暖宝宝中铁单质含量测定

汪良武

摘要：暖宝宝黑色粉末中含有铁单质，本实验先通过酸浸法将暖宝宝中的铁单质充分浸出，然后用已知浓度的高锰酸钾滴定暖宝宝硫酸浸取液中的 Fe2+ ，用氧化还原传感器测定滴定过程中的电极电势， 电极电势出现突跃即指示到达滴定终点，从而计算出暖宝宝中铁单质的含量。

关键词：暖宝宝;铁单质含量;氧化还原传感器;电极电势

中图分类号：G633.8文献标识码：A 文章编号：1992-7711（2021）29-0049

一、实验目的

利用氧化还原传感器测定暖宝宝中铁单质含量

二、实验原理

1.用足量的硫酸充分浸取暖宝宝中含有的铁单质：Fe +2H+= Fe2++↑

2.用已知浓度的高锰酸钾滴定暖宝宝硫酸浸取液中的 Fe2+：5Fe2++ MnO4-+8H+=5Fe3++ Mn2++4H2 O

3.高锰酸钾溶液滴入暖宝宝硫酸浸取液后，溶液的电极电势随高锰酸钾滴入体积不断增大，到达滴定终点时其电极电势出现突跃。

三、实验装备

1.实验器材：25mL 移液管、100mL 烧杯、电子天平、氧化还原传感器、滴数传感器、数据采集器、带磁力胶棒器的铁架台、计算机及相应软件。

2.实验药品：暖宝宝黑色粉末、1L0.5mol/LH2 SO4溶液、0.04mol/LKMnO4溶液。

四、实验步骤

1.暖宝宝黑色粉末的硫酸浸取液制备：

用电子天平称取10.00g 暖宝宝黑色粉末，用足量硫酸浸取（硫酸用煮沸的蒸馏水配置）配成1L 溶液。用保鲜膜密封保存48小时充分浸取暖宝宝中的铁单质。

2.打开软件，将数据采集器、滴数传感器与电脑相连;

3.用移液管量取暖宝宝的硫酸浸取液25.00mL ，放入100ml 烧杯中，放入磁子;

4.滴数传感器调速（匀速， 不要过快、过慢）、用0.04mol/ LKMnO4溶液

润洗后加入约20ml0.04mol/LKMnO4溶液;安装时要注意传感器能采集到液滴，而又尽可能离溶液近，防止液滴飞溅;

5.氧化还原传感器探头用蒸馏水润洗，滤纸擦干，先安装在滴数传感器支架上，调整好距離，让探头浸没溶液，又不能触碰底部， 再打开磁力搅拌器;

6.先采集数据，再滴 KMnO4 ，当电极电势出现突跃（烧杯中的液体同时变紫红色）后再滴加几滴高锰酸钾，随后停止滴定。

五、实验数据处理

设滴定到终点时所用0.04mol/LKMnO4溶液的体积为 VmL 1.高锰酸钾的物质的量为4×10-5 Vmol

2.25mL 暖宝宝浸取液中含 Fe2+的物质的量：根据高锰酸钾和二价铁反应的系数比1：5 ，n（ Fe2+）=4×10-5 V×5=2×10-4 Vmol

3.暖宝宝硫酸浸取液中 c（ Fe2+）=8×10-3 Vmol/L

4.起始所配的1L 暖宝宝硫酸浸取液中含 Fe2+物质的量：8×10-3 Vmol

8×10-3 V ×56

5.暖宝宝中铁含量为：

从上面的滴定曲线可以读出到达滴定终点时所用高锰酸钾体积为15.18mL ， 带入上诉公式， 得出暖宝宝中铁单质含量为68.01%。

六、误差分析

以下操作会对暖宝宝中铁含量测定值造成什么影响（偏高， 偏低或无影响）

1.暖宝宝黑色粉末的硫酸浸取液放置时间过长，二价铁离子被氧化

2.硫酸溶液没有充分浸取暖宝宝中的铁单质

3.滴定过程中高锰酸钾没有滴入烧杯

4.取25mL 暖宝宝黑色粉末的硫酸浸取液，稀释成50mL ，再进行滴定。

七、讨论与研究

1.通过这节课的学习你有什么收获？

2.暖宝宝中的成分主要有铁粉，碳粉，氯化钠固体，它的发热机理是什么？

1杨莉莉.数字化实验在中学化学教学中的应用研究[D]合肥师范学院，2018.

2沈世红.数字化实验应用于化学实验教学的思考[J]现代中小学教育，2016.

本文为全国教育科学”十三五“规划教育部重点课题“中小学智能实验教学系统的构建与应用实践研究”（课题批准号 DCA190327）子课题“以深度融合智能技术为特点的高中化学实验课程、教学资源的设计、开发与应用研究”（课题批准号 DCA190327-34007）成果。

（作者单位：安徽省合肥市合肥八中230071）