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定量分析综合实验定量分析综合实验 含NaCl杂质的FeCl3试样中Fe、Cl含量的测定实验研究报告班级：05091110姓名：徐 萍日期：2008年月含NaCl杂质的FeCl3试样中Fe、Cl含量的测定毛云法湖州师范学院湖州313000摘要：含NaCl杂质的FeCl3试样中Fe、Cl含量的测定是分析化学中的一个实验。因为考虑到测定钠的含量的难度比较大。所以，做这个实验主要分两步进行。第一，要测定铁的含量。第二，要测定氯的含量。测铁主要是用分光光度法，以邻二氮菲作为显色剂测定微量铁，具有方法灵敏、准确度高、重现性好等优点。测氯用佛尔哈德法反滴定氯。用铁铵钒NH4Fe(SO4)2作为指示剂的银量法称为佛尔哈德法。该法又可分为用于测定Ag+含量的直接滴定法和用于测定卤素离子含量的间接滴定法。因为铁离子会水解，所以本实验应用佛尔哈德法反滴定测定氯化物中氯含量。并且对实验过程中遇到的问题进行讨论。关键词：NaCl、FeCl3、测定、分光光度法、佛尔哈德法FeCl3 NaCl containing impurities in the sample Fe、Cl DeterminationMAO YunfaHuzhou Teachers College Huzhou 313000Abstract: NaCl containing impurities in the sample FeCl3Fe、Cl content is the determination of analytical chemistry in the experiment. Given that the sodium cont-ent of the more difficult. Therefore, this experiment mainly carried out in two steps. First, we must have the determination of iron content. Second, the content of chlorine. Iron is mainly measured by spectrophotometry to the Philippines as o-reagent Deter-mination of iron, a method is sensitive, highly accurate, reproducible and advantages. Measurement of chlorine used anti-Volhard titration chlorine. Ammonium iron Vanad-ium NH4Fe (SO4) 2 as an indicator of silver method called Volhard law. The met-hod can be divided into applied to the determination of Ag + in direct titration and halogen ion content used to determine the indirect titration. Because of the iron will hydrolysis, the experimental application of the anti-Volhard titration in the chlorine content of chloride. And the experimental problems encountered in the process of discussion. Key words: NaCl, FeCl3, determination, spectrophotometry, Volhard law1前言铁是自然界一种常见元素，它与人类关系极为密切，是人体必需的微量元素之一，是构成人体血红蛋白、细胞色素和其他酶系统的主要成分。在日常生活中很多化学物质因为不小心会将其他物质混合进去以至于很多物质不是很纯。还有就是由于生产厂家的生产过程中把少量的杂质混入，从而使使用的物品的纯度下降。可溶性氯化物中氯含量的测定是分析化学实验中必做的实验之一，实验一般采用莫尔法。含NaCl杂质的FeCl3试样中Fe、Cl含量的测定就是分析化学中的一个实验。因为考虑到测定钠的含量的难度比较大。所以，做这个实验主要分两步进行。第一，要测定铁的含量。第二，要测定氯的含量。目前氯离子含量的测定方法主要有电位滴定法、汞量法和沉淀滴定法3种。铁离子含量的测定主要有无汞法、有汞法、分光光度法3种。考虑到实验的安全以及实验室的条件限制，本实验测铁主要是用分光光度法，测氯用佛尔哈德法反滴定氯。42.1材料与仪器2.1.1铁(Fe2+ )含量分析的主要试剂与仪器0.1g/L铁标准溶液；100g/L盐酸羟胺水溶液；1.5g/L邻二氮菲水溶液；1.0mol/L乙酸钠溶液；0.1mol/L氢氧化钠溶液；未知铁溶液：原液稀释500倍于500ml容量瓶；分光光度计:721型分光光度计；1mL移液管；2mL移液管；5mL移液管；10mL移液管；50mL移液管等滴定分析仪器2.1.2氯(Cl-)含量分析的主要试剂与仪器硝酸银标准溶液：称取4.2477g硝酸银溶解在250mL容量瓶中配制成浓度为1.000mol/L的标准溶液；KCN标准溶液：称取2.4248g硝酸银溶解在250mL容量瓶中配制成浓度为0.09981mol/L的标准溶液；浓HNO3溶液；苯；酸式滴定管；25mL移液管；10mL移液管；250mL容量瓶等滴定分析仪器2.2步骤2.2.1邻二氮菲吸光光度法测定铁含量2.2.1.1原理以邻二氮菲作为显色剂测定微量铁，具有方法灵敏、准确度高、重现性好等优点。Fe2+与邻二氮菲在pH为29的溶液中，生成水溶性的橙红色螯合物(C12H8N2)3Fe2+，该螯合物在水溶液中非常稳定，它的lgK f =21.3(20)，摩尔吸光系数508=1.1104。反应如下：铁含量在0.16g/mL 符合比耳定律。如果测定Fe3+或总铁量，可加入盐酸羟胺NH2OHHCl，将Fe3+还原为Fe2+。为了防止Fe3+的水解，应在pH3 时还原Fe3+，反应如下：2Fe3+ + 2NH2OHHCl = 2Fe2+ + 4H+ + 2Cl- + N2+ 2H2O然后加入邻二氮菲显色剂，再加入NaAc形成缓冲溶液。Bi3+、Cd2+、Hg2+、Ag+、Zn2+等离子在pH 为29 时与邻二氮菲生成沉淀。Co2+、Ni2+、Cu2+离子与邻二氮菲形成有色配合物。因此，当这些离子共存时，应注意它们的干扰。通过邻二氮菲吸光度法测定铁的基本条件试验，可以更好地掌握某些比色条件的选择和试验方法。12.2.1.2显色标准溶液的配制在序号为16的6只50mL容量瓶中，用吸亮管分别加入0.0，0.20，0.40，0.60，0.80，1.0mL铁标准溶液（含铁0.1g/L），分别加入1m100g/L盐酸羟胺溶液，摇匀后放置2min，再各加2m11.5g/L邻二氮菲溶液、5m11.0mol/L乙酸钠溶液，以水稀释至刻度，摇匀。2.2.1.3吸收曲线的绘制在分光光度计上，用1cm吸收池，以试剂空白溶液（1号）为参比，在440560nm之间，每隔10nm测定一次待测容颜（5号）的吸光度A，以波长为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制吸收曲线，从而选择测定铁的最大吸收波长。2.2.1.4标准曲线的测绘于6支50mL比色管中依次准确移入铁标准工作液0. 00, 0. 20, 0. 40, 0. 60,0.80和1.00mL，处理并测定。以试剂空白溶液（1号）为参比，用1cm吸收池，在510nm波长下测定15号各显色标准溶液的吸光度。用Excle作图，以铁的浓度为横坐标，相应的吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。2.2.1.5铁含量的测定试样溶液按步骤1显色后，在相同条件下测量吸光度，由标准曲线计算试样中铁的质量浓度。2.2.2佛尔哈德返滴定法测Cl 的含量2.2.2.1实验原理用铁铵钒NH4Fe(SO4)2作为指示剂的银量法称为佛尔哈德法。该法又可分为用于测定Ag+含量的直接滴定法和用于测定卤素离子含量的间接滴定法。本实验应用佛尔哈德法测定氯化物中氯含量。6在含有Cl-的酸性溶液中，加入一定量过量的Ag+ 标准溶液，定量的生成AgCl沉淀后，过量的Ag+ 以NH4Fe(SO4)2为指示剂，用 NH4SCN标准溶液反滴定，过量一滴NH4SCN溶液与NH4Fe(SO4)2生成血红色的FeSCN2+指示终点。滴定必须在酸性溶液中进行，在中性或弱碱性溶液中Fe3+ 将生成沉淀。反应式如下：Ag + + Cl - = AgCl (白色沉淀)Ag + (剩余) + SCN- = AgSCN (白色沉淀)Fe3 + + 3SCN- = Fe (SCN) 3 (红色络合物)由于Fe (SCN) 3 络合物比AgSCN 沉淀更不稳定，理论上来讲，只有AgSCN 沉淀到达等当点后，稍过量的SCN- 存在才能指示出终点。当过量的Ag+标准溶液加入后，要剧烈振荡，并加入石油醚苯保护AgCl沉淀，使其与溶液隔开，防止AgCl沉淀与SCN-发生交换反应而消耗滴定剂。凡能与SCN-反应的物质均有干扰，应注意消除干扰。22.2.2.2 滴定试样，记录实验数据准确吸取5mL试液于250mL锥型瓶中，准确加入硝酸银标准溶液40 mL ，摇动至沉淀分层,加入硝酸溶液调节溶液酸度至PH为01，加入5 mL苯，摇动片刻。用硫氰酸铵标准滴定溶液滴定剩余的硝酸银，至出现浅橙红色或浅砖红色为止。平行测定三次，记录实验数据。3结果与讨论3.1数据分析和处理3.1.1邻二氮菲吸光光度法测定铁含量吸收曲线的绘制：表1配离子对各波长光的吸收值配离子对各波长光的吸收值/nm440450460470480490500A0.1190.1290.1410.1550.1630.1650.172/nm510520530540550560A0.1800.1700.1340.0850.0450.022吸收曲线由试验实验数据可看出在510nm铁的波长最大。标准曲线的绘制：表2不同铁离子浓度的溶液吸光度邻二氮菲测铁试剂编号空白123450. 1g/l标准铁溶液(mL)0.000.200.400.600.801.00100g/l盐酸羟胺溶液(mL)1.001.001.001.001.001.001.5g/l邻二氮菲溶液(mL) 2.002.002.002.002.002.001.0mol/L乙酸钠溶液(mL)5.005.005.005.005.005.00蒸馏水各容量瓶均稀释至50mL 刻度处各容量瓶中Fe3+浓度(C ,g/L)0.000.00040.00080.00120.00160.0020吸光度A0.0000.0250.0880.1230.180.206由试验数据可看出配离子对单色光(510nm)的吸收符合光吸收基本定律。标准曲线（回归方程）按一元线性回归原理，将实验数据进行数学处理后可得如下回归方程: A= 106C - 0.0023式中:A一吸光度;C铁的浓度；其线性相关系数r=0. 99949。铁含量的测定：未知浓度的铁试样的吸光度为0.054。代入A= 0.106C - 0.0023可得C0.00053 g/L溶液是先将试样溶解于250mL的容量瓶中的，再取一毫升稀释500倍，取4mL溶液到分光光度计上测定。因此可知含铁量mFe0.1656g3.1.2佛尔哈德返滴定法测Cl 的含量佛尔哈德返滴定法测Cl-的数据：表3 佛尔哈德返滴定法测Cl-的含量试剂编号123试样溶液(mL)5.005.005.000.09981mol/L KSCN标准溶液(mL)22.0022.0822.041.000mol/L硝酸银溶液(mL)40.0040.0040.00苯溶液(mL)500500500pH010101各锥形瓶中Cl-浓度(C , mol/L)0.36080.35920.3600平均Cl-浓度(C , mol/L)0.3600|di|0.00080.00080.0000氯含量的测定：溶液是先将试样溶解于250mL的容量瓶中的，再取5毫升溶液，加入40mL AgNO3标准溶液，用标准KSCN反滴定。因此可知氯浓度公式为CCl-（VAgClCAgClVKSCNCKSCN）/VCl-式中: CCl-氯离子溶液的浓度；VCl氯离子溶液的体积；CAgCl银离子溶液的浓度；VAgCl银离子溶液的体积；CKSCNKSCN溶液的浓度；VKSCN一KSCN溶液的体积将数据代入CCl-（VAgClCAgClVKSCNCKSCN）/VCl-可得CCl-0.3600 mol/L所以氯的质量为3.190743g3.2 实验思考和讨论3.2.1测定铁含量方法的选择常见的测定铁的方法有有汞法测铁，无汞法测铁，络合滴定法测铁，邻二氮菲吸光光度法测定铁。有汞法测铁方法成熟，准确度高，但由于使用了HgCl2，将有害元素Hg引入环境，造成环境污染，故不采用。无汞法测铁避免了有汞法对环境的污染，但由于实验室缺少TiCl3，所以此种方法也被排除。络合滴定法测铁，在PH1.52.5时，用EDTA标准溶液滴定试样，指示剂采用磺基水杨酸，终点时溶液由红色变为亮黄色，经实验过程发现，终点时由橙黄色到亮黄色的颜色判别不是很明显，所以用络合滴定实验误差较大。邻二氮菲吸光光度法测定铁，此方法准确度较高，为了使试样浓度在显色标准溶液的浓度范围之内，将试样稀释500倍。33.2.2测定氯含量方法的选择(1) 摩尔法该方法只适合在中性或弱碱性溶液中进行。与Ag + 生成难溶沉淀或络合物的阴离子、与CrO42 - 生成难溶沉淀或络合物的阳离子以及在中性或弱碱性溶液中发生水解的高价金属离子对测定都有干扰。(2) 法扬司法该方法原理同摩尔法相似,只是所用指示剂不同。该方法适合在氯化银胶体状态下进行,测定时应避免强光照射。对摩尔法测定有干扰的离子同样也会对本方法造成干扰。(3) 佛尔哈德法采用间接法测定氯离子,由于硫酸铁铵中的铁离子在中性或弱碱性溶液中将产生沉淀,因此该方法应在酸性溶液中进行,同时可以减少与Ag + 生成难溶沉淀或络合物的阴离子对测定的干扰。本试样中因含有铁，铁在中性或弱碱性溶液中易水解形成Fe(OH)3沉淀而对实验产生干扰，使形成较大误差，所以选用佛尔哈德法进行测定,而且在微酸性溶液中进行测定,可以减少阴离子与Ag + 生成难溶沉淀或络合物,降低对测定结果的影响程度。53.2.3佛尔哈德返滴定法测Cl 的含量中消除偏差的方法由于Fe (SCN) 3 络合物比AgSCN 沉淀更不稳定，因此从理论上来讲，只有在AgSCN 沉淀到达等当点后，稍过量的SCN-存在才能指示出终点。但事实上，指示终点的颜色最初会略早于等当点，这是由于AgCl沉淀与AgSCN沉淀要吸附Ag +，使Ag +浓度降低，SCN-浓度增加，以致未到等当点指示剂已经显色。因此滴定过程中需剧烈摇动，使被吸附的Ag + 释放出来。但通过试验操作,发现在近终点时剧烈摇动会使一部分氯化银沉淀转化为硫氰酸银沉淀。这是因为硫氰酸银的溶解度小于氯化银的溶解度，用硫氰酸铵溶液回滴剩余的硝酸银达到等当点后，稍微过量的硫氰酸离子取代氯化银沉淀中的氯离子，使氯化银转化为硫氰酸银:AgCl + SCN- = AgSCN + Cl -如果剧烈摇动溶液，反应会不断向右进行，直至达到平衡。这样滴定到终点时,实际上多消耗一部分硫氰酸铵标准溶液,滴定终点与等当点相差较大。为了避免上述误差,采用以下措施：试液中加入一定过量的硝酸银溶液后,摇动至沉淀分层,加入苯,摇动片刻,使氯化银沉淀进入其中，然后用硫氰酸铵标准滴定溶液滴定滤液中剩余的硝酸银,产生的硫氰酸银沉淀也进入苯中, 这样AgCl 沉淀就避免与SCN- 作用，从而得到正确的结果。此法操作上简单、省时，很好地解决了滴定终点与等当点相差较大的问题。在滴定过程中,开始可以剧烈摇动溶液,在近终点时摇动不要太剧烈,在实际操作中指示终点颜色为浅橙红色或浅砖红色。73.2.4佛尔哈德返滴定法测Cl 的含量中指示剂的选择佛尔哈德返滴定法测Cl 的含量的实验中应采用硫酸铁铵为指示剂，但是本试验为含NaCl杂质的FeCl3试样中Fe、Cl含量的测定，在试样中已经有Fe3 + ，所以本实验中无需指示剂。53.2.5分光光度法测铁的含量的最佳显色及分析条件的选择(1)波长的选择因为不同波长对配离子的吸光度不同，最大的吸光度会提高实验的精确度从而使实验计算的数据更加精确。经过实验测得的最大吸收波长为510nm。因此选用该波长进行实验。(2)盐酸羟胺用量因为不同量的盐酸羟胺的吸光度不同，最大的吸光度会提高实验的精确度从而使实验计算的数据更加精确。当10%的盐酸羟胺溶液的用量在1.0-3.0mL范围内时，溶液的吸光度达到极大值并基本恒定不变， 1.0mL10%的盐酸羟胺溶液可以节约实验药品故本试验选取1.0mL作为其最佳用量。(3) 邻二氮菲用量因为不同量的邻二氮菲的吸光度不同，最大的吸光度会提高实验的精确度从而使实验计算的数据更加精确。当邻二氮菲溶液的用量在1.0-3.0mL范围时，溶液的吸光度最大且恒定不变，故选2.0mL作为其最佳用量。(4) 溶液pH值及缓冲溶液因为溶液pH值及缓冲溶液的吸光度不同，最大的吸光度会提高实验的精确度从而使实验计算的数据更加精确。在pH值=5-8范围内吸光度最大并基本恒定，故本试验取pH= 6-7作为最佳显色pH。为使显色液的pH值能稳定在6-7间，经反复试验，发现加入lmol/L NaAc溶液于反应体系后，溶液的pH值基本上符合上述要求，而其它缓冲液(如NaAc-HAc, NH4Ac或NH4Ac-HAc等)均不能满足pH =6-7的要求。(5) 显色时间及配离子稳定时间因为不同量的邻二氮菲的吸光度不同，最大的吸光度会提高实验的精确度从而使实验计算的数据更加精确。实验选择室温下最佳测定时间为显色后10min。(6)显色温度因为不同的显色温度对铁的吸光度不同，最大的吸光度会提高实验的精确度从而使实验计算的数据更加精确。升高温度可大大加快显色反应的速度，但对于在室温下可快速进行的反应来说，不必要再加热。而且，在温度较高时，会使所加试剂及所生配离子发生部分分解或挥发，并有利于溶液中溶解氧对Fe及盐酸轻胺的氧化，直接影响测定结果。故选室温作为最佳反应温度。53.2.6分光光度法测铁的含量的2mo1/L HC1溶液的使用问题部颁标准中规定，做标准曲线和测样时都需加入2mo1/L HC1溶液5mL。由于过量强酸的加入，使得显色液呈强酸性，从而偏离最佳显色酸度，即使加入缓冲液也无济于事。根据反复试验，在做标准曲线时，盐酸羟胺提供的酸性足以使加入NaAc