实验报告18-光度法测铁(综合)

№：________ 轻工化工学院 班级： _____________

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实验题目：邻二氮菲吸光光度法测定铁（综合实验）

一、实验目的

1．学会分光光度计的使用方法。

2．通过测定铁的条件试验，学习吸光光度法条件的确定方法，为研究新的吸光光度法打下基础。 3．掌握用邻二氮菲分光光度法测定铁的原理和方法。

二、实验原理

邻二氮菲（又称邻菲罗啉）是测定微量铁的较好试剂。 在pH 2～9的溶液中试剂与Fe 2＋

生成稳定的

红色配合物，其log K ＝21.3，摩尔吸光系数 ε510=1.1×104L·mol -1·cm -1，

N

N N

N

Fe

2+

3

+Fe

3

+

2

生成的红色配合物的最大吸收峰在510nm 处。本方法的选择性很高，相当于含铁量40倍的Sn 2＋

、Al 3＋、Ca 2＋、Mg 2＋、Zn 2＋、SiO 32－，20倍的Cr 3＋、Mn 2＋、PO 43－，5倍的Cu 2＋、Co 2＋

等均不干扰测定。Fe 3＋

也能与邻二氮菲反应生成淡蓝色配合物，一般情况下，铁以+3价存在，盐酸羟胺可将其还原为+2价，

因此，在显色前，首先用盐酸羟胺将Fe 3＋离子还原为Fe 2＋

离子：

2Fe 3＋

+ 2NH 2OH·HCl → 2Fe 2＋

+ N 2↑ + 2H 2O + 4H ＋

+ 2Cl -

在吸光光度分析中，显色反应的条件有溶液的酸度、显色剂用量、有色物质溶液的稳定性、温度和干扰离子等，这些条件都是通过实验来确定的。本实验通过几个条件试验的进行，初步学会确定实验条件的方法。

1．溶液的酸度：固定被测组分的浓度和其它条件，使显色反应在不同的pH 值条件下进行，然后测定溶液的吸光度。通过绘制 吸光度-pH 值 曲线，来确定显色反应的适宜酸度范围。

2．显色剂用量：固定被测组分的浓度和其它条件，改变加入显色剂的量进行显色，然后测定溶液的吸光度。由绘制 吸光度-显色剂用量 曲线来确定显色剂最适宜的用量。

3．有色物质溶液的稳定性：按确定的实验条件进行显色后开始计算时间，每隔一定时间测定一次吸光度，根据作出的 吸光度-时间 的曲线来确定测定时合适的时间范围。

测定时，pH 值控制在5左右，酸度高时，反应进行较慢，酸度太低，则Fe 2＋

离子水解，影响显色。

三、实验用品与试剂

分光光度计，25mL 比色管，1、2、5、10mL 吸量管各一支，1cm 玻璃比色皿1对。

10-3 mol·L -1铁标准溶液（含0．5mol·L -1HCl ）：准确称取0.4822 g NH 4Fe （SO 4）2·12H 2O 置于烧杯中，

加入80 mL 6mol·L -1

HCl 和少量水，溶解后，移至1000 mL 容量瓶中，以水稀至刻度，摇匀。

铁标准溶液（10μg·mL-1）：准确称取0.8643g NH4Fe（SO4）2·12H2O置于烧杯中，加入20 mL 6 mol·L-1 HCl和少量水，溶解后，移至1000mL容量瓶中，以水稀至刻度，摇匀，所得溶液含铁100μg·mL-1。然后吸取10.0mL上述溶液于100 mL容量瓶中，加入2 mL 6 mol·L-1 HCl；以水稀至刻度，摇匀。此溶液含铁量为10μg·mL-1 。

盐酸羟胺：1.5％水溶液（新鲜配制）；邻二氮菲：0.15％水溶液，1.0×10-3 mol·L-1水溶液；

醋酸钠溶液：1 mol·L-1；NaOH溶液：1 mol·L-1。

注意：

配制溶液时，移液管切勿交叉使用，以免污染试剂。

使用分光光度计时，要小心开闭比色室的盖门。

比色皿内溶液以皿高的4/5为宜，不可过满以防液体溢出，使仪器受损。用毕后，比色皿应立即取出，用自来水及蒸馏水清洗，倒立晾干。

四、实验步骤

1．条件实验

（1）吸收曲线的测量

用吸量管吸取0.0mL和1.0mL 10-3 mol·L-1铁标准溶液分别注入两个25mL比色管中，各加入1.0ml 1.5％盐酸羟胺溶液，摇匀。再加入1.0ml 0.15％邻二氮菲，2.5mL 1 mol·L-1 NaAc，摇匀，用水稀释至刻度，摇匀。放置10min后，用1cm比色皿，以试剂空白为参比溶液，在440～560nm之间，每隔10nm 测一次吸光度，在最大吸收峰附近，每隔5nm测量一次吸光度。注意：每次改变波长之后，都要用参比溶液调节仪器的吸光度，令其示值为0。

在坐标纸上，以波长λ为横坐标，吸光度A为纵坐标，绘制A与λ关系的吸收曲线，注明该图标题。求出最大吸收峰的波长，一般选用最大吸收波长为分光光度法测定铁时的适宜波长。

表1 邻二氮菲-铁有色溶液吸收曲线的测量结果

图1 邻二氮菲-铁吸收曲线

结论：

（2）有色溶液的稳定性。

在25 mL比色管中，加入1.0mL 10-3 mol·L-1铁标准溶液，1.0 mL 1.5％盐酸羟胺溶液，加入1.0 mL 0．15％邻二氮菲溶液，2.5mL 1 mol·L-1 NaAc溶液，用水稀至刻度，摇匀。立即以试剂溶液（或蒸馏水）为参比，用1 cm比色皿，于波长510 nm处，在分光光度计上测定吸光度。然后依次测定放置5 min、10 min、30 min、1 h、2 h、3 h溶液的吸光度（每次都取原容量瓶中的溶液测定）。

以时间为横坐标，对应的吸光度为纵坐标，绘制吸光度-时间曲线，注明该图标题。从曲线观察络合物稳定情况，从而判断能否进行实际分析，并确定合适的时间范围。

表2 邻二氮菲-铁有色溶液稳定性测量结果

图2 邻二氮菲-铁有色溶液的稳定性

结论：

（3）溶液酸度的选择。

取8只25 mL比色管，各加入1.0 mL 10-3 mol·L-1铁标准溶液和1.0 mL 1.5％盐酸羟胺溶液，摇匀，再加入1.0 mL 0.15％邻二氮菲，摇匀，然后分别加入0.0、0.2、0.4、0.5、0.6、0.7、0.9、1.0 mL 0.5 mol·L-1 NaOH溶液，以水稀至刻度，摇匀。用1 cm比色皿，以蒸馏水为参比，在波长510 nm处测定各溶液的吸光度，然后再用pH值计或精密pH值试纸测定各溶液的pH值。

以pH值为横坐标，相应的吸光度为纵坐标，绘制吸光度-pH值曲线，注明该图标题。找出适宜的pH 值范围。

表3 酸度对邻二氮菲-铁有色溶液的影响

图3 邻二氮菲-铁有色溶液的稳定性

结论：

（4）显色剂用量的影响。

取7只25 mL比色管，各加入1.0 mL10-3 mol·L-1铁标准溶液和1.0 mL 1.5％盐酸羟胺溶液，摇匀，分别加入0.05、0.15、0.25、0.40、0.50、1.00及2.00mL 0.15％邻二氮菲溶液，然后加入2.5 mL 1 mol·L-1 NaAc 溶液，用水稀至刻度，摇匀。在分光光度计上，用1 cm比色皿，以试剂溶液（或蒸馏水）为参比，在波长510 nm处测定各溶液的吸光度。

以显色剂的体积为横坐标，对应的吸光度为纵坐标，绘制吸光度-显色剂用量曲线，注明该图标题。确定测定时显色剂最合适的用量范围。

表4 显色剂用量对邻二氮菲-铁有色溶液的影响

图4 显色剂用量对邻二氮菲-铁有色溶液的影响

结论：

通过以上条件试验，便可以拟定出用邻二氮菲吸光光度法测定微量铁的分析步骤。 2．络合物组成的测定——摩尔比法

取8只25 mI 比色管，各加入1.0 mL 1.0×10-3 mol·L -1铁标准溶液，1.0 mL 1.5％盐酸羟胺溶液，依次加入1.0×10-3 mol·L -1邻二氮菲溶液0.5，0.75，1.0，1.25，1.5，1.75，2.0，2.25 mL 。然后各加2.5mL 1 mol·L -1NaAc 溶液，用水稀至刻度，摇匀，在分光光度计上，于510nm 处，用1cm 比色皿，以各自的试剂空白或蒸馏水为参比，测定各溶液的吸光度。

以吸光度对C R ／C M 作图，注明该图标题。。 根据曲线上前后两部分延长线的交点位置，确定反应的络合比。

3．样品的测量 （1）标准曲线的绘制

分别吸取0.00mL 、1.00mL 、2.00mL 、3.00mL 、4.00mL 、5.00mL 10μg·mL -1的Fe 3+标准溶液于6只已编号的25mL 比色管中，各加入1.0mL1.5％ 盐酸羟氨溶液，摇匀，加入1.0mL 0.15％ 邻二氮菲溶液和2.5mL

1mol·L -1

NaAc 溶液，摇匀，用水稀释至刻度，充分摇匀。以试剂空白为参比溶液，用分光光度计在510nm 处分别测定各溶液的吸光度，然后用坐标纸绘制标准曲线，注明该图标题。

（2）未知溶液中铁含量测定

用吸量管吸取5.00mL 未知液于25mL 比色管中，其它步骤均同上，测定其吸光度。平行做两份。根据未知液的吸光度，在标准曲线上查出5.00mL 未知液中的铁含量，并以每毫升未知液中含铁微克数表示。

五、计算公式及数据处理

005ml g μFe 1

.的微克数

从标准曲线上查出的铁的含量-=

?）（

毫升

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

试样1 5.00 mL

试样2 5.00 mL

微克 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 吸光度

样品Fe 含量 μg·mL -1

样品Fe 含量的平均值 μg·mL -1

图5 邻二氮菲-铁分光光度测定体系标准曲线

六、习题

单选题1．显色反应的条件不包括：

A 、测定波长

B 、显色剂用量

C 、显色反应的温度

D 、溶液的酸度

单选题2．测定过程中，最好始终固定使用两个比色皿装参比溶液和标准溶液，但当两比色皿的材质或厚

度不一致时，会造成：

A 、标准曲线线性相关系数降低

B 、未知样测定结果不正确

C、标准曲线弯曲

D、标准曲线不过原点

单选题3．对于参比溶液的作用，下列说法不正确的是：

A、可消除试剂对入射光的吸收带来的误差

B、利用参比溶液，可以提高测量的灵敏度

C、可消除比色皿器壁对入射光反射带来的误差

D、参比溶液用以调节仪器的零点

单选题4．邻二氮菲分光光度法测定铁时，必须准确量取的试剂是：

A、邻二氮菲

B、NaAc

C、盐酸羟胺

D、铁试液

单选题5．在配制铁标准溶液时，加HCl 溶液的作用是：

A、显色反应必须在HCl介质中进行

B、防止铁离子水解

C、消除干扰离子影响

D、促进样品溶解

单选题6．本法测定铁时，加入盐酸羟胺、NaAc 和邻二氮菲的顺序是：

A、NaAc - 盐酸羟胺- 邻二氮菲

B、邻二氮菲- 盐酸羟胺- NaAc

C、盐酸羟胺- 邻二氮菲- NaAc

D、NaAc - 邻二氮菲- 盐酸羟胺

问答题1．实验中为什么要选取酸度、显色剂用量和有色溶液的稳定性作为条件试验的项目？

答：

问答题2．显色前加入盐酸羟胺的目的是什么？如用配制已久的盐酸羟胺溶液时，对显色结果将带来什么影响？

答：

七、计算过程（若不够位置可续写于本页背面）……