1、
炼铁的矿物主要有赤铁矿、磁铁矿和菱铁矿等。目前主要采用以下流程测定铁矿石中铁元素的含量,流程分为两个环节:铁矿石预处理和重铬酸钾滴定。
滴定过程:向预处理结束的溶液中加入适量蒸馏水和硫酸磷酸混合酸,滴加数滴二苯胺磺酸钠,用重铬酸钾标准溶液滴定,记录终点体积V。
已知:i.钨酸钠(Na2WO4)可用作指示剂,若钨由+6价变为+5价,则溶液变为蓝色。
ii.Sn2+和Ti3+均具有还原性。
iii.氧化性顺序为Cr2O72->Fe3+>WO42-。
iV.二苯胺磺酸钠可用作氧化还原指示剂,本身无色,被氧化后呈现紫红色。
请回答下列问题:
(1)①过程需要加入过量的___(填试剂名称),试剂过量的理由为___。
(2)②过程后的浅黄色溶液中铁的存在形式为___,③过程后的蓝色溶液中铁的存在形式为___。
(3)④过程中K2Cr2O7的作用为___。
(4)滴定时,滴定管应选用___(填“甲”或“乙”);若滴定结束时,仰视读数,则测得结果___(填“偏大”“偏小”或“无影响”)
(5)滴定过程中,以二苯胺磺酸钠为指示剂,滴定终点观察到的现象为___。
(6)现称取0.4g铁矿石进行测定,滴定时共消耗45.00mL0.01mol·L-1K2Cr2O7溶液,则该铁矿石中铁的质量分数为___ %(保留1位小数)。
浓盐酸 使铁矿石完全溶解 Fe3+、Fe2+ Fe2+ 将+5价钨和Ti3+氧化除去 甲 偏大 溶液变为紫红色,且半分钟内不褪色 37.8
铁矿石通过①过程得到溶液,①过程应加酸,鉴于后面流程中出现氯离子,则①过程加浓HCl得到含Fe2+、Fe3+的溶液;②过程加Sn2+将Fe3+还原为Fe2+,得到的溶液为浅黄色,说明浅黄色溶液中还含Fe3+;③过程加TiCl3和钨酸钠后呈蓝色,说明钨由+6价变为+5价,由于氧化性:Fe3+>WO42-,故③过程还将Fe3+还原成Fe2+,所加TiCl3应过量,铁元素以Fe2+形式存在于蓝色溶液中;由于氧化性顺序为Cr2O72->Fe3+>WO42-,那么还原性顺序为:+5价的钨>Fe2+,且④过程得到蓝色刚好褪去的溶液,说明④过程加K2Cr2O7将+5价钨氧化成+6价,铁元素继续以Fe2+形式存在于溶液中,据此解答。
(1)为加快铁矿石溶解,①过程应加浓度较大的盐酸,为使铁矿石完全溶解,浓盐酸应该过量,故答案为:浓盐酸;使铁矿石完全溶解;
(2)Sn2+具有还原性,②过程用Sn2+将Fe3+还原为Fe2+,但是得到的溶液为浅黄色,说明该溶液还有Fe3+,③过程后的溶液呈蓝色,说明有+6价钨变为了+5价,因为氧化性Fe3+>WO42-,故该过程Fe3+被还原成了Fe2+,故答案为:Fe3+、Fe2+;Fe2+;
(3)③过程得到的蓝色溶液除Fe2+外还有+5价的钨、Ti3+都具有还原性,都能和重铬酸钾溶液反应,若直接滴定,会使滴定结果偏大,故过程④加K2Cr2O7应是将+5价钨和Ti3+除去,故答案为:将+5价钨和Ti3+氧化除去;
(4)重铬酸钾溶液是强氧化性溶液,会腐蚀乳胶管,故选用酸式滴定管甲,若滴定结束时仰视读数,则导致重铬酸钾溶液读数偏大,测得结果偏大,故答案为:甲;偏大;
(5)当到达终点时,Fe2+反应完,二苯胺磺酸钠随即被氧化,溶液呈现紫红色,且半分钟内不褪色,故答案为:溶液变为紫红色,且半分钟内不褪色;
(6)由上面分析可知,滴定时,Fe2+和Cr2O72-发生氧化还原反应得到Fe3+和Cr3+,根据得失电子守恒有:6Fe2+~6Fe3+~6e-~Cr2O72-~2Cr3+。滴定时,n(Cr2O72-)=0.01mol·L-1×45.00mL×10-3=4.5×10-4mol,所以,Fe元素的物质的量n(Fe)==2.7×10-3mol,则m(Fe)= 2.7×10-3mol×56g/mol=0.1512g,Fe%==37.8%,故答案为:37.8。
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