分析化学-学习情境二项目6 铁矿石中铁含量的测定——氧化还原滴定法（重铬酸钾法）

,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,学习情境二,工程六 铁矿石中铁含量的测定,氧化复原滴定法重铬酸钾法,分析化学,学习目标,工作任务,知识准备,实践操作,1,2,3,4,应知应会,5,目录,一、学习目标,知识目标,1.进一步熟悉氧化复原滴定法的滴定原理；,2.了解重铬酸钾法测定铁矿石中铁含量的原理；,3.掌握用基准试剂直接配制标准溶液的原理和方法；,4.掌握矿石试样的酸溶法及处理原理；,5.了解二苯胺磺酸钠指示剂的作用原理。,能力目标,1.能用K2Cr2O7基准试剂直接配制标准溶液；,2.能进行矿样的分解，试液的预处理等操作；,3.能用重铬酸钾法测定铁矿石中铁含量；,4.能以二苯磺酸钠为指示剂指示滴定终点；,5.能正确表示实验结果。,二、工作任务,编号,任务名称,要 求,实验用品,1,重铬酸钾标准溶液的配制,1.,准确称取标准试剂；,2.,掌握配制标准溶液所需药品的计算方法；,3.,不要将,重铬酸钾标准溶液,洒在衣服和手上；,4.,重铬酸钾,废液要回收处理，不得直接倒入下水道。,仪器：,分析天平、容量瓶（,250mL,）、烧杯（,100mL,）、加热装置、蒸馏水烘箱、干燥器、表面皿、酸式滴定管,(50mL),、洗瓶、洗耳球、凡士林、锥形瓶,(250mL),、量筒（,10mL,）,药品：,K,2,Cr,2,O,7,(S),、,HCl,（,1+1,）、,K,2,Cr,2,O,7,标准准溶液（,0.02molL,-1,）、,SnCl,2,溶液（,10%,）、,TiCl,3,溶液（,1+9,）,Na,2,WO,4,溶液,(10%),、硫酸,-,磷酸混合液、蒸馏水、二苯胺磺酸钠指示剂（,0.5%,）、,KMnO,4,溶液（,1%,）,2,铁矿石中铁的测定,1.,矿石要粉碎到一定粒度并避免混入杂质；,2.,处理试样过程中避免损失；,3.,废液回收，不能随意丢弃；,4.,用,SnCl,2,还原,Fe,3+,时，溶液温度不能太低，否则反应速度慢，黄色褪去不易观察，易使,SnCl,2,过量；,5.,用,TiCl,3,还原,Fe,3+,时，溶液温度也不能太低，否则反应速度慢，易使,TiCl,3,过量；,6.,由于指示剂二苯胺磺酸钠也要消耗一定量的,K,2,Cr,2,O,7,，故不能多加。,3,实验数据记录与整理,1.,将实验结果填写在实验数据表格中，给出结论并对结果进行评价；,2.,写出检验报告,实验记录本、实验报告,三、知识准备,粉碎到一定粒度的铁矿石用热的盐酸分解：,Fe2O3+6H 2Fe3+3H2O,试样分解完全后，在体积较小的热溶液中，参加SnCl2将大局部Fe3+复原为Fe2+，溶液由红棕色变为浅黄色，然后再以Na2WO4为指示剂，用TiCl3将剩余的Fe3+全部复原成Fe2+，当Fe3+定量复原为Fe2+之后，过量12滴TiCl3溶液，即可使溶液中的Na2WO4复原为蓝色的五价钨化合物，俗称：“钨蓝，故指示溶液呈蓝色，滴入少量K2Cr2O7，使过量的TiCl3氧化，“钨蓝刚好褪色。在无汞测定铁的方法中，常采用SnCl2-TiCl3联合复原，其反响方程式为：,2Fe3+SnCl42 2Fe2+SnCl62,Fe3+Ti3+H2O Fe2+TiO2+2H,三、知识准备,此时试液中的Fe3+已被全部复原为Fe2+，参加硫-磷混酸和二苯胺磺酸钠指示剂，用标准重铬酸钾溶液滴定至溶液呈稳定的蓝紫色即为终点，在酸性溶液中，滴定Fe2+的反响式如下,Cr2O72-+6Fe2+14H+6Fe3+2Cr3+7H2O,在滴定过程中，不断产生的Fe3+(黄色)对终点的观察有干扰，通常用参加磷酸的方法，使Fe3+与磷酸形成无色的Fe(HPO4)2配合物，消除Fe3+(黄色)的颜色干扰，便于观察终点。同时由于生成了Fe(HPO4)2，Fe3+的浓度大量下降，防止了二苯磺酸钠指示剂被Fe3+氧化而过早的改变颜色，使滴定终点提前到达的现象，提高了滴定分析的准确性。,四、实践操作,任务1 0.02molL-1 K2Cr2O7标准溶液的配制,操作步骤,1将K2Cr2O7在150180枯燥2h，置于枯燥器中冷却至室温。,2用分析天平准确称取1.41.5g K2Cr2O7于100mL小烧杯中，加水溶解，定量转移至250 mL容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀备用。,四、实践操作,任务2 铁矿石中铁含量的测定,操作步骤,1试样的分解,用分析天平准确称取0.20.3g铁矿石试样2份，分别置于2个250mL锥形瓶中，用少量蒸馏水润湿，参加20mLHCl溶液，盖上外表皿，小火加热至近沸，待铁矿大局部溶解后，缓缓煮沸12min，以使铁矿分解完全(即无黑色颗粒状物质存在)，这时溶液呈棕黄色。用少量蒸馏水吹洗瓶壁和外表皿，加热至沸。,试样分解完全后，样品可以放置。用SnCl2复原Fe3+至Fe2+时，应特别强调，预处理一份就立即滴定，而不能同时预处理几份并放置，然后再一份一份的滴定；,2024/11/15,8,四、实践操作,2Fe3+的复原,趁热滴加10SnCl2溶液，边加边摇动，直到溶液由棕黄色变为浅黄色，,假设SnCl2过量，溶液的黄色完全消失呈无色，那么应参加少量KMnO4溶液使溶液呈浅黄色。参加50ml蒸馏水及10滴10Na2WO4溶液，在摇动下滴加TiCl3溶液至出现稳定的蓝色(即30秒内不褪色)，再过量1滴。用自来水冷却至室温，小心滴加K2Cr2O7溶液至蓝色刚刚消失(呈浅绿色或接近无色)；,2024/11/15,9,四、实践操作,3滴定,将试液再参加50ml蒸馏水，10ml硫-磷混酸及2滴二苯胺磺酸钠指示剂，立即用K2Cr2O7标准溶液滴定至溶液呈稳定的紫色为终点；记下所消耗的K2Cr2O7标准溶液的体积。按照上述步骤测定另一份样品。根据K2Cr2O7标准溶液的用量计算出试样中铁Fe2O3表示的质量分数。,四、实践操作,任务4 实验数据记录与整理,1K2Cr2O7标准溶液浓度的计算,计算公式,式中,cK2Cr2O7K2Cr2O7标准溶液的量浓度，molL-1；,m K2Cr2O7基准物K2Cr2O7质量，g；,M K2Cr2O7 K2Cr2O7物质的摩尔质量，g/mol。,数据记录与处理见表2-6-2,四、实践操作,2铁矿石中铁含量测定的数据处理,计算公式：,式中,Fe2O3 Fe2O3含量；,V K2Cr2O7 消耗的K2Cr2O7标准溶液的体积mL；,M Fe2O3 Fe2O3的摩尔质量，g/mol；,m 试样 铁矿石试样的质量；,c K2Cr2O7 K2Cr2O7标准溶液的量浓度，molL-1；,数据记录与处理见表2-6-2,表,2-6-2,铁矿石中铁含量的测定记录,四、实践操作,项 目,粗称称量瓶和试样的质量,/g,倾出前（称量瓶,+,试样的质量）,/g,倾出后（称量瓶,+,试样的质量）,/g,m(,试样,)/g,K,2,Cr,2,O,7,标准溶液的浓度,/mol/L,K,2,Cr,2,O,7,终读数,/mL,K,2,Cr,2,O,7,初读数,/mL,所消耗,K,2,Cr,2,O,7,溶液体积,V,(K,2,Cr,2,O,7,),/mL,铁矿石中铁的百分含量,/%,平 均 值,/%,相 对 平 均 偏 差,五、应 知 应 会,氧化复原滴定法重铬酸钾法,1.方法概述,K2Cr2O7是一种常用的氧化剂，在酸性溶液中表现出相当强的氧化性，其半反响和标准电极电位为,与高锰酸钾法相比，重铬酸钾法有如下特点：,1K2Cr2O7固体试剂易纯制且很稳定，故纯的K2Cr2O7固体试剂可以作为基准物质直接配制标准溶液，而不需要进行标定。,2K2Cr2O7标准溶液非常稳定，可以长期保存和使用而不需要重新标定。,Cr,2,O,7,2,14H,6e,2Cr,3,7H,2,O,五、应 知 应 会,3在1molL-1的HCl溶液中，K2Cr2O7的 =1.00V，而Cl2Cl的 1.33V，故在通常情况下K2Cr2O7不与Cl反响。因此可在HCl溶液中用K2Cr2O7滴定Fe2。,4虽然Cr2O72本身显橙色，但一方面此颜色不鲜明，指示的灵敏度差，另一方面其复原产物Cr3常呈绿色，对橙色有掩盖作用，所以不能采用自身指示剂的方法来指示终点，而需外加指示剂。通常采用二苯胺磺酸钠为重铬酸钾法的指示剂。,重铬酸钾法最重要的应用是测定铁的含量。另外，通过Cr2O72与Fe2的反响，还可以测定其他氧化性或复原性物质的含量。例如，土壤中有机质的测定，可先用一定量过量的K2Cr2O7将有机质氧化，然后再以Fe2标准溶液返滴剩余的K2Cr2O7。,五、应 知 应 会,2应用例如,1铁矿石中全铁量的测定,重铬酸钾法是铁矿石中全铁量测定的标准方法。一般采用浓盐酸加热溶解铁矿石试样，再趁热用SnCl2溶液将Fe()全部复原为Fe()。过量的SnCl2溶液可用HgCl2氧化除去,SnCl22HgCl2 SnCl4Hg2Cl2(白色丝状),然后在H2SO4-H3PO4介质中以二苯胺磺酸钠为指示剂，以K2Cr2O7标准溶液滴定Fe()。,这里参加H3PO4的目的，一是为了生成络合物Fe(HPO4)2，可降低Fe3/Fe2电对的电位，使二苯胺磺酸钠的变色点电位落人滴定的突跃范围之内，从而减小终点误差；二是生成的无色Fe(HPO4)2 消除了Fe3的黄色，有利于终点颜色的观察。,五、应 知 应 会,【例题2-6-1】用K2Cr2O7法测铁矿石中的铁含量，称取1.2000g铁矿祥用40mL浓HCl溶解，稀释至250.0mL，移取25.00mL，加热近沸后逐滴参加5%的SnCl2将Fe3复原为Fe2后、立即用冷水冷却，加水50mL，加硫-磷混酸20mL，以二苯胺磺酸钠作指示剂，用0.008300 molL-1K2Cr2O7标准溶液滴定至终点，用去16.30mL，计算矿石中铁的含量以Fe2O3表示。,解：根据题意得,2024/11/15,17,五、应 知 应 会,【例题2-6-2】用重铬酸钾法测定铁，称取矿样0.2500g，滴定时消耗K2Cr2O7标准溶液23.65mL。另取同浓度的K2Cr2O7标准溶液25.00mL，在酸性溶液中与过量的KI作用后，析出的I2需用20.00mLNa2S2O3(1.00mL相当于0.01580g I2)滴定。试计算矿样中Fe2O3的百分含量。,解：,Fe2O36H=2Fe33H2O,14HCr2O726Fe2 =2Cr36Fe37H2O,Cr2O726I14H=2Cr33I27H2O,I22S2O32=2I S4O62,由上述反响可知,五、应 知 应 会,首先计算出,K,2,Cr,2,O,7,标准溶液的量浓度,molL,-1,然后计算矿样中,Fe,2,O,3,的百分含量,五、应 知 应 会,2化学需氧量的测定,化学需氧量，又称化学耗氧量，简称COD，是一个量度水体受污染程度的重要指标，是水质分析的一项重要内容。它是指一定体积的水体中能被强氧化剂氧化的复原性物质的量，但表示为氧化这些复原性物质所需消耗的O2的量(以mg/L计)。由于废水中的复原性物质大局部是有机物，因此常将COD作为水质是否受到有机物污染的依据。,COD的测定通常采用高锰酸钾法和重铬酸钾法两种方法。高锰酸钾法适合于地表水、饮用水和生活污水等污染不十分严重的水体中COD的测定，而重铬酸钾法适合于工业废水中COD的测定。,用重铬酸钾法测定化学需氧量的方法是，在强酸介质的水样中，以Ag2SO4为催化剂，参加一定量道量的K2Cr2O7溶液，回流加热。待反响完全后，以邻二氮菲Fe()为指示剂，用Fe2