重鉻酸鉀法測定鐵礦石中鐵的含量

李蘭扣

摘 要：鐵礦石經濃鹽酸和少量的SnCl2溶液加熱到45℃溶解后，用SnCl2—TiCl3還原滴定Fe3+，讓Fe3+還原為Fe2+。再用K2Cr2O7滴定鐵的含量。該方法對實驗操作溫度，試樣溶解酸的選擇有一定的要求，宜選用非氧化性強酸在30～60℃溶解礦樣。

關鍵詞：重鉻酸鉀；滴定法；鐵礦石；Fe3+；Fe2+

1引言

鐵礦石中鐵的含量測定的實驗是化學專業分析化學實驗室的重要內容，按經典重鉻酸鉀法進行實驗，汞的污染十分嚴重。若以一次學生實驗40人計，每次實驗大約要用2萬毫克汞，按國家排放水標準規定，則需約500噸水稀釋后才能達到標準（0.05mg/L）。目前，有關部門明確指出，不允許采用稀釋法處理含汞廢水。因此，研究了無汞法測鐵的方法，本實驗采用重鉻酸鉀法測定鐵含量。

2實驗部分

2.1儀器

電熱套、滴定管（50mL）、錐形瓶（250mL）、容量瓶（250mL）、燒杯（200mL、500mL）、表面皿、電子天平

2.2 試劑

（1）HCl溶液：1：1水溶液，約6mol/L。（宜興市第二化學試劑廠）

（2）SnCl2溶液：10%水溶液，稱取l0gSnCl2·2H2O溶于100mLl：2HCl中。（上海中試華工總公司）

（3）硫-磷混酸：將150mL濃H2SO4慢慢加入700mLH2O中，冷卻后加入150mL磷酸，混勻。（宜興市第二化學試劑廠）

（4）TiCl3溶液：3%水溶液，100mLl5～20%的濃TiCl3與160mLl：lHCl及50mL水混合，加入十粒純鋅（不含砷），放置過夜。（上海化學試劑有限公司）

（5）Na2WO4溶液：25%水溶液，25gNa2WO4溶于適量水中，加H3PO45mL，稀至100mL。（上海中試華工總公司）

（6）二苯胺磺酸鈉：0.2%水溶液。（上海化學試劑有限公司）

（7）K2Cr2O7基準試劑：分析純。（宜興市第二化學試劑廠）

2.3 方法原理

采用了重鉻酸鉀法，用K2Cr2O7作滴定劑，而且不使用HgCl2。礦樣經鹽酸分解，先用SnCl2將大部分三階鐵還原成二價鐵，試液由紅棕色變為黃色。再用TiCl3將剩余的Fe3+還原，過量的TiC3將Na2WO4還原成“鎢蘭”，指示反應完全。然后用少量的K2Cr2O7溶液將TiCl3"氧化至“鎢蘭”剛好褪色。再以二苯胺磺酸鈉為指示劑，用K2Cr2O7標準溶液滴定試液中二價鐵。

2.4、實驗方法

（1）K2Cr2O7標準溶液的配制：

將K2Cr2O7在150～180oC下烘干2小時，放入干燥器中冷至室溫。在電子天平上準確稱取l.2～1.3g于200mL燒杯中，加水溶解后，轉入250mL容量瓶中，用水沖洗燒杯數次，一并轉入容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。計算K2Cr2O7溶液的準確濃度。

（2）實驗步驟

準確稱取已烘干的鐵礦試樣0.18～0.20g三份于250mL錐形瓶中，加少許水潤濕，加1：1HCl20mL，蓋上表面皿，在通風柜中低溫加熱溶解。假如不大好溶，可加NaF助溶。試樣分解完全后，用少量水沖洗表面皿和錐形瓶內壁，加熱至近沸，趁熱滴加SnCl2，讓溶液保持黃色，加水50mL，Na2WO44滴，邊搖動邊滴加TiCl3溶液至溶液出現淺藍色后，再過量2滴，沖洗瓶壁，用自來水冷卻至室溫。滴加K2Cr2O7溶液至藍色剛剛消失（注意，一般只需2～5滴K2Cr2O7，不要過量，否則結果偏低，此消耗的K2Cr2O7不計體積），再加水50mL硫-磷混酸15mL，二苯胺磺酸鈉指示劑5～6滴。立即用K2Cr2O7標準溶液滴定至溶液呈現穩定紫色為終點。

（3）實驗結果的統計處理

3 討論

化學參數的影響

（1）酸度的影響

由于Fe3+和Fe2+在堿性條件下生成沉淀，不能存在，所以必須在酸性條件下進行操作。還有若酸度過低會引起金屬離子的水解效應，在沒有輔助絡合劑存在的情況下，能將金屬離子開始生成氫氧化物沉淀時的酸度作為實驗過程中的最低酸度（即為最大pH）。經查表得Fe2+在pH為1—8時幾乎不發生水解作用，而Fe3+只有在pH為1—2時才忽略水解效應的影響。所以實驗過程中必須控制pH在1—2的范圍內。

（2）試劑用量的選擇

因為Fe2O3可以與濃鹽酸反應，生成三價鐵，從而促進鐵礦樣的溶解，所以可加入一定量的濃鹽酸加快溶解。但是濃鹽酸的用量不宜過多，否則在加熱過程中，試樣中的三價鐵和二價鐵有可能隨濃鹽酸而揮發，會使結果偏低。該實驗可取用20mL濃鹽酸進行溶解。

（3）反應時間的影響

在溶解試樣時由于二價鐵在加熱條件下容易被空氣中的氧氣氧化為三價鐵，時間越長，氧化量越大，所以時間不能拖太長，否則將會使Fe3+含量測定結果偏高。而在磷硫混酸介質中滴加K2Cr2O7時，應慢慢滴入，并不斷搖晃，滴得過快，容易過量，會導致結果偏低。還要一定要等到“鎢藍”褪色30—60s后才開始滴定，否則會因TiCl3未被完全氧化而消耗K2Cr2O7，使測得結果偏高，所以在該實驗的整個過程中必須正確掌握時間的控制，不能急燥，也不要拖延時間。

4 結論

由上述實驗結果可得，采用重鉻酸鉀法測定鐵礦石中的鐵，簡便、快速，而且擺脫了汞對環境的污染。

參考文獻

[1].分析化學實驗.第三版.華中師范大學等編.高等教育出版社出版；

[2].姚群峰，徐順潘，周宜開等，中國衛生檢驗雜志，2000.10，CD：3；

[3].王瑛，分析化學操作技能，北京；化學工業出版社，1995

[4].化學工業部化學試劑質量監測手冊.化學試劑標準大全.北京：化學工業出版社，1995