铁矿含量测定—无汞定铁法.pdf

铁矿石中铁含量的测铁矿石中铁含量的测铁矿石中铁含量的测铁矿石中铁含量的测 定定定定 无汞定铁法无汞定铁法无汞定铁法无汞定铁法 实验目的实验目的实验目的实验目的 掌握掌握掌握掌握KK 2 2 CrCr 2 2 OO 7 7 标准溶液配制及使用标准溶液配制及使用标准溶液配制及使用标准溶液配制及使用. . 学习矿石试样的酸溶法学习矿石试样的酸溶法学习矿石试样的酸溶法学习矿石试样的酸溶法. . 学习学习学习学习KK 2 2 CrCr 2 2 OO 7 7 法测铁的原理及方法法测铁的原理及方法法测铁的原理及方法法测铁的原理及方法. . 对无汞定铁有所了解对无汞定铁有所了解对无汞定铁有所了解对无汞定铁有所了解, ,增强环保意识增强环保意识增强环保意识增强环保意识. . 了解二苯胺磺酸钠指示剂的作用原了解二苯胺磺酸钠指示剂的作用原了解二苯胺磺酸钠指示剂的作用原了解二苯胺磺酸钠指示剂的作用原 理理理理. . 实验原理实验原理实验原理实验原理 铁矿石经铁矿石经铁矿石经铁矿石经HClHCl分解后分解后分解后分解后, ,用用用用SnClSnCl 2 2 将将将将FeFe3 3还 还还还 原为原为原为原为FeFe2 2，以二苯胺磺酸钠为指示剂， ，以二苯胺磺酸钠为指示剂，，以二苯胺磺酸钠为指示剂，，以二苯胺磺酸钠为指示剂， 用用用用KK 2 2 CrCr 2 2 OO 7 7 标准溶液滴定标准溶液滴定标准溶液滴定标准溶液滴定FeFe2 2至溶液呈 至溶液呈至溶液呈至溶液呈 稳定的紫色即为终点稳定的紫色即为终点稳定的紫色即为终点稳定的紫色即为终点. . 重铬酸钾法测定铁应弄清如下问题重铬酸钾法测定铁应弄清如下问题重铬酸钾法测定铁应弄清如下问题重铬酸钾法测定铁应弄清如下问题 矿样分解矿样分解矿样分解矿样分解 铁矿石采用铁矿石采用铁矿石采用铁矿石采用HClHCl湿法分解湿法分解湿法分解湿法分解, ,在沙浴上操作在沙浴上操作在沙浴上操作在沙浴上操作, ,样样样样 品分解完全时品分解完全时品分解完全时品分解完全时, ,锥形瓶底部无黑色残渣锥形瓶底部无黑色残渣锥形瓶底部无黑色残渣锥形瓶底部无黑色残渣, ,溶溶溶溶 释时不能沸腾释时不能沸腾释时不能沸腾释时不能沸腾, ,防止防止防止防止FeClFeCl 4 4 挥发挥发挥发挥发, ,沸点沸点沸点沸点 , , 使测定结果偏低使测定结果偏低使测定结果偏低使测定结果偏低. . 预先氧化还原处理预先氧化还原处理预先氧化还原处理预先氧化还原处理 2FeCl2FeCl 4 4 - - SnCl SnCl 4 4 2 2- - 2Cl 2Cl - - 2FeCl 2FeCl 4 4 2 2- - SnCl SnCl 6 6 2 2- - 0.77V 0.77V 0.14V, 0.14V, 此反应向右进行很完全此反应向右进行很完全此反应向右进行很完全此反应向右进行很完全. . 42 0 /SnSn E 32 0 /FeFe E 甲基橙指示剂的作用甲基橙指示剂的作用甲基橙指示剂的作用甲基橙指示剂的作用 可以用来指示可以用来指示可以用来指示可以用来指示FeFe3 3被还原完全的终点。 被还原完全的终点。被还原完全的终点。被还原完全的终点。 可以消除略微过量的可以消除略微过量的可以消除略微过量的可以消除略微过量的 CH3CH3 2 2 NCNC 6 6 HH 4 4 N NCN NC 6 6 HH 4 4 SOSO 3 3 Na Na CHCH 3 3 2 2 NCNC 6 6 HH 4 4 NHNHNHCNHC 6 6 HH 4 4 SOSO 3 3 NaNa CHCH 3 3 2 2 NCNC 6 6 HH 4 4 HH 2 2 N NHN NH 2 2C C6 6 HH 4 4 SOSO 3 3 NaNa 上述反应是不可逆的上述反应是不可逆的上述反应是不可逆的上述反应是不可逆的, ,因而甲基橙的还原产因而甲基橙的还原产因而甲基橙的还原产因而甲基橙的还原产 物不消耗物不消耗物不消耗物不消耗KK 2 2 CrCr 2 2 OO 7 7 。。。。 2H ⎯⎯⎯ → 2H ⎯⎯⎯ → 氧化还原预处理的酸度氧化还原预处理的酸度氧化还原预处理的酸度氧化还原预处理的酸度 SnClSnCl 2 2 将将将将FeFe3 3还原 还原还原还原→→→→FeFe2 2是在 是在是在是在HClHCl介质介质介质介质 中进行的，其浓度中进行的，其浓度中进行的，其浓度中进行的，其浓度4mol/L4mol/L为好。为好。为好。为好。 酸度大于酸度大于酸度大于酸度大于6mol/L6mol/L，，，，SnSn2 2会先将甲基橙 会先将甲基橙会先将甲基橙会先将甲基橙 还原无色。无法指示还原无色。无法指示还原无色。无法指示还原无色。无法指示FeFe3 3的还原反 的还原反的还原反的还原反 应。应。应。应。 酸度小于酸度小于酸度小于酸度小于2mol/L2mol/L，则甲基橙褪色缓，则甲基橙褪色缓，则甲基橙褪色缓，则甲基橙褪色缓 慢。慢。慢。慢。 S S- -P P混酸的作用混酸的作用混酸的作用混酸的作用. . 6Fe6Fe2 2 Cr Cr 2 2 OO 7 7 2 2- - 14H 14H 6Fe6Fe3 3 2Cr 2Cr3 3 7H 7H 2 2 OO 滴定突跃的电极电位的范围是滴定突跃的电极电位的范围是滴定突跃的电极电位的范围是滴定突跃的电极电位的范围是 0.971.34V,0.971.34V,而二苯胺磺酸钠指示剂变色而二苯胺磺酸钠指示剂变色而二苯胺磺酸钠指示剂变色而二苯胺磺酸钠指示剂变色 点的条件电位是点的条件电位是点的条件电位是点的条件电位是0.85V,0.85V,不在突跃范围内，不在突跃范围内，不在突跃范围内，不在突跃范围内， 加入加入加入加入HH 3 3 POPO 4 4 可使反应产物可使反应产物可使反应产物可使反应产物FeFe3 3生成 生成生成生成 FeHPOFeHPO 4 4 2 2- - ，降低，降低，降低，降低FeFe3 3/Fe /Fe2 2电对的电位， 电对的电位，电对的电位，电对的电位， 突跃范围变为突跃范围变为突跃范围变为突跃范围变为0.711.34V0.711.34V，使指示剂变，使指示剂变，使指示剂变，使指示剂变 色点的条件电位落此之间，同时也消除了色点的条件电位落此之间，同时也消除了色点的条件电位落此之间，同时也消除了色点的条件电位落此之间，同时也消除了 FeClFeCl 4 4- - 的黄色对终点观察的干扰，提高了的黄色对终点观察的干扰，提高了的黄色对终点观察的干扰，提高了的黄色对终点观察的干扰，提高了 测定的准确度测定的准确度测定的准确度测定的准确度。。 实验步骤实验步骤实验步骤实验步骤 铁矿样铁矿样1 1.5g于于250 ml烧杯中烧杯中 20ml浓浓HCl 分解试样分解试样 盖表面皿盖表面皿 沙 浴 加 热沙 浴 加 热 2030 min 分解完全分解完全 无黑残渣无黑残渣 水洗杯壁 冷却 水洗杯壁 冷却,转移 定容 转移 定容250ml 滴加滴加5SnCl2 至 溶 液 为 淡 粉色 至 溶 液 为 淡 粉色,再摇几 下粉色褪去 再摇几 下粉色褪去 立即流水冷 却加 立即流水冷 却加50ml水水 S-P混酸混酸20ml 二苯胺磺酸钠二苯胺磺酸钠 4滴立即用滴立即用 K2Cr2O7滴 至 出现稳定紫红 色 滴 至 出现稳定紫红 色 平行三次 计算 平行三次 计算Fe 6滴甲基橙 边摇边滴加 滴甲基橙 边摇边滴加 10SnCl2溶 液由橙红变 红 溶 液由橙红变 红 分取分取 25.00ml 8ml浓浓HCl ω ω 数据处理数据处理数据处理数据处理 ω表表1K2Cr2O7法测铁矿石中法测铁矿石中Fe ω 25.00 250.0 ω 27227 100 25.00 1000 250.0 s C K CrOV K Cr OM Fe m 1.099 实验项目 实验项目123 铁矿石质量铁矿石质量/g VK2Cr2O7/ml26.5526.5026.50 Fe/10-269.1268.9968.99 Fe/10-268.99 注意Fe/10-2 6 227 227 m K Cr O M K Cr O 1000 250.0 ①CK2Cr2O7 1000 250.0 0.6282 294.18 0.008542 mol/L 思考题思考题思考题思考题 1. 1.溶解铁矿样时为什么不能沸腾如沸腾对结果溶解铁矿样时为什么不能沸腾如沸腾对结果溶解铁矿样时为什么不能沸腾如沸腾对结果溶解铁矿样时为什么不能沸腾如沸腾对结果 有何影响有何影响有何影响有何影响 解溶样时不沸腾是为防止解溶样时不沸腾是为防止解溶样时不沸腾是为防止解溶样时不沸腾是为防止FeClFeCl 2 2 的挥发的挥发的挥发的挥发 （（（（），使结果偏低。），使结果偏低。），使结果偏低。），使结果偏低。 2. 2.为什么在用为什么在用为什么在用为什么在用SnClSnCl 2 2 还原还原还原还原FeFe3 3之前溶液要加酸，且 之前溶液要加酸，且之前溶液要加酸，且之前溶液要加酸，且 加热而又不能沸腾如何控制好加热而又不能沸腾如何控制好加热而又不能沸腾如何控制好加热而又不能沸腾如何控制好SnClSnCl 2 2 不过量不过量不过量不过量 解使用甲基橙指示解使用甲基橙指示解使用甲基橙指示解使用甲基橙指示SnClSnCl 2 2 还原还原还原还原FeFe3 3的原理是 的原理是的原理是的原理是 SnSn2 2将 将将将FeFe3 3还原完后，过量的 还原完后，过量的还原完后，过量的还原完后，过量的SnSn2 2可将甲基橙还原 可将甲基橙还原可将甲基橙还原可将甲基橙还原 为氢化甲基橙而退色，不仅指示了还原的终点，为氢化甲基橙而退色，不仅指示了还原的终点，为氢化甲基橙而退色，不仅指示了还原的终点，为氢化甲基橙而退色，不仅指示了还原的终点， SnSn2 2还能继续使氢化甲基橙还原成 还能继续使氢化甲基橙还原成还能继续使氢化甲基橙还原成还能继续使氢化甲基橙还原成N,NN,N- -二甲基对二甲基对二甲基对二甲基对 苯二胺基苯磺酸，过量的苯二胺基苯磺酸，过量的苯二胺基苯磺酸，过量的苯二胺基苯磺酸，过量的SnSn2 2则可以消除。反应 则可以消除。反应则可以消除。反应则可以消除。反应 为为为为 CH3CH3 2 2 NCNC 6 6 HH 4 4 N NCN NC 6 6 HH 4 4 SOSO 3 3 Na Na CHCH 3 3 2 2 NCNC 6 6 HH 4 4 NHNHNHCNHC 6 6 HH 4 4 SOSO 3 3 NaNa CHCH 3 3 2 2 NCNC 6 6 HH 4 4 HH 2 2 N NHN NH 2 2C C6 6 HH 4 4 SOSO 3 3 NaNa 以上反应为不可逆的，因而甲基橙的还原产物不以上反应为不可逆的，因而甲基橙的还原产物不以上反应为不可逆的，因而甲基橙的还原产物不以上反应为不可逆的，因而甲基橙的还原产物不 消耗消耗消耗消耗KK 2 2 CrCr 2 2 OO 7 7 。。。。 HClHCl溶液浓度应控制在溶液浓度应控制在溶液浓度应控制在溶液浓度应控制在4 mol4 mol L L - -1 1 , ,若大于若大于若大于若大于6 mol6 mol L L - -1 1 , , SnSn2 2会先将甲基橙还原为无色，无法指示 会先将甲基橙还原为无色，无法指示会先将甲基橙还原为无色，无法指示会先将甲基橙还原为无色，无法指示FeFe3 3的 的的的 还原反应。还原反应。还原反应。还原反应。HClHCl 浓度低于浓度低于浓度低于浓度低于4 mol4 mol L L - -1 1 ，则甲基橙退，则甲基橙退，则甲基橙退，则甲基橙退 色缓慢。色缓慢。色缓慢。色缓慢。 溶样后体系保持溶样后体系保持溶样后体系保持溶样后体系保持HClHCl 酸度为酸度为酸度为酸度为202012 25012 250 C CX X CxCx 0.96 0.96 ≈≈≈≈ 1 mol1 mol L L- -1 1 取取取取25ml25ml试液，加试液，加试液，加试液，加8ml8ml浓浓浓浓HClHCl，还原时的酸度为，还原时的酸度为，还原时的酸度为，还原时的酸度为 3.7 mol 3.7 mol L L - -1 1 2H ⎯⎯⎯ → 2H ⎯⎯⎯ → 加热而又不能沸腾，不沸腾是为防止加热而又不能沸腾，不沸腾是为防止加热而又不能沸腾，不沸腾是为防止加热而又不能沸腾，不沸腾是为防止FeClFeCl 2 2 的挥发（的挥发（的挥发（的挥发（），使结果偏低。），使结果偏低。），使结果偏低。），使结果偏低。 如何控制好如何控制好如何控制好如何控制好SnClSnCl 2 2 不过量不过量不过量不过量 加加加加10 SnCl10 SnCl 2 2 时，出现时，出现时，出现时，出现“ “橙红变红橙红变红橙红变红橙红变红” ”（（（（FeFe3 3为 为为为 黄色，甲基橙的红色，二者混合为橙色，黄色，甲基橙的红色，二者混合为橙色，黄色，甲基橙的红色，二者混合为橙色，黄色，甲基橙的红色，二者混合为橙色， 变红即无变红即无变红即无变红即无FeFe3 3 的黄色），几乎全部是甲基的黄色），几乎全部是甲基的黄色），几乎全部是甲基的黄色），几乎全部是甲基 橙的红色，再加橙的红色，再加橙的红色，再加橙的红色，再加5 SnCl5 SnCl 2 2 ，滴至浅粉色。，滴至浅粉色。，滴至浅粉色。，滴至浅粉色。