重铬酸钾法测定矿石中铁元素方法的改进

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摘 要：针对三氯化钛-重铬酸钾法测定矿石中铁的含量，当Cu2+离子含量较高时，此方法将不适应。因此，本方法选铝粉-重铬酸钾法，利用铝粉还原三价铁，在盐酸介质中用重铬酸钾标准滴定溶液滴定二价铁。方法简单，易操作，速度快，方法精密度(RSD，n=5)低于1%，用于硫铁矿中铁的测定，结果可靠。

关键词：铝粉-重铬酸钾法 微量滴定 矿石 铁

中图分类号：P575 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2012)06(c)-0091-01

对于矿石中铁的含量测定的实验是分析化学实验的重要内容，对于矿石的分类鉴定有着重要的意义。随着国家对环境保护要求的提高，许多研究者对原有的一些方法进行了改进，提出了一些新的方法，避免了经典方法（SnCl2-HgCl2-重铬酸钾法），测量中的汞污染的问题。但有些新方法，由于还原剂的选用，在试验中也存在一些问题。如三氯化钛-重铬酸钾法测定矿石中铁的含量，当Cu2+离子含量较高时，该方法不适用。因此本文选用铝粉-重铬酸钾法，本文在盐酸介质中通入二氧化碳以隔绝空气，用金属铝粉将Fe3+还原为Fe2+，一方面可以利用铝粉比表面积大的特点，是还原充分加快反应速度，另一方面可通过通CO2解决铝还原法存在的问题，以重铬酸钾标准滴定溶液滴定Fe3+。方法容易掌握，准确性和重现性均较好，用于矿石中铁含量的测定，结果满意。

1 实验部分

1.1 实验仪器

250ml容量瓶；250mL锥形瓶；50ml酸式滴定管；电加热板；全自动电子分析天平。

实验试剂如下。

重铬酸钾标准滴定溶液[c(1/6K2Cr2O7)=0.1mol/L]：称取10g已在120℃烘箱中干燥至恒重的基准重铬酸钾，溶于水，移入2000mL容量瓶中，用水稀释至刻度。铝粉；过30目筛矿石粉末；三氯化钛；硝酸；硫-磷混酸溶液；二苯胺磺酸钠指示剂；分析纯试剂Fe2O3。铁标准溶液[c(Fe3+)=0.1mol/L]:称取8g基准试剂三氧化二铁，用盐酸溶解完全后，定容于1000mL容量瓶中。硫-磷混合酸:将150mLH2SO4缓慢加入500mL水中，冷却后加入150mLH3PO4，用水稀释至1000mL。二苯胺磺酸钠溶液(50g/L,指示剂)。所用试剂除注明外均为分析纯，水为蒸馏水。

1.2 实验方法

（1）三氯化钛—重铬酸钾法（参照标准方法）；

（2）铝粉-重铬酸钾滴定法。

铁标准溶液测定：吸取20.00mL铁标准溶液于锥形瓶中，加入金属铝粉(用量约为理论用量的20倍)，通入二氧化碳，充分摇动至溶液黄色褪去，并且过量的铝粉溶解完全，溶液变为无色，加入10mL硫-磷混合酸，加5滴二苯胺磺酸钠指示剂，用重铬酸钾标准滴定溶液滴定至紫红色为终点。

实际样品测定：准确称取铅锌选矿厂尾矿选硫铁矿精矿样品0.2g于烧杯中，加入10mL浓HCl，在低温电炉上加热5min，再加入15mLHNO3，继续加热至样品溶解完全，并反复加入浓HCl低温挥发除去HNO3。加30mLj=50%(体积分数)的H2SO4，高温加热蒸发至冒浓厚三氧化硫白烟5min，将HNO3彻底除去，取下冷却。加适量水及少量HCl，加入金属铝粉(用量约为理论用量的20倍)，通入二氧化碳，充分摇动至溶液黄色褪去，并且过量的铝粉溶解完全，溶液变为无色，加入10mL硫-磷混合酸，加5滴二苯胺磺酸钠指示剂，用重铬酸钾标准滴定溶液滴定至紫红色为终点。

2 结果与讨论

2.1 测定结果

根据两种方法的要求，测量矿石结果为(n=4)为:三氯化钛—重铬酸钾法wFe= 44.24%本法wFe=44.48%(RSD为0.32%)；铝粉-重铬酸钾滴定法wFe=46.42%,本法wFe=47.03%(RSD为0.53%)。测定铁标准溶液结果取5份铁标准溶液进行测定，用本法测得平均值为c(Fe3+)=0.09029mol/L，相对标准偏差为0.36%，与经三氯化钛—重铬酸钾法测得结果一致。说明本方法具有较高的测量精度。

2.2 铝粉用量的处理

实验表明，金属铝粉反应后被氧化为Al3+，不会对测定结果产生影响；而铝具有还原性，可以与重铬酸钾反应。为保证将Fe3+完全还原为Fe2+，必须加入过量的铝粉，过量的残余铝能使溶液呈灰色，与盐酸反应可除去，即溶液由灰色变为无色，否则结果偏高且不稳定。因此，在本实验中，一定要注意多余铝粉的处理。

2.3 其它影响因素

在利用本实验过程中，还要注意其它一些影响因素，如空气、酸度、温度、共存离子、铝粉用量等。该实验是在常温下进行的，为了获得准确的实验结果，要在实验进行到铝粉刚好溶解完全以后，就应该迅速进行滴定实验，否则，在空气的环境下进行实验，可能致使实验结果偏低，而且不具有规律性。另外，如果溶液中的温度较高，接近沸腾状态时，空气对实验结果的影响是最大的，因此本实验对传统的方法进行改进，在实验整个过程，通入二氧化碳，去除空气的影响，也增强了反应过程的水动力，加快了铝粉的溶解。并且二氧化碳的获得途径也很方便，用石灰石和盐酸做反应原料，产生的二氧化碳直接接入到铝粉反应器中。用金属铝粉还原Fe3+是在酸性条件下进行的。过量的金属铝必须用酸除去，因此在滴定之前的操作必须保证溶液为酸性。在滴定时加入硫-磷混合酸主要是保证溶液的酸度，H3PO4与Fe3+生成无色的[Fe(HPO4)2]-，消除Fe3+(黄色)的影响，同时降低溶液中Fe3+的浓度，从而降低Fe3+/Fe2+的电极电位，增大化学计量点的电位突跃，有利于避免指示剂引起的终点误差。在选定的实验条件下，大多数常见离子不干扰铁的测定；但矿样中含有砷、锑等容易生成变价的元素存在会影响测定结果。实验表明，金属铝粉在近沸腾温度下进行还原，速度较快，一般仅需要几分钟；在常温下还原速度较慢，一般需要15min～30min。还原温度高低对本方法结果无影响。本法是在通入二氧化碳的条件下用金属铝粉还原Fe3+至黄色褪去，再继续反应至残余铝粉完全溶解，以溶液变成无色为滴定中点。实验结果证实，铝粉在用量上一定要保证充足，为了使Fe3+全部还原为Fe2+，就要加入过量的铝粉，即使铝粉有剩余，也可以与盐酸继续反应。铝粉在整个反应过程中充当的是还原剂，被氧化成Al3+，对实验结果的测定并不产生影响。

3 结语

通过本实验，可以看出铝粉-重铬酸钾滴定法通过隔绝空气提高了，测定精度高、通过利用铝粉的表面积大的特点加快反应速度快，并且受条件限制小，实验材料便宜。结果与经典法所测结果相比较均在分析允许误差范围之内，可见改进是成功的，既保留了原实验中的大部分的操作练习，又摆Ti离子对于测定样品中铜含量的限制。

参考文献

[1] 李锟.铝片还原-硫酸铁铵容量法测定钛铁矿中高含量[J].化工矿产地质,2007,29(2):112～114.

[2] 高职高专化学教材编写组.分析化学(第2版)[M].北京:高等教育出版社,2000:92.