二价铁的测定

铁粉中铁含量的测定(无汞法)一. 实验目的1. 学会重铬酸钾标准溶液的配制及使用；2. 学习矿石试样的酸溶法和重铬酸钾法测定铁的原理及方法；3.了解二苯胺磺酸钠指示 剂的作用原理。二. 实验原理1. 铁矿石中的铁以氧化物形式存在。试样经盐酸分解后，在热浓的盐酸溶液中用SnCl2 将大部分Fe3+还原为Fe2+，加入钨酸钠作指示剂，剩余的Fe3+用TiCl3溶液还原为Fe2+， 过量TiCl3使钨酸钠的W6+还原为W5+(蓝色，俗称钨蓝)。除去过量TiCl3和W5+，可加几 滴K2Cr2O7溶液，摇动至蓝色刚好褪去。最后，以二苯胺磺酸钠作指示剂，用K2Cr2O7标 准溶液滴至紫色为终点。主要反应式如下2Fe3+ + SnCl42- +2Cl- =2Fe2+ + SnCl62- Fe3+ + Ti3+ +H2O = Fe3+ TiO2+ + 2H+2Ti3+ + PW12O403- + 2H2O = 2TiO2+ PW12O405- +4H+ 6Fe2+ + Cr2O72- + 14H+ = 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O滴定过程生成的Fe3+呈黄色，影响终点的判断，可加入H3PO4，使之与Fe3+生成无 色Fe (PO4)23 减小Fe3+浓度，同时，可降低Fe3+ / Fe2+电对的电极电位，使滴定终点 时指示剂变色电位范围与反应物的电极电位具有更接近的值(=0. 85V)，获得更好的滴 定结果。2.重铬酸钾法是测铁的国家标准方法。在测定合金、矿石、金属盐及硅酸盐等的含 铁量时具有很大实用价值3. 重铬酸钾浓度的计算：c(K2Cr2O7)=1000*m(K2Cr2O7)/(250.0*M(K2Cr2O7)M(K2Cr2O7)=294.2g mol4. 铁的含量的计算：W(Fe) =c (K2Cr2O7) *V (K2Cr2O7) X6XM (Fe) /(m(试样)*1000)M (Fe) =55.84 g mol三. 主要仪器与试剂主要仪器：电子天平，250m烧杯，50mL酸式滴定管，称量瓶,移液管，干燥器，量 筒，250mL 容量瓶。主要试剂：铁粉，K2Cr2O7，SnCl2 溶液,10 % NaWO4, 1.5%TiCl3, H2SO4-H3PO4(1:1)混酸 0.5%二苯胺磺酸钠溶液,3:2 盐酸四. 操作步骤：操作注意事项 0.016mol - L-1K2Cr2O7标准溶液的配制准确称取1.2 土 0.1gK2Cr2O7,加水溶解后转移至250mL容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀K2Cr2O7较重， 称量时请细心，耐心。由于Cr (VI)是致癌物质，称量时不要称多，倘若稍过量一点，请 不要倒掉，可配制标准溶液；若过量很多，请将重铬酸钾送到预备室回收，不可随意倒入水 槽。试样的测定1准确称取0.180.22g矿样三份于250mL烧杯中，加少许水湿润，加 入15mL 3:2盐酸，盖上表面皿，在通风橱中加热至微沸，并保持15min，使其溶解，稍冷， 用少量水冲洗表面皿和杯壁。2加热至近沸，滴加10%的SnCl2溶液，将大部分Fe3+还原为Fe2+，此时溶液由 红棕色变为黄色，再加2% SnCl2溶液，使溶液有黄色变成浅黄色，再加1ml10%NaWO4, 滴加1.5%TiCl3至出现稳定的“钨蓝”，冲洗杯壁，滴加K2Cr2O7至蓝色刚刚消失。3加入4mlH2SO4-H3PO4(1:1)混酸，然后加入3滴0.5%二苯胺磺酸钠溶液做指示剂， 立即用K2Cr2O7标准溶液滴定至溶液呈现稳定的紫色即为终点。铁矿样溶解的操作注意：1. 不加玻棒，只加盖表面皿；在溶解过程中不打开表面皿，避免溶液溅出引起试样损失； 可用烧杯夹夹住烧杯在石棉网上轻轻旋摇。2. 加热至微沸，并保持微沸15min，火焰要接触石棉网，使有一定的反应速率，保证铁 全部溶解。溶解过程中切不可把溶液蒸干，故只能小火微沸，否则可能造成FeCl3挥发损 失。万一不慎火大了，试样没溶好又快蒸干，可补加5mL盐酸溶液继续溶解。五. 实验结果及分析1.铁矿中铁的含量：序号铁试样质量 m/g m(K2Cr2O7)/g - mol c(K2Cr2O7)/mol - L-1 初读数 V1( K2Cr2O7)/mL 终 读数 V2(K2Cr2O7)/mL AV (K2Cr2O7)/mL w(Fe)/%平均w(Fe)/% (舍前)S T平均w(Fe)/% (舍后)六. 问题及思考题思考题1. 在预处理时为什么SnCl2溶液要趁热逐滴加入？答：Sn2+可将Fe3+还原为Fe2+。由于还原反应的反应速率慢，在近沸条件下进行可以加快 反应速率，使反应结果很快显示，避免SnCl2加过量；慢滴多搅同样是为了避免SnCl2过量。2. 在预还原Fe(III)至Fe(II)时，为什么要用SnCl2和TiCl3两种还原剂？只使用其中 一种是否可行？为什么？答：SnCl2将大多数的Fe(III)还原成Fe(II)，剩余的Fe(m)用 TiCl3还原成Fe(II)，并将W (W)还原成W (V)，形成蓝色沉淀，俗称“钨蓝”。否，只用SnCl2不能很好的将六价 钨还原为五价，溶液无颜色变化，只用TiCl3沉淀多，终点误差大。3. 实验中加入钨酸钠的目的是什么？答：还原成钨蓝做指示剂，指示终点。4. 在滴定前加入硫磷混酸的作用是什么？为什么加入后需要立即滴定？答：作用：1保证滴定反应必要的酸度；2使黄色Fe3 +生成无色的Fe(HPO4)2-，有利 于终点的观察；3Fe(HPO4)2-的生成降低了电对Fe3+/Fe2+的电势，使二苯胺磺酸钠指示 剂的变色点(E = 0.84)落在电势突跃范围内，减少了终点误差。还原后的亚铁离子，在磷酸介质中极易被氧化，所以在钨蓝褪色后的1min内应立即滴定。放 置后会使测定结果偏低。问题若某一铁试液含有铁(m)和铁(I)，试拟定出分别测定铁(m)和铁(II)的 分析步骤。答：本实验是用铁(II)测出铁的含量W1，再做一份与本实验相仿的实验但不加TiCl3和 SnCl2，测出铁(II)的含量W2，所以试液中的铁(m)： W1-W2，铁(II)： W2