重铬酸钾法测定铁矿石中铁的含量

李兰扣

摘 要：铁矿石经浓盐酸和少量的SnCl2溶液加热到45℃溶解后，用SnCl2—TiCl3还原滴定Fe3+，让Fe3+还原为Fe2+。再用K2Cr2O7滴定铁的含量。该方法对实验操作温度，试样溶解酸的选择有一定的要求，宜选用非氧化性强酸在30～60℃溶解矿样。

关键词：重铬酸钾；滴定法；铁矿石；Fe3+；Fe2+

1引言

铁矿石中铁的含量测定的实验是化学专业分析化学实验室的重要内容，按经典重铬酸钾法进行实验，汞的污染十分严重。若以一次学生实验40人计，每次实验大约要用2万毫克汞，按国家排放水标准规定，则需约500吨水稀释后才能达到标准（0.05mg/L）。目前，有关部门明确指出，不允许采用稀释法处理含汞废水。因此，研究了无汞法测铁的方法，本实验采用重铬酸钾法测定铁含量。

2实验部分

2.1仪器

电热套、滴定管（50mL）、锥形瓶（250mL）、容量瓶（250mL）、烧杯（200mL、500mL）、表面皿、电子天平

2.2 试剂

（1）HCl溶液：1：1水溶液，约6mol/L。（宜兴市第二化学试剂厂）

（2）SnCl2溶液：10%水溶液，称取l0gSnCl2·2H2O溶于100mLl：2HCl中。（上海中试华工总公司）

（3）硫-磷混酸：将150mL浓H2SO4慢慢加入700mLH2O中，冷却后加入150mL磷酸，混匀。（宜兴市第二化学试剂厂）

（4）TiCl3溶液：3%水溶液，100mLl5～20%的浓TiCl3与160mLl：lHCl及50mL水混合，加入十粒纯锌（不含砷），放置过夜。（上海化学试剂有限公司）

（5）Na2WO4溶液：25%水溶液，25gNa2WO4溶于适量水中，加H3PO45mL，稀至100mL。（上海中试华工总公司）

（6）二苯胺磺酸钠：0.2%水溶液。（上海化学试剂有限公司）

（7）K2Cr2O7基准试剂：分析纯。（宜兴市第二化学试剂厂）

2.3 方法原理

采用了重铬酸钾法，用K2Cr2O7作滴定剂，而且不使用HgCl2。矿样经盐酸分解，先用SnCl2将大部分三阶铁还原成二价铁，试液由红棕色变为黄色。再用TiCl3将剩余的Fe3+还原，过量的TiC3将Na2WO4还原成“钨兰”，指示反应完全。然后用少量的K2Cr2O7溶液将TiCl3"氧化至“钨兰”刚好褪色。再以二苯胺磺酸钠为指示剂，用K2Cr2O7标准溶液滴定试液中二价铁。

2.4、实验方法

（1）K2Cr2O7标准溶液的配制：

将K2Cr2O7在150～180oC下烘干2小时，放入干燥器中冷至室温。在电子天平上准确称取l.2～1.3g于200mL烧杯中，加水溶解后，转入250mL容量瓶中，用水冲洗烧杯数次，一并转入容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。计算K2Cr2O7溶液的准确浓度。

（2）实验步骤

准确称取已烘干的铁矿试样0.18～0.20g三份于250mL锥形瓶中，加少许水润湿，加1：1HCl20mL，盖上表面皿，在通风柜中低温加热溶解。假如不大好溶，可加NaF助溶。试样分解完全后，用少量水冲洗表面皿和锥形瓶内壁，加热至近沸，趁热滴加SnCl2，让溶液保持黄色，加水50mL，Na2WO44滴，边摇动边滴加TiCl3溶液至溶液出现浅蓝色后，再过量2滴，冲洗瓶壁，用自来水冷却至室温。滴加K2Cr2O7溶液至蓝色刚刚消失（注意，一般只需2～5滴K2Cr2O7，不要过量，否则结果偏低，此消耗的K2Cr2O7不计体积），再加水50mL硫-磷混酸15mL，二苯胺磺酸钠指示剂5～6滴。立即用K2Cr2O7标准溶液滴定至溶液呈现稳定紫色为终点。

（3）实验结果的统计处理

3 讨论

化学参数的影响

（1）酸度的影响

由于Fe3+和Fe2+在碱性条件下生成沉淀，不能存在，所以必须在酸性条件下进行操作。还有若酸度过低会引起金属离子的水解效应，在没有辅助络合剂存在的情况下，能将金属离子开始生成氢氧化物沉淀时的酸度作为实验过程中的最低酸度（即为最大pH）。经查表得Fe2+在pH为1—8时几乎不发生水解作用，而Fe3+只有在pH为1—2时才忽略水解效应的影响。所以实验过程中必须控制pH在1—2的范围内。

（2）试剂用量的选择

因为Fe2O3可以与浓盐酸反应，生成三价铁，从而促进铁矿样的溶解，所以可加入一定量的浓盐酸加快溶解。但是浓盐酸的用量不宜过多，否则在加热过程中，试样中的三价铁和二价铁有可能随浓盐酸而挥发，会使结果偏低。该实验可取用20mL浓盐酸进行溶解。

（3）反应时间的影响

在溶解试样时由于二价铁在加热条件下容易被空气中的氧气氧化为三价铁，时间越长，氧化量越大，所以时间不能拖太长，否则将会使Fe3+含量测定结果偏高。而在磷硫混酸介质中滴加K2Cr2O7时，应慢慢滴入，并不断摇晃，滴得过快，容易过量，会导致结果偏低。还要一定要等到“钨蓝”褪色30—60s后才开始滴定，否则会因TiCl3未被完全氧化而消耗K2Cr2O7，使测得结果偏高，所以在该实验的整个过程中必须正确掌握时间的控制，不能急燥，也不要拖延时间。

4 结论

由上述实验结果可得，采用重铬酸钾法测定铁矿石中的铁，简便、快速，而且摆脱了汞对环境的污染。

参考文献

[1].分析化学实验.第三版.华中师范大学等编.高等教育出版社出版；

[2].姚群峰，徐顺潘，周宜开等，中国卫生检验杂志，2000.10，CD：3；

[3].王瑛，分析化学操作技能，北京；化学工业出版社，1995

[4].化学工业部化学试剂质量监测手册.化学试剂标准大全.北京：化学工业出版社，1995