实验一 铁矿石中全铁含量的测定（重铬酸钾 -无汞盐法）实验目的１ .掌握 K 2Cr2O7 标准溶液的配制和使用２.学习矿石试样的酸溶法３.学习 K 2Cr2O7 法测定铁的原理方法４.对无汞定铁有所了解，增强环保意识５.了解二苯胺磺酸钠指示剂的作用原理二 实验方法1..经典的重铬酸钾法炼铁的矿物主要是磁铁矿，赤铁矿，菱铁矿等试样一般是用盐酸分解后， 在浓、热盐酸溶液中用 SnCl2 将三价铁还原为二价，过量的二氯化锡用氯化汞氧化除去此时，溶液中有白色丝状氯化亚汞沉淀生成，然后在 1—2mol 硫-磷混酸介质中以二苯胺磺酸钠为指示剂用重铬酸钾标准溶液滴定到溶液呈现紫红色即为终点重要反应式如下：2FeCl-+SnCl2-+2Cl-====2FeCl2-+SnCl2-4446SnCl2-2-+HgCl(白色 )+2HgCl ====SnCl624226Fe2+ +Cr2O72-+14H+====6Fe3+ +2Cr3+ +7H2O经典方法的不足用此法每一份试液需加入饱和氯化汞溶液 480mg 汞排入下水道，而国家环境部门规定汞排放量为 0.05mg/L ，要达到此标准至少要加入 9.6~10t 的水稀释，用此方法来减轻汞污染既不经济也不实际。
众所周知，汞对于人类身体健康的危害是巨大的 2 无汞测定铁方法一（ SnCl 2－TiCl 3 为还原剂， Na2WO 4 为指示剂）2.1 实验原理：关于铁的测定，沿用的 K 2Cr2O7 法需用 HgCl 2，造成环境污染，近年来推广不使用 HgCl2 的测定铁法（俗称无汞测铁法） 方法的原理如下：试样用硫－磷混酸溶解后，先用 SnCl2 还原大部分 Fe3+，继用 TiCl 3 定量还原剩余部分 Fe3+，当 Fe3+定量还原为 Fe2+之后，过量一滴 TiCl 3 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” ，故指示溶液呈现蓝色滴入 K 2Cr2O7 溶液，使钨蓝刚好褪色，或者以 Cu2＋ 为催化剂，使稍过量的 Ti3＋ 在加水稀释后，被水中溶解的氧氧化，从而消除少量的还原剂的影响钨蓝”的结构式较为复杂磷钨酸还原为钨蓝的反应可表示如下 :eePW 12 O 403PW 12 O 404PW 12 O 54012 －磷钨酸根离子ee钨蓝3＋时，不能单用 SnCl2，因在此酸度下，2 不能很好地还原定量还原 FeW(VI)SnCl为 W(V) ，故溶液无明显得颜色变化。
采用SnCl2－ TiCl 3 联合还原 Fe3＋ 为 Fe2+，过量一滴 TiCl 3 与24 作用即显示“钨蓝”而指示如果单用TiCl3 为还原剂也Na WO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，易出现大量四价钛盐沉淀，影响测定在无汞测定铁实验中常用 SnCl2－TiCl 3联合还原，反应式如下：2Fe 3 SnCl 242 Cl 2Fe 2 SnCl 62Fe 3 Ti 3 H 2 O Fe 2 TiO 2 2H试液中 Fe3+已经被还原 Fe2+，加入二苯胺磺酸钠指示剂， 用 K 2Cr2O7 标准溶液滴定溶液呈现稳定的紫色即为终点2.2 试剂：1.K 2Cr2O7 标准溶液（ c1/6 K2Cr2O7=0.1000mol·L-1 ）2.硫磷混酸（ 1＋1）：1 份体积浓硫酸慢慢加入到 1 份体积浓磷酸液中，充分搅拌均匀，冷却后使用3.浓 HNO 34.HCl （1＋3）5.Na2WO410％水溶液 称取 10gNa2WO 4 溶于适量的水中（若浑浊则应过滤） ，加入2－ 5ml 浓 H3PO4，加水稀至 100ml6.SnCl2 溶液 10％ 称取 10g SnCl2.2H2O 溶于 40ml 浓热的 HCl 中，加水稀释至100ml。
7.TiCl 31.5％ 量取 10ml 原瓶装 TiCl 3，用（ 1＋4）盐酸稀释至 100ml加入少量石油醚，使之浮在 TiCl 3 溶液的表面上一层，用以隔绝空气，避免 TiCl 3 氧化2.3 实验步骤：准确称取 0.15－ 0.20g 试样置于 250ml 锥瓶中，滴加几滴水润湿试样， 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 HNO 3 约 1mL ）置电炉上（或煤气灯）加热分解试样，先小火或低温加热，然后提高温度，加热至冒 SO3白烟此时，试液应清亮，残渣为白色或浅色时示试样分解完全取下锥瓶稍冷，加入已预热的 HCl （ 1＋ 3）溶液 30ml，如温度低还应将试液加热近沸，趁热滴加10％SnCl2 溶液，使大部分 Fe3+还原为 Fe2+，此时溶液由黄色变为浅黄色， 加入 1ml10％Na WO ，滴加 1.5％TiCl3溶液至出现稳定的“钨蓝” （30 秒内不褪色即算稳24定的蓝色）为止，加入约60ml 的新鲜蒸馏水，放置10－ 20 秒钟，用 0.1000mol·L -1K 2Cr2O7 溶液滴定至“钨蓝”刚好褪尽，然后加入5－6 滴 0.5％二苯胺磺酸钠指示剂，立即用 0.1000 mol·L-1 K 2Cr2O7 标准溶液滴定溶液呈现稳定的紫色为终点。
3 无汞测定铁方法二（ SnCl2 为还原剂，甲基橙为指示剂）3.1 实验原理：试样用盐酸溶解后， 在热盐酸溶液中， 以甲基橙为指示剂， 用 SnCl2 将 Fe3+ 还原至 Fe2+，并过量１－２滴还原反应为：2Fe 3 SnCl 24 2Cl 2Fe 2 SnCl 26使用甲基橙指示 SnCl2 将还原 Fe3+的原理是：Sn2+将 Fe3+还原完后，过量的 Sn2+可将甲基橙还原为氢化甲基橙而腿色，不仅指示了还原的终点 Sn2+ 还能继续使氢化甲基橙还原为 N, N- 二甲基对苯二胺和对氨基苯磺酸，过量的 Sn2+则可以除去接着用重铬酸钾标准溶液滴定至溶液呈现稳定的紫红色即为终点其重要反应式如下：2H(CH 3)2NC 6H4NNC 6H4SO3Na2H(CH 3)2NC 6H 4NHHNC6H4SO3Na(CH 3)2NC 6H4NH 2H2NC 6H4SO3Na以上反应为不可逆的，因而甲基橙的还原产物不消耗 K 2Cr2O7HCl 溶液浓度应控制在 4mol·L-1，若大于 6mol·L -1，Sn2+会先将甲基橙还原为无色，无法指示 Fe3+ 的还原反应 HCl 溶液浓度低于 2mol·L-1，则甲基橙腿色缓慢。
滴定反应为：6 Fe2+ + Cr2O72- +14H+= 6Fe3+ + 2 Cr3+ + 7H2O滴定突跃范围为 0.93～ 1.34V, 使用二苯胺磺酸钠为指示剂时 , 由于它的条件电位为0.85 V, 因而需加入 H3 PO4 使滴定生成的 Fe3+生成 Fe(HPO4) 2 - 而降低 Fe3+/Fe 2+电对的电位 , 使突跃范围变成0.71-1.34 V,指示剂可以在此范围内变色, 同时也消除了FeCl4- 黄色对终点观察的干扰 ,Sb( Ⅴ),Sb( Ⅲ ) 干扰本实验 , 不应存在 .3.2 主要试剂和仪器1. SnCl100g ·L-110 g SnCl2.·2H2O 溶于 40mL 浓热 HNO溶液中 ,加水稀释至23100mL2. SnCl2 50g ·L-13. H2SO4-H3PO4 将 15mL 浓 H2SO4 缓慢加入至 70 mL 水中，冷却后加入 15 mL 浓H3PO4 混合4. 甲基橙 1g ·L-15. 二苯胺磺酸钠 2g ·L-16. K 2Cr2O7 标准溶液（ c1/6 K2Cr2O7 =0.1000mol·L -1） 将 K 2Cr2O7 在 150-180℃干燥2h,置于干燥器中冷却至室温。
用指定质量称量法准确称取 0.6129g K2Cr2O7 于小烧杯中，加水溶解，定量转移至 250mL 容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀分析天平、酸式滴定管、容量瓶、移液管、洗瓶等常规分析仪器3.3 实验步骤准确称取铁矿石粉 0.8-1.2 g 于 100mL 烧杯中 ,用少量水润湿 ,加入 20mL 浓 HCl 溶液 ,盖上表面皿 ,在通风柜中低温加热分解试样 ,大约 30 分钟溶解 ,若有带色不溶残渣,可滴加 20-30 滴 100g.L-1SnCl2 助溶 .试样分解完全时 ,残渣应接近白色 (SiO2),用，少量水吹洗表面皿及烧杯壁 ,冷却后转移至 250mL 容量瓶中 ,稀释至刻度并摇匀移取试样溶液 25.00 mL 于锥形瓶中 ,加 8 mL 浓 HCl 溶液 ,加热近沸 ,加入 6 滴甲基橙 ,趁热边摇动锥形瓶边逐滴加入 100g.L-1SnCl2 还原 Fe3+.溶液由橙变红 ,再慢慢滴加 50g.L-1SnCl2 至溶液变为淡粉色 ,再摇几下直至粉色褪去 .立即流水冷却 , 加50 mL 蒸馏水 , 20 mL 硫磷混酸 ,4 滴二苯胺磺酸钠 ,立即用 K 2Cr2O7 标准溶液滴定到稳定的紫红色为终点 ,平行测定 3 次 ,计算矿石中铁的含量 (质量分数 ).三，思考题1.K 2Cr2O7 为什么可以直接称量配制准确浓度的溶液？2.分解铁矿石时，为什么要在低温下进行？如果加热至沸会对结 果产生什么影响？3.SnCl2 还原 Fe3+的条件是什么？怎样控制 SnCl2 不过量？4.以 K 2Cr2O7 溶液滴定 Fe2+时，加入 H3PO4 的作用是什么？5.本实验中二甲酚橙起什么作用？四，参考文献1.武汉大学主编 分析化学实验（第四版） ，高等教育出版社， 2001 年 5 月。
2. 北京大学主编基础分析化学实验（第二版） ，高等教育出版社，2000 年3 月3. 武汉大学主编分析化学（第四版），高等教育出版社，2000 年3 月4. 武汉大学主编。