Question

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Cr₂O₇^2->Fe³⁺>WO₄^2-。

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）。

Answer

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

【解析】

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。