暖寶寶中鐵單質含量測定

汪良武

摘要：暖寶寶黑色粉末中含有鐵單質，本實驗先通過酸浸法將暖寶寶中的鐵單質充分浸出，然后用已知濃度的高錳酸鉀滴定暖寶寶硫酸浸取液中的 Fe2+ ，用氧化還原傳感器測定滴定過程中的電極電勢， 電極電勢出現突躍即指示到達滴定終點，從而計算出暖寶寶中鐵單質的含量。

關鍵詞：暖寶寶;鐵單質含量;氧化還原傳感器;電極電勢

中圖分類號：G633.8文獻標識碼：A 文章編號：1992-7711（2021）29-0049

一、實驗目的

利用氧化還原傳感器測定暖寶寶中鐵單質含量

二、實驗原理

1.用足量的硫酸充分浸取暖寶寶中含有的鐵單質：Fe +2H+= Fe2++↑

2.用已知濃度的高錳酸鉀滴定暖寶寶硫酸浸取液中的 Fe2+：5Fe2++ MnO4-+8H+=5Fe3++ Mn2++4H2 O

3.高錳酸鉀溶液滴入暖寶寶硫酸浸取液后，溶液的電極電勢隨高錳酸鉀滴入體積不斷增大，到達滴定終點時其電極電勢出現突躍。

三、實驗裝備

1.實驗器材：25mL 移液管、100mL 燒杯、電子天平、氧化還原傳感器、滴數傳感器、數據采集器、帶磁力膠棒器的鐵架臺、計算機及相應軟件。

2.實驗藥品：暖寶寶黑色粉末、1L0.5mol/LH2 SO4溶液、0.04mol/LKMnO4溶液。

四、實驗步驟

1.暖寶寶黑色粉末的硫酸浸取液制備：

用電子天平稱取10.00g 暖寶寶黑色粉末，用足量硫酸浸取（硫酸用煮沸的蒸餾水配置）配成1L 溶液。用保鮮膜密封保存48小時充分浸取暖寶寶中的鐵單質。

2.打開軟件，將數據采集器、滴數傳感器與電腦相連;

3.用移液管量取暖寶寶的硫酸浸取液25.00mL ，放入100ml 燒杯中，放入磁子;

4.滴數傳感器調速（勻速， 不要過快、過慢）、用0.04mol/ LKMnO4溶液

潤洗后加入約20ml0.04mol/LKMnO4溶液;安裝時要注意傳感器能采集到液滴，而又盡可能離溶液近，防止液滴飛濺;

5.氧化還原傳感器探頭用蒸餾水潤洗，濾紙擦干，先安裝在滴數傳感器支架上，調整好距離，讓探頭浸沒溶液，又不能觸碰底部， 再打開磁力攪拌器;

6.先采集數據，再滴 KMnO4 ，當電極電勢出現突躍（燒杯中的液體同時變紫紅色）后再滴加幾滴高錳酸鉀，隨后停止滴定。

五、實驗數據處理

設滴定到終點時所用0.04mol/LKMnO4溶液的體積為 VmL 1.高錳酸鉀的物質的量為4×10-5 Vmol

2.25mL 暖寶寶浸取液中含 Fe2+的物質的量：根據高錳酸鉀和二價鐵反應的系數比1：5 ，n（ Fe2+）=4×10-5 V×5=2×10-4 Vmol

3.暖寶寶硫酸浸取液中 c（ Fe2+）=8×10-3 Vmol/L

4.起始所配的1L 暖寶寶硫酸浸取液中含 Fe2+物質的量：8×10-3 Vmol

8×10-3 V ×56

5.暖寶寶中鐵含量為：

從上面的滴定曲線可以讀出到達滴定終點時所用高錳酸鉀體積為15.18mL ， 帶入上訴公式， 得出暖寶寶中鐵單質含量為68.01%。

六、誤差分析

以下操作會對暖寶寶中鐵含量測定值造成什么影響（偏高， 偏低或無影響）

1.暖寶寶黑色粉末的硫酸浸取液放置時間過長，二價鐵離子被氧化

2.硫酸溶液沒有充分浸取暖寶寶中的鐵單質

3.滴定過程中高錳酸鉀沒有滴入燒杯

4.取25mL 暖寶寶黑色粉末的硫酸浸取液，稀釋成50mL ，再進行滴定。

七、討論與研究

1.通過這節課的學習你有什么收獲？

2.暖寶寶中的成分主要有鐵粉，碳粉，氯化鈉固體，它的發熱機理是什么？

1楊莉莉.數字化實驗在中學化學教學中的應用研究[D]合肥師范學院，2018.

2沈世紅.數字化實驗應用于化學實驗教學的思考[J]現代中小學教育，2016.

本文為全國教育科學”十三五“規劃教育部重點課題“中小學智能實驗教學系統的構建與應用實踐研究”（課題批準號 DCA190327）子課題“以深度融合智能技術為特點的高中化學實驗課程、教學資源的設計、開發與應用研究”（課題批準號 DCA190327-34007）成果。

（作者單位：安徽省合肥市合肥八中230071）