1、試液中鐵的比色定量一、試題規範(一)操作時間：三小時三十分(二)操作說明：配製標準溶液，製作吸收曲線及檢量線，由此定量試樣中鐵的含量。(二)操作步驟：1.鐵標準溶液之配製：精秤約0.15 g硫酸亞鐵銨，溶於10 mL 0.5M H2SO4溶液中，加去離子水稀釋至250 mL。2.還原劑溶液之配製：取2 g氫氯化羥胺，溶於10 mL去離子水，加微量固體檸檬酸鈉，以pH試紙試之，至pH約4.5，再加去離子水成20 mL。3.吸收曲線之製作(1)吸取2 mL鐵標準溶液於燒杯中。(2)滴定管中裝入檸檬酸鈉溶液，然後逐滴加入上述燒杯中，至溶液之pH約3.5，記下所需檸檬酸鈉溶液體積（a mL）。(3)取

2、0.5，1.0，1.5，2.0，2.5，3.0 mL的鐵標準溶液於編號1至6的100 mL量瓶中。(4)分別於各量瓶加入1 mL還原劑溶液，2 mL二氮菲溶液，a mL檸檬酸鈉溶液，再加去離子水稀釋至刻度，混合均勻，靜置20分鐘。(5)取5號量瓶之溶液於比色管，在460490 nm（間隔10 nm），490520 nm（間隔5 nm），520560 nm（間隔10 nm），分別測其吸收度，由此找出最大吸收波長。4.檢量線之製作：於最大吸收波長下，測定各濃度標準溶液的吸收度，並以最小平方法計算鐵濃度與吸收度之關係及相關係數。5.依操作說明3.之步驟進行空白實驗。6.試樣中鐵的定量：首先將試樣稀釋

3、25倍，再取適量稀釋試樣（如0.5 mL3.0 mL）於編號8，9的100 mL量瓶中，依照步驟(二)4於最大吸收波長測其吸收度，由檢量線求其濃度及平均值。二、器具及材料名稱規格數量1.天平靈敏度0.0001 g1臺2.分光光度計附比色管，可測可見光1套3.刻度吸量管1 mL，A級3支4.刻度吸量管2 mL，A級3支5.刻度吸量管5 mL，A級1支6.刻度吸量管10 mL，A級4支7.球形吸量管0.5 mL，A級1支8.球形吸量管1.0 mL，A級1支9.球形吸量管1.5 mL，A級1支10.球形吸量管2.0 mL，A級1支11.球形吸量管2.5 mL，A級1支12.球形吸量管3.0 mL，A

4、級1支13.球形吸量管10.0 mL，A級1支14.量瓶100 mL，A級9個15.量瓶250 mL，A級1個16.量瓶50 mL，A級1個17.滴管5支名稱規格數量18.滴定管10 mL，鐵氟龍活栓，A級1支19.安全吸球1個20.玻棒5 mm×15 cm1支21.藥杓1支22.量筒25 mL，A級1支23.稱量瓶5 mL1個24.滴定管架1套25.燒杯刷1支26.燒杯100 mL4個27.漏斗7 cm1個28.pH試紙pH3510張29.硫酸亞鐵銨FeSO4(NH4)2SO46H2O，MW392.11 g30.檸檬酸鈉1 g31.氫氯化羥胺NH2OHHCl4 g32.0.5 M

5、H2SO4溶28 mL濃硫酸於去離子水中，定量至1000 mL，由承辦單位標定並標示濃度。40 mL33.二氮菲溶液0.34克二氮菲溶於100 mL熱去離子水中40 mL34.檸檬酸鈉溶液取5克檸檬酸鈉溶於去離子水後，稀釋成100 mL50 mL35.含鐵試樣取1-2克硫酸亞鐵銨，溶於60 mL 0.5 M H2SO4溶液中，加去離子水稀釋至500 mL，可配製多種，約200500 mg/L編號供試30 mL36.去離子水或蒸餾水2 L37.玻璃器皿洗滌用清潔劑20 mL38.清潔劑20 g三、分析原理(一)還原反應以氫氯化羥胺（NH2OHHCl，Hydroxyamine）作為還原劑，可以將試

6、料中鐵離子（Fe3+）還原成為亞鐵離子（Fe2+）。4Fe3+ 2NH2OH 4Fe2+ N2O H2O 4H+(二)螫合反應1.亞鐵離子（Fe2+）與二氮菲（1，10phenanthroline）螫合劑螫合，在pH3.5左右反應形成橘紅色錯離子。Fe2+ 3 C12H8N2 Fe(C12H8N2 )32+二氮菲橘紅色錯離子溶液此螫合物中為六配位錯離子，Fe2+為中心離子，與六個N原子螫合。即1 mol的Fe2+需要3 mol的1,10二氮菲反應，由此可求出鐵含量。(二)比色定量2.本實驗以同一濃度的鐵溶液，分別在不同波長下（460560 nm）測其吸收度，找出最大吸收波長，即505 nm。以

7、此波長測試標準液與未知試液，可得最大的吸收度，能使誤差減小，準確度增加。2.Fe2+與足量二氮菲完全發生反應後，在波長505 nm下，依Beer定律，Fe2+的濃度與吸收度成正比。3.添加檸檬酸鈉溶液，調整溶液的pH值為3.5左右，可使Fe2+與二氮菲發色完全。4.本實驗以高純度的硫酸亞鐵銨為基準試藥，配製不同已知濃度的鐵標準溶液，測其吸收度，製作檢量線，進而測試未知試樣的含鐵量。四、操作指引配製標準溶液，製作吸收曲線及檢量曲線，由此定量試樣中鐵的含量。(一)鐵標準溶液之配製精秤約0.15 g硫酸亞鐵銨（(NH4)2Fe(SO4)26H2O），溶於10 mL 0.5 M H2SO4溶液中，加去

8、離子水稀釋至250 mL。精秤約0.15 g硫酸亞鐵銨È倒入100 mL燒杯中È加入10 mL 0.5 M H2SO4，攪伴使其完全溶解È倒入250 mL量瓶，加水至刻劃，搖勻、即為鐵標準溶液註：(NH4)2Fe(SO4)26H2O392.1 g/mol。註：Fe55.9 g/mol。註：鐵標準溶液濃度約為85.54 mg/L，因為：0.08554 g/L85.54 mg/L85.54g/mL85.54 ppm(二)還原劑溶液之配製取2 g氫氯化羥胺（hydoxyamine，NH2OHHCl），溶於10 mL去離子水，加微量固體檸檬酸鈉，以pH試紙試之，至pH約為

9、4.5，再加去離子水成20 mL。粗稱約2 g氫氯化羥胺，倒入100 mL燒杯中È以量筒加10 mL水，使其溶解È每次加入微量檸檬酸鈉，攪拌後以pH試紙試之，至pH約為4.5È再以量筒加入10 mL水，即為還原劑溶液註：廣用試紙呈色間距為2單位pH值。在pH為4時呈淡黃土色，pH為5時呈淡綠色。註：PB試紙的測試範圍為3.25.6，間距為0.2，呈色較為靈敏。pH為4.5時呈淡綠色，因此亦可用PB試紙調整酸鹼度。(二)吸收曲線之製作2.吸取2 mL鐵標準溶液於燒杯中。2.滴定管中裝入檸檬酸鈉溶液，然後逐滴加入上述燒杯中，至溶液之pH約3.5，記下所需檸檬酸鈉溶液體

10、積（a mL）。以2 mL吸量管，吸取2 mL鐵標準液移入100 mL燒杯È取一支滴定管，裝入檸檬酸鈉溶液È由滴定管逐滴滴加檸檬酸鈉溶液於上述裝有鐵標準液之燒杯中，至pH值約3.5È記錄滴入的檸檬酸鈉溶液體積（a mL）或滴數註：檸檬酸鈉溶液之配製為秤取5 g溶於100 mL水。註：PB試紙在pH為3.5時為淡黃色。註：滴入的檸檬酸鈉溶液約6滴，體積a約0.3 mL。3.取0.5，1.0，1.5，2.0，2.5，3.0 mL的鐵標準溶液於編號1至6的100 mL量瓶中。4.分別於各量瓶加入1 mL氫氯化羥胺還原劑溶液，2 mL二氮菲溶液，a mL檸檬酸鈉溶液，再加

11、去離子水稀釋至刻度，混合均勻，靜置20分鐘。量取鐵標準液0.5，1.0，1.5，2.0，2.5，3.0 mL分別加入編號為1-6的100 mL量瓶中È各量瓶中分別加入1 mL氫氯化羥胺還原劑È各量瓶中分別加入2 mL二氮菲溶液È各量瓶中分別加入a mL檸檬酸鈉溶液È加水至刻度È搖動，使其混合均勻È靜置20分鐘註：二氮菲（1,10Phenanthroline，C12N2H8）溶液之配製為秤取0.34 g溶於100 mL熱水。此時溶液顏色為橙色。5.取5號量瓶之溶液於比色管，在460490 nm（間隔10 nm），490520 nm（間隔

12、5 nm），520560 nm（間隔10 nm），分別測其吸收度，由此找出最大吸收波長。註：最大吸收波長為505nm。檢量線之製作於最大吸收波長下，測定各濃度標準溶液的吸收度，並以最小平方法計算鐵濃度與吸收度之關係及相關係數。於各瓶鐵標準液（編號16）取適量體積裝於比色管中È在最大吸收度之波長（505 nm）下，測量各瓶的吸收度È以最小平方法計算鐵濃度與吸收度之關係及相關係數依操作指引(二)之步驟進行空白實驗取100 mL量瓶，編號為7È加入1 mL氫氯化羥胺還原劑È加入2 mL二氮菲溶液È加入a mL檸檬酸鈉溶液È加水至刻度

13、0;搖動，使其混合均勻È靜置20分鐘È在最大吸收度之波長（505 nm）下測量空白溶液的吸收度(六)試樣中鐵的定量首先將試樣稀釋25倍，再取適當稀釋試樣（如0.5 mL3.0 mL），於編號8，9的100 mL量瓶中，依照步驟3-(4)於最大吸收波長測其吸收度，由檢量線求其濃度及平均值。取50 mL量瓶，加入10 mL試樣溶液再加水，稀釋至刻度È取兩支100 mL量瓶，分別編號為8與9È在8號瓶內加入1 mL稀釋後的試樣È在9號瓶內加入2 mL稀釋後的試樣È在兩瓶中分別加入1 mL氫氯化羥胺還原劑È在兩瓶中分別加入2 mL二

14、氮菲溶液È在兩瓶中分別加入a mL檸檬酸鈉溶液È將兩瓶分別加水至刻度È將兩瓶分別搖動，使其混合均勻È分別靜置20分鐘È在最大吸收度之波長（505 nm）下分別測量兩瓶試樣的吸收度註：本實驗測定吸收度時每瓶均需靜置20分鐘，無論吸收曲線與檢量線之製作，或試樣之定量均需如此，耗費時間甚久。為節省時間，可將吸收曲線、空白實驗及試樣定量相同的部分同時進行。五、結果報告(一)鐵標準液之配製硫酸亞鐵銨之精確重量0.1586g，鐵標準溶液之濃度90.44mg/L。寫出計算式（原子量：Fe55.9）(NH4)2Fe(SO4)26H2O392.1 g/mol。9

15、0.44 mg/L。(二)吸收曲線之製作波長/nm460470480490495500505510515520530540550560吸收度0.3130.3390.3580.3700.3760.3780.3800.3780.3660.3430.2710.1690.1160.069最大吸收波長505nm。 吸 收 度 505 波長/nm(二)檢量線之製作1.將實驗數據填入量瓶號碼1234567（空白）鐵濃度(g/mL)0.45220.90441.3571.8092.2612.7130吸收度0.1080.2030.2990.3880.4820.5880.056淨吸收度0.0520.1470.243

16、0.3320.4260.5320註：鐵濃度的計算：以第1號量瓶為例：90 g/mL×0.4522 g/mL註：淨吸收度吸收度空白試劑吸收度。如第1號瓶的淨吸收度0.1080.0560.052。2.檢量曲線之製作以最小平方法計算鐵濃度與吸收度之關係及相關係數鐵濃度（g/mL）4.756×吸收度0.2100。相關係數R0.9997。註：線性迴歸時，應以鐵濃度為y軸，以淨吸收度為x軸。(四)鐵試樣之定量（編號：）取含鐵試樣10mL，稀釋至50mL，即稀釋倍數5倍。量瓶號碼稀釋試樣體積（mL）吸收度淨吸收度相當之濃度(mg/mL)原試樣濃度(mg/mL)平均值(mg/mL)810.

17、2020.1460.9043452.1439.0920.3700.3141.7032425.8寫出計算式：第8號瓶：依迴歸方程式，製備液濃度4.756×0.1460.21000.9043 mg/mL。又原試樣溶液濃度××製備液濃度。所以，製備液濃度××原試樣溶液濃度0.9043mg/mL××452.1 mg/mL。第9號瓶：製備液濃度4.756×0.3140.21001.7032 mg/mL。又原試樣溶液濃度××製備液濃度。所以，製備液濃度××原試樣溶液濃度1.7032 mg/mL××425.8 mg/mL。平均值439.0 mg/mL。六、報告練習試樣中鐵的比色定量(一)鐵標準液之配製硫酸亞鐵銨之精確重量g，鐵標準溶液之濃度mg/L。Fe55.9，寫出計算式(二)