應用科學 BTEC 國家/化學實驗室技術/鐵片

探究“鐵片”中鐵的百分比。

此處提供的實驗細節是出於善意，並被認為是安全且可行的操作方法。但是，作者不能對執行這些實驗的後果負責。

這些實驗是為有經驗的科學教學人員準備的，供他們在有監督的班級學生中使用作為指導。這些實驗並非為學生或沒有經驗的公眾成員在沒有監督的情況下進行而設計的。如果您想嘗試這些實驗，請確保您已事先完成了法律上充分的風險評估，並在風險評估的約束條件下進行操作。

討論。

鐵 片劑被用於治療貧血。商業鐵片中的鐵以 Fe²⁺ 的形式存在。它可以被高錳酸根離子 ('高錳酸鹽') 氧化為 Fe³⁺。這將是我們滴定法的基礎反應。

MnO₄^- + 8 H⁺ + 5 e^- → Mn²⁺ + 4 H₂O

Fe²⁺ → Fe³⁺ + e^-

5 Fe²⁺ + MnO₄^- + 8 H⁺ → 5 Fe³⁺ + Mn²⁺ + 4 H₂O

首先，我們需要配製乙二酸鈉標準溶液，並用給定的高錳酸鉀溶液滴定它，以確定高錳酸鹽溶液的濃度。

儀器

燒杯，250 cm³

稱量瓶

滴定管，50 cm³

量筒，25 cm³

移液管，25 cm³

溫度計

容量瓶，250 cm³

酒精燈、三腳架和石棉網

錐形瓶，250 cm³

試劑

高錳酸鉀溶液

乙二酸鈉

硫酸

鐵片

注意事項

始終佩戴護目鏡和實驗服。使用酒精燈時，將長髮紮起來。

標準溶液步驟。

1. 透過以下步驟，準確稱取 1.65-1.70 g 的乙二酸鈉 Na₂C₂O₄ 到 250 cm³ 的燒杯中

a) 將稱量瓶放在頂板天平上，調零天平。

b) 新增所需的鹽量。

c) 現在用分析天平稱量瓶加鹽的重量，將鹽倒入燒杯中，稱量“空”瓶的重量。

2. 加入約 100 cm³ 的去離子水，攪拌混合物以溶解固體。將溶液轉移到 250 cm³ 的容量瓶中，並用去離子水補充至刻度線，注意配製標準溶液的所有正常注意事項。

3. 用移液管吸取 25 cm3 的等份溶液到 250 cm³ 的錐形瓶中，並加入約 25 cm³ 的稀硫酸。

4. 將混合物加熱至約 70 °C，用高錳酸鹽溶液滴定，直至獲得微弱的持久粉紅色。

5. 重複兩次以上以獲得準確的滴定結果。

計算

1. 利用您的稱量結果，確定用於配製溶液的乙二酸鈉的質量，從而確定其濃度。

2. 標準化滴定的完全平衡方程式為

5 C₂O₄^2- + 2 MnO₄^- + 16 H⁺ → 10 CO₂ + 2 Mn²⁺ + 8 H₂O

使用此方程式確定本實驗中使用的高錳酸鹽溶液的濃度。

問題

1. 建議一個原因，說明為什麼滴定瓶在進行滴定之前被加熱到 70 °C。
2. 寫出反應的半離子方程式，並確定氧化劑和還原劑，並說明原因。
3. 這種特殊反應據說透過“自催化”過程進行。解釋這個術語的含義。

鐵片分析步驟。

1. 準確記錄一片鐵片的質量。
2. 在研缽中用研杵將鐵片研磨成細粉。
3. 將所有研磨的鐵片沖洗到錐形瓶中，並加入約 25 cm³ 的稀硫酸。如果難以完全溶解鐵片，可以新增更多水或加熱。
4. 用標準高錳酸鉀溶液滴定此溶液，以儘可能準確的方式進行滴定，直至獲得粉紅色。
5. 根據您的結果，確定是否獲得了合適的滴定值。您是否需要使用不止一片鐵片或使用稀釋溶液作為使用不到一片鐵片的等效方法？
6. 以選擇的方式準確重複滴定。
7. 對於每次滴定，計算一片鐵片的鐵質量。
8. 計算鐵片中鐵的百分含量。
9. 將您的數值與小組的其他成員進行比較，並找出平均值。

問題。

1. 將此技術與之前滴定中使用的技術進行比較和對比。仔細考慮兩種技術中誤差和錯誤的來源。
2. 簡要描述此實驗如何在工業或商業環境中使用。