铁矿石化验的流程
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发布时间：2022-04-24 03:04
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时间：2023-10-23 16:30
难点：矿石试样的溶解；SnCl2的加入量；溶液的冷却；K2Cr2O7法测定铁矿石中铁的操作步骤。
一、 实验目的
1.学习矿石试样的溶解法；
2.进一步掌握K2Cr2O7标准溶液的配制方法及使用；
3.熟悉K2Cr2O7法测定铁矿石中铁的原理和操作步骤；
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标剂的作用原理。
二、实验原理
铁矿石的种类很多，用于炼铁的主要有磁铁矿（Fe3O4）、赤铁矿（Fe2O3）和菱铁矿（FeCO3）等。铁矿石试样经盐酸溶解后，其中的铁转化为Fe3+。在强酸性条件下，Fe3+可通过SnCl2还原为Fe2+。Sn2+将Fe3+还原完毕后，甲基橙也可被Sn2+还原成氢化甲基橙而褪色，因而甲基橙可指示Fe3+还原终点。Sn2+还能继续使氢化甲基橙还原成N，N-二甲基对苯二胺和对氨基苯磺酸钠。其反应式为：
(CH3)2NC6H4N=NC6H4SO3Na+2e+2H+→(CH3)2NC6H4NH—NHC6H4SO3Na
(CH3)2NC6H4NH—NHC6H4SO3Na＋2e＋2H+→(CH3)2NC6H4NH2+NH2C6H4SO3Na
这样一来，略为过量的Sn2+也被消除。由于这些反应是不可逆的，因此甲基橙的还原产物不消耗K2Cr2O7。
反应在HCl介质中进行，还原Fe3+ 时HCl浓度以4 mol·L-1为好，大于6 mol·L-1时Sn2+则先还原甲基橙为无色，使其无法指示Fe3+的还原，同时Cl-浓度过高也可能消耗K2Cr2O7，HCl浓度低于2 mol·L-1则甲基橙褪色缓慢。反应完后，以二苯胺磺酸钠为指示剂，用K2Cr2O7标准溶液滴定至溶液呈紫色即为终点，主要反应式如下：
2FeCl-4+SnCl2-+2Cl- =2FeCl2-4+SnCl2-6
6Fe2++Cr22O27+14H+=6Fe3++2Cr3++ 7H2O
滴定过程中生成的Fe3+呈*，影响终点的观察，若在溶液中加入H2PO4，H3PO4与Fe3+生成无色的Fe(HPO4)-2，可掩蔽Fe3+。同时由于Fe(HPO4)-2的生成，使得Fe3+/Fe2+电对的条件电位降低，滴定突跃增大，指示剂可在突跃范围内变色，从而减少滴定误差。
Cu2+，As(Ⅴ)，Ti(Ⅳ)，Mo(Ⅵ)等离子存在时，可被SnCl2还原，同时又能被K2Cr2O7氧化，Sb(Ⅴ)和Sb(Ⅲ)也干扰铁的测定。
三、主要试剂和仪器
1.SnCl2(10%溶液，即100g·L-1)：称取10g SnCl2·2H2O溶于40mL浓热HCl，加水稀释至100mL。
2.SnCl2（5%溶液）：将10%的SnCl2溶液稀释一倍。
3.HCl（*-磷酸混酸：将150mL*缓缓加入700mL水中，冷却后加入150mL H3PO4，摇匀。
5.甲基橙(0.1%水溶液)
6.二苯胺磺酸钠(0.2%水溶液)
7.K2Cr2O7标准溶液：将 K2Cr2O7在150～180℃烘干2h，放入干燥器冷却至室温，用指定质量称量法准确称取0.6129g K2Cr2O7于小烧杯中，加水溶解后转移至250mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。
四、实验内容
准确称取铁矿石粉1～1.5g于250mL烧杯中，用少量水润湿后，加20mL浓HCl，盖上表面皿，在通风柜中低温分解试样（可在砂浴上加热20～30min，并不时摇动，避免沸腾），若有带色不溶残渣，可滴加100g·L-1 SnCl2溶液20～30滴助溶①，试样分解完全时，剩余残渣应为白色（SiO2）或非常接近白色，此时可用少量水吹洗表面皿及烧杯内壁，冷却后将溶液转移到250mL容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀。
移取样品溶液25.00mL于250mL锥形瓶中，加8mL浓HCl，加热至接近沸腾，加入6滴甲基橙，趁热边摇动锥形瓶边慢慢滴加100g·L-1 SnCl2溶液还原Fe3+，溶液由橙红色变为红色，再慢慢滴加50g·L-1 SnCl2至溶液变为淡粉色，若摇动后粉色褪去②，说明 SnCl2已过量，可补加1滴甲基橙，以除去稍微过量的SnCl2，此时溶液如呈浅粉色最好，不影响滴定终点，SnCl2切不可过量。然后，迅速用流水冷却，加蒸馏水50mL，硫磷混酸20mL，二苯胺磺酸钠4滴，并立即用 K2Cr2O7标准溶液滴定至出现稳定的紫红色为终点。平行测定三次，计算试样中Fe的含量。
五、数据记录与处理
六、注意事项
1、用SnCl2还原Fe3+时，溶液温度不能太低。
2、二苯胺磺酸钠不能多加。
3、加入硫磷混酸后，应立即滴定。
4、若硫酸盐试样难于分解时，可加入少许氟化物助溶，但此时不能用玻璃器皿分解试样；
5、如刚加入SnCl2红色立即褪去，说明SnCl2已经过量，可补加1滴甲基橙，以除去稍微过量的SnCl2，此时溶液若呈现浅粉色，表明SnCl2已不过量。
七、实验讨论
1.K2Cr2O7法测定铁矿石中的铁时，滴前为什么要加入H3PO4? 加入H3PO4后为何要立即滴定？
答：加入H3PO4，使Fe3+生成无色稳定的Fe(HPO4)2-，以减小Fe3+的浓度，降低E Fe3+/Fe2+，若不立即滴定，Fe3+更易被氧化，故不能放置而应立即滴定。
2.用SnCl2还原Fe3+时，为何要在加热条件下进行？加入的SnCl2量不足或过量会给测试结果带来什么影响？
答：SnCl2还原Fe3+时，需趁热加入，以提高反应速度。
3.K2Cr2O7为什么可以直接称量配制准确浓度的溶液？
4.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？
5.SnCl2还原Fe3+的条件是什么？怎样控制SnCl2不过量？
6.以K2Cr2O7溶液滴定Fe2+时，加入H3PO4的作用是什么？
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时间：2023-10-23 16:30
难点：矿石试样的溶解；SnCl2的加入量；溶液的冷却；K2Cr2O7法测定铁矿石中铁的操作步骤。
一、 实验目的
1.学习矿石试样的溶解法；
2.进一步掌握K2Cr2O7标准溶液的配制方法及使用；
3.熟悉K2Cr2O7法测定铁矿石中铁的原理和操作步骤；
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标剂的作用原理。
二、实验原理
铁矿石的种类很多，用于炼铁的主要有磁铁矿（Fe3O4）、赤铁矿（Fe2O3）和菱铁矿（FeCO3）等。铁矿石试样经盐酸溶解后，其中的铁转化为Fe3+。在强酸性条件下，Fe3+可通过SnCl2还原为Fe2+。Sn2+将Fe3+还原完毕后，甲基橙也可被Sn2+还原成氢化甲基橙而褪色，因而甲基橙可指示Fe3+还原终点。Sn2+还能继续使氢化甲基橙还原成N，N-二甲基对苯二胺和对氨基苯磺酸钠。其反应式为：
(CH3)2NC6H4N=NC6H4SO3Na+2e+2H+→(CH3)2NC6H4NH—NHC6H4SO3Na
(CH3)2NC6H4NH—NHC6H4SO3Na＋2e＋2H+→(CH3)2NC6H4NH2+NH2C6H4SO3Na
这样一来，略为过量的Sn2+也被消除。由于这些反应是不可逆的，因此甲基橙的还原产物不消耗K2Cr2O7。
反应在HCl介质中进行，还原Fe3+ 时HCl浓度以4 mol·L-1为好，大于6 mol·L-1时Sn2+则先还原甲基橙为无色，使其无法指示Fe3+的还原，同时Cl-浓度过高也可能消耗K2Cr2O7，HCl浓度低于2 mol·L-1则甲基橙褪色缓慢。反应完后，以二苯胺磺酸钠为指示剂，用K2Cr2O7标准溶液滴定至溶液呈紫色即为终点，主要反应式如下：
2FeCl-4+SnCl2-+2Cl- =2FeCl2-4+SnCl2-6
6Fe2++Cr22O27+14H+=6Fe3++2Cr3++ 7H2O
滴定过程中生成的Fe3+呈*，影响终点的观察，若在溶液中加入H2PO4，H3PO4与Fe3+生成无色的Fe(HPO4)-2，可掩蔽Fe3+。同时由于Fe(HPO4)-2的生成，使得Fe3+/Fe2+电对的条件电位降低，滴定突跃增大，指示剂可在突跃范围内变色，从而减少滴定误差。
Cu2+，As(Ⅴ)，Ti(Ⅳ)，Mo(Ⅵ)等离子存在时，可被SnCl2还原，同时又能被K2Cr2O7氧化，Sb(Ⅴ)和Sb(Ⅲ)也干扰铁的测定。
三、主要试剂和仪器
1.SnCl2(10%溶液，即100g·L-1)：称取10g SnCl2·2H2O溶于40mL浓热HCl，加水稀释至100mL。
2.SnCl2（5%溶液）：将10%的SnCl2溶液稀释一倍。
3.HCl（*-磷酸混酸：将150mL*缓缓加入700mL水中，冷却后加入150mL H3PO4，摇匀。
5.甲基橙(0.1%水溶液)
6.二苯胺磺酸钠(0.2%水溶液)
7.K2Cr2O7标准溶液：将 K2Cr2O7在150～180℃烘干2h，放入干燥器冷却至室温，用指定质量称量法准确称取0.6129g K2Cr2O7于小烧杯中，加水溶解后转移至250mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。
四、实验内容
准确称取铁矿石粉1～1.5g于250mL烧杯中，用少量水润湿后，加20mL浓HCl，盖上表面皿，在通风柜中低温分解试样（可在砂浴上加热20～30min，并不时摇动，避免沸腾），若有带色不溶残渣，可滴加100g·L-1 SnCl2溶液20～30滴助溶①，试样分解完全时，剩余残渣应为白色（SiO2）或非常接近白色，此时可用少量水吹洗表面皿及烧杯内壁，冷却后将溶液转移到250mL容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀。
移取样品溶液25.00mL于250mL锥形瓶中，加8mL浓HCl，加热至接近沸腾，加入6滴甲基橙，趁热边摇动锥形瓶边慢慢滴加100g·L-1 SnCl2溶液还原Fe3+，溶液由橙红色变为红色，再慢慢滴加50g·L-1 SnCl2至溶液变为淡粉色，若摇动后粉色褪去②，说明 SnCl2已过量，可补加1滴甲基橙，以除去稍微过量的SnCl2，此时溶液如呈浅粉色最好，不影响滴定终点，SnCl2切不可过量。然后，迅速用流水冷却，加蒸馏水50mL，硫磷混酸20mL，二苯胺磺酸钠4滴，并立即用 K2Cr2O7标准溶液滴定至出现稳定的紫红色为终点。平行测定三次，计算试样中Fe的含量。
五、数据记录与处理
六、注意事项
1、用SnCl2还原Fe3+时，溶液温度不能太低。
2、二苯胺磺酸钠不能多加。
3、加入硫磷混酸后，应立即滴定。
4、若硫酸盐试样难于分解时，可加入少许氟化物助溶，但此时不能用玻璃器皿分解试样；
5、如刚加入SnCl2红色立即褪去，说明SnCl2已经过量，可补加1滴甲基橙，以除去稍微过量的SnCl2，此时溶液若呈现浅粉色，表明SnCl2已不过量。
七、实验讨论
1.K2Cr2O7法测定铁矿石中的铁时，滴前为什么要加入H3PO4? 加入H3PO4后为何要立即滴定？
答：加入H3PO4，使Fe3+生成无色稳定的Fe(HPO4)2-，以减小Fe3+的浓度，降低E Fe3+/Fe2+，若不立即滴定，Fe3+更易被氧化，故不能放置而应立即滴定。
2.用SnCl2还原Fe3+时，为何要在加热条件下进行？加入的SnCl2量不足或过量会给测试结果带来什么影响？
答：SnCl2还原Fe3+时，需趁热加入，以提高反应速度。
3.K2Cr2O7为什么可以直接称量配制准确浓度的溶液？
4.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？
5.SnCl2还原Fe3+的条件是什么？怎样控制SnCl2不过量？
6.以K2Cr2O7溶液滴定Fe2+时，加入H3PO4的作用是什么？
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时间：2023-10-23 16:30
难点：矿石试样的溶解；SnCl2的加入量；溶液的冷却；K2Cr2O7法测定铁矿石中铁的操作步骤。
一、 实验目的
1.学习矿石试样的溶解法；
2.进一步掌握K2Cr2O7标准溶液的配制方法及使用；
3.熟悉K2Cr2O7法测定铁矿石中铁的原理和操作步骤；
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标剂的作用原理。
二、实验原理
铁矿石的种类很多，用于炼铁的主要有磁铁矿（Fe3O4）、赤铁矿（Fe2O3）和菱铁矿（FeCO3）等。铁矿石试样经盐酸溶解后，其中的铁转化为Fe3+。在强酸性条件下，Fe3+可通过SnCl2还原为Fe2+。Sn2+将Fe3+还原完毕后，甲基橙也可被Sn2+还原成氢化甲基橙而褪色，因而甲基橙可指示Fe3+还原终点。Sn2+还能继续使氢化甲基橙还原成N，N-二甲基对苯二胺和对氨基苯磺酸钠。其反应式为：
(CH3)2NC6H4N=NC6H4SO3Na+2e+2H+→(CH3)2NC6H4NH—NHC6H4SO3Na
(CH3)2NC6H4NH—NHC6H4SO3Na＋2e＋2H+→(CH3)2NC6H4NH2+NH2C6H4SO3Na
这样一来，略为过量的Sn2+也被消除。由于这些反应是不可逆的，因此甲基橙的还原产物不消耗K2Cr2O7。
反应在HCl介质中进行，还原Fe3+ 时HCl浓度以4 mol·L-1为好，大于6 mol·L-1时Sn2+则先还原甲基橙为无色，使其无法指示Fe3+的还原，同时Cl-浓度过高也可能消耗K2Cr2O7，HCl浓度低于2 mol·L-1则甲基橙褪色缓慢。反应完后，以二苯胺磺酸钠为指示剂，用K2Cr2O7标准溶液滴定至溶液呈紫色即为终点，主要反应式如下：
2FeCl-4+SnCl2-+2Cl- =2FeCl2-4+SnCl2-6
6Fe2++Cr22O27+14H+=6Fe3++2Cr3++ 7H2O
滴定过程中生成的Fe3+呈*，影响终点的观察，若在溶液中加入H2PO4，H3PO4与Fe3+生成无色的Fe(HPO4)-2，可掩蔽Fe3+。同时由于Fe(HPO4)-2的生成，使得Fe3+/Fe2+电对的条件电位降低，滴定突跃增大，指示剂可在突跃范围内变色，从而减少滴定误差。
Cu2+，As(Ⅴ)，Ti(Ⅳ)，Mo(Ⅵ)等离子存在时，可被SnCl2还原，同时又能被K2Cr2O7氧化，Sb(Ⅴ)和Sb(Ⅲ)也干扰铁的测定。
三、主要试剂和仪器
1.SnCl2(10%溶液，即100g·L-1)：称取10g SnCl2·2H2O溶于40mL浓热HCl，加水稀释至100mL。
2.SnCl2（5%溶液）：将10%的SnCl2溶液稀释一倍。
3.HCl（*-磷酸混酸：将150mL*缓缓加入700mL水中，冷却后加入150mL H3PO4，摇匀。
5.甲基橙(0.1%水溶液)
6.二苯胺磺酸钠(0.2%水溶液)
7.K2Cr2O7标准溶液：将 K2Cr2O7在150～180℃烘干2h，放入干燥器冷却至室温，用指定质量称量法准确称取0.6129g K2Cr2O7于小烧杯中，加水溶解后转移至250mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。
四、实验内容
准确称取铁矿石粉1～1.5g于250mL烧杯中，用少量水润湿后，加20mL浓HCl，盖上表面皿，在通风柜中低温分解试样（可在砂浴上加热20～30min，并不时摇动，避免沸腾），若有带色不溶残渣，可滴加100g·L-1 SnCl2溶液20～30滴助溶①，试样分解完全时，剩余残渣应为白色（SiO2）或非常接近白色，此时可用少量水吹洗表面皿及烧杯内壁，冷却后将溶液转移到250mL容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀。
移取样品溶液25.00mL于250mL锥形瓶中，加8mL浓HCl，加热至接近沸腾，加入6滴甲基橙，趁热边摇动锥形瓶边慢慢滴加100g·L-1 SnCl2溶液还原Fe3+，溶液由橙红色变为红色，再慢慢滴加50g·L-1 SnCl2至溶液变为淡粉色，若摇动后粉色褪去②，说明 SnCl2已过量，可补加1滴甲基橙，以除去稍微过量的SnCl2，此时溶液如呈浅粉色最好，不影响滴定终点，SnCl2切不可过量。然后，迅速用流水冷却，加蒸馏水50mL，硫磷混酸20mL，二苯胺磺酸钠4滴，并立即用 K2Cr2O7标准溶液滴定至出现稳定的紫红色为终点。平行测定三次，计算试样中Fe的含量。
五、数据记录与处理
六、注意事项
1、用SnCl2还原Fe3+时，溶液温度不能太低。
2、二苯胺磺酸钠不能多加。
3、加入硫磷混酸后，应立即滴定。
4、若硫酸盐试样难于分解时，可加入少许氟化物助溶，但此时不能用玻璃器皿分解试样；
5、如刚加入SnCl2红色立即褪去，说明SnCl2已经过量，可补加1滴甲基橙，以除去稍微过量的SnCl2，此时溶液若呈现浅粉色，表明SnCl2已不过量。
七、实验讨论
1.K2Cr2O7法测定铁矿石中的铁时，滴前为什么要加入H3PO4? 加入H3PO4后为何要立即滴定？
答：加入H3PO4，使Fe3+生成无色稳定的Fe(HPO4)2-，以减小Fe3+的浓度，降低E Fe3+/Fe2+，若不立即滴定，Fe3+更易被氧化，故不能放置而应立即滴定。
2.用SnCl2还原Fe3+时，为何要在加热条件下进行？加入的SnCl2量不足或过量会给测试结果带来什么影响？
答：SnCl2还原Fe3+时，需趁热加入，以提高反应速度。
3.K2Cr2O7为什么可以直接称量配制准确浓度的溶液？
4.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？
5.SnCl2还原Fe3+的条件是什么？怎样控制SnCl2不过量？
6.以K2Cr2O7溶液滴定Fe2+时，加入H3PO4的作用是什么？
