碘量法测铜中碘化钾加入量的优化

碘量法测铜中碘化钾加入量的优化

张玉树   ,魏秋实

凉山矿业股份有限公司

摘要：碘化钾在碘量法中作用是提供与样品中铜离子反应的碘离子，使得铜离子含量能够通过反应析出的碘量而间接被测出，一般来讲碘化钾加入量需过量以保证铜离子被完全测得。本文通过一组对比实验，找到最佳的碘化钾加入量以及最优的加入方式，取得满意的分析结果，同时能减少碘化钾的用量。

关键词：碘量法；碘化钾；优化

引言

在弱酸性溶液中，Cu2+可将KI中的I-氧化为I2，I2遇淀粉变蓝。利用这一特性，试样用盐酸、硝酸分解将样品中铜元素全部转换为Cu2+。加入过量的KI与试样中的Cu2+反应，使得所有的Cu2+与KI充分反应，生成与Cu2+含量成对应关系的I2。用Na2S2O3还原I2生成I-使得淀粉褪色。当蓝色刚好褪去时Na2S2O3的耗量可间接计算出试样中铜的含量。从原理可以看出，KI的加入量必须要能使Cu2+完全反应，因此是过量的。目前我们的加入方式是凭经验加入，经数据统计，平均杯样品我们现在的加入量是4-5g，存在浪费。因此我们需要通过几组实验找到最优的具有可操作性的KI加入方式。

1 实验部分

1.1 试剂

1.1.1 碘化钾。

1.1.2 氟化氢铵。

1.1.3 溴。

1.1.4 盐酸（ρ= 1.19g/mL）。

1.1.5 硝酸（ρ =1.42 g/mL）。

1.1.6 硝酸（1+1）

1.1.7 硫酸（ρ= 1.84 g/mL）。

1.1.8 硫酸（1+1）。

1.1.9 高氯酸（ρ= 1.67 g/mL）。

1.1.10 冰乙酸（ρ= 1.05 g/mL）。

1.1.11 乙酸（1+3）。

1.1.12 硝硫混酸：将700mL硝酸（1.1.8）和300mL硫酸（1.1.10）混合。

1.1.13 混合酸：将1500mL硝酸与500mL高氯酸混合后，再加入300mL硫酸，充分混匀。

1.1.14 氨水（ρ= 1.05 g/mL）。

1.1.15 碘溶液（0.04mol/L)。

1.1.16 硫代硫酸钠标准滴定溶液（CNa2S2O3≈0.035mol/L）。

1.1.17 氟化氢铵饱和溶液（储存于聚乙烯瓶中）。

1.1.18 乙酸铵溶液（300g/L）：称取90g乙酸铵，置于400mL烧杯中，加150mL水和100mL冰乙酸，溶解后，用水稀释至300mL，混匀，溶液pH值约为5。

1.1.19 硫氰酸钾溶液：100g/L，称取10g硫氰酸钾于400mL烧杯中，加100mL水溶解后（pH≤7），加入2g碘化钾溶解后，加入2mL淀粉溶液，低价碘溶液至恰好蓝色，再用硫代硫酸钠标准滴定溶液滴定至蓝色刚好消失。

1.1.20 淀粉溶液： 5g/L，使用时现配。

1.2　工作步骤

1.2.1 试料

按下表称取试样，精确至0.0001g。独立地进行两次测定，取其平均值。(在试样中铜的质量分数未知时称取0.2400g-0.2600g。)

1.2.2 空白试验

随同试料做空白试验。

1.2.3 测定

a) 将试料置于500mL三角烧杯中，把润湿的样品摇均匀，盖上表皿。加入10mL盐酸（1.1.4），且摇均匀，把样品置于低温电热板上，烧杯口不允许对着人。样品加热至煮沸3min～5min，关闭电热板。把样品取下冷却2min，加入5mL硝酸（1.1.5）后把样品摇均匀继续冷却2min，加入0.5mL—1mL溴（1.1.3 ），盖上表皿，充分摇匀。移到低温电热板上放置3分钟，放置期间需继续摇动烧杯2-3次。打开低温电热板同时摇晃烧杯使样品受热均匀。（如为空白样需将烧杯打开一条缝隙防止溴喷溅）煮至无棕色烟，待试样完全分解后，把样品放台面上冷却，冲水。先冲表皿（下表面）待表皿上水全流到烧杯后，把表皿拿开仔细冲洗烧杯壁2遍以上，冲水体积50mL左右，继续加热蒸至近干，取下冷却。

注1：若试料中硅含量较高时，需加入0.5g氟化氢铵。

注2：若试料中碳含量较高时，需加入2mL硫酸（1.1.7）和2mL-5mL高氯酸（1.1.9），加热溶解至无黑色残渣，并蒸干。

注3：若试料中含硅、碳较高时，加入0.5g氟化氢铵和5mL-10mL高氯酸（1.1.9）。

注4：若试料中铬含量高时，加入高氯酸（1.1.9）冒烟，溶液出现砖红色时，加入盐酸（1.1.4）或固体氯化钠，重复2次，蒸至近干，加入5mL盐酸（1.1.4），加热溶解。

b) 冲水，先冲表皿（上面不冲）待表皿上水全流到烧杯后，把表皿拿开仔细冲洗烧杯壁冲洗2遍以上，冲水30mL-50mL左右，放上电炉样品加热至煮沸3min～5min，使可溶性盐类完全溶解，取下冷至室温。滴加乙酸铵溶液（1.1.18）至红色不再加深并过量3mL～5mL,然后滴加氟化氢铵饱和溶液（1.1.17）至红色消失并过量1mL，混匀。

c) 加入2g～3g碘化钾（1.1.1），摇动烧杯使其溶解，立即用硫代硫酸钠标准滴定溶液（1.1.16）滴定至浅黄色，加入1mL～2mL淀粉溶液（1.1.20 ）（如试样中铅铋含量高时，需提前加入淀粉溶液），继续滴定至浅蓝色，加入5mL硫氰酸钾溶液（1.1.19 ），剧烈摇振至蓝色加深，再滴定至蓝色刚好消失为终点。

注1：若铁含量极少时，需补加1mL三氯化铁

注2：若铅、铋含量较高时，需提前加入2mL淀粉溶液（1.1.20）

1.3实验设计

1.3.1 抽取班组5位人员，模拟碘化钾加入平行称量8次，统计结果。

1.3.2 碘化钾最优加入量试验

1.3.2.1取确定均匀的样品1个，平行分析11次，加入固体KI 1g统计结果。

1.3.2.2取确定均匀的样品1个，平行分析11次，加入固体KI 2g统计结果；

1.3.2.3 取确定均匀的样品1个，平行分析11次，加入固体KI 2.5g统计结果

1.3.3  50%KI溶液加入方式优化后验证

1.3.3.1取确定均匀的样品1个，平行分析11次，加入50%KI溶液2mL 统计结果；

1.3.3.2 取确定均匀的样品1个，平行分析11次，加入50%KI溶液4mL 统计结果；

1.3.3.3取确定均匀的样品1个，平行分析11次，加入50%KI溶液5mL 统计结果；

1.3.4 对比试验：取确定均匀的样品9个，分别加入KI 2g，50%KI溶液5mL，对比统计结果。

1.4 实验结果统计

表一：1.3.1统计结果

表二：1.3.2统计结果

表三：1.3.3统计结果

表四：1.3.4统计结果

2 结果与讨论

2.1 对比实验结果分析

通过分析1.2.1随机抽取的5个成员所称取的碘化钾加入量均在4克以上。新进成员的加入量超过了5克。具有随意性，存在浪费情况。

通过分析1.2.2三组实验的结果可以发现，加入1gKI的11次平行测定结果的平均值为29.74%，加入2gKI的11次平行测定结果的平均值为29.86%，加入2.5gKI的11次平行测定结果的平均值为29.85%。从分析结果可以看出针对内标8这个样品1g KI不能提供足够的I-与Cu2+反应，2g及2g以上的KI加入能够提供足够的I-。

通过分析1.2.3三组实验的结果可以发现，加入2mL 50%KI的11次平行测定结果的平均值为29.74%，加入4mL 50%KI的11次平行测定结果的平均值为29.88%，加入5mL 50%KI的11次平行测定结果的平均值为29.87%。从分析结果可以看出针对内标8这个样品2mL 50%KI不能提供足够的I-与Cu2+反应，4mL及4mL以上的KI加入能够提供足够的I-。

通过分析1.2.4的实验结果可以发现，加入2g KI或4mL 50%KI溶液两者对比实验结果良好。但考虑到固体颗粒称量不便，耗时，工作效率低。而配置成溶液后有专用的固定体积（5mL）的加液量具。因此我们认为，加入4mL 50%KI溶液能够提供足量的I

-且便于操作。经计算4mL 50%KI溶液中KI的含量约为2.0g，因此能够保证目前铜品位不超过35%的进厂铜精矿的分析准确性。

3 结论

通过实验证明，将KI配置成50%的溶液，量取4mL加入试样进行滴定，能确保分析的准确性。碘化钾从固体转化为液体时所使用的碘化钾比例能更容易控制，因而在碘化钾的使用量上杜绝了主观随意性，真正做到了量控的精确，所以使用液体碘化钾时更加节约成本。

参考文献

[1] 华中师范大学 《分析化学实验》实验16 间接碘量法测定铜盐中铜含量.

[2] GB/T 3884.1-2012 《铜精矿化学分析方法 第1部分：铜量的测定 碘量法》