Question

【題目】煉鐵的礦物主要有赤鐵礦、磁鐵礦和菱鐵礦等。目前主要采用以下流程測定鐵礦石中鐵元素的含量，流程分為兩個環節：鐵礦石預處理和重鉻酸鉀滴定。

滴定過程：向預處理結束的溶液中加入適量蒸餾水和硫酸磷酸混合酸，滴加數滴二苯胺磺酸鈉，用重鉻酸鉀標準溶液滴定，記錄終點體積V。

已知：i.鎢酸鈉（Na2WO4）可用作指示劑，若鎢由+6價變為+5價，則溶液變為藍色。

ii.Sn2+和Ti3+均具有還原性。

iii.氧化性順序為Cr2O72->Fe3+>WO42-。

iV.二苯胺磺酸鈉可用作氧化還原指示劑，本身無色，被氧化后呈現紫紅色。

請回答下列問題：

（1）①過程需要加入過量的___（填試劑名稱），試劑過量的理由為___。

（2）②過程后的淺黃色溶液中鐵的存在形式為___，③過程后的藍色溶液中鐵的存在形式為___。

（3）④過程中K2Cr2O7的作用為___。

（4）滴定時，滴定管應選用___（填“甲”或“乙”）；若滴定結束時，仰視讀數，則測得結果___（填“偏大”“偏小”或“無影響”）

（5）滴定過程中，以二苯胺磺酸鈉為指示劑，滴定終點觀察到的現象為___。

（6）現稱取0.4g鐵礦石進行測定，滴定時共消耗45.00mL0.01mol·L-1K2Cr2O7溶液，則該鐵礦石中鐵的質量分數為___ %（保留1位小數）。

Answer 1

【答案】濃鹽酸 使鐵礦石完全溶解 Fe3+、Fe2+ Fe2+ 將+5價鎢和Ti3+氧化除去 甲 偏大 溶液變為紫紅色，且半分鐘內不褪色 37.8

【解析】

鐵礦石通過①過程得到溶液，①過程應加酸，鑒于后面流程中出現氯離子，則①過程加濃HCl得到含Fe2+、Fe3+的溶液；②過程加Sn2+將Fe3+還原為Fe2+，得到的溶液為淺黃色，說明淺黃色溶液中還含Fe3+；③過程加TiCl3和鎢酸鈉后呈藍色，說明鎢由+6價變為+5價，由于氧化性：Fe3+>WO42-，故③過程還將Fe3+還原成Fe2+，所加TiCl3應過量，鐵元素以Fe2+形式存在于藍色溶液中；由于氧化性順序為Cr2O72->Fe3+>WO42-，那么還原性順序為：+5價的鎢＞Fe2+，且④過程得到藍色剛好褪去的溶液，說明④過程加K2Cr2O7將+5價鎢氧化成+6價，鐵元素繼續以Fe2+形式存在于溶液中，據此解答。

(1)為加快鐵礦石溶解，①過程應加濃度較大的鹽酸，為使鐵礦石完全溶解，濃鹽酸應該過量，故答案為：濃鹽酸；使鐵礦石完全溶解；

(2)Sn2+具有還原性，②過程用Sn2+將Fe3+還原為Fe2+，但是得到的溶液為淺黃色，說明該溶液還有Fe3+，③過程后的溶液呈藍色，說明有+6價鎢變為了+5價，因為氧化性Fe3+>WO42-，故該過程Fe3+被還原成了Fe2+，故答案為：Fe3+、Fe2+；Fe2+；

(3)③過程得到的藍色溶液除Fe2+外還有+5價的鎢、Ti3+都具有還原性，都能和重鉻酸鉀溶液反應，若直接滴定，會使滴定結果偏大，故過程④加K2Cr2O7應是將+5價鎢和Ti3+除去，故答案為：將+5價鎢和Ti3+氧化除去；

(4)重鉻酸鉀溶液是強氧化性溶液，會腐蝕乳膠管，故選用酸式滴定管甲，若滴定結束時仰視讀數，則導致重鉻酸鉀溶液讀數偏大，測得結果偏大，故答案為：甲；偏大；

(5)當到達終點時，Fe2+反應完，二苯胺磺酸鈉隨即被氧化，溶液呈現紫紅色，且半分鐘內不褪色，故答案為：溶液變為紫紅色，且半分鐘內不褪色；

(6)由上面分析可知，滴定時，Fe2+和Cr2O72-發生氧化還原反應得到Fe3+和Cr3+，根據得失電子守恒有：6Fe2+～6Fe3+～6e-～Cr2O72-～2Cr3+。滴定時，n(Cr2O72-)=0.01mol·L-1×45.00mL×10-3=4.5×10-4mol，所以，Fe元素的物質的量n(Fe)==2.7×10-3mol，則m(Fe)= 2.7×10-3mol×56g/mol=0.1512g，Fe%==37.8%，故答案為：37.8。