重铬酸钾法测定铁矿石中铁的含量

重铬酸钾法测定铁矿石中铁的含量(无汞法)

一.原理:

经典的重铬酸钾法测定铁时,每一份试液需加入饱和氯化汞溶液10mL ,这样约有480mg 的汞排入下水道,而国家环境部门规定汞的允许排放量是0.05mg·L -1,因此,实验中的排放量是大大超过允许排放量的。实际上,汞盐沉积在底泥和水质中,造成严重的环境污染,有害于人的健康。近年来研究了无汞测铁的许多新方法,如新重铬酸钾法,硫酸铈法和EDTA 法等。本法是新重铬酸钾法。

新重铬酸钾法是在经典的有汞重铬酸钾法的基础上,去掉氯化汞试剂,采用钨酸钠作为指示剂指示Fe 3+还原Fe 2+的方法。试样用硫-磷混酸溶剂后,先用氯化亚锡还原大部分Fe 3

+,继而用三氯化钛定量还原剩余部分的Fe 3+,当Fe 3+定量还原成Fe 2+之后,过量一滴三氯化钛溶液,即可使溶液中作为指示剂的六价钨(无色的磷钨酸)还原为蓝色的五价钨化合物,俗称“钨蓝”,故使溶液呈现蓝色。滴入重铬酸钾溶液,使钨蓝刚好褪色,以消除少量还原剂的影响。

“钨蓝”的结构式较为复杂。磷钨酸还原为钨蓝的反应可表示如下:

PW 12O 40

3 -+e --e -PW 12O 40

4 -+e --e -PW 12O 40

5 -12-磷钨酸根离子

钨 蓝 定量还原Fe 3+时,不能单用氯化亚锡,因为在此酸度下,氯化亚锡不能很好的还原W(Ⅵ)

为W(V),故溶液无明显颜色变化。采用SnCl 2-TiCl 3联合还原Fe 3+为Fe 2+,过量一滴TiCl 3

与Na 2WO 4作用即显示“钨蓝”而指示。如果单用TiCl 3为还原剂也不好,尤其是试样中铁含量高时,则使溶液中引入较多的钛盐,当加水稀释试液时,易出现大量的四价钛沉淀,影响测定。在无汞测定铁实验中常用SnCl 2-TiCl 3联合还原,反应式如下: 2Fe 3++SnCl 42-+2Cl -=2Fe 2++SnCl 62-

+++++++=++2H TiO Fe O H Ti Fe 22233

试液中Fe 3+已经被还原为Fe 2+

,加入二苯胺磺酸钠指示剂,用K 2Cr 2O 7标准溶液滴定溶液呈现稳定的紫色即为终点。

二.试剂:

(1) K 2Cr 2O 7标准溶液c (1/6 K 2Cr 2O 7)=0.1000mol·L -1

(2) 硫磷混酸:将200mL 浓硫酸缓慢加入到500mL 去离子水中,再加入300mL 浓磷酸中,充分搅拌均匀,冷却后使用。

(3) 浓HNO 3

(4) HCl (1+1)

(5) Na 2WO 4 25%水溶液:称取25g Na 2WO 4溶于适量水中(若浑浊则应过滤),加入2~5mL 浓H 3PO 4,加水稀释至100mL 。

(6) SnCl 2溶液10%:称取10g SnCl 2·2H 2O 溶于40mL 浓的热HCl ,加水稀释至100mL 。

(7) TiCl 3 1.5%:量取10mL 原瓶装TiCl 3溶液,用(1+4)的HCl 稀释至100mL 。加入少量石油醚,使之浮在TiCl 3溶液的表面上,用以隔绝空气,避免TiCl 3氧化。

(8) 二苯胺磺酸钠指示剂0.2%:

三.实验步骤:

(1) K 2Cr 2O 7标准溶液c (1/6 K 2Cr 2O 7)=0.1000mol·L -1的配制:采用固定称量法。准确称取

1.2258g K 2Cr 2O 7于一只干净的小烧杯中,加水溶解,定量转入250mL 容量瓶中,加水稀释至刻度,充分摇匀。

(2) 准确称取0.15~0.2g 试样置于250mL 的锥形瓶中,滴加几滴水润湿样品,摇匀后,加入10mL 硫磷混酸(如试样含硫化物高时则同时加入浓硝酸1mL )置于电炉上加热分解试

样。先用小火或低温加热,然后提高温度,加热至冒SO 3白烟①。加入10mL (1+1)HCl ,

此时,试液应该清亮,残渣为白色或浅色时示试样分解完全②。取下锥形瓶稍冷,趁热滴加

SnCl 2溶液,使大部分的Fe 3+还原为Fe 2+,此时试液变为浅黄色③,加入10滴Na 2WO 4溶液,

再用TiCl 3溶液滴至呈稳定的蓝色(“钨蓝”30秒内不褪色),再加入80mL 去离子水,用K 2Cr 2O 7标准溶液滴至“钨蓝”刚好褪尽(此时不计读数),然后加入5滴二苯胺磺酸钠指示剂,用K 2Cr 2O 7标准溶液滴定至溶液呈现稳定的紫色为终点。计算铁含量。

四.计算:

铁含量的计算:

%10010006)((%)722?????=

S Fe O Cr K W M V c Fe

c ——K 2Cr 2O 7的浓度

V ——K 2Cr 2O 7的体积

M Fe ——铁的摩尔质量

W S ——试样的质量

五.思考题:

1. 分解试样时,为什么要加入硫-磷混酸?

2. 先用SnCl 2 和TiCl 3作还原剂的目的是什么?若不慎加入过量的SnCl 2 或TiCl 3怎么办?

3. 怎样才能合理的配制SnCl 2溶液?如要久置,则应如何配制?

注:① 一定要冒白烟,因为硫酸的分解温度338℃,比硝酸的分解温度125℃高的多。只要开始冒白烟,则说明硝酸已赶尽了。但冒白烟不宜过长,否则磷酸易形成焦磷酸盐粘底,包夹试样,影响分析结果。

② 若试样采用硫酸高铁铵,则不必加入硝酸,也不必高温加热至冒白烟,亦可能没有残渣出现。 ③ SnCl 2溶液应小心滴加至黄色明显变浅,若过量则结果偏高。如不慎过量,可滴加2%高锰酸钾溶液至浅黄色。

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