重鉻酸鉀法測(cè)定礦石中鐵元素方法的改進(jìn)

摘 要：針對(duì)三氯化鈦-重鉻酸鉀法測(cè)定礦石中鐵的含量，當(dāng)Cu2+離子含量較高時(shí)，此方法將不適應(yīng)。因此，本方法選鋁粉-重鉻酸鉀法，利用鋁粉還原三價(jià)鐵，在鹽酸介質(zhì)中用重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定二價(jià)鐵。方法簡(jiǎn)單，易操作，速度快，方法精密度(RSD，n=5)低于1%，用于硫鐵礦中鐵的測(cè)定，結(jié)果可靠。

關(guān)鍵詞：鋁粉-重鉻酸鉀法 微量滴定 礦石 鐵

中圖分類(lèi)號(hào)：P575文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791(2012)06(c)-0091-01

對(duì)于礦石中鐵的含量測(cè)定的實(shí)驗(yàn)是分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要內(nèi)容，對(duì)于礦石的分類(lèi)鑒定有著重要的意義。隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)要求的提高，許多研究者對(duì)原有的一些方法進(jìn)行了改進(jìn)，提出了一些新的方法，避免了經(jīng)典方法（SnCl2-HgCl2-重鉻酸鉀法），測(cè)量中的汞污染的問(wèn)題。但有些新方法，由于還原劑的選用，在試驗(yàn)中也存在一些問(wèn)題。如三氯化鈦-重鉻酸鉀法測(cè)定礦石中鐵的含量，當(dāng)Cu2+離子含量較高時(shí)，該方法不適用。因此本文選用鋁粉-重鉻酸鉀法，本文在鹽酸介質(zhì)中通入二氧化碳以隔絕空氣，用金屬鋁粉將Fe3+還原為Fe2+，一方面可以利用鋁粉比表面積大的特點(diǎn)，是還原充分加快反應(yīng)速度，另一方面可通過(guò)通CO2解決鋁還原法存在的問(wèn)題，以重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定Fe3+。方法容易掌握，準(zhǔn)確性和重現(xiàn)性均較好，用于礦石中鐵含量的測(cè)定，結(jié)果滿(mǎn)意。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器

250ml容量瓶；250mL錐形瓶；50ml酸式滴定管；電加熱板；全自動(dòng)電子分析天平。

實(shí)驗(yàn)試劑如下。

重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液[c(1/6K2Cr2O7)=0.1mol/L]：稱(chēng)取10g已在120℃烘箱中干燥至恒重的基準(zhǔn)重鉻酸鉀，溶于水，移入2000mL容量瓶中，用水稀釋至刻度。鋁粉；過(guò)30目篩礦石粉末；三氯化鈦；硝酸；硫-磷混酸溶液；二苯胺磺酸鈉指示劑；分析純?cè)噭〧e2O3。鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液[c(Fe3+)=0.1mol/L]:稱(chēng)取8g基準(zhǔn)試劑三氧化二鐵，用鹽酸溶解完全后，定容于1000mL容量瓶中。硫-磷混合酸:將150mLH2SO4緩慢加入500mL水中，冷卻后加入150mLH3PO4，用水稀釋至1000mL。二苯胺磺酸鈉溶液(50g/L，指示劑)。所用試劑除注明外均為分析純，水為蒸餾水。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

（1）三氯化鈦—重鉻酸鉀法（參照標(biāo)準(zhǔn)方法）；

（2）鋁粉-重鉻酸鉀滴定法。

鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)定：吸取20.00mL鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液于錐形瓶中，加入金屬鋁粉(用量約為理論用量的20倍)，通入二氧化碳，充分搖動(dòng)至溶液黃色褪去，并且過(guò)量的鋁粉溶解完全，溶液變?yōu)闊o(wú)色，加入10mL硫-磷混合酸，加5滴二苯胺磺酸鈉指示劑，用重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定至紫紅色為終點(diǎn)。

實(shí)際樣品測(cè)定：準(zhǔn)確稱(chēng)取鉛鋅選礦廠(chǎng)尾礦選硫鐵礦精礦樣品0.2g于燒杯中，加入10mL濃HCl，在低溫電爐上加熱5min，再加入15mLHNO3，繼續(xù)加熱至樣品溶解完全，并反復(fù)加入濃HCl低溫?fù)]發(fā)除去HNO3。加30mLj=50%(體積分?jǐn)?shù))的H2SO4，高溫加熱蒸發(fā)至冒濃厚三氧化硫白煙5min，將HNO3徹底除去，取下冷卻。加適量水及少量HCl，加入金屬鋁粉(用量約為理論用量的20倍)，通入二氧化碳，充分搖動(dòng)至溶液黃色褪去，并且過(guò)量的鋁粉溶解完全，溶液變?yōu)闊o(wú)色，加入10mL硫-磷混合酸，加5滴二苯胺磺酸鈉指示劑，用重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定至紫紅色為終點(diǎn)。

2 結(jié)果與討論

2.1 測(cè)定結(jié)果

根據(jù)兩種方法的要求，測(cè)量礦石結(jié)果為(n=4)為:三氯化鈦—重鉻酸鉀法wFe= 44.24%本法wFe=44.48%(RSD為0.32%)；鋁粉-重鉻酸鉀滴定法wFe=46.42%，本法wFe=47.03%(RSD為0.53%)。測(cè)定鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液結(jié)果取5份鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測(cè)定，用本法測(cè)得平均值為c(Fe3+)=0.09029mol/L，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.36%，與經(jīng)三氯化鈦—重鉻酸鉀法測(cè)得結(jié)果一致。說(shuō)明本方法具有較高的測(cè)量精度。

2.2 鋁粉用量的處理

實(shí)驗(yàn)表明，金屬鋁粉反應(yīng)后被氧化為Al3+，不會(huì)對(duì)測(cè)定結(jié)果產(chǎn)生影響；而鋁具有還原性，可以與重鉻酸鉀反應(yīng)。為保證將Fe3+完全還原為Fe2+，必須加入過(guò)量的鋁粉，過(guò)量的殘余鋁能使溶液呈灰色，與鹽酸反應(yīng)可除去，即溶液由灰色變?yōu)闊o(wú)色，否則結(jié)果偏高且不穩(wěn)定。因此，在本實(shí)驗(yàn)中，一定要注意多余鋁粉的處理。

2.3 其它影響因素

在利用本實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，還要注意其它一些影響因素，如空氣、酸度、溫度、共存離子、鋁粉用量等。該實(shí)驗(yàn)是在常溫下進(jìn)行的，為了獲得準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，要在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行到鋁粉剛好溶解完全以后，就應(yīng)該迅速進(jìn)行滴定實(shí)驗(yàn)，否則，在空氣的環(huán)境下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可能致使實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏低，而且不具有規(guī)律性。另外，如果溶液中的溫度較高，接近沸騰狀態(tài)時(shí)，空氣對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響是最大的，因此本實(shí)驗(yàn)對(duì)傳統(tǒng)的方法進(jìn)行改進(jìn)，在實(shí)驗(yàn)整個(gè)過(guò)程，通入二氧化碳，去除空氣的影響，也增強(qiáng)了反應(yīng)過(guò)程的水動(dòng)力，加快了鋁粉的溶解。并且二氧化碳的獲得途徑也很方便，用石灰石和鹽酸做反應(yīng)原料，產(chǎn)生的二氧化碳直接接入到鋁粉反應(yīng)器中。用金屬鋁粉還原Fe3+是在酸性條件下進(jìn)行的。過(guò)量的金屬鋁必須用酸除去，因此在滴定之前的操作必須保證溶液為酸性。在滴定時(shí)加入硫-磷混合酸主要是保證溶液的酸度，H3PO4與Fe3+生成無(wú)色的[Fe(HPO4)2]-，消除Fe3+(黃色)的影響，同時(shí)降低溶液中Fe3+的濃度，從而降低Fe3+/Fe2+的電極電位，增大化學(xué)計(jì)量點(diǎn)的電位突躍，有利于避免指示劑引起的終點(diǎn)誤差。在選定的實(shí)驗(yàn)條件下，大多數(shù)常見(jiàn)離子不干擾鐵的測(cè)定；但礦樣中含有砷、銻等容易生成變價(jià)的元素存在會(huì)影響測(cè)定結(jié)果。實(shí)驗(yàn)表明，金屬鋁粉在近沸騰溫度下進(jìn)行還原，速度較快，一般僅需要幾分鐘；在常溫下還原速度較慢，一般需要15min～30min。還原溫度高低對(duì)本方法結(jié)果無(wú)影響。本法是在通入二氧化碳的條件下用金屬鋁粉還原Fe3+至黃色褪去，再繼續(xù)反應(yīng)至殘余鋁粉完全溶解，以溶液變成無(wú)色為滴定中點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，鋁粉在用量上一定要保證充足，為了使Fe3+全部還原為Fe2+，就要加入過(guò)量的鋁粉，即使鋁粉有剩余，也可以與鹽酸繼續(xù)反應(yīng)。鋁粉在整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中充當(dāng)?shù)氖沁€原劑，被氧化成Al3+，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的測(cè)定并不產(chǎn)生影響。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本實(shí)驗(yàn)，可以看出鋁粉-重鉻酸鉀滴定法通過(guò)隔絕空氣提高了，測(cè)定精度高、通過(guò)利用鋁粉的表面積大的特點(diǎn)加快反應(yīng)速度快，并且受條件限制小，實(shí)驗(yàn)材料便宜。結(jié)果與經(jīng)典法所測(cè)結(jié)果相比較均在分析允許誤差范圍之內(nèi)，可見(jiàn)改進(jìn)是成功的，既保留了原實(shí)驗(yàn)中的大部分的操作練習(xí)，又?jǐn)[Ti離子對(duì)于測(cè)定樣品中銅含量的限制。

參考文獻(xiàn)

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