北京石油化工学院化学工程学院 基础化学教学与实验中心 石灰石中微量铁的测定 北京石油化工学院化学工程学院 基础化学教学与实验中心
一、实验目的 1．掌握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最大吸收波长的选择； 3．进一步掌握吸量管、比色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，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：
4Fe3+ + 2NH2OH ===4Fe2+ + N2O + 4H+ + H2O 由于石灰石试液中的铁主要以Fe3+离子形式存在，所以应预先用还原剂如盐酸羟胺NH2OH.HCl或对苯二酚将Fe3+还原 4Fe3+ + 2NH2OH ===4Fe2+ + N2O + 4H+ + 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Fe3+离子水解，也影响显色。 Fe2+ - 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 max表示)。当510nm波长的光通过液层厚度一定的橙红色Fe2+ - 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 = · l c
式中A — 吸光度，可从分光光度计上直接读出。 配制一系列已知铁浓度的标准溶液，显色测定吸光度后，以Fe3+浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制Fe2+ - phen溶液的标准曲线。将未知试液按照与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：电子分析天平，722型分光光度计，吸量管(10mL，5mL)，比色皿(1cm)，比色管(25mL)，洗耳球。 试剂：HCl(3mol/L)，标准Fe3+溶液(0.010 mg/mL)，邻菲罗啉溶液(0.1%)，盐酸羟胺水溶液(1%)，HAc-NaAc缓冲溶液(pH=4.6)
四、实验步骤 1．Fe2+ - phen 吸收曲线的绘制——确定max 编号 铁标准溶液(0.010mg/mL) 盐酸羟胺/mL HAc-NaAc缓冲溶液/mL 邻菲罗啉/mL 1 0.00 2.5mL 5mL 2 2.00 3 4.00
用去离子水稀释至刻度，摇匀，放置10min。用1cm比色皿，以1号为参比溶液，从420~600nm间分别测定2、3号的吸光度。以波长为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制Fe2+ - phen溶液的标准曲线，求出最大吸收波长 max。
2．Fe2+ - phen标准曲线的绘制 编号 铁标准溶液(0.010mg/mL) 盐酸羟胺/mL HAc-NaAc缓冲溶液/mL 0.00 2.5mL 5mL 2 2.00 3 4.00 4 6.00 5 8.00
用去离子水稀释至刻度，摇匀。放置10min，用1cm比色皿，以1号溶液作参比溶液，用分光光度计在其最大吸收波长处分别测其吸光度。以波长为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制Fe2+ - phen溶液的标准曲线。 3．石灰石试样中铁含量的测定 在电子分析天平上准确称取试样0.02～0.03g(称准至小数点后第4位)于小烧杯中，用少量去离子水润湿，盖上表面皿，滴加3mol/LHCI至试样溶解，转移到25mL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、5mL HAc－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。以不加铁的空白溶液作参比溶液，用1cm比色皿，在分光光度计上测其吸光度。从标准曲线上求出25mL比色管中铁的含量，进而算出石灰石试样中铁的含量。
五、实验记录与处理 不同波长时的吸光度 max /nm 440 460 480 490 500 510 520 540 560 580 1．以下表中波长为横坐标，吸光度A为纵坐标，绘制Fe2+ - phen吸收曲线，求最大吸收波长max。 不同波长时的吸光度 max /nm 440 460 480 490 500 510 520 540 560 580 600 A (2.00mL) A (4.00mL)
标准溶液及试样的吸光度 3．在标准曲线上求出25mL比色管中铁的含量，进而计算石灰石试样中铁的含量。 V/mL 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 试样 A 3．在标准曲线上求出25mL比色管中铁的含量，进而计算石灰石试样中铁的含量。