实验15 铁矿石中铁含量的测定 贺州学院
贺州学院 1 实验15 铁矿石中铁含量的测定
一、实验目的 1.掌握K2CrO2标准溶液的配制及使用。 2.学习矿石试样的酸溶法。 3.学习K2Cr2O2法测定铁的原理及方法。 4对无汞定铁有所了解，增强环保意识。 5.了解二苯胺磺酸钠指示剂的作用原理。 贺州学院
贺州学院 2 一、实验目的 1.掌握K2Cr2O7标准溶液的配制及使用。 2.学习矿石试样的酸溶法。 3.学习K2Cr2O7法测定铁的原理及方法。 4.对无汞定铁有所了解，增强环保意识。 5.了解二苯胺磺酸钠指示剂的作用原理
场二、 实验原理 用HCI溶液分解铁矿石后，在热HCI溶液中，以甲 基橙为指示剂，用SnCl2将Fe3+还原至Fe2+,并过量 1~2滴。经典方法是用HgCl2氧化过量的SnCl2,除去 Sn2+的干扰，但HgCl,造成环境污染，本实验采用无 汞定铁法。还原反应为 2FeCl+SnCl2-+2CI=2FeCl2.+SnCl2- 使用甲基橙指示SnCl,还原Fe3+的原理是：Sn2+将Fe3+还原 完后，过量的sn+可将甲基橙还原为氢化甲基橙而褪色，不仅指 示了还原的终点，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，过量的Sn2+则可以消除。 贺州学院
贺州学院 3 用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 1~2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 -＋SnCl4 2-＋2Cl-＝2FeCl4 2-＋SnCl6 2- 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，不仅指 示了还原的终点，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，过量的Sn2＋则可以消除。 二、实验原理
实验原理 反应为 (CH3)NC6HAN NC6HaSO Na 2H(CH3)NC6HANH-NHC6HASO Na CH3NCHaH2N+NH2CoHASO Na 以上反应为不可逆的，因而甲基橙的还原产物不消 耗K2Cr2O,。HCI溶液浓度应控制在4moL1,若大 于6moL',Sn2+会先将甲基橙还原为无色，无法指 示Fe3+的还原反应。HCI溶液浓度低于2moL1,则 甲基橙褪色缓慢。 贺州学院
贺州学院 4 实验原理 CH NC H H N NH C H S O Na CH NC H N NC H S O Na CH NC H NH NHC H S O Na H H 3 2 6 4 2 2 6 4 3 2 3 2 6 4 6 4 3 2 3 2 6 4 6 4 3 ( ) ( ) ( ) ⎯⎯⎯→ + = ⎯⎯⎯→ − + + 以上反应为不可逆的，因而甲基橙的还原产物不消 耗K2Cr2O7。HCl溶液浓度应控制在4 mol·L-1，若大 于6 mol·L-1 ，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2 mol·L-1，则 甲基橙褪色缓慢。 反应为
实验原理 滴定反应为： 6Fe2++C2072-+14H+-6Fe3++2Cr3++7H20 滴定突跃范围为0.93~1.34V,使用二苯胺磺酸钠为指 示剂时，由于它的条件电位为0.85V,因而需加入H,PO4 使滴定生成的Fe3+生成Fe(HPO4)2而降低Fe3+/Fe+电 对的电位，使突跃范围变成071~1.34V,指示剂可以在 此范围内变色，同时也消除了FeCL4黄色对终点观察的干 扰，Sb(V),Sb(Ⅲ)干扰本实验，不应存在。 贺州学院
贺州学院 5 滴定反应为： 滴定突跃范围为0.93～1.34V，使用二苯胺磺酸钠为指 示剂时，由于它的条件电位为0.85V，因而需加入H3PO4 使滴定生成的Fe3+生成Fe（HPO4）2 -而降低Fe3＋/Fe2＋电 对的电位，使突跃范围变成0.71～1.34V，指示剂可以在 此范围内变色，同时也消除了FeCl4 -黄色对终点观察的干 扰，Sb（Ⅴ），Sb（Ⅲ）干扰本实验，不应存在。 F e Cr O H F e Cr H2 O 2 3 3 2 7 2 6 + +1 4 6 + 2 + 7 + − + + + 实验原理
易三、主要试剂和仪器 >1.SnCl2:100gL1.:10 g SnCl22H2O溶于 ~40mL浓热HC溶液中，加水稀释至100mL。 >2.snCl2:.50gL1。 >3.H2SO4-H3PO4混酸：将15mL浓H2SO4缓慢加 至70mL水中，冷却后加入15mL浓H3P04混匀。 >4.甲基橙：19L-1。 >5,二苯胺磺酸钠2gL-1
贺州学院 6 三、主要试剂和仪器 ➢ 1．SnCl2 : 100g·L -1 10 g SnCl2·2H2O溶于 40mL 浓热HCl溶液中，加水稀释至100mL。 ➢ 2．SnCl2 : 50g·L -1 。 ➢ 3．H2SO4 -H3PO4混酸: 将15mL浓H2SO4缓慢加 至70mL水中，冷却后加入15mL 浓H3PO4混匀。 ➢ 4．甲基橙: 1 g·L -1 。 ➢ 5．二苯胺磺酸钠 2 g·L -1
主要试剂和仪器 6. KCr,O2标准溶液 CCn;)-0.05000 mol-L 将K2Cr502在150~180℃干燥2h,至于千燥器中 冷却至室温。用指定质量称量法准确称取0.6127g K2Cr202于小烧杯中，加水溶解，定量转移至250 mL容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀
贺州学院 7 6．K2Cr2O7标准溶液 ＝0.05000 mol·L-1 将K2Cr2O7在150～180℃干燥2h，至于干燥器中 冷却至室温。用指定质量称量法准确称取0.6127g K2Cr2O7于小烧杯中，加水溶解，定量转移至250 mL容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀。 2 2 7 1 ( ) 6 C K Cr O 主要试剂和仪器
四、实验步骤 准确称取铁矿石粉1.01.5g于250mL烧杯中， 用少量水润湿，加入20mL浓HCI溶液，盖上表面 皿，在通风柜中低温加热分解试样，若有带色不 溶残渣，可滴加2030滴100gL-1SnCl2助溶。试 样分解完全时，残渣应接近白色(SO,),用少量 水吹洗表面血及烧杯壁，冷却后转移至250mL容 量瓶中，稀释至刻度并摇匀。 贺州学院
贺州学院 8 准确称取铁矿石粉1.0～1.5g于250mL烧杯中， 用少量水润湿，加入20mL浓HCl溶液，盖上表面 皿，在通风柜中低温加热分解试样，若有带色不 溶残渣，可滴加20～30滴100 g·L-1SnCl2助溶。试 样分解完全时，残渣应接近白色（SiO2）,用少量 水吹洗表面皿及烧杯壁，冷却后转移至250mL容 量瓶中，稀释至刻度并摇匀。 四、实验步骤
实验步骤 移取试样溶液25.00mL于锥形瓶中，加8mL浓HC1溶液 加热近沸，加入6滴甲基橙，趁热边摇动锥形瓶边逐滴加 入100gL1SnCl还原Fe3+。溶液由橙变红，再慢慢滴加50 gL,SnC,至溶液变为淡粉色，再摇几下直至粉色褪 去。立即用流水冷却，加50mL蒸馏水，20mL硫磷混酸， 4滴二苯胺磺酸钠，立即用K2Cr2O,标准溶液滴定到稳定 的紫红色为终点，平行测定3次，计算矿石中铁的含量 (质量分数)。 贺州学院
贺州学院 9 实验步骤 移取试样溶液25.00mL于锥形瓶中，加8mL浓HCl溶液， 加热近沸，加入6滴甲基橙，趁热边摇动锥形瓶边逐滴加 入100g·L-1 SnCl2还原Fe3+。溶液由橙变红，再慢慢滴加50 g·L-1 SnCl2至溶液变为淡粉色，再摇几下直至粉色褪 去。立即用流水冷却，加50mL蒸馏水，20mL硫磷混酸， 4滴二苯胺磺酸钠，立即用K2Cr2O7标准溶液滴定到稳定 的紫红色为终点，平行测定3次，计算矿石中铁的含量 （质量分数）
五、思考题 1.K,CrO2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.SnCL还原Fe3+的条件是什么？怎样控制SnCl, 不过量？ 4.以KCrO,溶液滴定Fe2+时，加入HPO4的作用 是什么？ 贺州学院 10
贺州学院 10 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？ 五、思考题