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(共22张PPT)
学习情境二
项目六 铁矿石中铁含量的测定
——氧化还原滴定法（重铬酸钾法）
分析化学
学习目标工作任务知识准备实践操作1234应知应会5目录一、学习目标知识目标1.进一步熟悉氧化还原滴定法的滴定原理；2.了解重铬酸钾法测定铁矿石中铁含量的原理；3.掌握用基准试剂直接配制标准溶液的原理和方法；4.掌握矿石试样的酸溶法及处理原理；5.了解二苯胺磺酸钠指示剂的作用原理。能力目标1.能用K2Cr2O7基准试剂直接配制标准溶液；2.能进行矿样的分解，试液的预处理等操作；3.能用重铬酸钾法测定铁矿石中铁含量；4.能以二苯磺酸钠为指示剂指示滴定终点；5.能正确表示实验结果。二、工作任务编号任务名称要 求实验用品1重铬酸钾标准溶液的配制 1.准确称取标准试剂；2.掌握配制标准溶液所需药品的计算方法；3.不要将重铬酸钾标准溶液洒在衣服和手上；4.重铬酸钾废液要回收处理，不得直接倒入下水道。仪器：分析天平、容量瓶（250mL）、烧杯（100mL）、加热装置、蒸馏水烘箱、干燥器、表面皿、酸式滴定管(50mL)、洗瓶、洗耳球、凡士林、锥形瓶(250mL)、量筒（10mL）药品：K2Cr2O7(S)、HCl（1+1）、K2Cr2O7标准准溶液（0.02mol·L-1）、SnCl2溶液（10%）、TiCl3溶液（1+9）Na2WO4溶液(10%)、硫酸-磷酸混合液、蒸馏水、二苯胺磺酸钠指示剂（0.5%）、KMnO4溶液（1%） 2铁矿石中铁的测定1.矿石要粉碎到一定粒度并避免混入杂质；2.处理试样过程中避免损失；3.废液回收，不能随意丢弃；4.用SnCl2还原Fe3+时，溶液温度不能太低，否则反应速度慢，黄色褪去不易观察，易使SnCl2过量；5.用TiCl3还原Fe3+时，溶液温度也不能太低，否则反应速度慢，易使TiCl3过量；6.由于指示剂二苯胺磺酸钠也要消耗一定量的K2Cr2O7，故不能多加。3实验数据记录与整理1.将实验结果填写在实验数据表格中，给出结论并对结果进行评价；2.写出检验报告实验记录本、实验报告 三、知识准备粉碎到一定粒度的铁矿石用热的盐酸分解：Fe2O3+6H＋2Fe3++3H2O试样分解完全后，在体积较小的热溶液中，加入SnCl2将大部分Fe3+还原为Fe2+，溶液由红棕色变为浅黄色，然后再以Na2WO4为指示剂，用TiCl3将剩余的Fe3+全部还原成Fe2+，当Fe3+定量还原为Fe2+之后，过量1～2滴TiCl3溶液，即可使溶液中的Na2WO4还原为蓝色的五价钨化合物，俗称：“钨蓝”，故指示溶液呈蓝色，滴入少量K2Cr2O7，使过量的TiCl3氧化，“钨蓝”刚好褪色。在无汞测定铁的方法中，常采用SnCl2-TiCl3联合还原，其反应方程式为：2Fe3++SnCl42－2Fe2++ SnCl62－Fe3++Ti3++H2O Fe2++TiO2＋+2H＋三、知识准备此时试液中的Fe3+已被全部还原为Fe2+，加入硫-磷混酸和二苯胺磺酸钠指示剂，用标准重铬酸钾溶液滴定至溶液呈稳定的蓝紫色即为终点，在酸性溶液中，滴定Fe2+的反应式如下Cr2O72-+6Fe2++14H+6Fe3++2Cr3++7H2O在滴定过程中，不断产生的Fe3+(黄色)对终点的观察有干扰，通常用加入磷酸的方法，使Fe3+与磷酸形成无色的[Fe(HPO4)2]－配合物，消除Fe3+(黄色)的颜色干扰，便于观察终点。同时由于生成了[Fe(HPO4)2]－，Fe3+的浓度大量下降，避免了二苯磺酸钠指示剂被Fe3+氧化而过早的改变颜色，使滴定终点提前到达的现象，提高了滴定分析的准确性。四、实践操作任务1 0.02mol·L-1K2Cr2O7标准溶液的配制操作步骤（1）将K2Cr2O7在150～180℃干燥2h，置于干燥器中冷却至室温。（2）用分析天平准确称取1.4～1.5g K2Cr2O7于100mL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，摇匀备用。四、实践操作任务2铁矿石中铁含量的测定操作步骤（1）试样的分解用分析天平准确称取0.2～0.3g铁矿石试样2份，分别置于2个250mL锥形瓶中，用少量蒸馏水润湿，加入20mLHCl溶液，盖上表面皿，小火加热至近沸，待铁矿大部分溶解后，缓缓煮沸1～2min，以使铁矿分解完全(即无黑色颗粒状物质存在)，这时溶液呈棕黄色。用少量蒸馏水吹洗瓶壁和表面皿，加热至沸。试样分解完全后，样品可以放置。用SnCl2还原Fe3+至Fe2+时，应特别强调，预处理一份就立即滴定，而不能同时预处理几份并放置，然后再一份一份的滴定；四、实践操作（2）Fe3+的还原趁热滴加10％SnCl2溶液，边加边摇动，直到溶液由棕黄色变为浅黄色，若SnCl2过量，溶液的黄色完全消失呈无色，则应加入少量KMnO4溶液使溶液呈浅黄色。加入50ml蒸馏水及10滴10％Na2WO4溶液，在摇动下滴加TiCl3溶液至出现稳定的蓝色(即30秒内不褪色)，再过量1滴。用自来水冷却至室温，小心滴加K2Cr2O7溶液至蓝色刚刚消失(呈浅绿色或接近无色)；四、实践操作（3）滴定将试液再加入50ml蒸馏水，10ml硫-磷混酸及2滴二苯胺磺酸钠指示剂，立即用K2Cr2O7标准溶液滴定至溶液呈稳定的紫色为终点；记下所消耗的K2Cr2O7标准溶液的体积。按照上述步骤测定另一份样品。根据K2Cr2O7标准溶液的用量计算出试样中铁（Fe2O3表示）的质量分数。四、实践操作任务4实验数据记录与整理（1）K2Cr2O7标准溶液浓度的计算①计算公式式中c（K2Cr2O7）—K2Cr2O7标准溶液的量浓度，mol·L-1；m（K2Cr2O7）—基准物K2Cr2O7质量，g；M（K2Cr2O7）— K2Cr2O7物质的摩尔质量，g/mol。②数据记录与处理（见表2-6-2）四、实践操作（2）铁矿石中铁含量测定的数据处理①计算公式：式中ωFe2O3—Fe2O3含量；VK2Cr2O7—消耗的K2Cr2O7标准溶液的体积mL；MFe2O3—Fe2O3的摩尔质量，g/mol；m试样—铁矿石试样的质量；cK2Cr2O7—K2Cr2O7标准溶液的量浓度，mol·L-1；②数据记录与处理（见表2-6-2）表2-6-2铁矿石中铁含量的测定记录四、实践操作项目ⅠⅡ粗称称量瓶和试样的质量/g倾出前（称量瓶+试样的质量）/g倾出后（称量瓶+试样的质量）/gm(试样) /gK2Cr2O7标准溶液的浓度/ mol/LK2Cr2O7终读数/mLK2Cr2O7初读数/mL所消耗K2Cr2O7溶液体积V(K2Cr2O7)/mL铁矿石中铁的百分含量/%平均值/%相对平均偏差五、应 知 应 会氧化还原滴定法——重铬酸钾法1.方法概述K2Cr2O7是一种常用的氧化剂，在酸性溶液中表现出相当强的氧化性，其半反应和标准电极电位为与高锰酸钾法相比，重铬酸钾法有如下特点：（1）K2Cr2O7固体试剂易纯制且很稳定，故纯的K2Cr2O7固体试剂可以作为基准物质直接配制标准溶液，而不需要进行标定。（2）K2Cr2O7标准溶液非常稳定，可以长期保存和使用而不需要重新标定。Cr2O72－＋14H＋＋6e2Cr3＋＋7H2O五、应 知 应 会（3）在1mol·L-1的HCl溶液中，K2Cr2O7的=1.00V，而Cl2／Cl－的 ＝1.33V，故在通常情况下K2Cr2O7不与Cl－反应。因此可在HCl溶液中用K2Cr2O7滴定Fe2＋。（4）虽然Cr2O72－本身显橙色，但一方面此颜色不鲜明，指示的灵敏度差，另一方面其还原产物Cr3＋常呈绿色，对橙色有掩盖作用，所以不能采用自身指示剂的方法来指示终点，而需外加指示剂。通常采用二苯胺磺酸钠为重铬酸钾法的指示剂。重铬酸钾法最重要的应用是测定铁的含量。另外，通过Cr2O72－与Fe2＋的反应，还可以测定其他氧化性或还原性物质的含量。例如，土壤中有机质的测定，可先用一定量过量的K2Cr2O7将有机质氧化，然后再以Fe2＋标准溶液返滴剩余的K2Cr2O7。五、应 知 应 会2．应用示例（1）铁矿石中全铁量的测定重铬酸钾法是铁矿石中全铁量测定的标准方法。一般采用浓盐酸加热溶解铁矿石试样，再趁热用SnCl2溶液将Fe(Ⅲ)全部还原为Fe(Ⅱ)。过量的SnCl2溶液可用HgCl2氧化除去SnCl2＋2HgCl2SnCl4＋Hg2Cl2↓(白色丝状)然后在H2SO4-H3PO4介质中以二苯胺磺酸钠为指示剂，以K2Cr2O7标准溶液滴定Fe(Ⅱ)。这里加入H3PO4的目的，一是为了生成络合物[Fe(HPO4)2]￣，可降低Fe3＋/ Fe2＋电对的电位，使二苯胺磺酸钠的变色点电位落人滴定的突跃范围之内，从而减小终点误差；二是生成的无色[Fe(HPO4)2]￣消除了Fe3＋的黄色，有利于终点颜色的观察。五、应 知 应 会【例题2-6-1】用K2Cr2O7法测铁矿石中的铁含量，称取1.2000g铁矿祥．用40mL浓HCl溶解，稀释至250.0mL，移取25.00mL，加热近沸后逐滴加入5%的SnCl2将Fe3＋还原为Fe2＋后、立即用冷水冷却，加水50mL，加硫-磷混酸20mL，以二苯胺磺酸钠作指示剂，用0.008300 mol·L-1K2Cr2O7标准溶液滴定至终点，用去16.30mL，计算矿石中铁的含量（以Fe2O3表示）。解：根据题意得五、应 知 应 会【例题2-6-2】用重铬酸钾法测定铁，称取矿样0.2500g，滴定时消耗K2Cr2O7标准溶液23.65mL。另取同浓度的K2Cr2O7标准溶液25.00mL，在酸性溶液中与过量的KI作用后，析出的I2需用20.00mLNa2S2O3(1.00mL相当于0.01580g I2)滴定。试计算矿样中Fe2O3的百分含量。解：Fe2O3＋6H＋= 2Fe3＋＋3H2O14H＋＋Cr2O72－＋6Fe2＋= 2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2OCr2O72－＋6I－＋14H＋= 2Cr3＋＋3I2＋7H2OI2＋2S2O32－= 2I－＋S4O62－由上述反应可知五、应 知 应 会① 首先计算出K2Cr2O7标准溶液的量浓度mol·L-1② 然后计算矿样中Fe2O3的百分含量五、应 知 应 会（2）化学需氧量的测定化学需氧量，又称化学耗氧量，简称COD，是一个量度水体受污染程度的重要指标，是水质分析的一项重要内容。它是指一定体积的水体中能被强氧化剂氧化的还原性物质的量，但表示为氧化这些还原性物质所需消耗的O2的量(以mg/L计)。由于废水中的还原性物质大部分是有机物，因此常将COD作为水质是否受到有机物污染的依据。COD的测定通常采用高锰酸钾法和重铬酸钾法两种方法。高锰酸钾法适合于地表水、饮用水和生活污水等污染不十分严重的水体中COD的测定，而重铬酸钾法适合于工业废水中COD的测定。用重铬酸钾法测定化学需氧量的方法是，在强酸介质的水样中，以Ag2SO4为催化剂，加入一定量道量的K2Cr2O7溶液，回流加热。待反应完全后，以邻二氮菲—Fe(Ⅱ)为指示剂，用Fe2＋标推溶液返滴过量的K2Cr2O7，根据所消耗的K2Cr2O7量换算求得化学需氧量。六、知 识 拓 展 （自学）1、完成学习情境二之项目七《胆矾中CuSO4·5H2O含量的测定》预习报告2、预习本项目中的应知应会1、完成本项目的实验报告2、练习教材中目标检测习题下次实验项目七《胆矾中CuSO4·5H2O含量的测定》作业下周任务Thank You !

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