铁矿石中全铁含量的测定

一、 实验目的

1.掌握基准物K2Cr2O7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K2Cr2O7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

1. 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溶解； 还有碱熔融法等。 本实验所用的铁矿石用浓HCl溶解， 基本上可以完全溶解。

溶解过程温度应保持80℃～90℃。若温度低，则溶解慢，溶不完；若温度高，Fe Cl3有所挥发。

2. 试样的预处理

①Fe（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Sn Cl2将Fe3＋还原至Fe2＋，并过量1滴（只能过量1～2滴）。经典方法是用Hg Cl2氧化过量的Sn Cl2，除去Sn2＋的干扰，但Hg Cl2造成环境污染。本实验采用无汞定铁法，还原反应为

②除去过量的Sn Cl2－4：Sn Cl2－4消耗Cr2O2－7，所以必须除去。使用甲基橙可指示Sn Cl2还原Fe3＋，这是因为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：

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℃，若温度低，则Sn Cl2先还原甲基橙，终点无法指示，且还原Fe3＋速度慢，不彻底；若温度高，Fe Cl3有所挥发。

b.HCl浓度应控制在4mol／L，若大于6mol／L，Sn2＋会先将甲基橙还原为无色，无法指示Fe3＋的还原反应；HCl溶液浓度低于2mol／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：

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［Fe Cl4］－的黄色对终点观察的干扰。

d.室温下，Cr2O2－7 不氧化Cl－，但高温或c（HCl） 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，易提纯且分子相对质量较大，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. 仪器

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. 试剂

Sn Cl2（50g／L）、甲基橙（1g／L）、H2SO4－H3PO4混酸、二苯胺磺酸钠（2g／L）、基准级K2Cr2O7。

四、 实验步骤

1.K2Cr2O7标准溶液的配制

差减法称K2Cr2O71.25g于烧杯中，用水溶解，并定量转移至250m L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试样制备： 准确称取铁矿石粉1.0～1.5g（三份） 于250m L烧杯中； 用少量水润湿，加入20m L浓HCl溶液， 盖上小表面皿， 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／LSn Cl2助溶） 直至溶完（剩白色的Si O2）；试样分解完全时， 用少量水吹洗表面皿及锥形瓶壁， 冷却后转移至250m L容量瓶中， 定容。

②试样的预处理： 移取25.00m L试液于锥形瓶中， 加8m L浓HCl溶液， 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／LSn Cl2还原Fe3＋（先快后慢），溶液由橙变红（慢滴，摇！），至溶液变为粉红色时停止滴加Sn Cl2，摇几下粉色褪去； 立即用流水冷却， 加50m L蒸馏水。

③滴定： 加20m L硫磷混酸、4滴二苯胺磺酸钠， 立即 （加酸后， 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）。

五、 数据记录与处理 （表4.14）

表4.14 数据记录

六、 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.Sn Cl2还原Fe3＋的条件是什么？怎样控制Sn Cl2不过量？