李蘭扣

摘 要：鐵礦石經(jīng)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(shí)驗(yàn)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(qiáng)酸在30～60℃溶解礦樣。

關(guān)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(shí)驗(yàn)是化學(xué)專業(yè)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的重要內(nèi)容，按經(jīng)典重鉻酸鉀法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，汞的污染十分嚴(yán)重。若以一次學(xué)生實(shí)驗(yàn)40人計(jì)，每次實(shí)驗(yàn)大約要用2萬毫克汞，按國家排放水標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，則需約500噸水稀釋后才能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)（0.05mg/L）。目前，有關(guān)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(shí)驗(yàn)采用重鉻酸鉀法測定鐵含量。

2實(shí)驗(yàn)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(xué)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(xué)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?；瘜W(xué)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?；瘜W(xué)試劑有限公司）

（7）K2Cr2O7基準(zhǔn)試劑：分析純。（宜興市第二化學(xué)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(jīng)鹽酸分解，先用SnCl2將大部分三階鐵還原成二價(jià)鐵，試液由紅棕色變?yōu)辄S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(yīng)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(biāo)準(zhǔn)溶液滴定試液中二價(jià)鐵。

2.4、實(shí)驗(yàn)方法

（1）K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制：

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

（2）實(shí)驗(yàn)步驟

準(zhǔn)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(fēng)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(nèi)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(dòng)邊滴加TiCl3溶液至溶液出現(xiàn)淺藍(lán)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(lán)色剛剛消失（注意，一般只需2～5滴K2Cr2O7，不要過量，否則結(jié)果偏低，此消耗的K2Cr2O7不計(jì)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(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液呈現(xiàn)穩(wěn)定紫色為終點(diǎn)。

（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)處理

3 討論

化學(xué)參數(shù)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(jìn)行操作。還有若酸度過低會引起金屬離子的水解效應(yīng)，在沒有輔助絡(luò)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(shí)的酸度作為實(shí)驗(yàn)過程中的最低酸度（即為最大pH）。經(jīng)查表得Fe2+在pH為1—8時(shí)幾乎不發(fā)生水解作用，而Fe3+只有在pH為1—2時(shí)才忽略水解效應(yīng)的影響。所以實(shí)驗(yàn)過程中必須控制pH在1—2的范圍內(nèi)。

（2）試劑用量的選擇

因?yàn)镕e2O3可以與濃鹽酸反應(yīng)，生成三價(jià)鐵，從而促進(jìn)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(jià)鐵和二價(jià)鐵有可能隨濃鹽酸而揮發(fā)，會使結(jié)果偏低。該實(shí)驗(yàn)可取用20mL濃鹽酸進(jìn)行溶解。

（3）反應(yīng)時(shí)間的影響

在溶解試樣時(shí)由于二價(jià)鐵在加熱條件下容易被空氣中的氧氣氧化為三價(jià)鐵，時(shí)間越長，氧化量越大，所以時(shí)間不能拖太長，否則將會使Fe3+含量測定結(jié)果偏高。而在磷硫混酸介質(zhì)中滴加K2Cr2O7時(shí)，應(yīng)慢慢滴入，并不斷搖晃，滴得過快，容易過量，會導(dǎo)致結(jié)果偏低。還要一定要等到“鎢藍(lán)”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(jié)果偏高，所以在該實(shí)驗(yàn)的整個(gè)過程中必須正確掌握時(shí)間的控制，不能急燥，也不要拖延時(shí)間。

4 結(jié)論

由上述實(shí)驗(yàn)結(jié)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(huán)境的污染。

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