实验十 铁粉中铁含量的测定
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)2]3－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Φ值(Φ＝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·mol
4．铁的含量的计算：W（Fe）=c（K2Cr2O7）*V（K2Cr2O7）×6×M（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±0.1g
K2Cr2O7，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0.18～0.22g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 △V (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(Ⅲ)用TiCl3还原成Fe(Ⅱ)，并将W（Ⅵ）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；<3>Fe(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（Ⅲ）和铁（Ⅱ），试拟定出分别测定铁（Ⅲ）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（Ⅲ）：W1-W2，铁（Ⅱ）：W2
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