石灰石中微量铁的测定

石灰石中微量铁的测定

一. 实验目的

1. 掌握用分光光度法测定微量铁的原理和方法。

2. 学习吸收曲线的绘制和单色光波长的选择。

3. 进一步掌握吸量管的使用和溶液配制的基本操作。

二. 实验原理

石灰石中含有微量杂质铁，不能用滴定法测定。本实验以邻二氮杂菲(亦称邻菲罗啉，phen)为显色剂，应用分光光度法进行测定。

在pH为2～9的溶液中，邻菲罗啉与Fe2+ 离子生成稳定的橙红色配离子 [Fe(phen)3]2+，反应如下：

Fe 2+ + 3phen = [Fe(phen)3]2+

由于石灰石试液中的铁主要以Fe3+离子的形式存在，所以应预先用还原剂如盐酸羟胺NH2OH x HCl或对苯二酚将Fe3+还原，

4Fe 3+ + 2NH2OH = 4Fe 2+ + 4H+ + N2O + H2O

然后进行显色测定。

显色时若溶液的酸度过高(pH<2)，则显色反应进行较慢；若酸度太低，则Fe 2+离子水解，也将影响显色。

Fe 2+—phen溶液对不同波长的光吸收情况不同，在510nm处有一吸收高峰(相应的波长称最大吸收波长，以λmax表示)。当510nm波长的光通过液层厚度一定的橙红色Fe 2+—phen 溶液时，溶液的吸光度A与溶液的浓度c的关系可用朗伯—比尔定律表示：

A=εbc

式中：A—吸光度，可从分光光度计上直接读出

ε—有色物质的摩尔吸光系数

c—试液中有色物质的浓度(单位：mol x L−1)

b—液层的厚度(单位：cm)

配制一系列已知铁浓度的标准溶液，显色测定吸光度后，以Fe2+浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制Fe 2+—phen溶液的标准曲线。将未知试液按照与绘制标准曲线时相同的操作条件进行显色，测得其吸光度，即可从标准曲线上求得石灰石试样中的铁含量。

三. 仪器与试剂

仪器：电子天平（0.1mg），722型分光光度计，吸量管(10mL, 5mL)，比色皿(3cm)，容量瓶(50mL)。

试剂：HCl (3mol x L−1)，标准铁溶液(0.010 mg Fe 3+/mL)，邻菲罗啉溶液(0.1%)，盐酸羟胺水溶液(1%)，pH=4.6的HAc—NaAc缓冲溶液。

四. 实验步骤

1. Fe2+—phen吸收曲线的绘制⎯⎯确定λmax

用吸量管吸取标准铁溶液(0.010mg Fe 3+/mL)0.00，2.00，4.00mL分别注入三个50mL容量瓶中，各加入2.5mL盐酸羟胺溶液，5mLHAc—NaAc缓冲溶液和5mL邻菲罗啉溶液，用去离子水稀释至刻度，摇匀。放置10min，用3cm比色皿，以试剂空白溶液(即不加标准铁溶液，而其它试剂加入量与上述操作相同)为参比溶液，在分光光度计中从440～560nm间分别测定其吸光度。以波长为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制Fe 2+—phen的吸收曲线，求

出最大吸收波长λmax。

2. Fe 2+—phen标准曲线的绘制

用吸量管分别吸取标准铁溶液0.00,2.00,4.00,6.00,8.00mL于五个50mL的容量瓶中，依次分别加入2.5mL盐酸羟胺溶液，5mLHAc—NaAc缓冲溶液和5mL邻菲罗啉溶液，用去离子水稀释至刻度，摇匀，放置10min。用3cm的比色皿，以试剂空白溶液作参比溶液，用分光光度计在其最大吸收波长处分别测其吸光度。以50mL溶液中的含铁量为横坐标，相应的吸光度为纵坐标，绘制Fe2+—phen标准曲线。

3. 石灰石试样中铁含量的测定

准确称取试样0.04～0.06g于小烧杯中，用少量去离子水润湿，盖上表面皿，滴加

3mol x L−1 HCl至试样溶解，转移试样到50mL容量瓶中，用少量去离子水淋洗烧杯，并转移到容量瓶中。然后依次加入2.5mL盐酸羟胺溶液，5mLHAc—NaAc缓冲溶液和5mL邻菲罗啉溶液，用去离子水稀释至刻度，摇匀，放置10min 。以试剂空白溶液作参比溶液，用3cm 比色皿，在分光光度计上测其吸光度。从标准曲线上求出50mL容量瓶中铁的含量，进而求出石灰石试样中铁的质量分数。

五. 实验结果

1. 以波长(λ)为横坐标，吸光度(A)为纵坐标，绘制Fe 2+－phen吸收曲线，求最大吸收波长λmax

λmax /nm 440 460 480 490 500 510 520 540 560

A(2.00mL)

A(4.00mL)

2. 以50mL溶液中的铁含量为横坐标，相应的吸光度为纵坐标，绘制标准曲线

V/mL 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 试样

A

3. 在标准曲线上求出50mL容量瓶中铁的含量，进而计算石灰石试样中铁的质量分数。

六. 思考题

1. 邻菲罗啉比色测定铁的原理是什么？用该法测出的铁含量是否为试样中的亚铁含量？

2. 绘制标准曲线和测定试样为什么要在相同条件下进行？主要是指哪些条件？

3. 在实验中试样的称量范围为什么控制在0.04～0.06g之间？称多或称少对测定有何影响？

4. 用吸光度(A)～标准铁溶液体积(V)与用吸光度(A)～标准铁溶液浓度(c)作图，所得两条标准曲线是否相同？为什么？