铁矿中铁含量的测定

铁矿石中铁含量的测定郭孟宇，化学生物学(四川农业大学，四川雅安)文摘本实验应用了改进的重铬酸钾法测定铁的原理。首先，样品用盐酸加热分解，使氧化物和含铁硅酸盐变成氧化铁并进入溶液。首先用氯化亚锡将大部分三价铁离子还原成二价铁，用钨酸钠作指示剂，用三氯化钛将剩余的三价铁还原成二价铁，形成/钨蓝，然后用重铬酸钾标准溶液氧化至蓝色消失，加入硫和磷的混合酸，用二苯胺磺酸钠作指示剂，用重铬酸钾标准溶液滴定。用氯化亚锡-氯化钛-氯化钾滴定法测定铁矿石中铁含量，相对标准偏差为0.03。关键词重铬酸钾法，铁矿石铁矿中铁含量的测定郭孟宇化学和生物学(四川农业大学，雅安)【摘要】本实验采用重铬酸钾法测定铁元素。首先，三价铁离子被氯化亚锡还原成铁，其他三价铁被三氯化钛还原成亚铁，生成钨酸钠为指示剂的钨蓝0。接下来，用重铬酸钾标准溶液滴定溶液，直到蓝色消失。加入混合酸后，溶液用重铬酸钾标准溶液滴定，以二苯胺磺酸钠为指示剂。最终得到，在铁含量为，平均相对误差为0.03。【关键词】重铬酸钾法；废铁介绍铁矿石的主要成分是Fe2O3xH2O。对于铁矿石来说，盐酸是一种很好的溶剂，而Fe3是在溶解后产生的在用氧化剂K2Cr2O7溶液滴定之前，必须先用还原剂还原离子。重铬酸钾法是铁测定的国家标准方法。它在测定合金、矿石、金属盐和硅酸盐等的含铁量方面有很大的实用价值。当用经典的K2Cr2O7法测定铁时，用氯化亚锡作预还原剂，用氯化汞除去多余的氯化亚锡，然后用K2Cr2O7溶液滴定生成的Fe2离子。该方法简单、准确。然而，氯化汞毒性很大，会造成严重的环境污染。近年来，用不同的汞盐测定铁的各种方法已经普及。本实验采用无汞测铁法，用氯化亚锡还原大部分Fe3离子，用钨酸钠作指示剂，用三氯化钛溶液还原剩余的Fe3离子。反应公式如下：2Fe3 SnCl42- 2Cl-=2 Fe2 SnCl62-Fe3 Ti3 H2O=Fe2二氧化钛2H过量的三氯化钛将钨酸钠还原成钨蓝，然后用K2Cr2O7溶液使钨蓝褪色，以消除过量还原剂三氯化钛的影响。最后，以二苯胺磺酸钠为指示剂，用K2Cr2O7标准溶液滴定Fe2。6 Fe2 Cr2O72- 14H=6Fe3 2Cr3 7 H2O由于滴定过程中会产生黄色的Fe3离子，影响终点的正确判断，因此加入H3PO4与Fe3离子结合形成无色的铁(PO4)23-配体离子，从而消除了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，增加滴定跳跃范围。二苯胺磺酸钠指示剂能清晰准确地指示终点。K2Cr2O7标准溶液可用于直接制备干燥固体K2Cr2O7。2实验部分2.1试剂和仪器60 gL-1SnCl2溶液：称取6g sncl 22h2o，溶于20毫升热浓盐酸中，加水稀释至100毫升。硫磷混合酸：在搅拌下将200毫升浓硫酸缓慢注入500毫升水中，冷却后加入300毫升浓磷酸，混合均匀。250 gL-1Na2WO4溶液：称取25 gNa2WO4，溶于适量水中(如有混浊，则过滤)，加入5毫升浓缩磷酸，加水稀释至100毫升。(1 1 9)三氯化钛溶液：取三氯化钛溶液(15%20%)，用1 9盐酸稀释20倍，加一层液体石蜡保护。2 gL-1二苯胺磺酸钠溶液在实验过程中，应将浓盐酸：稀释至6摩尔/升0.008 molL-1K2Cr2O7标准溶液：称取K2Cr2O7(AR或参考试剂)，按计算量在150烘烤1小时，溶于水，移入1000毫升容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。计算K2Cr2O7标准溶液的精确浓度(molL-1)。铁矿石样品：先将矿石样品放入粉碎机中，然后用样机研磨粉碎后的矿石样品。2.2实验方法2.2.1制备2 . 2 . 1 0.008 MoLL-1 K2CO 7标准溶液准确称取分析天平上的0.5888g K2Cr2O7对照品，放入烧杯中，加入一定量的蒸馏水溶解，溶解后转移至250毫升容量瓶中，定容，摇匀，备用。2.2.2铁屑中铁含量的测定在分析天平上准确称量0.15-0.20克铁屑，将铁屑放入250毫升锥形瓶中，加入几滴蒸馏水润湿样品，加入10-20毫升浓盐酸，加热10-20分钟使铁屑完全溶解，然后滴60克/升二氯化锡溶液至淡黄色，调节溶液体积至100毫升，加入15滴250克/升二氧化钨溶液， (1 19)滴加三氯化钛溶液至溶液呈蓝色，然后滴加K2Cr2O7标准溶液至无色(不含读数)，迅速加入10毫升硫-磷混合酸溶液和5滴2g/L二苯胺磺酸钠指示剂，然后立即滴定K2Cr2O7标准溶液至稳定的蓝紫色，记录消耗的K2Cr2O7标准溶液的体积，并根据其用量计算铁屑中铁的质量分数。 平行滴定3次，取平均值。相关数据见表1。结果和讨论3.1实验结果表1铁屑铁含量测定实验数据记录表1铁屑中铁含量测定实验数据记录记录并行项目的数量i二三四VK2Cr2O7 /g的质量0.5895K2Cr2O7的浓度/(摩尔/升)0.铁矿石含量/克0.15240.16080.16860.20000.1796K2Cr2O7 /mL的初始读数0.30000.150.200.10K2Cr 2O 7/毫升的最终读数11.2011.1012.6012.5013.60K2Cr 2 O7/毫升的体积10.9011.1012.4512.3013.50铁含量w%19.2118.5419.8319.5220.19平均含量w%19.46个体测定的绝对偏差%0.250.920.370.060.73平均偏差%0.47相对平均离差0.02415标准偏差s0.相对标准偏差0.03232总平均值结果分析：数据从大到小的顺序为：18.54%，19.21%，19.52%，19.83%，20.19%可疑值分别为18.54%和20.19%。用q检验法：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小于q表，因此可疑值应保留当置信度为95%且自由度为4时，3.2溶解样品对实验的影响3.2.1样品在盐酸中溶解时，应保持低温，不能煮沸，以免三氯化铁部分挥发。当样品溶解温度低于55时，样品溶解缓慢；当温度超过75时，盐酸挥发过快，浓度降低，样品溶解不完全。实验表明，样品溶解温度控制在65时效果最佳。溶解样品时，必须盖上表镜，以防氯化铁挥发或溶液飞溅。如果酸在溶解样品时挥发太多，应适当加入盐酸，使最终溶液中盐酸的量不低于10毫升。反应需要在盐酸介质中进行，当Fe3离子减少时，要求盐酸浓度为4摩尔/升，因为当盐酸浓度大于6摩尔/升时，过量的氯离子浓度会消耗部分K2C2O7标准溶液，导致结果偏差。3.2.2如果残留物颜色较深，应分离残留物并用氢氟酸或焦硫酸钾处理，并将所得溶液加入上述所得溶液中。3.3温度对实验的影响氧化、还原和滴定时，溶液温度最好控制在20 40。3.3.1用氯化亚锡还原Fe3离子时，溶液温度不能太低，否则反应速度慢，不易观察到黄色褪色，氯化亚锡容易过量。3.3.2用三氯化钛还原Fe3离子时，溶液的温度不能太低，否则反应速度会很慢3.4.1当其他测定条件确定时，改变氯化亚锡的添加量会影响测定结果。实验结果表明，当氯化亚锡量不足时，需要大量三氯化钛来还原溶液中剩余的Fe3，并向溶液中引入更多的钛。用水稀释时，会沉淀出大量的四价钛盐，导致测定结果偏低。如果氯化亚锡过量，加入Na2WO4后会出现不稳定的“钨蓝”，然后边摇边滴加(1 19)三氯化钛，直至溶液只显示出钨蓝，不利于后续操作，导致测定结果偏高，重现性差。3.4.2氯化亚锡过量，应滴加少量高锰酸钾溶液，直至溶液呈淡黄色。3.5硫和磷的混合酸在滴定过程中的作用3.5.1具有强酸性，其中H3PO4具有一定的配位能力。由于滴定过程中会产生黄色的Fe2离子，影响终点的正确判断，加入H3PO4与Fe3离子结合，合成无色的结果铁(PO4)23配体离子，从而消除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，增加滴定跳跃范围。二苯胺磺酸钠指示剂能清晰准确地指示终点。3.5.2 Fe2在酸性溶液中易被氧化，因此滴定应在加入硫磷混合酸后立即进行，滴定应在一般还原后20分钟内进行，重现性好。3.6干扰因素的影响当铁含量高，其他干扰元素含量低，铜含量低于2毫克时，不需要氨水分离。3.7如果重铬酸钾不是参考试剂，可以根据以下方案制备和校准3.7.1铁标准溶液：称取2.8594克氧化铁(优级纯度)放入250毫升锥形瓶中，加入100毫升盐酸，盖上表镜，加热(不要煮沸)，冷却后转移至1L容量瓶中，加入100毫升盐酸，加水定容。这种溶液含有2毫克/毫升铁。3.7.2重铬酸钾标准溶液：在250毫升烧杯中称取1.76克重铬酸钾，用少量水溶解，用水稀释至1L，摇匀。校准：吸取20.00毫升铁标准溶液，在250毫升锥形瓶中加热至接近沸腾，趁热滴加100克/升二氯化锡溶液，直至铁(iii)的黄色完全消失，过量1-2滴，用自