fe2+，Fe3+的含量

黄沁清陆珣

【目前有关该元素常量测定方法的概述】

常量铁分析的主要方法有邻菲啰啉分光光度法、磺基水杨酸分光光度法、硫氰酸钾比色法、铁离子测定仪法、重量法、EDTA络合滴定法、硫酸铈滴定法、硫代硫酸钠滴定法和重铬酸钾滴定法等。

其中最经典的方法是重铬酸钾法。

本实验采用配位滴定（EDTA络合滴定法和氧化还原滴定（重铬酸钾滴定法两种方法分别测定混合溶液中Fe2+，Fe3+的含量

【实验原理】

配位滴定法

溶液中Fe3+可与EDTA形成稳定的1:

1络合物，lgK稳为25.1，其溶液颜色为黄色[1]。

磺基水杨酸为无色结晶，可与溶于水。

在pH=1.5~2.5时与Fe3+形成紫红色的络合物FeSSA+，可用作滴定Fe3+的指示剂，终点由红色变为亮黄色。

且在此条件下，Fe2+则不显示颜色[1]。

EDTA与Fe3+络合能力强于磺基水杨酸，故滴定终点时，Fe3+会优先于EDTA反应形成亮黄色络合物，使原来的紫红色消失[2]。

溶液中有Fe2+，可先测出Fe3+的含量，再用强氧化剂（NH3）2S2O8将Fe2+氧化为Fe3+，继续用标准EDTA溶液滴定，则可测出Fe2+的含量[2]。

氧化滴定法

SnCl2将Fe3+还原成Fe2+，并过量1~2滴，用甲基橙为指示剂。

还原反应为

2FeCl4-+SnCl42-+2Cl--===2FeCl42-+SnCl62-

使用甲基橙指示SnCl2还原Fe3+的原理是：

Sn2+将Fe3+还原完后，过量的Sn2+可将甲基橙还原成氢化甲基橙而褪色，不仅指示了还原的终点，Sn2+还能继续使氢化甲基橙还原成N,N-二甲基对苯二胺和对氨基苯磺酸，过量的Sn2+则可以消除。

且甲基橙的还原产物不消耗K2Cr2O7。

盐酸溶液浓度应控制在4mol/L，若大于6mol/L，Sn2+会先将甲基橙还原为无色，无法指示Fe3+的还原反应。

盐酸浓度低于2mol/L，则甲基橙褪色缓慢。

溶液温度用控制在60~90℃，温度低于60℃，SnCl2先还原甲基橙，终点无法指示，且还原Fe3+速度慢，还原不彻底。

滴定反应为：

6Fe2++Cr2O72-+14H+===6Fe3++2Cr3++7H2O

滴定突跃范围为0.93~1.34V，使用二苯胺磺酸钠为指示剂时，由于它的条件典韦是0.85V，因而要加入H3PO4，使滴定生成[Fe（HPO4]2-，降低Fe3+浓度，从而降低Fe3+/Fe2+电对的电位，使反应的突跃范围变成0.71~1.34V，指示剂可以在这个范围内变色；同时消除了[FeCl4]-的黄色对终点观察的干扰。

Sb（Ⅲ、Sb（Ⅴ干扰实验，不应存在。

室温下，Cr2O72-不氧化Cl-，所以用H2SO4做酸性介质。

K2Cr2O7化学性质稳定，组成与化学式一致，相对分子质量较大，易提纯，可直接配制。

【实验仪器与试剂】

试剂：

硫酸铁溶液（1mol/L）,硫酸亚铁溶液（1mol/L），20%磺基水杨酸，10%（NH3）2S2O8溶液，0.01mol/LEDTA标准溶液，（1+1）氨水，（1+1）HCl溶液，200g/L六亚甲基四胺溶液，锌粒，2g/L二甲酚橙指示剂；

SnCl2（100g/L，SnCl2（50g/L，H2SO4-H3PO4混合酸，1g/L甲基橙，2g/L二苯胺磺酸钠，K2Cr2O7标准溶液[c（1/6K2Cr2O7）=.05000mol/L]

仪器：

20.00mL移液管，2个200mL容量瓶，酸式滴定管，3个250mL锥形瓶，滴定台架，试剂瓶，表面皿，100mL烧杯2个，200mL烧杯2个，台秤，分析天平，酒精灯，三角架，石棉网，1.0mL吸量管

各溶液的配制方法：

硫酸铁（1mol/L）：

用39.9885g硫酸铁固体配制成100mL溶液

硫酸亚铁（1mol/L）：

用15.1911g硫酸亚铁固体配制成100mL溶液

SnCl2（100g/L：

10gSnCl2·H2O溶于40mL浓热盐酸溶液中，加水稀释至100mL

K2Cr2O7标准溶液：

将K2Cr2O7在150~180℃干燥2h，置于干燥器中冷却至室温。

指定质量称量法称取0.4903杯中溶解后，于200mL容量瓶中定容

H2SO4-H3PO4混合酸：

将15mL浓H2SO4缓慢加至70mL水中，冷却后加入15mL浓H3PO4混匀

【实验步骤】

配位滴定法

一．混合溶液的配制

将硫酸铁溶液和硫酸亚铁溶液按任意比例混合至一干燥的小烧杯中，用1.0mL吸量管准确移取2.0mL混合溶液至200mL容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀。

二．0.01mol/LEDTA标准溶液的配制

用台秤称取2.2gEDTA二纳盐固体于烧杯中，加水，溶解，转入试剂瓶中，稀释至600mL，摇匀备用。

三．Zn2+标准溶液的配制

用分析天平准确称取0.1300g锌粒于小烧杯中，加入5mL（1+1）HCl溶液，立即盖上表面皿，待锌粒固体完全溶解后，以少量水中西表面皿和烧杯内壁，定量转移Zn2+溶液于200mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，计算Zn2+标准溶液的浓度。

四．EDTA标准溶液的标定

用20.00mL移液管移取20.00mLZn2+标准溶液于250mL锥形瓶中，加2滴二甲酚橙指示剂，滴加200g/L六亚甲基四胺溶液至呈现稳定的紫红色，再过量5mL六亚甲基四胺。

用EDTA滴定至溶液由紫红色变为亮黄色即为终点。

平行滴定3次，取平均值，计算EDTA的准确浓度。

五．混合溶液中Fe2+，Fe3+的含量测定

用20.00mL移液管移取20.00mL混合Fe2+，Fe3+溶液于250mL容量瓶中，用（1+1）氨水和（1+1）HCl溶液调节pH至1.5~2.5，加2滴20%磺基水杨酸作指示剂，用0.01mol/LEDTA标准溶液滴定至紫红色变为亮黄色，记下消耗EDTA标准溶液的体积。

再加入3mL10%（NH3）2S2O8溶液,加热至60~70℃，此时，溶液由亮黄色变为紫红色，5min后，静置冷却至室温，再继续用0.01mol/LEDTA标准溶液滴至紫红色变为亮黄色，记下消耗EDTA标准溶液的体积。

平行滴定3次[2]。

氧化滴定法

一．混合溶液的配制

将氯化铁溶液和氯化亚铁溶液按任意比例混合至一干燥的小烧杯中，用1.0mL吸量管准确移取2.0mL混合溶液至200mL容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀。

二、移取试样溶液20.00mL于锥形瓶中，加20mL硫磷混酸、4滴二苯胺磺酸钠，立即用K2Cr2O7标准溶液滴定到稳定的紫红色为终点，记下消耗K2Cr2O7标准溶液的体积V1，可得Fe2+含量。

平行测定3次，

三、另移取试样溶液20.00mL于另一锥形瓶中，加8mL浓盐酸溶液，加热至近沸，加入6滴甲基橙，趁热边摇动锥形瓶边逐滴加入100g/LSnCl2溶液还原Fe3+，至开始褪色的时候再慢慢加入50g/LSnCl2溶液至溶液变为淡粉色，再摇动记下直至粉色褪去。

立即用流水冷却，加50mL蒸馏水、20mL硫磷混酸、4滴二苯胺磺酸钠，立即用K2Cr2O7标准溶液滴定由无色变为绿色再变到稳定的紫红色为终点，记下消耗K2Cr2O7标准溶液的体积V2，即可得出最后总Fe含量，而Fe3+含量nFe3+=nFe-nFe2+。

平行测定3次。

【实验数据记录和结果】

配位滴定法

一．EDTA标准溶液的标定

次数

I

II

III

EDTA初读数

（mL终读数

净用量

cEDTA（mol/L

cEDTA平均值

绝对偏差

相对平均偏差

EDTA浓度的计算公式：

cEDTA=（c*VZn2+/VEDTA

二．混合溶液中Fe2+，Fe3+的含量测定

1.混合溶液中Fe3+的含量测定

次数

I

II

III

VEDTA初读数

（mL终读数

净用量

Fe3+的含量

（g/L

Fe3+的含量平均值（g/L

绝对偏差

相对平均偏差

Fe3+含量的计算公式：

cFe3+=10*（c*VEDTA*MFe/V混合溶液

2.混合溶液中Fe2+的含量测定

次数

I

II

III

VEDTA初读数

（mL终读数

净用量

Fe2+的含量

（g/L

Fe2+的含量

平均值（g/L

绝对偏差

相对平均偏差

Fe2+含量计算公式：

cFe2+=10*（c*VEDTA*MFe/V混合溶液

氧化滴定法

1.K2Cr2O7的称量和计算

质量（g

定容体积（mL

浓度（mol/L

K2Cr2O7

K2Cr2O7浓度计算公式：

c=m/M*V

2.混合溶液中Fe2+的含量测定

次数

I

II

III

V1K2Cr2O7初读数

（mL终读数

净用量

Fe2+的含量

（g/L

Fe2+的含量

平均值（g/L

绝对偏差

相对标准偏差（%

Fe2+含量的计算公式：

cFe2+=10*（c*VK2Cr2O7*MFe/V混合溶液

3.混合溶液中Fe3+的含量测定

次数

I

II

III

VK2Cr2O7初读数

（mL终读数

净用量

Fe的总含量

（g/L

Fe3+的含量

（g/L

Fe3+的含量

平均值（g/L

绝对偏差

相对平均偏差（%

Fe的总含量计算公式：

cFe=10*（c*VEDTA*MFe/V混合溶液

Fe3+的含量计算公式：

cFe2+=cFe—cFe2+

【实验讨论】

【参考文献】

[1]分析化学（第四版）上册.第七章.络合滴定法.高等教育出版社

[2].张永刚，高亚男，钢铁酸洗废液中Fe3+和Fe2+的测定[A],天津工业大学学报，2008,1671-024X（2008）04-0039-02

【试剂清单】

硫酸亚铁固体16g或硫酸铁溶液（1mol/L）10mL

硫酸铁固体40g或硫酸亚铁溶液（1mol/L）10mL

K2Cr2O7固体2g

浓H2SO430mL

浓H3PO430mL

SnCl230g，

20%磺基水杨酸10mL

过硫酸铵15g

EDTA二纳盐固体3g

浓盐酸（36% 40mL

浓氨水100mL

六亚甲基四胺水溶液（200g/L）50mL

二甲酚橙2g

甲基橙2g

二苯胺磺酸钠2g

锌粒2g