亞硫酸鈉還原法

摘 要:采用亞硫酸鈉做還原劑將Fe3+還原為Fe2+，然后用重鉻酸鉀滴定法測出鐵礦石中鐵的含量，從而避免了劇毒試劑HgCl2的引入，有效避免了環境污染，用于鐵礦石中鐵含量的測定，結果滿意。

關鍵詞:亞硫酸鈉;還原;測定;鐵

在貿易和工業上，用作商品的鐵礦石，其重要性僅次于原油而居于第二位，對于鐵礦石的質量評價，一般取決于少數的幾個分析樣品[1]。因此，鐵礦石中鐵含量測定準確度具有很大的現實和經濟意義。

鐵礦石中鐵含量的測定有很多的測定方法，在國際標準化組織推薦的方法中，一種是用H2S做還原劑，另一種室SnCl2做還原劑(其中氯化亞錫-氯化汞-重鉻酸鉀法測定鐵礦石中鐵的含量準確度最高，應用最廣泛)，但這兩種方法所用的試劑均對環境造成嚴重污染，在許多國家已日趨淘汰，因此，無污染法測定鐵的含量作為一個熱門課題被推到了日程上。

為了減少汞對環境的污染，近年來，研究無汞測鐵的方法較多，主要是對還原劑的改進，即用其他不需用HgCl2除去的還原劑代替SnCl2，從而達到不引入劇毒HgCl2的目的。如改用不同還原劑鋁、鋅[2]等。

本文采用亞硫酸鈉作還原劑，此法方便、快速，同時又可避免使用汞鹽，還原能力可滿足測定要求，過量的SO32-在酸性條件下能加熱除去，用重鉻酸鉀滴定結果可靠，我們用無汞測鐵的方案來改進重鉻酸鉀法，就是使用不同的還原劑亞硫酸鈉，避免使用有害的汞鹽且重鉻酸鉀屬于直接配置法相對穩定，有明顯的優越之處。用二苯胺磺酸鈉作指示劑，重鉻酸鉀標準溶液滴定測鐵該法快速，簡便，精密度較好。

(1)鐵礦石溶解:Fe2O3+6H*+8Cl-=2FeCl-+3H2O

(2)用于還原Fe3+的預還原劑Na2SO4:

SO32-+2Fe3++H2O=2Fe2++2H++SO42-，煮沸10min除去過量的SO32-。

(3)滴定:二苯胺磺酸鈉作指示劑，用重鉻酸標準溶液滴定溶液由無色變為紫色并保持30S不變色即為滴定終點，Fe3++ SO32-→Fe2++SO42-

一﹑實驗部分

(一)主要試劑

的配制:精準稱取已在150~180度烘干2小時，放在干燥器中冷至室溫的K2Cr2O7 9.8060g于100mL燒杯中，加蒸餾水溶解后，移入2000mL的容量瓶中，用水稀釋到刻度，混勻。

Fe2O3標準溶液﹙0.0501mol/L﹚的配制:鐵含量為69.94%，精確稱取8.000g的Fe2O3樣品與500mL的燒杯中，加300mL的濃鹽酸，加熱到溶解完全后，取下冷卻，保持酸度過量，移入到1000mL的容量瓶中，用水稀釋到刻度，混勻.

二苯胺磺酸鈉指示劑(0.2%)的配制:準確稱取二苯胺磺酸鈉樣品0.2000g于50mL的燒杯中，加蒸餾水溶解后，移入到100mL的試劑瓶中，用水稀釋到刻度，混勻。

硫磷混酸H2SO4:H3PO4:H2O=1:1:7溶液的配制:用100mL的量杯量取50mL的硫酸倒入200mL的燒杯中，再量取50mL的磷酸沿杯壁倒入硫酸中，用玻璃棒攪拌，待溶液冷卻后，把溶液倒入到呈有350mL的水溶劑瓶中，搖勻。

10%亞硫酸鈉溶液的配制:準確稱取亞硫酸鈉樣品10.0000g于100mL的燒杯中，加蒸餾水溶解后，移入到100的容量瓶中，用水稀釋到刻度，混勻。﹙臨時制備﹚

5%氯化亞錫溶液的配制:精確稱取5.0000g的氯化亞錫樣品于100mL的燒杯中，加20mL的濃鹽酸，加熱到溶液透明，取下冷卻，如果酸度不夠，要適當加點酸保持酸度過量，移入到100mL的容量瓶中，用水稀釋到刻度，搖勻。再加幾顆錫粒，以免被空氣氧化。

(二)實驗方法

準確稱取0.2000g左右處理好的鐵礦石試樣，置于250mL燒杯中，用少量水濕潤后，加10mL濃鹽酸，并滴加10滴SnCl2溶液助溶，蓋上表面皿，在通風櫥中小火加熱(控制溫度在65~70℃范圍內)至試樣分解完全。(試液清亮，剩余殘渣變為白色(SiO2)，用少量水沖洗表面皿和杯壁，加熱至小氣泡出現，在不斷搖動下加入10%的亞硫酸鈉溶液10ml，靜置3min，再繼續加熱煮沸10min，取下冷卻，將溶液稀釋至150ml，加硫磷混液15ml，二苯胺磺酸鈉4~5滴，用重鉻酸標準溶液滴定至溶液由無色變為紫色并保持30s不變色即為終點。

(三)有關計算

鐵礦石中含鐵量的計算W(Fe)=6CV×10-3×55.85/m

式中:C-K2Cr2O7標準溶液的濃度，mol/L;V-滴定時消耗K2Cr2O7的體積，ml;55.85-鐵的摩爾質量，g/mol;m-試樣的質量，g。

二﹑結果與討論

(一)溶樣時間

溶樣時間對鐵的測定結果有較大影響。固定還原酸度為4.0mol/L。還原溫度為65℃。研究鐵礦石式樣的溶解與溶樣的時間關系。結果表明，溶樣時間為25min時，鐵樣溶解最好。時間短分解不完全，太長則鐵組分隨HCL揮發，均鐵含量偏低，故選25min為最佳溶樣時間。

(二)溶樣溫度

溶樣溫度也對鐵含量的測定結果有較大影響，溶樣溫度低于60℃時，溶樣緩慢，高于75℃時，鹽酸揮發太快，帶出少量鐵而造成最終測定結果偏低。實驗表明，溫度控制在65℃左右范效果最佳。

(三)酸度影響

采用還原時，溶液酸度很難控制，在測鐵溶液中，硫酸混酸主要是起緩中作用，使二苯胺磺酸鈉指示劑產生明顯滴定突躍。實驗表明，加入15ml硫磷混酸，在此酸度下測得值與有汞法最接近，故此時為最佳酸度。

(四)干擾離子的影響

在選定的實驗條件下，大多數常見離子不干擾鐵的測定，在允許±5%的誤差范圍內可允許的共存離子有:5g的K+、Na+、NH4+、Mg2+、Ca2+。

(五)除去過量的SO32-

根據亞硫酸鈉在熱的酸溶液中不穩定的性質，可將溶液加熱煮沸10min除掉過量的SO32-。實驗表明，當煮沸10min后，測定結果穩定。

(六)樣品分析

按此實驗方法，分別測定了鐵標和鐵礦石中全鐵含量，并與標準法進行了對照，結果較滿意(見表1、2)

用氯化亞錫還原法對5份鐵礦試樣(Fe2O3含鐵量69.94%)進行分析，用重鉻酸標準溶液)=0.1000mol/L進行標定，按照實驗方法測得結果如表1所示:

由上表可知:測得鐵含量的平均值為54.84%，相對誤差為0.28%，相對標準偏差為0.27%。

用亞硫酸鈉還原法對3份鐵礦試樣(Fe2O3含鐵量69.94%)進行常量分析，用重鉻酸標準溶液0.1000mol/L進行標定，按實驗方法測得結果如表2所示:

由上表可知:測得鐵含量平均為54.86%，相對誤差為0.27%，相對標準偏差為0.36%，結果表明，用亞硫酸鈉還原法測定鐵的含量，與標準方法測定結果一致。但本法所加入的亞硫酸鈉是無毒還原劑，不會對環境造成污染，從這方面相比較，此方法優于氯化亞錫做還原劑的方法。

參考文獻:

[1]葛煥炳，江成選.無污染法測定鐵礦石中的鐵[J].甘肅冶金，1995，(5).