磺基水杨酸法测定石灰石中的铁含量

磺基水杨酸法测定石灰石中的铁含量

一、实验目的

1.1 学习紫外可见分光光度计的使用方法；

1.2 学习测试条件优化的方法；

1.3 学习测绘吸收曲线的方法；

1.4 掌握利用标准曲线进行有关计算。

二、基本原理

三价铁离子在不同的pH值下与磺基水杨酸作用形成不同组成和颜色的几种络合物。在pH值为1.8~2.5时形成紫红色的[Fe(SSal)]+络阳离子（SSal代表磺基水杨酸阴离子）；当pH 值为4~8的溶液中，形成褐色的[Fe(SSal)2]-络阴离子，当pH值为8~11.5的氨性溶液中，形成黄色的[Fe(SSal)3]3-，若pH>12时，则不能形成络合物而生成氢氧化铁沉淀。

在氢氧化铵碱性介质中，二价铁离子同样也与磺基水杨酸生成黄色络合物。所以此法测得的是Fe2+和Fe3+离子的总量。

本实验控制溶液pH=8~11.5,这时磺基水杨酸与三价铁离子形成的黄色络合物较稳定，其反应式：

Fe3+ + 3SSal2- = [Fe(SSal)3]3-

本法显色剂的用量及酸度调节稍有出入也影响不大，Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-及少量Al3+存在对测定无干扰，但Cu2+存在时有干扰。

三、仪器与试剂

3.1 TU-1901型分光光度计，1 cm石英比色皿2只；PHS-3C型酸度计（附复合pH电极）。

3.2 50 mL容量瓶13个，5 mL吸量管4支，50 mL小烧杯1只，玻璃漏斗1只。

3.3铁标准溶液：准确称取0.8640 g AR级硫酸高铁铵（NH4Fe(SO4)2∙12H2O）于小烧杯中，加水溶解，加5 mL浓硫酸，酸化后的溶液转移至250 mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀。其浓度为0.10 mg∙mL-1。再准确移取10.00 mL浓度为0.10 mg∙mL-1的铁标样于50 mL容量瓶，稀释至刻度得到最终所需铁标样，其浓度为0.02 mg∙mL-1。

3.4磺基水杨酸溶液：称取AR级磺基水杨酸50 g，溶于450 mL蒸馏水，得到浓度为10%的磺基水杨酸溶液。

3.5 氯化铵水溶液：称取AR级氯化铵50 g，溶于450 mL蒸馏水，得到浓度为10%的氯化铵溶液。

3.6 氢氧化钠水溶液：称取AR级氢氧化钠50 g，溶于450 mL蒸馏水，得到浓度为10%的氢氧化钠溶液。

3.7 3 mol∙L-1盐酸溶液。

四、实验步骤

4.1溶液酸度对测试的影响

取标记为a1-a5的5个50 mL容量瓶，分别依次加入3.00 mL铁标准溶液，5.0 mL 氯化铵溶液，5.0 mL 磺基水杨酸溶液，摇匀；再分别加入0.5 mL、1.0 mL、2.0 mL、3.0 mL、5.0 mL NaOH溶液，用蒸馏水定容至刻度，摇匀，得到不同酸度的系列磺基水杨酸铁配合物溶液。

用酸度计测定各溶液的pH值。

用1 cm比色皿，以蒸馏水作参比，在参考波长420 nm处测定各样品吸光度；

4.2绘制吸收光谱和标准曲线

取标记为b1-b6的6只50 mL容量瓶，分别加入铁标准溶液0.00 mL、1.00 mL、2.00 mL、3.00 mL、4.00 mL、5.00 mL；再分别向b1-b6各容量瓶中依次加入5.0 mL 氯化铵溶液，5.0 mL 磺基水杨酸溶液，选定量的NaOH溶液；用蒸馏水稀释至刻度，摇匀，得到浓度分别为0 mg∙mL-1、0.0004 mg∙mL-1、0.0008 mg∙mL-1、0.0012 mg∙mL-1、0.0016 mg∙mL-1、0.0020 mg∙mL-1的Fe3+标准溶液。

用1 cm比色皿，以不加铁的试剂空白为参比，在300~550 nm波长范围内扫描b6号溶液的吸收光谱。

用1 cm比色皿，以不加铁的试剂空白为参比，于选定的工作波长，分别测量各溶液的吸光度。

4.3石灰石试样中微量铁的测定

准确称取约0.1g石灰石粉末放入50 mL烧杯中，加入1.0 mL 3 mol·L-1盐酸溶液；待反应完全后过滤，将滤液转移至标记为c的50 mL容量瓶；依次加入5.0 mL 氯化铵溶液，5.0 mL 磺基水杨酸溶液，选定量的NaOH溶液；用蒸馏水稀释至刻度，摇匀，得到未知样品溶液。

用1 cm比色皿，以不加铁的试剂空白为参比，于选定的工作波长，测量未知样品溶液的吸光度。

五、数据处理

5.1记录实验步骤4.1测量的各溶液的吸光度A及pH值，并绘制A-pH曲线；根据曲线确定定量测定时合适的pH范围及NaOH溶液的加入量。

5.2 记录并复制仪器给出的吸收光谱，并根据吸收光谱确定定量分析的最佳工作波长。

5.3 记录实验步骤4.2测量的各溶液的吸光度A，在坐标纸上绘制A-c标准曲线。

5.4 根据实验步骤4.3测得的吸光度，结合标准曲线，计算未知样的铁含量（mg/g）。

5.5 使用Origin或Excel绘制标准曲线，并求出未知样品铁溶液浓度及未知样的铁含量，并与3的结果进行对比。计算测量精密度，并对分析结果进行评价。

六、注意事项

6.1 试剂加入顺序应严格遵循操作步骤的要求。

6.2 使用的比色皿必须是洁净和匹配的。每次实验前，应将使用的比色皿都装上蒸馏水，测定它们之间的相对透光率。用一只盛蒸馏水的比色皿校正其他比色皿的透光率，误差不应超过0.5%。在精确要求时，任何透光率的误差均应予以校正。

6.3 在操作过程中，应十分注意比色皿表面的清洁度，如有污点将影响测定。

6.4 比色皿放入比色槽内时，应注意它们的正确位置。

6.5 全部测量完毕，应立即打开比色槽暗箱的盖子（以免光电管或光电倍增管长时间受光线照射而“疲劳现象”），取出比色皿，关闭电源开关。将比色皿洗净，放好，擦干比色皿槽架，并切断电源，使仪器恢复到原位。

七、思考题

7.1 配制本实验比色溶液时，所加各种试剂的作用是什么？

7.2 配制本实验比色溶液时，加入试剂的顺序是否可以颠倒？为什么？

7.3 在不同的实验操作步骤，本实验所用的参比溶液分别选用选用试剂空白和蒸馏水，为什么这样做？