1.2.1.5 Перманганатометрическое определение железа в сталях

П рисутствие в титруемом растворе хлорид-ионов приводит к перерас-ходу титранта и получению нечеткого конца титрования. Это вызвано тем, что реакция между Fe²⁺ и KМnO₄ индуцирует реакцию между MnO₄^- и Cl ^-. Этого осложнения не возникает, если в растворе в достаточной концентрации присутствует соль Mn²⁺. Кроме того, титрование следует проводить в присут-ствии фосфорной кислоты, которая дает с образующимися при реакции тит-рования ионами трехвалентного железа бесцветный комплекс [Fe(HPO₄)₂] ^-, поэтому раствор в конце титрования не желтеет от накопления в нем Fe³⁺, и не маскирует бледно-розовую окраску перманганата в конце титрования.

Рекомендуется перед титрованием вводить в исследуемый раствор смесь Рейнгарда-Циммермана (H₂SO₄, MnSO₄, H₃PO₄). Смесь готовят следу-ющим образом: растворяют 60 г сульфата марганца в 500 мл дистиллирован-ной воды, добавляют 132 мл фосфорной кислоты (пл. 1,70), 140 мл серной кислоты (пл. 1,84) и доводят объем раствора дистиллированной водой до 1л.

Реагенты:

1. Калий перманганат, KМnO₄, раствор с точно установленной концентрацией

2. Смесь Рейнгарда-Циммермана

Выполнение работы. В колбу для титрования вносят при помощи пи-петки 20.00 мл исследуемого на содержание железа раствора, добавляют 8 мл смеси Рейнгарда-Циммермана и медленно титруют при тщательном переме-шивании раствором KМnO₄ до появления неисчезающей бледно-розовой ок-раски. Определение повторяют пять раз.

Рассчитывают титр перманганата по железу по формуле (7), а затем – количество железа в лезвии для каждой пробы по формуле:

Полученные данные заносят в таблицу и проводят математическую обработку результатов.

Таблица 3

Математическая обработка результатов железа (II) в сталях методами титриметрического анализа (P = 0,95, t_p,n-1 = 2,78 при n = 5)

m =

Рассчитывают процентное содержание железа в стали, используя полу-ченные значения:

m_{образца} - 100 %

_Fe - Х %

1.2.2 Дихроматометрическое определение железа в сталях

Дихромат калия является сильным окислителем ( 1,33 В) в кислой среде и используется для прямого определения железа (II). Раствор дихромата калия удовлетворяет требованиям, предъявляемым к первичным стандартным растворам. Его можно приготовить по навеске или из фикса-нала. В основе определения лежит реакция:

6Fe²⁺ + Cr₂O₇^2- + 14H⁺ 6Fe³⁺ + 2Cr³⁺ + 7H₂O

Конечную точку титрования фиксируют при помощи индикатора дифе-ниламина. Для точного определения необходимо создавать высокую кислот-ность раствора. С этой целью в раствор добавляют серную кислоту, а также связывают образующиеся по реакции ионы Fe³⁺ в комплексные соединения:

Fe³⁺ + H₃PO₄ [FeH₂PO₄]²⁺ + H⁺

что понижает окислительно-восстановительный потенциал этой редокс-пары. Только при этом условии перемена окраски индикатора происходит в преде-лах скачка потенциала на кривой титрования.

Реагенты:

1. Калий дихромат, K₂Cr₂O₇, 0,0500 М раствор.

2. Защитная смесь, H₂SO₄ + H₃PO₄

3. Индикатор – дифениламин, 1%-ный раствор в концентрированной серной кислоте.

Выполнение работы. Отмеряют пипеткой 10 мл приготовленного рас-твора соли железа и переносят в колбу для титрования. К раствору добавля-ют защитной смеси, 2 капли индикатора и титруют по каплям из бюретки дихроматом калия до появления сине-фиолетовой окраски. Рекомендуется сначала установить нужный объем дихромата калия с точностью до 1 мл и таким образом определить примерный конец реакции, а затем повторить опыт и в конце титрование проводить медленно с интервалами между кап-лями 30 с. Содержимое колбы при этом необходимо тщательно перемеши-вать, Следует провести не менее пяти параллельных определений, каждый раз фиксируя объем дихромата калия в конце титрования.

Рассчитывают титр дихромата калия по железу по формуле (7) и коли-чество железа в лезвии для каждой пробы:

Полученные данные заносят в таблицу (4) и проводят математичес-кую обработку результатов анализа.

Рассчитывают процентное содержание железа в образце стали, ис-пользуя полученные значения.