重铬酸钾—无汞盐法测定铁矿石中铁的含量

实验十铁矿中全铁含量的测定实验目的１.掌握K2Cr2O7标准溶液的配制和使用２.学习矿石试样的酸溶法３.学习K2Cr2O7法测定铁的原理方法４.对无汞定铁有所了解，增强环保意识５.了解二苯胺磺酸钠指示剂的作用原理实验原理经典的重铬酸钾法炼铁的矿物主要是磁铁矿，赤铁矿，菱铁矿等。试样一般是用盐酸分解后，在热的浓盐酸中用SnCl2将三价铁还原为二价，过量的二氯化锡用氯化汞氧化出去，之后在1—2硫-磷混酸介质中以二苯胺磺酸钠为指示剂用重铬酸钾标准溶液滴定到溶液呈现紫红色即为终点。重要反应式如下：2FeCl4-+SnCl42-+2Cl-====2FeCl42-+SnCl62-SnCl42-+2HgCl2====SnCl62-+Hg2Cl2(s)(白色)6Fe2++Cr2O72-+14H+====6Fe3++2Cr3++7H2O经典方法的不足用此法每一份试液需加入饱和氯化汞溶液480mg汞排入下水道，而国家环境部门规定汞排放量为0.05mg/l，要达到此标准至少要加入9.6~10t的水稀释，用此方法来减轻汞污染既不经济也不实际。众所周知，汞对于人类身体健康的危害是巨大的。无汞测定铁方法（一）（SnCl2－TiCl3为还原剂，Na2WO4为指示剂）关于铁的测定，沿用的K2Cr2O7法需用HgCl2，造成环境污染，近年来推广不使用HgCl2的测定铁法（俗称无汞测铁法）。方法的原理如下：试样用硫－磷混酸溶解后，先用SnCl2还原Fe3+，当Fe3+定量还原为Fe2+之后，过量一滴TiCl3溶液，即可使溶液中作为指示剂的六价钨（无色的磷钨酸）还原为蓝色的五价钨化合物，俗称“钨蓝”，故指示溶液呈现蓝色。滴入K2Cr2O7溶液，使钨蓝刚好褪色，或者以Cu2＋为催化剂，使稍过量的Ti3＋在加水稀释后，被水中溶解的氧氧化，从而消除少量的还原剂的影响。“钨蓝”的结构式较为复杂。磷钨酸还原为钨蓝的反应可表示如下:钨蓝－磷钨酸根离子54012440121234012OPWOPWOPWeeee定量还原Fe3＋时，不能单用SnCl2，因在此酸度下，SnCl2不能很好地还原W(VI)为W(V)，故溶液无明显得颜色变化。采用SnCl2－TiCl3联合还原Fe3＋为Fe2+，过量一滴TiCl3与Na2WO4作用即显示“钨蓝”而指示。如果单用TiCl3为还原剂也不好，尤其是试样中铁含量高时，则使溶液中引入较多的钛盐，当加水稀释试液时，易出现大量四价钛盐沉淀，影响测定。在无汞测定铁实验中常用SnCl2－TiCl3联合还原，反应式如下：试液中Fe3+已经被还原Fe2+，加入二苯胺磺酸钠指示剂，用K2Cr2O7标准溶液滴定溶液呈现稳定的紫色即为终点。262243222SnClFeClSnClFe无汞测铁方法（二）(重铬酸钾—无汞盐法)试样用盐酸溶解后，在热盐酸溶液中，以甲基橙为指示剂，用SnCl2将Fe3+还原至Fe2+，并过量１－２滴。其原理是：Sn2+将Fe3+还原完后，过量的Sn2+可将甲基橙还原为氢化甲基橙而腿色，不仅指示了还原的终点Sn2+还能继续使氢化甲基橙还原为N,N-二甲基对苯二胺和对氨基苯磺酸，过量的Sn2+则可以除去接着用重铬酸钾标准溶液滴定至溶液呈现稳定的紫红色即为终点。其重要反应式如下：NaSOHNCHNHHNC)(CHNaSOHHNCNHHNC)(CHNaSOHNCNHNC)(CH3462246232H34646232H3464623主要试剂和仪器无汞测定铁方法（一）1.K2Cr2O7标准溶液2.硫磷混酸（1＋1）：1份体积浓硫酸慢慢加入到1份体积浓磷酸液中，充分搅拌均匀，冷却后使用。3.浓HNO34.HCl（1＋3）5.Na2WO410％水溶液称取10gNa2WO4溶于适量的水中（若浑浊则应滤），加入2－5ml浓H3PO4，加水稀至100ml。6.SnCl2溶液10％称取10gSnCl2.2H2O溶于40ml浓热的HCl中，加水稀释至100ml。7.TiCl31.5％量取10ml原瓶装TiCl3，用（1＋4）盐酸稀释至100ml。加入少量石油醚，使之浮在TiCl3溶液的表面上一层，用以隔绝空气，避免TiCl3氧化。17221000.0)61(molLOCrKc无汞测铁方法（二）1.SnCl2100g·L-12.SnCl250g·L-13.H2SO4-H3PO44.甲基橙1g·L-15.二苯胺磺酸钠2g·L-16.K2Cr2O7标准溶液实验步骤无汞测定铁方法（一）准确称取0.15－0.20g试样置于250ml锥瓶中，滴加几滴水润湿试样，摇匀后，加入10ml硫磷混酸（如试样含硫化物高时则同时加入浓HNO3约1ml）置电炉上（或煤气灯）加热分解试样，先小火或低温加热，然后提高温度，加热至冒SO3白烟。此时，试液应清亮，残渣为白色或浅色时示试样分解完全。取下锥瓶稍冷，加入已预热的HCl（1＋3）溶液30ml，如温度低还应将试液加热近沸，趁热滴加10％SnCl2溶液，使大部分Fe3+还原为Fe2+，此时溶液由黄色变为浅黄色，加入1ml10％Na2WO4，滴加1.5％TiCl3溶液至出现稳定的“钨蓝”（30秒内不褪色即算稳定的蓝色）为止，加入约60ml的新鲜蒸馏水，放置10－20秒钟，用0.1000NK2Cr2O7溶液滴定至“钨蓝”刚好褪尽，然后加入5－6滴0.5％二苯胺磺酸钠指示剂，立即用K2Cr2O7标准溶液滴定溶液呈现稳定的紫色为终点。无汞测铁方法（二）准确称取铁矿石粉0.8-1.2g于100mL烧杯中,用少量水润湿,加入20mL浓HCl溶液,改上表面皿,在通风柜中低温加热分解试样,大约30分钟溶解,若有带色不溶残渣,可滴加20-30滴100g.L-1SnCl2助溶.试样分解完全时,残渣应接近白色(SiO2),用少量水吹洗表面皿及烧杯壁,冷却后转移至250mL容量瓶中,稀释至刻度并摇匀.移取试样溶液25.00mL于锥形瓶中,加8mL浓HCl溶液,加热近沸,加入6滴甲基橙,趁热边摇动锥形瓶边逐滴加入100g.L-1SnCl2还原Fe3+.溶液由橙变红,再慢慢滴加50g.L-1SnCl2至溶液变为淡粉色,再摇几下直至粉色褪去.立即流水冷却,50mL蒸馏水,20mL硫磷混酸,4滴二苯胺磺酸钠,立即用K2Cr2O7标准溶液滴定到稳定的紫红色为终点,平行测定3次,计算矿石中铁的含量(质量分数).实验数据记录与处理数据IIIIIIC（K2Cr2O7）V（K2Cr2O7）Fe%相对偏差%相对平均偏差%Fe%思考题1.K2Cr2O7为什么可以直接称量配制准确浓度的溶液？2.分解铁矿石时，为什么要在低温下进行？如果加热至沸会对结果产生什么影响？3.SnCl2还原Fe3+的条件是什么？怎样控制SnCl2不过量？4.以K2Cr2O7溶液滴定Fe2+时，加入H3PO4的作用是什么？5.本实验中二甲酚橙起什么作用？参考文献[1]陈荣三等.无机及分析化学(第四版).高等教育出版社.[2]分析化学实验(第三版).武汉大学编.高等教育出版社.1994[3]基础分析化学实验(第二版).北京大学出版社,1998