碘量法测定阳极铜中的铜量

摘  要：阳极铜是铜电解的重要产品，如何快速准确地测定铜的含量，对于阴极铜的生产具有重要的现实意义。称取样品3.0g，试样经硝酸分解后，重量比称取适量的溶液，加入尿素，加入饱和乙酸铵溶液调节酸度，用饱和氟化氢铵掩蔽铁，淀粉溶液为指示剂，用硫代硫酸钠标准滴定溶液进行滴定，建立了碘量法测定阳极铜中铜的分析方法。用重量比代替体积比分取合适的溶液，进行了铜测定的条件试验：乙酸铵饱和溶液用量、氟化氢铵饱和溶液用量、碘化钾用量、乙酸铅用量、硫氰酸钾用量对测定铜的影响，并对98.5%～99.6%的样品进行了多次测定，RSD在0.042%～0.058%之间，加标回收率在99.91%～100.16%，表明方法用于阳极铜中铜含量的测定准确度高、精密度好。

关键词：阳极铜  重量比  碘量法  铜含量

中图分类号：O655                             文献标识码：A                  文章编号：1672-3791（2020）09（c）-0062-06

Abstract： Anode copper is an important product of copper electrolysis. How to determine the content of copper quickly and accurately has important practical significance for the production of cathode copper. Take samples 3.0g said， after the samples were decomposed by nitric acid， weight ratio according to proper solution， adding urea， join saturated ammonium acetate solution to adjust the acidity， hidden iron with saturated ammonium hydrogen fluoride， starch solution as an indicator， titration with sodium thiosulfate standard titration solution， iodine quantity method is established the analysis method of the determination of copper in copper anode. Substitute lighter than score take appropriate solution volume， the conditions for the determination of copper test： ammonium acetate saturated solution dosage， the dosage of saturated solution of ammonium hydrogen fluoride， potassium iodide dosage， the dosage of lead acetate， the dosage of potassium thiocyanate influence on the determination of copper， and the repeated sample is 98.5% ～ 99.6%， RSD between 0.042% ～ 0.058%， standard addition recovery rate from 99.91% ～ 100.16%， shows that method is used for the determination of copper content in anode copper with high accuracy and good precision.

Key Words： Anode copper; Weight ratio; Iodine content; Copper content

銅是人类历史上发现较早和使用的金属之一，铜是与人类关系非常密切的重金属，在电气原件、机械加工制造、建筑装修行业、轻工生产、国防科技制造中使用的量也相当大，人体内也存在不可或缺的微量元素铜。铜产品在材料的消费中也占了很大的比例。阳极铜是铜电解过程的重要原料，如何快速、准确地测定其铜含量，对于阳极铜的生产具有重要的现实意义。我国每年的阳极铜的产量和交易量很大，目前国内还没有统一的化学分析方法，所以，在进行买卖交易时，对于铜含量的测定分析结果争议比较大。目前测定铜含量的方法有碘量法[1-4]、电解重量法[5-8]、电位滴定法[9]。该文试验了碘量法测定阳极铜中的铜，试样经硝酸分解后，重量比分取合适量的试样溶液，加入尿素，用饱和乙酸铵溶液调节pH为3.0～4.0，用饱和氟化氢铵掩蔽铁，加入碘化钾与二价铜离子作用，析出的碘以淀粉为指示剂，用硫代硫酸钠标准滴定溶液进行滴定，根据消耗硫代硫酸钠标准滴定的体积计算铜的含量。并相应进行了条件试验，选择出合适的分析条件。测定结果表明该法精密度、准确度好，能够快速得到分析结果，适合阳极铜98.50%～99.70%范围内铜量的测定。

1  实验部分

1.1 主要试剂与仪器

铜片（5N）、碘化钾（AR）、硫代硫酸钠（GR）尿素（AR）、乙酸铵饱和溶液、氟化氢铵饱和溶液、淀粉溶液（5g/L）、乙酸铅溶液（40g/L）、硫氰酸钾溶液（200g/L）、乙酸（AR）、无水乙醇（AR）、浓盐酸（AR）、硝酸（1+1）。

50mL碱式胖肚滴定管，最小刻度0.02mL。

1.2 实验步骤

（1）试料全部自由通过20目标准筛，然后用40目标准筛筛分。

（2）按筛分后的质量比合称3.0000g试样，精确到0.0001g。独立地进行两次测定，取其平均值。

（3）随同试料做空白试验。

（4）称取3.0g试样于窄口三角烧杯（已干燥恒重）中，加入40mL硝酸（1+1）于电热板上低温溶解10min，待反应完全，加入10mL盐酸，煮沸1～2min，取下冷却，用水吹洗烧杯壁，加水摇匀。用天平称溶液的总重量。称取溶液重量比约为1/10的溶液于250mL三角燒杯中，加入5mL饱和溴水，低温蒸发至小体积，用水吹洗杯壁，溶液体积约为30～40mL。

加入约2g尿素，摇匀，滴加乙酸铵饱和溶液，使溶液颜色刚好变深蓝色，并过量1mL，滴加氟化氢铵饱和溶液1mL，混匀。加入3～4g碘化钾，立即用浓度约为0.1mol/L硫代硫酸钠标准滴定溶液滴定。当溶液呈淡黄色时，加入淀粉溶液5mL，继续滴定至溶液呈淡蓝色，加入硫氰酸钾溶液5mL，乙酸铅溶液（40g/L）1mL，剧烈摇动，待吸附的碘释放出来后，继续滴加硫代硫酸钠溶液使待测液至刚变亮黄色即为终点。

2  结果与讨论

2.1 硝酸浓度的选择

称取5份3.0g试样于窄口三角烧杯（干燥恒重）中，加入40mL硝酸溶液，浓度分别为（1+0）（1+1）（1+2）（1+3）（1+4），电热板上低温溶解试样，观察试样溶解情况。试样结果如表1所示。

由表1可以看出，采用硝酸（1+1）溶解试样，反应的速度比较合适，因此试验中选用硝酸（1+1）溶解试样。

2.2 硝酸（1+1）加入量试验

称取5份3.0g试样于窄口三角烧杯中，分别加入硝酸（1+1）为10mL、20mL、30mL、40mL、50mL，置于低温电热板上溶解，观察试样溶解情况。试验结果见表2。

由表2中可以看出，加入30mL、40mL、50mL可以溶解试样，因此试验中选择硝酸（1+1）的加入量为40mL。

2.3 乙酸铵饱和溶液用量对结果的影响

称取3.0g纯铜片（精确到0.0001），按试验方法进行操作，称取溶液重量比为1/10的纯铜溶液5份于250mL三角烧杯中，加入5mL饱和溴水，低温蒸发至小体积，用水吹洗杯壁，溶液体积约为30～40mL，加入2g尿素，待尿素溶解，滴加乙酸铵饱和溶液，使溶液刚变深蓝色，分别过量0mL、0.5mL、1.0mL、1.5mL、2.0mL，滴加1mL氟化氢铵饱和溶液，用精密pH试纸（pH0.5～5.0）测量试液pH值。测定结果见表3。

从试验的结果可以看出，控制溶液pH为3.5～4.0，滴加入乙酸铵饱和溶液，使溶液刚变深蓝色并过量1mL即可，乙酸铵饱和溶液的pH偏大，加多了会使待测溶液pH偏大。

2.4 氟化氢铵饱和溶液用量对结果的影响

称取3.0g纯铜片（精确到0.0001），按试验方法进行操作，称取溶液重量比为1/10的纯铜溶液5份于250mL三角烧杯中，加入5mL饱和溴水，低温蒸发至小体积，用水吹洗杯壁，溶液体积约为30～40mL，加入2g尿素，待尿素溶解，滴加乙酸铵饱和溶液，使溶液刚变深蓝色并过量0.5mL、1.0mL、1.5mL、2.0mL、2.5mL，测定结果见表4。

2.5 碘化钾用量对结果的影响

称取3.0g纯铜片（精确到0.0001），按试验方法进行操作，称取溶液重量比为1/10的纯铜溶液5份于250mL三角烧杯中，加入5mL饱和溴水，低温蒸发至小体积，用水吹洗杯壁，溶液体积约为30～40mL，加入2g尿素，待尿素溶解，滴加乙酸铵饱和溶液调节酸度，滴定，碘化钾的加入量分别为1g、2g、3g、4g、5g，测定结果见表5。

因Cu-与I-反应是可逆的，为促使反应完全，必须加入足量的碘化钾，否则反应不完全，测得结果偏低，试验表明，选取加碘化钾3～4g即可。

2.6 乙酸铅用量对结果的影响

称取3.0g纯铜片（精确到0.0001），按试验方法进行操作，称取溶液重量比为1/10的纯铜溶液5份于250mL三角烧杯中，加入5mL饱和溴水，低温蒸发至小体积，用水吹洗杯壁，溶液体积约为30～40mL，加入2g尿素，待尿素溶解，调节酸度，滴定，乙酸铅的加入量分别为0.5mL、1.0mL、1.5mL、2.0mL、2.5mL，测定结果见表6。

2.7 硫氰酸钾溶液用量试验

称取3.0g纯铜片（精确到0.0001），按试验方法进行操作，称取溶液重量比约为1/10的纯铜溶液5份于250mL三角烧杯中，加入5mL饱和溴水，低温蒸发至小体积，用水吹洗杯壁，溶液体积约为30～40mL，加入2g尿素，待尿素溶解，调节酸度，滴定，硫氰酸钾溶液加入量分别为1mL、2mL、3mL、4mL、5mL，测定结果见表7。

从以上结果可以看出，硫氰酸钾的用量控制在1～5mL对结果无影响，但为了使被络合了的铜充分释放出来，硫氰酸钾用量选用5mL。

2.8 各杂质元素的干扰试验

称取3.0g纯铜片（精确到0.0001），按试验方法进行操作，于分取溶液中分别加入各杂质元素及其量，按照试验方法进行操作，结果见表8。

由表9可知，As、Bi、Ni、Pb、Sb、Zn、Se、Te、Au、Ag、Sn、Fe、Se杂质元素的共同加入后，按试验方法进行，对分析无明显干扰。

2.9 精密度试验

按上述分析步骤分析1#、2#、3#、4#、5#样，所得结果见表10。

2.10 标准回收试验

用2#、3#试验样品按分析方法进行标准加入回收试验，其结果见表11。

3  结语

通过试验研究，确定了用碘量法测定阳极铜中的铜量，重量比分取溶液样品，通过对样品分析及各种条件试验的探讨，表明用该法测定阳极铜中的铜是完全可行的，方法精密度好，准确度高，用碘量法测定阳极铜中铜的含量可获得满意的结果，适用于98.5%～99.70%的阳极铜测定。

参考文献

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