铁矿中铁含量的测定.doc

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铁矿中铁含量的测定

化学生物郭梦雨20114049

（四川农业大学四川雅安，625014）

【摘要】本实验运用了改进的重铬酸钾法测定铁的原理，首先是试样用盐酸加热分解,让有铁的氧化物及硅酸盐都变成氧化铁进入溶液中。

先用氯化亚锡将大部分三价铁离子还原成二价铁,以钨酸钠为指示剂,用三氯化钛将剩余的三价铁还原成二价铁至生成/钨蓝,再用重铬酸钾标准溶液氧化至蓝色消失,加入硫磷混合酸，以二苯胺磺酸钠为指示剂,用重铬酸钾标准液滴定。

用SnCl2-TiCl3-K2Cr2O7滴定分析法测得铁矿石中铁含量为,相对标准偏差为0.03

【关键词】重铬酸钾法、、铁矿石

Intheironminetheassayingofironcontent

GuoMengyu20114049ChemistryAndBiology

（SichuanAgriculturalUniversity,Yaan625014）

【Abstract】Thisexperimentmadeuseofpotassiumdichromatemethodtomeasureseferrousprinciple.Firstofall,ferricionswasreducedtoferrousironbythestannouschloride,otherferricironwasreducedtoferrousironbytitaniumtrichloridetogenerate/tungstenblue0withsodiumtungstateastheindicator.Next,thesolutionwastitratedbypotassiumdichromatestandardsolutionuntilthebluewasdisappeared.Afteraddingmixedacid,thesolutionwastitratedbypotassiumdichromatestandardsolutionwithdiphenylaminesulfonanteasindicator.Finallyget,inironcontentfor,theaverageoppositeerrormarginmeasuringdistinguishesto0.03.

【Keywords】potassiumdichromatemethod；scrapsiron

1引言

铁矿的主要成分是Fe2O3·xH2O。

对铁矿来说，盐酸是很好的溶剂，溶解后生成的Fe3+

离子，必须用还原剂将它预先还原，才能用氧化剂K2Cr2O7溶液滴定。

重铬酸钾法是测铁的国家标准方法。

在测定合金、矿石、金属盐及硅酸盐等的含铁量时具有很大实用价值。

经典的K2Cr2O7法测定铁时，用SnCl2作预还原剂，多余的SnCl2用HgCl2除去，然后用K2Cr2O7溶液滴定生成的Fe2+离子。

这种方法操作简便，结果准确。

但是HgCl2有剧毒，造成严重的环境污染，近年来推广采用各种不同汞盐的测定铁的方法。

本实验采用的是SnCl2-TiCl3联合还原铁的无汞测铁方法，即先采用SnCl2将大部分Fe3+离子还原，以钨酸钠为指示剂，再用TiCl3溶液还原剩余的Fe3+离子，其反应式如下:

2Fe3++SnCl42-+2Cl-=2Fe2++SnCl62-

Fe3++Ti3++H2O=Fe2++TiO2++2H+

过量的TiCl3使钨酸钠还原为钨蓝，然后用K2Cr2O7溶液使钨蓝褪色，以消除过量还原剂TiCl3的影响。

最后以二苯胺磺酸钠为指示剂，用K2Cr2O7标准溶液滴定Fe2+离子。

6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O

由于滴定过程中生成黄色的Fe3+离子，影响终点的正确判断，故加入H3PO4，使之与Fe3+离子结合成无色的[Fe（PO4）2]3-配离子，消除Fe3+离子的黄色影响。

H3PO4的加入还可以降低溶液中Fe3+离子的浓度，从而降低Fe3+/Fe2+电对的电极电位，使滴定突跃范围增大，用二苯胺磺酸钠指示剂能清楚正确地指示终点。

K2Cr2O7标准溶液可以用于干燥后的固体K2Cr2O7直接配制。

2实验部分

2.1试剂与仪器

60g·L-1SnCl2溶液：

称取6gSnCl2·2H2O溶于20mL热浓盐酸中，加水稀释至100mL。

硫磷混酸：

将200mL浓硫酸在搅拌下缓慢注入500mL水中，冷却后加入300mL浓磷酸，混匀。

250g·L-1Na2WO4溶液：

称取25gNa2WO4溶于适量水中（若浑浊应过滤），加5mL浓磷酸，加水稀释至100mL。

（1+19）TiCl3溶液：

取TiCl3溶液（15%~20%），用1+9盐酸稀释20倍，加一层液体石蜡保护。

2g·L-1二苯胺磺酸钠溶液

浓盐酸:

实验时应稀释至6mol/L

0.008mol·L-1K2Cr2O7标准溶液：

按计算量称取150℃烘了1h的K2Cr2O7（AR或基准试剂），溶于水，移入1000mL容量瓶，用水稀释至刻度，摇匀。

计算出K2Cr2O7标准溶液的准确浓度（mol·L-1）。

铁矿石试样：

先将矿样置入破碎机中,再将破碎好的原矿样用制样机进行细致研磨。

2.2实验方法

2.2.10.008mol·L-1K2C2O7标准溶液的配制

在分析天平上准确称取0.5888gK2Cr2O7基准物质置于烧杯中，加入一定量的蒸馏水使其溶解，溶解后将溶液转入250mL容量瓶中，定容，摇匀，置于一旁待用。

2.2.2铁屑中铁含量的测定

在分析天平上准确称取0.15~0.20g铁屑试样置于250mL锥形瓶中，加几滴蒸馏水润湿样品，再加入10-20mL浓盐酸，加热10~20min，使铁屑充分溶解，然后滴加60g/LSnCl2溶液至呈浅黄色，调整溶液体积至100mL，加入15滴250g/LNa2WO4溶液，用（1+19）TiCl3溶液滴至溶液呈蓝色，再滴加K2Cr2O7标准溶液至无色（不计读数），迅速加入10mL硫磷混酸溶液和5滴2g/L二苯胺磺酸钠指示剂，立即用K2Cr2O7标准溶液滴定至呈稳定的蓝紫色，记录所消耗的K2Cr2O7标准溶液的体积，根据其用量计算出铁屑中所含铁的质量分数。

平行滴定3次，取平均值。

有关数据如表1所示。

3结果与讨论

3.1实验结果

表1铁屑中铁含量的测定实验中数据记录

Table1Thedatainthemeasurementexperimentofironcontentrecordsinironscraps

记录项目平行次数

I

II

III

IV

V

K2Cr2O7的质量/g

0.5895

K2Cr2O7的浓度/（mol/L）

0.008015

铁矿石的含量/g

0.1524

0.1608

0.1686

0.2000

0.1796

K2Cr2O7的初读数/mL

0.30

0.00

0.15

0.20

0.10

K2Cr2O7的终读数/mL

11.20

11.10

12.60

12.50

13.60

K2Cr2O7的体积/mL

10.90

11.10

12.45

12.30

13.50

Fe的含量w%

19.21

18.54

19.83

19.52

20.19

平均含量w%

19.46

个别测定绝对偏差%

0.25

0.92

0.37

0.06

0.73

平均偏差%

0.47

相对平均偏差

0.02415

标准偏差s

0.006289

相对标准偏差

0.03232

总体平均值μ

结果分析：

将数据从小到大排序依次为:

18.54%19.21%19.52%19.83%20.19%

可疑值为18.54%20.19%；用Q检验法检验得：

Q1=（20.19%-19.83%）/（20.19%-18.54%）=0.22

Q2=（19.21%-18.54%）/（20.19%-18.54%）=0.41

Q表=0.64，Q1Q2均小于Q表，故可疑值应保留

置信度为95%，自由度为4时，，

3.2溶样对实验的影响

3.2.1在盐酸溶样时，应置于低温，不能煮沸，以避免三氯化铁部分挥发。

溶样温度低于55℃时溶样缓慢，超过75℃时，HCl挥发过快，浓度降低，溶样不完全。

实验表明，溶样温度控制在65℃时效果最佳。

溶解样品时，必须盖上表面皿，以防止FeCl2挥发或溶液溅出，溶样时如酸挥发太多，应适当补加盐酸，使最后定溶液中的盐酸量不少于10mL。

该反应需要在HCl介质中进行，且要求还原Fe3+离子时盐酸的浓度为4mol/L，因为当盐酸浓度大于6mol/L时，Cl-浓度过高会消耗部分K2C2O7标准溶液，造成结果偏差。

3.2.2如残渣颜色较深，则需分离出残渣，用氢氟酸或焦硫酸钾处理，所得溶液并入上面所得溶液中。

3.3温度对实验的影响

氧化、还原和滴定时溶液温度控制在20～40℃较好

3.3.1用SnCl2还原Fe3+离子时，溶液温度不能太低，否则反应速度慢，黄色褪去不易观察，易使SnCl2过量。

3.3.2用TiCl3还原Fe3+离子时，溶液温度也不能太低，否则反应速度慢，易造成TiCl3过量。

3.4加入SnCl2的量对测定结果的影响

3.4.1当其他测定条件一定时,改变加入SnCl2的量对测定结果产生影响。

实验结果表明当SnCl2用量不足时,溶液中剩余的Fe3+需要大量TiCl3来还原,溶液中引入较多的钛,当用水稀释时常出现大量四价钛盐沉淀,使测定结果偏低;若SnCl2过量,加入Na2WO4后,即会出现不稳定的“钨蓝”,再边摇动边滴加（1+19）TiCl3至溶液刚刚呈现钨蓝则对后面的操作带来不利,使测定结果偏高且重现性不好。

3.4.2SnCl2如过量，应滴加少量KMnO4溶液至溶液呈浅黄色。

3.5硫磷混酸在滴定过程中的作用

3.5.1具有强酸性，其中H3PO4有一定的配位能力。

由于滴定过程中生成黄色的Fe2+离子，影响终点的正确判断，故加入H3PO4，使之与Fe3+离子结合合成无色的结果[Fe（PO4）2]3+配离子，消除了Fe3+离子的黄色影响。

H3PO4的加入还可以降低溶液中Fe3+离子的浓度，从而降低Fe3+/Fe2+电对的电极电位，使滴定突跃范围增大，用二苯胺磺酸钠指示剂能清楚正确地指示终点。

3.5.2在酸性溶液中，Fe2+易被氧化，故加入硫一磷混酸后应立即滴定，一般还原后，二十分钟以内进行滴定，重现性良好。

3.6干扰元素的影响

当铁含量高时，其它干扰元素含量较低而铜在2mg以下时，不需用氨水分离。

3.7如重铬酸钾不是基准试剂，可按下述方案配制和标定

3.7.1铁标准溶液：

称取2.8594g三氧化二铁（优级纯）于250ml锥形瓶中，加100mL盐酸，盖上表面皿加热（勿煮沸），冷却后移入1L容量瓶中，加100mL盐酸，用水定容至刻度，此溶液含铁2mg/mL。

3.7.2重铬酸钾标准溶液：

称取1.76g重铬酸钾于250mL烧杯中，以少量水溶解后用水稀释至1L，摇匀。

标定：

吸取20.00mL铁标准溶液于250mL锥形瓶中加热至近沸，趁热滴加100g/L二氯化锡溶液至铁（Ⅲ）的黄色完全消失并过量1～2滴，流水冷却至室温，加10mL二氯化汞饱和溶液，放置2～3min，加100mL水、20mL硫磷混酸，加5滴0.5%二苯胺磺酸钠指示剂，用重铬酸钾标准溶液滴定至紫色，即为终点。

【参考文献】

[1]《分析化学实验（第三版）》，四川大学化工学院、浙江大学化学系编，高等教育出版社

[2]赵瑞兰，马铭，谢青季，舒维华.改进的SnCl2-TiCl3法测定铁含量[J].实验室研究与探索，2004年第8期：

28—29，38

致谢：

感谢吴明君老师的精心指导！