——重铬酸钾滴定法
任务描述
铁矿石（包括球团矿﹑烧结矿等）作为高炉炼铁的主要原料，其直接影响着高炉冶炼过程的经济技术指标，除要求铁矿石有较高的品位外，还需对铁矿石中亚铁成分进行分析，在冶炼过程中亚铁要用CO和C还原成Fe。烧结矿中亚铁的含量高则强度高，但增加还原难度，需要消耗更多的焦炭，因此烧结时要严格控制亚铁的含量。现在各实验室广泛采用GB/T 6730.8-1986标准进行亚铁的分析。本任务旨在通过实际操作训练，学会重铬酸钾滴定法测定铁矿石中亚铁含量；能真实、规范记录原始记录并按有效数字修约进行结果计算。
任务实施
一、仪器和试剂准备
（1）玻璃仪器：酸式滴定管、锥形瓶、容量瓶、烧杯。
（2）碳酸氢钠、饱和碳酸氢钠溶液。
（3）硫酸-磷酸混合酸：于800mL水中加入100mL硫酸（1＋1），加入100mL磷酸（ρ＝1.70g/mL）。
（4）氟化钠。
（5）二苯胺磺酸钠溶液（0.2%）：用少许水溶解 0.2g 二苯胺磺酸钠，稀释至100mL，贮存该溶液于棕色瓶中。
（6）重铬酸钾标准溶液（0.0050mol/L）：称取1.4709g预先在150℃温度下烘干1h的重铬酸钾（基准试剂）溶于水，移入1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。
（7）三氯化铁溶液（3%）：称取3g 三氯化铁（FeCl3·6H2O），溶于100mL 水中，混匀（如溶液会浑浊，应过滤后使用）。
（8）硫酸亚铁铵溶液：称取11.82g硫酸亚铁铵（（NH4）2Fe（SO4）2·6H2O）溶于硫酸（5＋95）中，移入1000mL容量瓶中，以硫酸（5＋95）稀至刻度（约0.03mol/L）。
二、分析步骤
称取试样0.2000g置于300mL锥形瓶中，加入30mL三氯化铁溶液（3%），电磁搅拌20min，加入0.5g氟化钠溶液、30mL浓盐酸溶液、约0.5～1g碳酸氢钠，立即盖上带短胶管的橡胶塞（或瓷坩埚盖），置于低温电炉上加热分解，并保持微沸状态20～40min，浓缩试液体积至20～30mL时取下，将导管的一端迅速插入饱和碳酸氢钠溶液中，将锥形瓶冷却至室温，加入100mL硫酸-磷酸混合酸，加入5 滴二苯胺磺酸钠溶液，立即以重铬酸钾标准溶液滴定至呈稳定的紫红色即为终点。
向随同试样空白溶液中加入6.00mL硫酸亚铁铵溶液、100mL硫酸-磷酸混合酸，加5滴二苯胺磺酸钠指示剂，用重铬酸钾标准液滴定至呈稳定紫色，记下消耗重铬酸钾标准溶液的毫升数（A），再向溶液中加入6.00mL硫酸亚铁铵溶液，再以重铬酸钾标准溶液滴定至稳定紫色。记下滴定的毫升数（B），则V0＝A-B即为空白值。
三、结果计算
岩石矿物分析
式中：w［Fe（Ⅱ）］为亚铁的质量分数，%；m为称取试样质量，g；V为滴定试样溶液消耗重铬酸钾标准溶液的体积，mL；V0为滴定空白消耗重铬酸钾标准溶液的体积，mL；C为重铬酸钾标准溶液浓度，mol/L；MFe为金属铁的含量，%。
四、质量记录表格填写
任务完成后，填写附录一中表格3、4、5。
任务分析
一、重铬酸钾法测定亚铁原理
在岩石中测定亚铁和测定全铁的方法原理是一样的，所不同的是试样分解。如何使试样分解完全，而在分解过程中又不致使亚铁氧化，是测定亚铁的关键。试液以三氯化铁溶液浸取后，再加入盐酸使金属铁和亚铁均进入溶液。以重铬酸钾容量法测得其合量，减去金属铁的量，即得亚铁的量。
二、试样的分解
在分解测定亚铁的试样时，一般采用酸溶分解法。常用的溶剂有盐酸、盐酸-氟化钠、氢氟酸-硫酸等。为了防止Fe2＋被空气氧化，需将体系与空气隔绝。常用的方法是在CO2气氛中分解试样。在分解试样时，加入碳酸氢钠，使产生CO2气体以防止亚铁氧化。
三、干扰元素消除
在亚铁的测定中，硫、锰是主要的干扰元素。试样中含有硫化物时，被酸分解而产生硫化氢，可将部分三价铁还原为二价铁，使测定结果偏高。用硫酸、氢氟酸和氯化汞的混合液分解试样，可以消除硫的干扰。
四价锰在试样被酸分解过程中会氧化二价铁，而使结果偏低。在用酸分解时，加入Na2SO3或H2SO3将试样的高价锰还原为二价锰，然后进行Fe2＋的测定。
四、亚铁离子检验方法
［方法1］观察颜色，亚铁离子一般呈浅绿色。
［方法2］加入硫氰化钾，不显血红色，然后加入氯水，显血红色，则为亚铁离子。反应离子方程式：
2Fe2＋＋Cl2→2Fe3＋＋2Cl-
Fe3＋＋3SCN-→Fe（SCN）3
［方法3］加入氢氧化钠溶液，生成白色沉淀，白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色。这证明有铁离子存在。
［方法4］向溶液中加入酸性高锰酸钾，若褪色，则有二价铁。
［方法5］向溶液中加入醋酸钠，由于二价铁遇醋酸钠无反应，而三价铁则发生双水解，产生沉淀，再结合方法3或4，则可判断。
实验指南与安全提示
实验中应注意安全用电，防止由于用电不当造成人身伤害。
为防止亚铁被氧化，锥形瓶干燥为好，称重后不可久置。整个操作过程应迅速，分解试样时应保持微沸，不可中断，避免试液接触空气使亚铁离子氧化，导致结果偏低。
分解试样时，不得加入硝酸及其他氧化性物质，防止结果偏低。
为避免二价铁被空气氧化，试样分解时加入少量碳酸氢钠，它与稀盐酸生成大量的二氧化碳，达到隔绝空气的目的。
本法不适用于含硫高的试样，因在溶样过程中生成的硫化氢，能将三价铁还原为二价铁，导致结果偏高。
其他还原性态物质和高价锰等氧化态物质对本法存在干扰。
案例分析
一河流上游排污口排出一股（A）浅绿色的水，由河滩漫延时逐渐变成黄色。此股水遇到下游一股（B）无色水即刻变成黑水，请分析黑色物质为何物？如何验证？
☆分析：
上游浅绿色水含Fe2＋，流经河滩时Fe2＋被空气中的氧氧化为Fe3＋；铁的黑色生成物应为（Fe2S3＋FeS）。
分别取A、B两股水样。A 股水，加铁氰化钾 K3［Fe（CN）6］，若生成深蓝色沉淀Fe3［Fe（CN）6］2，则确认为Fe2＋；B股水加醋酸锌溶液，若生成白色沉淀，则说明B股水中含有S2-，也即确证生成的黑色物质为铁的硫化物（Fe2S3＋FeS）。
阅读材料
铁的冶炼
1.古代的炼铁
天然的纯铁在自然界几乎不存在，人类最早发现和使用的铁，是天空中落下的陨铁。陨铁是铁和镍、钴等金属的混合物，含铁量较高。但是，陨铁毕竟十分稀少，它对制造生产工具起不了什么大的作用。但通过对陨铁的利用，毕竟使人们初步认识到铁。
原始的炼铁方法，大致是在山坡上就地挖坑，内壁用石块堆砌，形成一个简陋的“炉膛”，然后将铁矿石和木炭一层夹一层地放进“炉膛”，依赖自然通风，空气从“炉膛”下面的孔道进入，使木炭燃烧，部分矿石就被还原成铁。由于通风不足，“炉膛”又小，故炉温难以提高，生成的铁混有许多渣滓，叫毛铁。
铁的冶炼和应用以埃及和我国为最早。用高炉来炼铁，我国要比欧洲大约早1000多年。
2.炼铁的矿石及识别
铁在自然界中的分布很广，主要以化合态存在，含铁的矿石很多，具有冶炼价值的铁矿石有磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿等。识别铁矿石的方法通常是利用其颜色、光泽、密度、磁性、条痕等性质。
（1）磁铁矿（Fe3O4）：黑色，用矿石在粗瓷片上刻划，留下的条痕是黑色的。具有强磁性，密度为4.9～5.2g/cm3。
（2）赤铁矿（Fe2O3）：颜色暗红，含铁量越高，颜色就越深，甚至接近黑色，但是瓷片留下的条痕仍然是红色，不具磁性。呈致密块状或结晶块状（镜铁矿）产出，也有呈土状产出。密度为5～5.3g/cm3。
（3）褐铁矿（Fe2O3·3H2O）：矿石有黄褐、褐和黑褐等多种颜色，瓷片的条痕呈黄褐色。无磁性，密度为3.3～4g/cm3。
（4）菱铁矿（FeCO3）：有黄白、浅褐或深褐等颜色。性脆，无磁性，在盐酸里有气泡（CO2）冒出。密度为3.8～3.9g/cm3。
3.炼铁的原理
在高温条件下，利用还原剂一氧化碳从铁的氧化物中将铁还原出来。
4.炼铁的过程及反应（以赤铁矿为例）
（1）焦炭燃烧产生热量并生成还原剂：
（2）氧化铁被CO还原成铁：
（3）SiO2与CaCO3分解产生的CaO反应生成硅酸钙：
