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+,Fe3+的含量(混合铁溶液自配)111(1)(1)
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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(1/6 K2Cr2O7)=.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):10g SnCl2·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200 mL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