鐵礦中鐵含量的測(cè)定

1、鐵礦中鐵含量的測(cè)定化學(xué)生物 郭夢(mèng)雨 20114049（四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 四川 雅安，625014）【摘 要】本實(shí)驗(yàn)運(yùn)用了改進(jìn)的重鉻酸鉀法測(cè)定鐵的原理，首先是試樣用鹽酸加熱分解, 讓有鐵的氧化物及硅酸鹽都變成氧化鐵進(jìn)入溶液中。先用氯化亞錫將大部分三價(jià)鐵離子還原成二價(jià)鐵, 以鎢酸鈉為指示劑, 用三氯化鈦將剩余的三價(jià)鐵還原成二價(jià)鐵至生成/ 鎢藍(lán) , 再用重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液氧化至藍(lán)色消失, 加入硫磷混合酸，以二苯胺磺酸鈉為指示劑, 用重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)液滴定。用SnCl2- TiCl3- K2Cr2O7 滴定分析法測(cè)得鐵礦石中鐵含量為, 相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.03【關(guān)鍵詞】重鉻酸鉀法、鐵礦石In the iron m

2、ine the assaying of iron contentGuo Mengyu 20114049 Chemistry And Biology(Sichuan Agricultural University, Yaan 625014)【Abstract 】This experiment made use of potassium dichromate method to measurese ferrous principle . First of all, ferric ions was reduced toferrous iron by the stannous chloride, ot

3、her ferric iron was reduced to ferrous iron by titanium trichloride to generate / tungsten blue0 with sodium tungstate as the indicator . Next, the solution was titratedby potassium dichromate standard solution until the blue was disappeared. After adding mixed acid, the solution was titrated by pot

4、assium dichromate standard solution with dipheny lamine sulfonante as indicator.Finally get, in iron content for ,the average opposite error margin measuring distinguishes to 0.03.【Key words】potassium dichromate method；scraps iron1 引言鐵礦的主要成分是Fe2O3·xH2O。對(duì)鐵礦來(lái)說(shuō)，鹽酸是很好的溶劑，溶解后生成的Fe3+離子，必須用還原劑將它預(yù)先還原，才

5、能用氧化劑K2Cr2O7溶液滴定。重鉻酸鉀法是測(cè)鐵的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法。在測(cè)定合金、礦石、金屬鹽及硅酸鹽等的含鐵量時(shí)具有很大實(shí)用價(jià)值。 經(jīng)典的K2Cr2O7法測(cè)定鐵時(shí)，用SnCl2作預(yù)還原劑，多余的SnCl2用HgCl2除去，然后用K2Cr2O7溶液滴定生成的Fe2+離子。這種方法操作簡(jiǎn)便，結(jié)果準(zhǔn)確。但是HgCl2有劇毒，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，近年來(lái)推廣采用各種不同汞鹽的測(cè)定鐵的方法。本實(shí)驗(yàn)采用的是SnCl2-TiCl3聯(lián)合還原鐵的無(wú)汞測(cè)鐵方法，即先采用SnCl2將大部分Fe3+離子還原，以鎢酸鈉為指示劑，再用TiCl3溶液還原剩余的Fe3+離子，其反應(yīng)式如下:2Fe3+ + SnCl42- + 2C

6、l- = 2 Fe2+ + SnCl62-Fe3+ + Ti3+ + H2O = Fe2+ + TiO2+ + 2H+過(guò)量的TiCl3使鎢酸鈉還原為鎢藍(lán)，然后用K2Cr2O7溶液使鎢藍(lán)褪色，以消除過(guò)量還原劑TiCl3的影響。最后以二苯胺磺酸鈉為指示劑，用K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定Fe2+離子。6 Fe2+ + Cr2O72- + 14H+ = 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7 H2O由于滴定過(guò)程中生成黃色的Fe3+離子，影響終點(diǎn)的正確判斷，故加入H3PO4，使之與Fe3+離子結(jié)合成無(wú)色的Fe(PO4)23-配離子，消除Fe3+離子的黃色影響。H3PO4的加入還可以降低溶液中Fe3+離子的濃度

7、，從而降低Fe3+/ Fe2+電對(duì)的電極電位，使滴定突躍范圍增大，用二苯胺磺酸鈉指示劑能清楚正確地指示終點(diǎn)。K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液可以用于干燥后的固體K2Cr2O7直接配制。2 實(shí)驗(yàn)部分2.1 試劑與儀器60 g·L-1SnCl2溶液：稱取6 g SnCl2·2H2O溶于20 mL熱濃鹽酸中，加水稀釋至100 mL。硫磷混酸：將200 mL濃硫酸在攪拌下緩慢注入500 mL水中，冷卻后加入300 mL濃磷酸，混勻。250 g·L-1Na2WO4溶液：稱取25 gNa2WO4溶于適量水中（若渾濁應(yīng)過(guò)濾），加5 mL濃磷酸，加水稀釋至100 mL。（1+19）TiCl

8、3溶液：取TiCl3溶液（15%20%），用1+9鹽酸稀釋20倍，加一層液體石蠟保護(hù)。2 g·L-1二苯胺磺酸鈉溶液濃鹽酸:實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)稀釋至6mol/L0.008 mol·L-1K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液：按計(jì)算量稱取150烘了1 h的K2Cr2O7（AR或基準(zhǔn)試劑），溶于水，移入1000 mL容量瓶，用水稀釋至刻度，搖勻。計(jì)算出K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液的準(zhǔn)確濃度（mol·L-1）。鐵礦石試樣：先將礦樣置入破碎機(jī)中, 再將破碎好的原礦樣用制樣機(jī)進(jìn)行細(xì)致研磨。2.2 實(shí)驗(yàn)方法2.2.1 0.008 mol·L-1 K2C2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制 在分析天平上準(zhǔn)確稱取0

9、.5888g K2Cr2O7基準(zhǔn)物質(zhì)置于燒杯中，加入一定量的蒸餾水使其溶解，溶解后將溶液轉(zhuǎn)入250mL容量瓶中，定容，搖勻，置于一旁待用。2.2.2 鐵屑中鐵含量的測(cè)定 在分析天平上準(zhǔn)確稱取0.150.20g鐵屑試樣置于250mL錐形瓶中，加幾滴蒸餾水潤(rùn)濕樣品，再加入10-20mL濃鹽酸，加熱1020min，使鐵屑充分溶解，然后滴加60g/L SnCl2溶液至呈淺黃色，調(diào)整溶液體積至100mL，加入15滴250 g/LNa2WO4溶液，用（1+19）TiCl3溶液滴至溶液呈藍(lán)色，再滴加K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液至無(wú)色（不計(jì)讀數(shù)），迅速加入10mL硫磷混酸溶液和5滴2g/L二苯胺磺酸鈉指示劑，立即用

10、K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至呈穩(wěn)定的藍(lán)紫色，記錄所消耗的K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，根據(jù)其用量計(jì)算出鐵屑中所含鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。平行滴定3次，取平均值。有關(guān)數(shù)據(jù)如表1所示。3 結(jié)果與討論3.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 表1 鐵屑中鐵含量的測(cè)定實(shí)驗(yàn)中數(shù)據(jù)記錄Table 1 The data in the measurement experiment of iron content records in iron scraps記錄項(xiàng)目 平行次數(shù) IIIIIIIVVK2Cr2O7的質(zhì)量/g0.5895K2Cr2O7的濃度/(mol/L)0.008015鐵礦石的含量/g0.15240.16080.16860.2000

11、0.1796K2Cr2O7的初讀數(shù)/mL0.300.000.150.200.10K2Cr2O7的終讀數(shù)/mL11.2011.1012.6012.5013.60K2Cr2O7的體積/mL10.9011.1012.4512.3013.50Fe的含量w%19.2118.5419.8319.5220.19平均含量w%19.46個(gè)別測(cè)定絕對(duì)偏差%0.250.920.370.060.73平均偏差%0.47相對(duì)平均偏差0.02415標(biāo)準(zhǔn)偏差s0.006289相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差0.03232總體平均值結(jié)果分析：將數(shù)據(jù)從小到大排序依次為: 18.54% 19.21% 19.52% 19.83% 20.19%可疑值為1

12、8.54% 20.19%；用Q檢驗(yàn)法檢驗(yàn)得：Q1=( 20.19%-19.83%)/(20.19%-18.54%)=0.22Q2=( 19.21%-18.54%)/(20.19%-18.54%)=0.41Q表=0.64，Q1Q2均小于Q表，故可疑值應(yīng)保留置信度為95%，自由度為4時(shí)， ， 3.2 溶樣對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響 在鹽酸溶樣時(shí)，應(yīng)置于低溫，不能煮沸，以避免三氯化鐵部分揮發(fā)。溶樣溫度低于55時(shí)溶樣緩慢，超過(guò)75時(shí)，HCl揮發(fā)過(guò)快，濃度降低，溶樣不完全。實(shí)驗(yàn)表明，溶樣溫度控制在65時(shí)效果最佳。溶解樣品時(shí)，必須蓋上表面皿，以防止FeCl2揮發(fā)或溶液濺出，溶樣時(shí)如酸揮發(fā)太多，應(yīng)適當(dāng)補(bǔ)加鹽酸，使最后定溶

13、液中的鹽酸量不少于10mL。該反應(yīng)需要在HCl介質(zhì)中進(jìn)行，且要求還原Fe3+離子時(shí)鹽酸的濃度為4mol/L，因?yàn)楫?dāng)鹽酸濃度大于6mol/L時(shí)，Cl-濃度過(guò)高會(huì)消耗部分K2C2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液，造成結(jié)果偏差。 如殘?jiān)伾^深，則需分離出殘?jiān)脷浞峄蚪沽蛩徕浱幚?，所得溶液并入上面所得溶液中?.3 溫度對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響氧化、還原和滴定時(shí)溶液溫度控制在2040較好3.3.1 用SnCl2還原Fe3+離子時(shí)，溶液溫度不能太低，否則反應(yīng)速度慢，黃色褪去不易觀察，易使SnCl2過(guò)量。3.3.2 用 TiCl3還原Fe3+離子時(shí)，溶液溫度也不能太低，否則反應(yīng)速度慢，易造成TiCl3過(guò)量。3.4 加入SnCl2的

14、量對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響3.4.1 當(dāng)其他測(cè)定條件一定時(shí), 改變加入SnCl2 的量對(duì)測(cè)定結(jié)果產(chǎn)生影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明當(dāng)SnCl2 用量不足時(shí), 溶液中剩余的Fe3+ 需要大量TiCl3來(lái)還原, 溶液中引入較多的鈦, 當(dāng)用水稀釋時(shí)常出現(xiàn)大量四價(jià)鈦鹽沉淀, 使測(cè)定結(jié)果偏低; 若SnCl2 過(guò)量, 加入Na2WO4 后,即會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定的“鎢藍(lán)”, 再邊搖動(dòng)邊滴加（1+19）TiCl3至溶液剛剛呈現(xiàn)鎢藍(lán)則對(duì)后面的操作帶來(lái)不利, 使測(cè)定結(jié)果偏高且重現(xiàn)性不好。3.4.2 SnCl2如過(guò)量，應(yīng)滴加少量KMnO4溶液至溶液呈淺黃色。3.5 硫磷混酸在滴定過(guò)程中的作用 具有強(qiáng)酸性，其中H3PO4有一定的配位能力。由于

15、滴定過(guò)程中生成黃色的Fe2+離子，影響終點(diǎn)的正確判斷，故加入H3PO4，使之與Fe3+離子結(jié)合合成無(wú)色的結(jié)果Fe(PO4)23+配離子，消除了Fe3+離子的黃色影響。H3PO4的加入還可以降低溶液中Fe3+離子的濃度，從而降低Fe3+/Fe2+電對(duì)的電極電位，使滴定突躍范圍增大，用二苯胺磺酸鈉指示劑能清楚正確地指示終點(diǎn)。 在酸性溶液中，F(xiàn)e2+易被氧化，故加入硫一磷混酸后應(yīng)立即滴定，一般還原后，二十分鐘以內(nèi)進(jìn)行滴定，重現(xiàn)性良好。3.6 干擾元素的影響當(dāng)鐵含量高時(shí)，其它干擾元素含量較低而銅在2mg以下時(shí)，不需用氨水分離。3.7如重鉻酸鉀不是基準(zhǔn)試劑，可按下述方案配制和標(biāo)定 鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液：稱取2.8594g三氧化二鐵（優(yōu)級(jí)純）于250ml錐形瓶中，加100mL鹽酸，蓋上表面皿加熱（勿煮沸），冷卻后移入1L容量瓶中，加100mL鹽酸，用水定容至刻度，此溶液含鐵2mg/mL。3.7.2 重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液：稱取1.76g重鉻酸鉀于250mL燒杯中，以少量水溶解后用水稀釋至1L，搖勻。標(biāo)定：吸取20.00mL鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液于250mL錐形瓶中加熱至