铁矿石中全铁含量的测定(无汞定铁法)——重铬酸钾法
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重铬酸钾法测定铁矿石中铁的含量(无汞法)一、实验目的1. 掌握重铬酸钾法测定亚铁盐中铁含量的原理和方法;2. 了解氧化还原指示剂的作用原理和使用方法。
二.原理:经典的重铬酸钾法测定铁时,每一份试液需加入饱和氯化汞溶液10mL,这样约有480mg 的汞排入下水道,而国家环境部门规定汞的允许排放量是0.05mg·L-1,因此,实验中的排放量是大大超过允许排放量的。
实际上,汞盐沉积在底泥和水质中,造成严重的环境污染,有害于人的健康。
近年来研究了无汞测铁的许多新方法,如新重铬酸钾法,硫酸铈法和EDTA 法等。
本法是新重铬酸钾法。
新重铬酸钾法是在经典的有汞重铬酸钾法的基础上,去掉氯化汞试剂,采用钨酸钠作为指示剂指示Fe3+还原Fe2+的方法。
试样用硫-磷混酸溶剂后,先用氯化亚锡还原大部分Fe3+,继而用三氯化钛定量还原剩余部分的Fe3+,当Fe3+定量还原成Fe2+之后,过量一滴三氯化钛溶液,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”,故使溶液呈现蓝色。
滴入重铬酸钾溶液,使钨蓝刚好褪色,以消除少量还原剂的影响。
“钨蓝”的结构式较为复杂定量还原Fe3+时,不能单用氯化亚锡,因为在此酸度下,氯化亚锡不能很好的还原W(Ⅵ)为W(V),故溶液无明显颜色变化。
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,易出现大量的四价钛沉淀,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:2Fe3++SnCl42-+2Cl-=2Fe2++SnCl62-Fe3++Ti3++H2O=Fe2++TiO2++2H+试液中Fe3+已经被还原为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。
铁矿石中全铁含量测定方法分析在钢铁工业中,铁矿石是至关重要的原材料,而准确测定铁矿石中全铁的含量对于评估矿石质量、优化冶炼工艺以及控制生产成本都具有极其重要的意义。
本文将对常见的铁矿石中全铁含量测定方法进行详细分析。
一、重铬酸钾滴定法重铬酸钾滴定法是测定铁矿石中全铁含量的经典方法之一。
其基本原理是将铁矿石样品用酸溶解,使其中的铁全部转化为二价铁离子。
然后,在酸性条件下,用过量的重铬酸钾标准溶液将二价铁氧化为三价铁,最后以二苯胺磺酸钠为指示剂,用硫酸亚铁铵标准溶液滴定过量的重铬酸钾,从而计算出全铁的含量。
该方法的优点是准确度高、重现性好,适用于各种类型铁矿石中全铁含量的测定。
但也存在一些不足之处,比如操作过程较为繁琐,需要进行多次加热和滴定,耗时较长;同时,使用的重铬酸钾具有一定的毒性,对环境和操作人员的健康有一定影响。
二、氯化亚锡氯化汞重铬酸钾滴定法这种方法是在重铬酸钾滴定法的基础上进行改进的。
首先用盐酸和氟化钠溶解样品,然后加入氯化亚锡将大部分三价铁还原为二价铁。
接着,加入氯化汞氧化过量的氯化亚锡,最后用重铬酸钾标准溶液滴定二价铁,计算全铁含量。
此方法相较于传统的重铬酸钾滴定法,简化了操作步骤,缩短了分析时间。
然而,氯化汞是一种剧毒物质,对环境和人体危害极大,需要在操作过程中特别小心,严格控制其使用和排放。
三、EDTA 配位滴定法EDTA 配位滴定法也是常用的测定铁矿石中全铁含量的方法之一。
在酸性条件下,将铁矿石样品溶解,用还原剂将铁全部还原为二价铁。
然后,加入过量的 EDTA 标准溶液与二价铁配位,再以二甲酚橙为指示剂,用锌标准溶液滴定剩余的 EDTA,从而计算出全铁的含量。
EDTA 配位滴定法的优点是操作相对简便,分析速度较快,且试剂毒性较小。
但该方法的选择性相对较差,容易受到其他金属离子的干扰,因此在测定前需要对样品进行预处理,以消除干扰。
四、原子吸收光谱法原子吸收光谱法是一种基于物质对特定波长光的吸收特性来测定元素含量的方法。
实验名称铁矿石中全铁含量的测定(无汞定铁法)目的要求1.掌握重铬酸钾标准溶液的配制及使用。
2.学习矿石试样的酸溶法和重铬酸钾法测定铁的原理及方法。
3.对无汞定铁法有所了解,增强环保意识。
4.了解二苯胺磺酸钠指示剂的作用原理。
重点1、重铬酸钾标准溶液的配制;2、矿石试样的酸溶法和重铬酸钾法测定铁的原理及方法难点1、矿石试样的酸溶;2、铁离子的还原和SnCI2的除去。
试剂及仪器设备试剂:0.017mol.L-1K2Cr2O7标准溶液;浓HCL;SnCl2 50g.L-1;TiCl3溶液15 g.L-1。
取100ml 150g.L-1TiCl3试剂与200ml1:1HCL 及700ml水混合,贮于棕色瓶中;磷酸混酸溶液;Na2WO4溶液250 g.L-1;二苯胺磺酸钠指示剂2 g.L-1水溶液,铁矿石试样。
仪器:滴定管、滴定台、锥形瓶、滴管内容提要1、重铬酸钾标准溶液的配制;2、用铬酸钾法测定全铁含量。
操作要点1、矿石试样的酸溶解:称量-加水润湿-加SnCl2助溶-加热。
2、予处理:上液加SnCl2–Na2WO4- TiCl3 ;3、用铬酸钾法测定全铁含量。
注意事项1、用SnCl2还原Fe3+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。
2、用TiCl3还原Fe3+时,溶液温度也不能太低,否则反应速度慢,易使TiCl3过量。
3、由于二苯胺磺酸钠也要消耗一定量的K2Cr2O7,故不能多加。
4、在磷酸混酸中铁电对的电极电位降低,对Fe2+更易被氧化,故不应放置而应立即滴定。
思考题1、在预处理时为什么SnCl2溶液要趁热逐滴加入?2、在滴定前中加入H3PO4的作用是什么?加入H3PO4后为什么要立即滴定?讨论学习在预还原Fe(Ⅲ)至Fe(Ⅱ)时,为什么要用SnCl2和TiCl3两种还原剂?只使用其中一种有什么缺点?拓展学习铁矿石中全铁含量的测定还有哪些方法?(特别是有汞法与此方法的比较)。
铁矿石中全铁含量的测定(重铬酸钾容量法)铁矿石一般能被盐酸在低温电炉上加热分解,如残渣为白色,表明试样分解完全,若残渣有黑色或其它颜色,是因为铁的硅酸盐难溶于盐酸,可加入氢氟酸或氟化钠再加热使试样分解完全,SiO 2+4HF==SiF 4↑+2H 2OMSiO 3+4HF+2HCl==MCl 2+SiF 4↑+2H 2O还可以加入少量磷酸,以消除溶液中铁的黄色对终点的干扰同时降低Fe 3+/Fe 2+电位,增大终点突跃范围,使反应更完全。
磁铁矿的分解速度很慢,可用硫-磷混合酸(1+2)在高温电炉上加热分解,溶矿时需加热至水分完全蒸发,并出现三氧化硫白烟后,再加热数分钟。
但应注意加热时间不能太长,以防止生成焦磷酸盐。
部分铁矿石试样的酸分解较困难,宜采用碱熔法分解试样,常用的熔剂有碳酸钠、过氧化钠、氢氧化钠和过氧化钠-碳酸钠(1+2)混合熔剂等,在银坩埚、镍坩埚、高铝坩埚或石墨坩埚中进行。
碱熔分解后,再用盐酸溶液浸取。
基本原理:在酸性溶液中,用氯化亚锡将三价铁还原为二价铁,加入氯化汞以除去过量的氯化亚锡,以二苯胺磺酸钠为指示剂,用重铬酸钾标准溶液滴定至紫色。
反应方程式:2Fe 3+ + Sn 2+ + 6Cl -→ 2Fe 2+ + SnCl 62―Sn 2+ + 4Cl - + 2HgCl 2→SnCl 62― + Hg 2Cl 2↓6Fe 2+ + Cr 2O 72- + 14H +→ 6Fe 3+ + 2Cr 3+ + 2Cr 3+ + 7H 2O计算结果:()m V m V Fe 2.01000020.0%=⨯⨯=此法的优点是:过量的氯化亚锡容易除去,重铬酸钾溶液比较稳定,滴定终点的变化明显,受温度的影响(30℃以下)较小,测定的结果比较准确。
一、硫—磷混酸溶样1、药品及试剂①(2+3)硫磷混合酸②重铬酸钾标准溶液:1.00 mL 此溶液相当于0.0020g 铁。
称取1.7559g 预先在150℃烘干1h 的重铬酸钾(基准试剂)于250 mL 烧杯中,以少量水溶解后移入1L 容量瓶中,用水定容。
实验4铁矿石中铁含量的测定——重铬酸钾(无汞)实验目的:1.学习矿样的酸分解方法;2.了解测定前预处理的意义和掌握预还原的操作;3.了解氧化还原指示剂的应用及指示终点的原理;4.掌握SnCl2—TiCl3—K2Cr2O7法测定铁的原理和操作方法。
实验原理:铁矿石中的铁以氧化物形式存在。
试样经盐酸分解后,在热浓的盐酸溶液中用SnCl2将大部分Fe3+还原为Fe2+,加入钨酸钠作指示剂,剩余的Fe3+用TiCl3溶液还原为Fe2+,过量TiCl3使钨酸钠的W6+还原为W5+(蓝色,俗称钨蓝)。
除去过量TiCl3和W5+,可加几滴CuSO4溶液,摇动至蓝色刚好褪去。
最后,以二苯胺磺酸钠作指示剂,用K2Cr2O7标准溶液滴至紫色为终点。
主要反应式如下:Fe2O3+6HCI=2Fe3++6C1—+3H2O2Fe3++Sn2+=2Fe2++Sn4+Fe3++Ti3+=Fe2++Ti4+6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O,滴定过程生成的Fe3+呈黄色,影响终点的判断,可加入H3PO4,使之与Fe3+生成无色[Fe (PO4)2]3-,减小Fe3+浓度,同时,可降低Fe3+/Fe2+电对的电极电位,使滴定终点时指示剂变色电位范围与反应物的电极电位具有更接近的Φ值(Φ=0.85V),获得更好的滴定结果。
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。
实验内容:1.0.01667 mo1·L—1K2Cr2O7标准溶液的配制准确称取1.2260g K2Cr2O7于100 mL烧杯中,加入适量的水,完全溶解后,定量转移至250 mL 容量瓶中,用水定容后摇匀。
2.试液的制备准确称取矿样(0.4±0.02)g于锥形瓶中,加几滴水润湿,加入5~10mL浓HCl,再加入8滴50g·L—1SnCl2,盖上表面皿,在近沸的水浴中加热直至样品完全分解(所有深色颗粒消失表示样品已分解完全,可能剩有白色残渣为SiO2)。
重铬酸钾法测定铁矿石中铁的含量(无汞法)一.原理:经典的重铬酸钾法测定铁时,每一份试液需加入饱和氯化汞溶液10mL ,这样约有480mg 的汞排入下水道,而国家环境部门规定汞的允许排放量是0.05mg·L -1,因此,实验中的排放量是大大超过允许排放量的。
实际上,汞盐沉积在底泥和水质中,造成严重的环境污染,有害于人的健康。
近年来研究了无汞测铁的许多新方法,如新重铬酸钾法,硫酸铈法和EDTA 法等。
本法是新重铬酸钾法。
新重铬酸钾法是在经典的有汞重铬酸钾法的基础上,去掉氯化汞试剂,采用钨酸钠作为指示剂指示Fe 3+还原Fe 2+的方法。
试样用硫-磷混酸溶剂后,先用氯化亚锡还原大部分Fe 3+,继而用三氯化钛定量还原剩余部分的Fe 3+,当Fe 3+定量还原成Fe 2+之后,过量一滴三氯化钛溶液,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”,故使溶液呈现蓝色。
滴入重铬酸钾溶液,使钨蓝刚好褪色,以消除少量还原剂的影响。
“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:PW 12O 403 -+e --e -PW 12O 404 -+e --e -PW 12O 405 -12-磷钨酸根离子钨 蓝 定量还原Fe 3+时,不能单用氯化亚锡,因为在此酸度下,氯化亚锡不能很好的还原W(Ⅵ)为W(V),故溶液无明显颜色变化。
采用SnCl 2-TiCl 3联合还原Fe 3+为Fe 2+,过量一滴TiCl 3与Na 2WO 4作用即显示“钨蓝”而指示。
如果单用TiCl 3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,易出现大量的四价钛沉淀,影响测定。
在无汞测定铁实验中常用SnCl 2-TiCl 3联合还原,反应式如下: 2Fe 3++SnCl 42-+2Cl -=2Fe 2++SnCl 62-+++++++=++2H TiO Fe O H Ti Fe 22233试液中Fe 3+已经被还原为Fe 2+,加入二苯胺磺酸钠指示剂,用K 2Cr 2O 7标准溶液滴定溶液呈现稳定的紫色即为终点。
铁矿石中全铁的分析(无汞重铬酸钾法)一、实训目的1.掌握铁矿石中全铁含量的无汞测定方法。
2.学会用二苯胺磺酸钠为指示剂判断滴定终点。
3.巩固滴定管、移液管的准备和使用方法。
二、原理: 试样用盐酸分解,用氯化亚锡将大部分三价铁还原成二价铁,继续以钨酸钠为指示剂,用三氯化钛定量还原剩余部分的三价铁,稍过量的三氯化钛将钨还原为钨蓝,摇动溶液使钨蓝消失。
以二苯胺磺酸钠为指示剂,用重铬酸钾标准溶液滴定。
其反应为:-+-+++→++26223S nCl 2Fe 6Cl S n 2Fe+++++++→++2H Ti Fe O H Ti Fe 22233O 7H 2Cr 6Fe 14H O Cr 6Fe 2332722++→+++++-+三、试剂:氯化亚锡溶液10%,50g 氯化亚锡溶于200ml (1+1)盐酸中(难容时可加热),加水稀释至500ml 。
加入数粒锡粒。
饱和氯化高汞。
重铬酸钾标准溶液:称取75g~80g 分析纯重铬酸钾溶于于2000ml 水中,待其完全溶解并摇匀后用铁矿石标准样品标定。
或用高纯三氧化二铁进行标定。
硫磷混合酸:将150 mL 浓硫酸缓慢加入700 mL 水中,冷却后加入磷酸150 mL ,混匀。
5 g/L 二苯胺磺酸钠指示剂:称取0.5 g 二苯胺磺酸钠溶于100 mL 水中,加入数滴盐酸。
TiCl 3 溶液 取TiCl 310ml,用5:95盐酸溶液稀释至100ml (临用时配制)。
NaWO 4溶液25% 取25g NaWO 4溶于95ml 水中,加5ml 磷酸混匀。
高锰酸钾溶液3% 四、分析步骤:准确称取0.3g 试样于250ml 锥形烧杯中(瓶口小,防止Fe 3+挥发),加水润湿,加盐酸15~20ml ,摇动烧杯防止试样结底,盖上表面皿,置电热板上加热分解式样,保持微沸状态(防止Fe 3+挥发),滴加氯化亚锡使溶液保持微黄色(如无黄色可滴加高锰酸钾氧化),至试样无黑色残渣(白色或灰白色),趁热滴加氯化亚锡至浅黄色。
铁矿石中铁含量的测定(无汞定铁法)化生2班吴凡指导吴明君教授摘要采用经典的重铬酸钾法(SnCl)HgCl2法)测定铁矿石中铁的含量,方法准确、简便,2但所用氯化汞是剧毒物质,会严重污染环境,从而对(SnCl2)HgCl2)测铁法进行了一定的改进,将该实验中采用的还原剂SnCl2换成了廉价、易操作、易处理、无污染的锌片或锌粉。
此方法与经典的无汞法(SnCl2-TiCl3-K2Cr2O7法)方法相比较,无显著性差异,且随机误差小、成功率高。
关键词铁矿石铁含量分析测定无汞法滴定Determination of Iron in Iron Ore (mercury-free fixed iron law)Wu FanGuidance of Professor Wu MingjunAbstract Classic potassium dichromate method (SnCl2) HgCl2 law) the determination of the iron content in iron ore, the method is accurate, simple,But with mercuric chloride is highly toxic substances, will seriously pollute the environment (SnCl2) HgCl2) Determination Iron certain improvements, the experiment using the reducing agent SnCl2 replaced by cheap, easy to operate, easy to handle pollution-free zinc tablets or zinc powder. The comparison of this method with the classical mercury-free method (SnCl2-TiCl3-K2Cr2O7 method) method, no significant difference, and the random error is small, the high success rateKey words Iron ore Iron content The analytical Mercury-free law Titration 1实验部分1.1试剂和试剂a. 60 g·L-1SnCl2溶液:称取6 g SnCl2·2H2O溶于20 mL热浓盐酸中,加水稀释至100 mL。
实验报告姓名班级教师成绩重铬酸钾法测定铁矿石中全铁的含量实验目的1.学习用酸分解铁矿石的方法2.学习重铬酸钾法测定铁的原理与方法实验原理本实验采用TiCl3-K2Cr2O7,试样用浓HCl溶解,先用还原性较强的SnCl2还原大部分Fe3+,然后用Na2WO4为指示剂,用还原性较弱的TiCl3还原剩余的Fe3+,过量的一滴TiCl3立即将作为指示剂的六价钨由无色还原为蓝色的五价钨化合物,使溶液呈蓝色,然后用少量K2Cr2O7溶液将过量TiCl3氧化,并使钨蓝被氧化而消失。
随后,以二苯胺磺酸钠作为指示剂,用K2Cr2O7标准溶液滴定试液中Fe2+,便测得铁含量。
仪器和试剂滴定管,锥形瓶,分析天平0.1000mol/L K2Cr2O7,浓HCl溶液,二苯胺磺酸钠溶液,1:1硫酸-磷酸混合酸,100g/L SnCl2溶液(现用现配),15 g/L TiCl3溶液,100g/L Na2WO4溶液。
实验步骤1,平行称取0.1000g铁矿样两份分别于150mL锥形瓶中,加少量水润湿,加浓HCl溶液20mL,盖上瓷坩埚盖(反盖),加热至微沸,待矿样溶解(约30min,黑色样渣几乎消失),用少量水冲洗瓷坩埚盖。
2,趁热加入SnCl2(仅先做一份样),至浅黄色。
3,加入硫酸-磷酸混合酸15mL,Na2WO4溶6-8滴,逐滴滴加TiCl3溶液,并不断摇动,至刚出现蓝色,再多加1-2滴。
用K2Cr2O7溶液滴定至蓝色退去(约2-3滴),加入50mL煮沸的冷蒸馏水,摇匀。
4,5-6滴二苯胺磺酸钠,迅速用K2Cr2O7标准溶液滴定Fe2+至溶液呈紫色,此时即为滴定终点。
再加热另一份试样,以下操作从实验步骤2开始继续进行。
实验数据及结果数据处理已知7226/1C O Cr K =0.1000mol/L铁含量计算ωFe =m Fe /G ×100%=n Fe M Fe /G ×100%=10-37226/1C O Cr K 722O Cr K V M Fe /G ×100% 简答题1. 还原时,为什么要使用两种还原剂?可否只使用一种?3. 二苯胺磺酸钠指示剂的用量对测定有无影响? 讨论:。
重铬酸钾法测定铁矿石中铁的含量一、实验原理将粉碎到一定粒度的铁矿石用热的浓盐酸溶解其中大部分的金属氧化物。
待金属氧化物分解完全后, 趁热加入SnCl2将大部分Fe3+还原为Fe2+, 溶液由红棕色变为浅黄色, 然后再以Na2WO4为指示剂, 用TiCl3将剩余的Fe3+全部还原为Fe2+, 当Fe3+完全还原为Fe2+之后, 过量1-2滴TiCl3将溶液中的Na2WO4还原为蓝色的五价钨化物, 俗称“钨蓝”, 故指示溶液呈蓝色。
采用SnCl2—TiCl3联合还原的反应方程式为:2Fe3++Sn2+→Sn4++2Fe2+3Fe3++Ti3++H2O→3Fe2++TiO2++2H+加入硫磷混酸后蓝色会褪去(不褪色的可以振荡, 使其被空气中的O2氧化褪色), 然后加入二苯胺磺酸钠指示剂, 用标准重铬酸钾溶液滴定至溶液呈稳定的紫色即为终点, 在酸性溶液中, Cr2O72-滴定Fe2+的反应式如下:Cr2O72-+6Fe2++14H+→6Fe3++2Cr3++7H2O在滴定过程中, 产生的Fe3+(黄色)对终点的观察有干扰, 所以通常加入磷酸, 使Fe3+与磷酸形成无色的Fe(HPO4)2-配合物, 消除Fe3+的颜色干扰, 以便以观察终点, 同时由于生成了Fe(HPO4)2-, 使Fe3+的浓度大量下降, 避免了二苯胺磺酸钠指示剂被Fe3+氧化而过早改变颜色, 使滴定终点提前到达的现象, 从而降低了滴定分析的误差。
二、仪器与药品仪器: 分析天平;酸式滴定管;聚四氟乙烯坩埚;锥形瓶;电热板;表面皿;量筒;滴管。
药品: 1:1硫酸;氢氟酸;HCl溶液1+1;10% SnCl2溶液;100g/L Na2WO4溶液;1:9 TiCl3溶液;二苯胺磺酸钠溶液(2g/L);硫磷混酸;K2Cr2O7标准溶液。
三、实验步骤称取约0.20g的样品置于聚四氟乙烯坩埚中, 加水润湿后, 加3mL入1+1硫酸、5ml氢氟酸, 盖上盖, 在电热板上加热分解, 经常摇动坩埚, 待试样分解完全后继续加热至冒三氧化硫白烟, 取下, 冷却, 加少量水, 温热可使可溶盐类溶解。
实验九 铁矿石中铁含量的测定一、实验目的1.了解无汞定铁-重铬酸钾法测定铁矿石中铁含量的基本原理。
2.学习矿样的分解,样品的预处理等操作。
3.初步了解测定矿物中某组分含量的基本过程以及相应的实验数据的处理方法。
二、实验原理赤铁矿的主要成分:32O Fe ,易溶于盐酸。
1、样品分解反应: O H 3FeCl 26HCl O Fe 2332+=+2、还原过程的反应:+++++=+4223Sn Fe 2Sn 2Fe+++++++=++2H TiO Fe O H Ti Fe 22233(剩余)3、滴定反应: O 7H )2Cr Fe 614H 6Fe OCr 2332272++=++++++-灰绿色(()V 77.023/Fe Fe=++E ;()V 154.024/Sn Sn=++E ;()V 10.032/Ti TiO =++E ;()V 33.13272/Cr O Cr =+-E (7滴)S -P 混合酸铁矿石样品0.15~0.17g20cm 3浓HCl样品分解滴加SnCl 2至溶液浅黄趁热滴加K 2Cr 2O 7溶液至蓝色刚好消失或在空气中放置至蓝色消失Fe 2+溶液722O Cr K 标准溶液滴定滴加TiCl 3至溶液稳定的蓝色二苯胺磺酸钠还原大部分Fe 3+还原剩余Fe 3+,Na 2WO 4指示剂 退去过量钨蓝计算铁矿石中Fe 2O 3含量加热加50cm 3蒸馏水调整溶液体积加50cm 3水调整溶液体积调整溶液酸度和体积终点 灰绿→紫色指示剂4、钨酸钠的作用:Na 2WO 4溶液为无色,钨的低价化合物为蓝色。
用TiCl 3溶液还原剩余Fe 3+时,过量1滴TiCl 3溶液将Na 2WO 4还原为钨蓝,示Fe 3+还原完全。
钨蓝是钨的低价态化合物,在滴定时也要消耗K 2Cr 2O 7标准溶液,故在滴定前需先用K 2Cr 2O 7溶液除去钨蓝,或放置在空气中,空气中的氧也能将钨蓝氧化而退去蓝色。
实验九铁矿石中全铁含量的测定(无汞定铁法)——重铬酸钾法
、实验目的:
1. 掌握基准物K
2Cr
2
O
7
标准溶液的配制方法。
2. 了解铁矿石的溶解方法。
3. 理解甲基橙既是氧化剂又是指示剂的原理与条件。
4. 掌握K
2Cr
2
O
7
法测全铁量的原理和方法。
5. 学习二苯胺磺酸钠的使用原理
二、实验原理
铁矿石的溶解方法:
铁矿石的溶解方法是根据铁矿石的组成来决定的。
例如:含硅酸盐用氟化物助溶;磁铁矿用二氯化锡助溶;含硫或有机物先灼烧(550℃~600℃)去掉S和C(SO2↑、CO2↑)后,再用HCL溶;还有碱熔融法等。
本实验所用的铁矿石用浓HCL溶,基本上就可以完全溶完。
例: Fe3O4 + 8HCL == 2FeCL3 + FeCL2 + 4H2O
溶解过程温度应保持80℃~90℃。
温低溶解慢、溶不完,温高FeCL3↑。
2、试样的预处理:
(1) Fe(Ⅲ)的还原:用浓HCl 溶液分解铁矿石后,在热HCl 溶液中,以甲基橙为指示剂,用SnCl2 将Fe3+还原至Fe2+,并过量1 滴(只能过量1~2滴)。
经典方法是用HgCl2 氧化过量的SnCl2,除去Sn2+的干扰,但HgCl2 造成环境污染,本实验采用无汞定铁法。
还原反应为
2FeCl4- + SnCl42- + 2Cl-= 2FeCl42- + SnCl62+
(2) 除去过量的SnCl42-:SnCl42- 耗Cr2O72-所以必须除去。
使用甲基橙指示SnCl2 还原Fe3+的原理是: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褪色,指示了还原的终点,剩余的Sn2+还能继续使氢化甲基橙还原成N,N-二甲基对苯二胺和对氨基苯磺酸钠,反应为:(CH3)2NC6H4N=NC6H4SO3Na→(CH3)2NC6H4NH-NHC6H4SO3Na→
(CH3)2NC6H4H2N + NH2C6H4SO3Na
以上反应是不可逆的,不但除去了过量的Sn2+,而且甲基橙的还原产物不消耗K2Cr2O7。
(3)预处理的条件:
A. 溶液温度应控制在60℃~90℃,温低 SnCl2 先还原甲基橙,终点无法指示,且还原Fe3+ 速度慢,还原不彻底;温高FeCL3↑。
B.溶液的HCL浓度应控制在4 mol/L,若大于6 mol/L,Sn2+会先将甲基橙还原为无色,无法指示Fe+的还原反应。
HCl 溶液浓度低于2 mol/L,则甲基橙褪色缓慢。
3、重铬酸钾法测定全铁含量:
(1)滴定反应为:
6Fe2+ + Cr2O72- + 14H+ == 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O
(2)滴定反应的几点说明:
A. 滴定突跃范围为0.93~1.34V;
B. 二苯胺磺酸钠指示剂它的条件电位为0.85V;
C. 反应需加入H3PO4 ,使滴定生成的Fe3+ 生成[Fe(HPO4)]2 - ,降低Fe3+的浓度,因而降低了Fe3+/Fe2+电对的电位,使反应的突跃范围变成
0.71~1.34V,指示剂可以在此范围内变色;同时消除了[FeCl4]- 的黄色对终点观察的干扰。
D. 室温下,Cr2O72-不氧化CL-,但高温或CHCL大时,Cr2O72-部分氧化CL-,故用H2SO4做酸性介质。
4、K2Cr2O7标准溶液的配制:K2Cr2O7化学性质稳定、组成和化学式一致、易提纯、分子相对质量较大,可做基准试剂,因此K2Cr2O7标准溶液可直接配制。
三、主要试剂和仪器:
1. 分析化学实验常用仪器、烘干箱、称量瓶、电子天平、干燥器、电热板、等
2. SnCl2 50g/L 甲基橙 1g/L H2SO4-H3PO4 混酸二苯胺磺酸钠 2 g/L。
分析纯 K2Cr2O7
四、实验步骤:
1、K2Cr2O7标准溶液的配制:差减法称K2Cr2O7 1.25 克于烧杯中,水溶,定量转移至250ml容量瓶中,定容。
计算K2Cr2O7的浓度(剩余的K2Cr2O7标准溶液留以后用)。
2、铁矿石中全铁含量的测定:
(1)称样:准确称取铁矿石粉0.15~ (三份)于250mL 锥形瓶中(本应称大样,但铁矿石粉不多了)。
(2)溶样:用少量水润湿,加入10mL 浓HCl溶液,盖上小表面皿(代具塞三角瓶),在通风柜中用电热板低温加热分解试样,(若有带色不溶残渣,可滴加20~30滴100g·L-1SnCl2 助溶)直至溶完(剩白色的SiO2)。
试样分解完全时,用少量水吹洗表面皿及锥形瓶壁,再加水至总体积约为30ml。
(3)试样的预处理:电热板上低温加热至近沸,加入6 滴甲基橙,趁热边摇动锥形瓶边逐滴加入50g·L-1 SnCl2 还原Fe3+(先快后慢),溶液由橙变红,(慢滴,摇!)至溶液变为粉红色,停止滴加SnCl2,摇几下粉色褪去。
立即用流水冷却,加50mL蒸馏水。
(4)滴定:做好滴定前的准备工作,加20mL 硫磷混酸,4 滴二苯胺磺酸钠,立即(一加酸,马上开始滴。
酸中Fe2+极易被空气氧化)用K2Cr2O7 标准溶液滴定到稳定的紫色为终点。
平行测定3 次,计算矿石中铁的含量(质量分数)。
(5)滴定中颜色变化:无色→浅绿→深绿→绿→紫
注意:Cr(Ⅵ)污染环境,实验废液回收,统一处理[Cr(Ⅵ)还原,加碱→ Cr (OH)3深埋]。
五、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. 本实验中甲基橙起什么作用?。