分析设计性实验

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Fe，Fe的含量

【实验题目】

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)

2+

3+

【目前有关该元素常量测定方法的概述】 ㈠滴定容量法

滴定法测定铁有络合滴定法和氧化还原滴定法，可用于常量铁的测定。 ⒈ 氧化还原滴定法：

用氧化还原法测定铁的方法有重铬酸钾法、硝酸亚汞法、高硫酸铈法、碘量法等。最经典的方法是重铬酸钾法，测定时以二苯胺磺酸钠为指示剂，重铬酸钾溶液滴定至紫色为终点，用重铬酸钾法测全铁含量时要将Fe3+还原成Fe2+，一般使用的还原剂有硝酸亚汞、SnCl2、TiCl3、Na2SO3、抗坏血酸等，滴定时为了防止Fe2+再次被氧化，可用CO等惰性气氛保护，或加入邻菲哕啉络合Fe2+生成稳定的络合物。 ⒉配位滴定法：

测定Fe3+应控制的酸度范围为pH =2～2.5的条件下，用磺基水杨酸作指示剂。在测定的pH条件下，磺基水杨酸指示剂与Fe3+生成紫红色络合物，磺基水杨酸本身无色，当用EDTA标准溶液滴定时，由于EDTA与Fe3+结合能力强于磺基水杨酸，故滴定至紫红色消失时即为终点，EDTA与Fe3+形成的络合物为无色或黄色。测全铁含量时可将余下的Fe2+用过硫酸铵氧化成Fe3+，再继续用EDTA滴定至

紫红色消失。由于EDTA与Fe3+络合速度慢，滴定速度不宜太快，加热到近沸，并需不断搅拌，否则将使测定结果偏大。

㈡分光光度法：

①邻二氮菲：

邻菲啰啉时测定微量铁的一种试剂，pH在2至9的条件下，Fe2+与邻菲啰啉生成稳定的橙红色络合物，反应式如下： 3R + Fe2+ == [FeR3]2+

该络合物的lgK为21.3摩尔吸收系数为1.1*105.基于橙红色络合物对可见光的吸收，可以用该方法测定样品中的总铁。在显色前先用盐酸羟氨把Fe3+还原成Fe2+。

②磺基水杨酸：

Fe3+与磺基水杨酸在pH 8至11.5的氨性溶液中，可生成黄色的三磺基水杨酸铁配合物，该配合物很稳定。由于反应在碱性介质中，Fe容易被氧化，该法测定的是溶液中铁的总含量。

2+

【选定实验方案的原理】

无汞定铁法：

根据还原反应：2FeCl4- + SnCl42- + 2Cl- == 2FeCl42- +SnCl62-

使用甲基橙指示SnCl2还原Fe3+还原完后，过量的Sn2+可将甲基橙还原为氢化甲基橙而褪色，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。甲基橙的还原产物不消耗重铬酸钾。

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，由于它的条件电位为0.85Ｖ，因而需加入H3PO4使滴定生成的Fe3+生成Fe（HPO4）2-，而降低Fe3+/Fe2+电对的电位，使突跃范围变成0.71～1.34V，指示剂可以在此范围内变色，同时消除FeCl4-黄色对终点观察的干扰。

配位滴定法：

测定Fe3+应控制的酸度范围为pH =2～2.5的条件下，用磺基水杨酸作指示剂。在测定的pH条件下，磺基水杨酸指示剂与Fe3+生成紫红色络合物，磺基水杨酸本身无色，当用EDTA标准溶液滴定时，由于EDTA与Fe3+结合能力强于磺基水杨酸，故滴定至紫红色消失时即为终点，EDTA与Fe3+形成的络合物为无色或黄色。测全铁含量时可将余下的Fe2+用过硫酸铵氧化成Fe3+，再继续用EDTA滴定至紫红色消失。由于EDTA与Fe3+络合速度慢，滴定速度不宜太快，加热到近沸，并需不断搅拌，否则将使测定结果偏大。

【所需试剂的计划用量及配制方法】

试剂：

氯化铁(5.0g)，氯化亚铁（5.0g）；硫磷混酸（浓硫酸、浓磷酸）(200mL)，乙二胺四乙酸二钠盐(5.0g)，锌粒(7.0g)，六亚甲基四胺溶液（200g/L）(15mL)，二甲酚橙（2g/L）(10mL)，HCl(1:1,约4 mol/L)(200mL),SnCl2(100g/L)(80mL), SnCl2(50g/L)(80mL),甲基橙（1g/L）(20mL)，二苯胺磺酸钠（2g/L）(20mL)，重铬酸钾(2.0g)；20%磺基水杨酸(20mL)， EDTA标准溶液（0.1mol/L）(自配), 10% (NH4)2S2O8溶液（30mL），10%磺基水杨酸(20mL)，氨水(1:1)（30mL）。 仪器：移液管，酸式滴定管，锥形瓶，20mL称量瓶，烧杯，试剂瓶，表面皿，200mL容量瓶，酒精灯。

配制方法：

⑴混合铁溶液的配制：

将氯化铁溶液和氯化亚铁溶液按1:1混合制得Fe3+ 和Fe2+的混合溶液,装入试

剂瓶中备用。

氯化铁溶液：用指定称量法在分析天平上准确称取2.7g氯化铁于小烧杯中,

加约30mL去离子水，稍热使其溶解，冷却后定量转移至200mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。配制的标准溶液浓度为5.0×10-2 mol/L。

氯化亚铁溶液：用指定称量法在分析天平上准确称取2g氯化亚铁于小烧杯中,加约30mL去离子水，稍热使其溶解，冷却后定量转移至200mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。配制的标准溶液浓度为5.0×10-2 mol/L。 ⑵K2Cr2O7标准溶液的配制：

用指定称量法在分析天平上准确称取0.4903gK2Cr2O7于小烧杯中,加约30mL去离子水，稍热使其溶解，冷却后定量转移至200mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。配制的标准溶液浓度为8.333×10-3 mol/L。 ⑶EDTA标准溶液的配制 ①EDTA溶液的配制

用台秤称取11.2g乙二胺四乙酸二钠盐于烧杯中，加约100mL去离子水，温热

溶解，冷却后转入聚乙烯试剂瓶中，稀释至600mL，摇匀备用。配制的标准溶液浓度为5×10-2 mol/L。 ②Zn2+标准溶液的配制

用电子天平准确称取0.65g锌粒于150mL烧杯中，加入5mL（1:1） HCl溶液，立即盖上表面皿，待锌完全溶解后，以少 量水冲洗表面皿和烧杯内壁，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。配制的标准溶液浓度为5×10-2 mol/L。 ③标定EDTA溶液

移取20.00mLZn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。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。

2+

【实验步骤】

无汞定铁法：

① 用移液管准确移取20.00ml待测液于锥形瓶中，加入15mL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Fe2+的滴定终点。记录K2Cr2O7的用量。

② 另取同体积的待测液，加入10mL（1:1）盐酸（约4 mol/L），将溶液加热近沸，加入6滴甲基橙，趁热边摇动锥形瓶边逐滴加入100g/LSnCl2还原Fe3+。溶液由橙变红且红色变浅，再慢慢滴加50g/mLSnCl2至溶液变为淡粉红色，再摇几下直至粉色褪去。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标准溶液滴定到溶液由近无色变为绿色，最后变为稳定的紫色为总Fe的滴定终点，记录K2Cr2O7的用量。 ③ 平行滴定三次，计算溶液中Fe2+、Fe3+的含量。

配位滴定法：

①用移液管准确移取20.00mL待测液于锥形瓶中，加入4滴磺基水杨酸，用1:1氨水和1:1HCl（约4 mol/L）溶液调节溶液呈紫红色（pH≈2）,加热至60～70℃ ,以EDTA标准溶液滴定至溶液由紫红色变为淡黄色即为Fe3+的滴定终点，记录EDTA用量。

②继续加热溶液至60～70℃，滴加过硫酸铵直到溶液呈稳定的紫红色，再补加3ml，然后用EDTA进行滴定，溶液由紫红色变为淡黄色即为Fe2+的滴定终点，记录EDTA用量。

③平行滴定三次，计算溶液中Fe2+、Fe3+的含量。

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