A. 实验二 全铁的测定
铁矿石中的铁元素含量高低悬殊，有的高达20%以上，有的只有百分之几。为保证分析的精密度和准确度。必须按不同情况选择不同的测试方法。总的原则是高含量采用容量法，低含量(5%以下)采用比色法。
目前铁的化学分析现行国家标准有:GB/T 6370.70—2013《铁矿石 全铁含量的测定 氯化亚锡还原滴定法》，GB/T 6730.65—2009《铁矿石 全铁含量的测定 三氯化钛还原重铬酸钾滴定法(常规方法)》，GB 6730.7—1986《铁矿石化学分析方法 磺基水杨酸光度法测定金属铁量》。此外，文献还报道了在国标GB/T 6730.70—2013 基础上改进的无汞氯化亚锡还原滴定法(谢岁强等，2013)。
一、氯化亚锡-次甲基蓝-还原滴定法
1.原理
试样用酸分解后，以次甲基蓝作为预还原反应指示剂，用氯化亚锡将溶液中的三价铁还原为二价铁，然后以二苯胺磺酸钠为指示剂，用重铬酸钾标准滴定溶液滴定还原后的Fe2+。
发生的反应为:
2Fe3++Sn2++6Cl-→2Fe2++SnCl2-6
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该方法的优点是避免了使用对环境产生污染的氯化汞。
2.试剂及配制
(1)盐酸(1+1)。
(2)硫酸-磷酸混合酸:将75mL浓硫酸缓缓倒入350mL水中，冷却后加入75mL磷酸，搅匀。
(2)重铬酸钾标准溶液(0.01667mol/L):准确称取1.2259g于140℃干燥2h的基准试剂K2Cr2O7，用少量水溶解后定容于250mL容量瓶中。
(3)氯化亚锡溶液(50g/L):称取5g氯化亚锡(SnC12·2H2O)溶于100mL盐酸(1+1)，使用前一天配制。
(4)次甲基蓝溶液(2.94g/L):称取0.294g次甲基蓝，用少量蒸馏水溶解后定容于100mL容量瓶中。
(5)二苯胺磺酸钠指示剂溶液(2g/L):称取0.1g二苯胺磺酸钠，用少量蒸馏水溶解后定容于50mL容量瓶中。
3.分析步骤
准确称取0.2000g试样于250mL锥形瓶中，用少量水润湿后加入10mL盐酸(1+1)，并滴加8～10滴氯化亚锡溶液助溶。盖上表面皿，在低温电炉上加热至残渣变为白色(SiO2)时表明试样溶解完全，停止加热，用少量蒸馏水冲洗表面皿和锥形瓶内壁，加入2滴次甲基蓝溶液，趁热用滴管小心滴加氯化亚锡溶液以还原Fe3+，边滴加边摇动，直至蓝色恰好消失，冲洗瓶壁。然后用流水冲洗锥形瓶外壁，以使溶液迅速冷却至室温。将试液加水稀释至150mL，加入15mL硫酸-磷酸的混酸，再加入5～6滴二苯胺磺酸钠指示剂，立即用重铬酸钾标准溶液小心滴定至浅蓝色(不计体积)，再滴定至溶液呈稳定的蓝紫色即为终点。与试样分析的同时进行空白实验。
4.计算结果
按下式计算全铁含量:
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式中:w(TFe)——全铁质量分数，%;
Fe——铁的摩尔质量，55.845g/mol;
ms——称取铁矿石试样的质量，g。
5.思考题
(1)为什么要趁热滴加氯化亚锡溶液?
(2)次甲基蓝要控制在2～3滴，过多或过少会有什么影响?
二、氯化亚锡还原滴定法
1.原理
试样用酸分解后，用氯化亚锡将溶液中的三价铁还原为二价铁，然后用氯化汞氧化过量的氯化亚锡。以二苯胺磺酸钠为指示剂，用重铬酸钾标准溶液滴定还原的二价铁。
发生的反应为:
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2.试剂及配制
(1)硫-磷混合酸(2+3):20mL硫酸缓缓加入到30mL磷酸中，边加边搅拌。
(2)硫-磷混合酸:将75mL浓硫酸缓缓倒入350mL水中，冷却后加入75mL磷酸，搅匀。
(3)氯化亚锡溶液(15%):15g氯化亚锡(SnCl2·2H2O)溶于30mL盐酸中，加水稀释至100mL，使用前一天配制。
(4)氯化汞溶液(5%):5g氯化汞溶于100mL水中。
(5)二苯胺磺酸钠指示剂溶液(2g/L)。
(6)重铬酸钾标准溶液:称取3.5119g预先在140℃烘干1h的重铬酸钾(基准试剂)于200mL烧杯中，以少量水溶解后，移入1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀、定容。1.00mL此溶液相当于0.0040g铁。
3.分析步骤
准确称取0.2000g试样于250mL锥形瓶中，加0.5g氟化钠，用少许水润湿后，加入10mL硫磷混合酸(2+3)，摇匀，加热分解。待试样分解完全后，继续加热至冒三氧化硫白烟，取下冷却，加入10mL盐酸，低温加热至近沸，取下趁热滴加氯化亚锡溶液至Fe3+黄色消失，并过量2滴，用水冲洗杯壁，在水槽中冷却，迅速加入5%氯化汞溶液10mL，搅拌后放置3～5min。加硫-磷混合酸15mL，用水稀释至150mL，加1%二苯胺磺酸钠指示剂2滴，用重铬酸钾标准溶液滴定至溶液呈现蓝紫色即为终点。与试样分析的同时进行空白实验。
4.计算结果
按下式计算全铁含量:
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式中:w(TFe)——全铁的质量分数，%;
V——滴定试液所用重铬酸钾标准溶液的体积，mL;
T——重铬酸钾标准溶液对铁的滴定度(g/mL);
m——称取试样的质量，g。
5.思考题
(1)硫-磷混酸溶样时，为什么需要不断地摇动锥形瓶?
(2)硫-磷混酸溶矿温度要严格控制?
(3)氯化亚锡还原三价铁的滴加量应严格控制，为什么?
三、EDTA容量法
1.原理
不同的pH条件下，三价铁离子能与磺基水杨酸形成不同的络合物。在pH1.3～2的溶液中，磺基水杨酸与三价铁能形成红紫色络合物，但其络合强度远小于EDTA与三价铁的络合强度。因此在滴定达到终点时，溶液由红紫色变为Fe3+-EDTA络合物的淡黄色。其反应为:
Fe3++3[HSO3-C6H3(OH)COONa]→3Na++Fe[HSO3-C6H3(OH)COO]3
Fe[HSO3-C6H3(OH)COO]3+EDTA→Fe3+-EDTA+[HSO3-C6H3(OH)COO]-
(红紫色) (淡黄色)
在酸性溶液中滴定，可避免许多离子的干扰。该法适用于5%以下铁的测定。
2.试剂及配制
(1)盐酸。
(2)氟化铵。
(3)硝酸(1+3)。
(4)磺基水杨酸(20%):20g磺基水杨酸加入80mL水。
(5)铁标准溶液(1mg/mL):称取纯三氧化二铁1.4297g置于250mL烧杯中，加盐酸20mL低温加热溶解。转入1000mL容量瓶中，加盐酸30mL，用水稀释至刻度，摇匀。
(6)EDTA标准溶液(0.02mol/L):7.44g乙二酸四乙酸钠(EDTA)溶于1000mL水中。
EDTA标准溶液的标定:吸取20mL铁标准溶液放入250mL锥形瓶中，滴加1∶1氨水至出现沉淀，用1∶3硝酸将沉淀溶解，过量4～5滴，用水稀释至约100mL。将溶液加热至50～70℃，取下趁热加入1mL20%磺基水杨酸，用EDTA标准溶液滴定至溶液颜色由紫红色变为亮黄色即为终点。由EDTA消耗的体积计算对铁的滴定度。
3.分析步骤
准确称取0.2000g矿样置于250mL烧杯中，用水润湿。加10mL盐酸，加热分解，若试样分解不完全，可加入氟化铵0.1～0.2g。分解过程加入几滴硝酸煮沸，氧化可能存在的二价铁，并继续加热将氯气驱尽。用1∶1氨水中和至出现氢氧化铁沉淀，用1∶3硝酸将沉淀溶解，过量4～5滴，用水稀释至约100mL。将溶液加热至50～70℃，取下趁热加入1mL20%磺基水杨酸，用EDTA标准溶液滴定至溶液颜色由紫红色变为亮黄色即为终点。由EDTA消耗的体积计算对铁的滴定度。与试样分析的同时进行空白实验。
4.结果计算
按下式计算全铁含量:
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式中:w(TFe)——全铁的质量分数，%;
V——滴定试液所用EDTA标准溶液的体积，mL;
T——重铬酸钾标准溶液对铁的滴定度，g/mL;
m——称取试样的质量，g。
5.思考题
(1)溶样时，加入氟化铵的作用是什么?
(2)实验过程中用1∶3硝酸溶解沉淀时，为何要过量几滴?
B. 任务铁矿石中全铁的测定
——三氯化钛还原-重铬酸钾滴定法
任务描述
铁是地球上分布最广的金属元素之一。铁矿石中含铁量均较高，对于高含量铁的测定，目前主要采用滴定法。常用的有EDTA滴定法、重铬酸钾滴定法、高锰酸钾滴定法、铈量法和碘量法。由于重铬酸钾滴定法具有快速、准确和容易掌握等优点，被广泛采用。本任务通过实际操作训练，学会三氯化钛还原-重铬酸钾滴定法测定铁矿石中铁含量，学会用酸分解法对试样进行分解。能真实、规范记录原始记录并按有效数字修约进行结果计算。
任务实施
一、仪器和试剂准备
（1）玻璃仪器：酸式滴定管、锥形瓶、容量瓶、烧杯。
（2）SnCl2溶液：100g/L，称取10g SnCl2·2H2O溶于20mL HCl中，通过水浴加热溶解，冷却，用水稀释到100mL。
（3）硫-磷混酸（2＋3）：边搅拌边将30mL浓磷酸放入约50mL水中，再加入20mL浓硫酸，混匀，流水冷却。
（4）二苯胺磺酸钠：0.5% 水溶液。
（5）钨酸钠溶液：称取25g钨酸钠溶于适量的水中，加5mL磷酸用水稀释至100mL。
（6）三氯化钛溶液（15g/L）：用9体积的盐酸稀释1体积的三氯化钛溶液（约15%的三氯化钛溶液）。
（7）重铬酸钾标准溶液：0.01667mol/L。称取4.904g预先在140～150℃烘干1h的重铬酸钾（基准试剂）于250mL烧杯中，以少量水溶解后移入1 L容量瓶中，用水定容。
（8）氟化钠。
二、分析步骤
称取一份铁矿石试样0.2000 g于300mL锥形瓶中，用少量水润湿，加入10mL浓盐酸，低温加热溶解，必要时加入0.2 g氟化钠助溶，也可滴加二氯化锡助溶。试样分解完全后，用少量水吹洗锥形瓶壁，加热至沸，取下趁热滴加二氯化锡溶液还原三价铁至溶液呈浅黄色。加水稀释至约150mL。加入25% 钨酸钠溶液0.5mL，用三氯化钛溶液还原至呈蓝色。滴加K2Cr2O7溶液至钨蓝色刚好褪去。加入15mL硫酸-磷酸混酸，加0.5% 二苯胺磺酸钠指示剂5滴，立即以重铬酸钾标准溶液滴至稳定的紫色即为终点。同时做空白试验。
三、结果计算
铁矿石中铁的质量分数为：
岩石矿物分析
式中：w（Fe）为铁的质量分数，%；V为滴定试液消耗重铬酸钾标准溶液的体积，mL；V0为滴定空白消耗重铬酸钾标准溶液的体积，mL；0.0055847为与1mL重铬酸钾标准溶液相当的铁量，g/mL；m为称取试样的质量，g。
四、质量记录表格填写
任务完成后，填写附录一质量记录表格3、4、5。
任务分析
一、方法优点
重铬酸钾溶液比较稳定，滴定终点的变化明显，受温度的影响（30℃以下）较小，测定的结果比较准确。
二、SnCl2-TiCl3-K2Cr2O7法测定铁矿石中铁含量（无汞法）原理
在酸性条件下，先用SnCl2溶液还原大部分Fe（Ⅲ），再以TiCl3溶液还原剩余部分的Fe（Ⅲ），稍过量的TiCl3可使作为指示剂的NaWO4溶液由无色还原为蓝色，从而指示终点。接着用K2Cr2O7标准溶液定量氧化Fe（Ⅱ），测定全铁含量，并以二苯胺磺酸钠为指示剂，滴至溶液变紫色即达到终点。
实验有关方程式如下：
2Fe3＋＋Sn2＋→2Fe2＋＋Sn4＋
岩石矿物分析
岩石矿物分析
三、化验室废水处理
废液中有害物质的处理方法主要是通过物理过程和化学反应等，将有害物回收或分解、转化生成其他无毒或低毒的化合物。下面是一些有害废弃物的处理方法。
（1）含砷废液的处理：三氧化二砷是剧毒物质，其致死剂量为0.1g。在溶液中的浓度不得超过5×10-7。处理时可利用硫酸铁在碱性条件下形成氢氧化铁沉淀与砷的化合物共沉淀和吸附作用，将废水中的砷除去。注意，Fe3＋和As3＋的摩尔比约为10∶1，pH值在9左右效果最好，充分搅拌后静置过夜，分离沉淀，排放废液。
Fe3＋＋3OH-→Fe（OH）3↓
As3＋＋3OH-→As（OH）3↓
（2）含铬废液的处理：Cr（Ⅵ）有剧毒，在溶液中的浓度不得超过5×10-7。可在酸性（调pH＝2～3）含铬废液中，加入约10% 的硫酸亚铁溶液，Fe2＋能把Cr（Ⅵ）还原为Cr3＋。然后用熟石灰或碱液调溶液的pH＝6～8（防止pH＞10时Cr（OH）3转变成
Fe2＋＋2OH-→Fe（OH）2↓
Fe3＋＋3OH-→Fe（OH）3↓
Cr3＋＋3OH-→Cr（OH）3↓
（3）含氰化物废液的处理：氰化物有剧毒，在溶液中的浓度不得超过1.0×10-6。我们利用CN-的强配位性，采用配位法即普鲁士蓝法处理含氰化物的废液。先在废液中加入碱液调pH＝7.5～10.5，然后加入约10% 的硫酸亚铁溶液，充分搅拌，静置后分离沉淀，排放废液。
有关方程式如下：
Fe2＋＋6CN-→［Fe（CN）6］4-
2Fe2＋＋［Fe（CN）6］4-→Fe2［Fe（CN）6］↓
（4）含汞废液的处理：含汞废液的毒性极大，其最低浓度不得超过5.0×10-9，若废液经微生物等的作用后会变成毒性更大的有机汞。可用Na2S把Hg2＋转变成HgS，然后使其与FeS共沉淀而分离除去。
有关反应如下：
Hg2＋＋S2-→HgS↓
Fe2＋＋S2-→FeS↓
（5）含铅废液的处理：含铅废液的浓度不得超过1.0×10-6。可用氢氧化物共沉淀法处理。先用碱液调pH＝11，把Pb2＋转变成难溶的Pb（OH）2沉淀，然后加铝盐凝聚剂Al2（SO4）3使生成Al（OH）3沉淀，此时pH值为7～8，即产生Al（OH）3和Pb（OH）2共沉淀。静置澄清后分离沉淀，排放废液。
有关反应如下：
Pb2＋＋2OH-→Pb（OH）2↓
Al3＋＋3OH-→Al（OH）3↓
（6）含镉废液的处理：90% 的镉应用于电镀、颜料、合金及电池等，对环境监测站化验室含镉废水实用的处理方法有沉淀法、吸附法。使用沉淀法，沉淀剂有氢氧化物、硫化物、聚合硫酸铁，使用氢氧化物，pH控制在10以上，可达满意效果；使用硫化物pH控制在9以上；使用聚合硫酸铁pH控制在8.5～9.5范围。吸附法，可使用活性炭、风化煤、磺化煤作吸附剂。
（7）含酚废液的处置：随着石油化工、塑料、合成纤维、焦化等工业的迅速发展，各种含酚废水也相应增多，酚的毒性较高，使用活性炭作吸附剂是一种可行的方法。对于其他有毒有害有机废水，化验员也可用此方法。
实验指南与安全提示
盐酸既有挥发性，又有腐蚀性，使用时注意通风，避免吸入、接触皮肤和衣物。
试样分解完全时，剩余残渣应为白色或接近白色的SiO2，如仍有黑色残渣，则说明试样分解不够完全。
含铁的硅酸盐难溶于盐酸，可加入少许NaF、NH4F使试样分解完全。磁铁矿溶解的速度缓慢，可加几滴SnCl2助溶。
对于含硫化物或有机物的铁矿石，应将试样预先在550～600℃温度下灼烧以除去硫和有机物，再以HCl分解。对于酸不能分解的试样，可以采用碱熔融法。
用SnCl2还原Fe3＋时，溶液体积不能过大，HCl浓度不能太小，温度不能低于60℃，否则还原速度很慢。容易使滴加的SnCl2过量太多，故冲洗表面皿及烧杯内壁时，用水不能太多。
滴定前要加入一定量的硫-磷混酸。这是由于一方面滴定反应需在一定酸度下进行（1～3mol/L），另一方面磷酸与三价铁形成无色配合离子，利于终点判别。在硫-磷混酸溶液中，Fe2＋极易被氧化，故还原后应马上滴定。二苯胺磺酸钠指示剂加入后，溶液呈无色。随着K2Cr2O7的滴入，Cr3＋生成，溶液由无色逐渐变为绿色。终点时，由绿色变为紫色。
指示剂必须用新配制的，每周应更换一次。
由于在无Fe2＋存在的情况下，K2Cr2O7对二苯胺磺酸钠的氧化反应速率很慢。因此，在进行空白试验时，不易获得准确的空白值。为此，可在按分析手续处理的介质中，分三次连续加入等量的Fe（Ⅱ）标准滴定溶液，并用K2Cr2O7标准滴定溶液做三次相应的滴定。将第一次滴定值减去第二、第三次滴定值的差值的平均值，即为包括指示剂二苯胺磺酸钠消耗K2Cr2O7在内的准确的空白值。
案例分析
赣州钴钨公司实验室某员工在使用氯化亚锡还原-重铬酸钾滴定法测定含铁矿石中的总铁含量时，用王水溶解矿石样品氯化亚锡还原等步骤圴按照操作规程进行，但在进行滴定操作过程中，发现滴定终点不敏锐，测定结果严重偏低，以你所学知识，分析造成结果偏低的可能原因。
拓展提高
铁矿石分析总述及铁矿石系统分析流程
铁矿石的简项分析，一般需要测定全铁、二氧化硅、硫和磷等，因为铁矿石中硅、硫和磷等属于有害杂质。有时需要测定亚铁及可溶铁，以便对于铁矿进行工业评价。在组合分析中还需增加氧化铝、氧化钙、氧化镁、氧化锰及砷、钾和钠等。在全分析中主要考虑铁矿的综合利用、综合评价以及特殊的需要，还要测定钒、钛、铬、镍、钴、吸附水、化合水、灼烧减量及二氧化碳等。稀有、分散元素也必须考虑综合利用。为了减少一些不必要的化学分析工作量，在确定分析项目之前，应先进行光谱半定量全分析。
铁矿石系统分析流程，可采用氢氧化钾（或加入少许过氧化钠）分解试样，水浸取后加酸酸化，过滤后滤液装于250mL容量瓶中。流程图见2-1。
图2-1 铁矿石系统分析流程图
C. 铁矿中全铁含量的测定方法有什么
铁矿石中铁的测定
铁是地球上分布最广的金属元素之一，在地壳中的平均含量为5％，在元素丰度表中位于氧、硅和铝之后，居第四位。自然界中已知的铁矿物有300多种，但在当前技术条件下，具有工业利用价值的主要是磁铁矿(Fe3O4含铁72.4％)、赤铁矿(Fe2O3含铁70.0％)、菱铁矿(FeCO3含 铁48.2％)、褐铁矿(Fe2O3·nH2O含铁48％～62.9％)等。
铁矿石是钢铁工业的基本原料，可冶炼成生铁、熟铁、铁合金、碳素钢、合金钢、特种钢等。用于高炉炼铁的铁矿石，要求其全铁TFe(全铁含量)≥50％，S≤0.3％，P≤0.25％，Cu≤0.2％，Pb≤0.1％，Zn≤0.1％，Sn≤0.08％，而开采出来的原矿石中铁的品位一般只有20％～40％．通过选矿富集，可将矿石的品位提高到50％～65％。我国每年从国外进口大量商品铁矿石。
铁矿石的常规分析是做简项分析，即测定全铁(TFe)、亚铁、可溶铁、硅、硫、磷。钱分析还要测定：氧化铝、氧化钙、氧化镁、氧化锰、砷、钾、钠、钒、铁、铬、镍、钴，铋、银、钡、锶、锂、稀有分散元素。吸附水、化合水、灼烧减量及二氧化碳等。本节着重介绍全铁的测定。
一、铁矿石试样的分解
铁矿石属于较难分解的矿物，分解速度很慢，分析试样应通过200目筛，或试样粒度不大于0.074mm。
铁矿石一般能被盐酸在低温电炉上加热分解，如残渣为白色，表明试样分解完全若残渣有黑色或其它颜色，是因为铁的硅酸盐难溶于盐酸，可加入氢氟酸或氟化铵再加热使试样分解完全，磁铁矿的分解速度很慢，可用硫－磷混合酸（1+2）在高温电炉上加热分解，但应注意加热时间不能太长，以防止生成焦磷酸盐。
部分铁矿石试样的酸分解较困难，宜采用碱熔法分解试样，常用的熔剂有碳酸钠、过氧化钠、氢氧化钠和过氧化钠－碳酸钠（1+2）混合熔剂等，在银坩埚、镍坩埚、高铝坩埚或石墨坩埚中进行。碱熔分解后，再用盐酸溶液浸取。
二、铁矿石中铁的分析方法概述
铁矿石中铁的含量较高，一般在20～70％之间，其分析方法有氯化亚锡－氯化汞－重铬酸钾容量法，三氯化钛－重铬酸钾容量法和氯化亚锡－氯化汞－硫酸铈容量法。
第一种方法（又称汞盐重铬酸钾法）是测定铁矿石中铁的经典方法，具有简便、快捷、准确、稳定、容易掌握等优点，在实际工作中得到了广泛应用，成为国家标准方法之一——《铁矿石化学分析方法，氯化亚锡－氯化汞－重铬酸钾容量法测定全铁量》（GB/T6730.4-1986）。其基本原理是：在热、浓盐酸介质中，用氯化亚锡还原试液中的Fe（Ⅲ）为Fe（Ⅱ），过量的氯化亚锡用氯化汞氧化除去，在硫－磷混合酸存在下，以二苯胺磺酸钠为指示剂，用重铬酸钾标准滴定溶液滴定生成所有Fe（Ⅱ）至溶液呈现稳定的紫色为终点，以重铬酸钾标准溶液的消耗量来计算出试样中铁的含量。
(1)在实际工作中，为了使Fe（Ⅲ）能较为迅速地还原完全，常将制备溶液加热到小体积时，趁热滴加SnCl2溶液至黄色褪去。趁热加入SnCl2溶液，是因为Sn（Ⅱ）还原Fe（Ⅲ）的反应在室温下进行得很慢，提高温度到近沸，可加快反应速度。浓缩至小体积，既提高了酸度，防止SnCl2水解，又提高了反应物浓度，有利于Fe（Ⅲ）的还原和还原完全时颜色变化的观察。
(2)加HgCl2除去过量的SnCl2必须在冷溶液中进行，其氧化作用较慢，在加入HgCl2溶液后需放置2～3min，才能滴定。因为在热溶液中，HgCl2可氧化Fe（Ⅱ），使测定结果偏低：加入HgCI2溶液后不放置，或放置时间太短，反应不完全，Sn（Ⅱ）未除尽，使结果偏高：若放置时间过长，已被还原的Fe（Ⅱ）可被空气中的氧所氧化，使结果偏低。
(3)滴定前加入硫－磷混合酸的作用：是保证K2Cr2O7氧化能力所需的酸度，二是H3PO4与Fe（Ⅲ）形成无色配离子[Fe(HpO4)2]-，既可消除FeCl3黄色对终点色变的影响，又可降低Fe（Ⅲ）/Fe（Ⅱ）电对的电位，使滴定突跃范围变宽，指示剂颜色突变明显。但是，必须注意，在H3PO4介质中，Fe（Ⅱ）的稳定性较差，加入硫－磷混合酸后，要尽快滴定。
(4)二苯胺磺酸钠与K2Cr2O7的反应速度本来很慢，因微量Fe（Ⅱ）具有催化作用，使其与K2Cr2O7的反应迅速进行，变色敏锐。因此，同时做空白试验时，要加入一定量的硫酸亚铁铵溶液。由于指示剂被氧化时也消耗K2Cr2O7，所以应严格控制指示剂用量。
第二种方法（又叫无汞盐重铬酸钾法）是由于汞盐有剧毒，污染环境，危害人体健康，人们提出了改进方法，避免使用汞盐。该方法的应用较为普遍，也是国家标准分析方法之一——《铁矿石化学分析方法，三氯化钛－重铬酸钾容量法测定全铁量》（GB/T6730.5-1986）。其基本原理是：在盐酸介质中，用三氯化钛溶液将试液中的Fe（Ⅲ）还原为Fe（Ⅱ）。Fe（Ⅲ）被还原完全的终点，用钨酸钠（也可用甲基橙、中性红、次甲基蓝等）溶液来指示。当无色钨酸钠溶液变为蓝色（钨蓝）时，表示Fe（Ⅲ）已还原完全。用重铬酸钾溶液氧化过量的三氯化钛至钨蓝刚消失，然后加入硫－磷混合酸，以二苯胺磺酸钠为指示剂，用重铬酸钾标准滴定溶液滴定生成所有Fe（Ⅱ）至溶液呈现稳定的紫色为终点。
第三种方法是在第一种方法的基础上，只将重铬酸钾标准滴定溶液替换为硫酸铈标准滴定溶液作为氧化剂来滴定Fe（Ⅱ）。它适合测定含砷、锑较高的试样。
D. 铁矿物半微量化学分析法
称取20mg试样，用盐酸分解，残渣再用碱熔，制成系统分析溶液，然后用光度法测定TFe、SiO2、TiO2、Al2O3和P2O5，用原子吸收光谱法测定MnO、CaO和MgO，用电感耦合等离子体发射光谱法测定NiO、CoO、V2O5和Cr2O3，其分析流程见图68.1。
图68.1 铁矿物半微量分析流程图
分析步骤
称取20mg(精确至0.01mg)试样，置于50mL烧杯中，加4mLHCl溶解，过滤，滤液用100mL容量瓶承接，残渣用(1+99)HCl和水洗涤数次，滤纸灰化灼烧后将残渣小心移至铂坩埚盖上，加0.2gNa2O2，混匀，加2粒NaOH，于500℃高温炉中熔10min，取出坩埚盖，置于100mL塑料杯中用20mL热水提取，塑料杯内事先加入2滴0.2g/L锇酸钠溶液，将提取液于沸水浴中保温20min，然后用2mLHCl酸化，将酸化后的溶液与滤液合并，用水稀释至刻度，摇匀。此溶液供TFe等12个组分测定用。
(1)全铁的测定
移取5.0mL试液于100mL容量瓶中，加50mL水、2.5mL250g/L磺基水杨酸溶液，用(1+1)NH4OH中和至黄色，过量8mL，用水稀释至刻度，摇匀。以试剂空白为参比，用0.5cm或1cm比色皿，于波长420nm处测量吸光度。
校准曲线0～1000μgFe2O3。
(2)硅的测定
移取10.0mL试液于25mL容量瓶中，用硅钼蓝光度法测定。
校准曲线0～50μgSiO2。
(3)钛的测定
移取10.0mL试液于20mL比色管中，用二安替比林甲烷光度法测定。
校准曲线0～20μgTiO2，加入与试样中大致相当的铁量。
(4)铝的测定
移取5.0mL试液于25mL容量瓶中，用铬天青S光度法测定
校准曲线0～50μgAl2O3。
(5)镍、铬、钴和钒的测定
移取10.0mL试液，在6mol/LHCl介质中用乙醚萃取分离铁后，制备成!(HCl)=5%溶液，用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)测定。
(6)锰、钙、镁的测定
移取20.0mL试液于25mL容量瓶中，加入1mL50g/LSr溶液，水稀释至刻度，摇匀，用原子吸收光谱法测定。
校准曲线0～40μgMnO，0～100μgCaO，0～100μgMgO。加入与试样中大致相当的铁量。
(7)磷的测定
移取5.0mL试液于25mL容量瓶中，用磷钼蓝光度法测定。
校准曲线0～20μgP2O5。
另取样单独测定FeO和CO2。
E. 任务了解矿物鉴定的常用方法
一、鉴定矿物的化学方法
矿物鉴定的化学方法包括简易化学分析和化学全分析。
(一)简易化学分析法
简易化学分析法，就是以少数几种药品，通过简便的试验操作，能迅速定性地检验出样品 (待定矿物)所含的主要化学成分，达到鉴定矿物的目的。常用的有斑点法、显微化学分析法及珠球反应等。
1.斑点法
这一方法是将少量待定矿物的粉末溶于溶剂 (水或酸)中，使矿物中的元素呈离子状态，然后加微量试剂于溶液中，根据反应的颜色来确定元素的种类。这一试验可在白瓷板、玻璃板或滤纸上进行。此法对金属硫化物及氧化物的效果较好。
现以测试黄铁矿中是否含镍 (Ni)为例，说明斑点法的具体做法。将少许矿粉置玻璃板上，加一滴HNO3并加热蒸干，如此反复几次，以便溶解进行完全，稍冷后加一滴氨水使溶液呈碱性，并用滤纸吸取，再在滤纸上加一滴2%的二甲基乙二醛肟酒精溶液(镍试剂)，若出现粉红色斑点 (二甲基乙二醛镍)，表明矿物中确有镍的存在。因此该矿物应为含镍黄铁矿。
2.显微化学分析法
该法也是先将矿物制成溶液，从中吸取一滴置载玻片上，然后加适当的试剂，在显微镜下观察反应沉淀物的晶形和颜色等特征，即可鉴定出矿物所含的元素。
这种方法用来区别某些相似矿物是很有效的，例如呈致密块状的白钨矿Ca[WO4]与重晶石Ba[SO4]相似，此时只要在前者的溶液中滴一滴1∶3H2SO4，如果出现石膏结晶(无色透明，常有燕尾双晶)，表明要鉴定的矿物为白钨矿而不是重晶石。
3.珠球反应
这是测定变价金属元素的一种灵敏而简易的方法。测定时将固定在玻璃棒上的铂丝之前端弯成一直径约为1mm的小圆圈，然后放入氧化焰中加热。清污后趁热粘上硼砂 (或磷盐)，再放入氧化焰中煅烧，如此反复几次，直到硼砂熔成无色透明的小球为止。此时即可将灼热的珠球粘上疑为含某种变价元素的矿物粉末 (注意！一定要少)，然后将珠球先后分别送入氧化焰及还原焰中煅烧，使所含元素发生氧化、还原反应，借反应后得到的高价态和低价态离子的颜色来判定为何种元素。例如在氧比焰中珠球为红紫色，放入还原焰中煅烧一段时间后变为无色时，表明所试样品应为含锰矿物，具体矿物的名称可根据其他特征确定之。
(二)化学全分析
化学全分析包括定性和定量的系统化学分析。进行这一分析时需要较为繁多的设备和标准试剂，需要较纯 (98%以上)和较多的样品，需要较高的技术和较长的时间。因此，这一方法是很不经济的，除非在研究矿物新种和亚种的详细成分、组成可变矿物的成分变化规律以及矿床的工业评价时才采用。通常在使用这一方法之前，必须进行光谱分析，得出分析结果以备参考。
二、鉴定矿物的物理方法
矿物鉴定的物理方法是以物理学原理为基础，借助各种仪器测定矿物的各种物理性质来鉴定矿物。主要方法有:
1.偏光显微镜和反光显微镜鉴定法
偏光显微镜鉴定方法是根据晶体的均一性和异向性，并利用晶体的光学性质而鉴定矿物的方法。应用这种方法时，须将矿物、岩石磨制成薄片，在透射光作用下，观察和测定矿物的晶形、解理和各项光学性质 (颜色、多色性、突起、干涉色、折射率、双折射、消光类型、消光角、延性符合以及轴性、光性符号等)。
反光显微镜 (也称矿相显微镜)主要用以观察和测定不透明矿物 (金属矿物)的光学性质 (矿物的反射率、双反射率、反射色、反射多色性、内反射等)，以确定矿石矿物成分、矿石结构、构造及矿床成因方面的问题。
2.电子显微镜研究法
电子显微镜研究法是一种适宜于研究粒度在1μm以下的微粒矿物的方法，尤以研究粒度小于5μm的具有高分散度的黏土矿物最为有效。可分为扫描电子显微镜和透射电子显微镜两种方法。
黏土类矿物由于颗粒极细 (一般2μm左右)，常呈分散状态，研究用的样品需用悬浮法进行制备，待干燥后，置于具有超高放大倍数的电子显微镜下，在真空中使通过聚焦系统的电子光束照射样品，可在荧光屏上显出放大数十万倍甚至百万倍的矿物图像，据此以研究各种细分散矿物的晶形轮廓、晶面特征、连晶形态等，用此来区别矿物和研究它们的成因。
此外，超高压电子显微镜发出的强力电子束能透过矿物晶体，这就使得人们长期以来梦寐以求的直接观察晶体结构和晶体缺陷的愿望得到实现。
3.X射线分析法
X射线分析法是基于X射线的波长与结晶矿物内部质点间的距离相近，属于同一个数量级(Å)，当X射线进入矿物晶体后可以产生衍射。由于每一种矿物都有自己独特的化学组成和晶体结构，其衍射图样也各有其独有的特征。对这种图样进行分析计算，就可以鉴定结晶矿物的相 (每个矿物种就是一个相)，并确定它内部原子 (或离子)间的距离和排列方式。因此，X射线分析已成为研究晶体结构和进行物相分析的最有效方法。
4.光谱分析
光谱分析法的理论基础是，各种化学元素在受到高温光源 (电弧或电火花)激发时，都能发射出它们各自的特征谱线，经棱镜或光栅分光测定后，既可根据样品所出现的特征谱线进行定性分析，也可按谱线的强度进行定量分析。这一方法是目前测定矿物化学成分时普遍采用的一种分析手段。其主要优点是样品用量少 (数毫克)，能迅速准确地测定矿物中的金属阳离子，特别是对于稀有元素也能获得良好的结果。缺点是仪器复杂昂贵，并需较好的工作条件。
5.电子探针分析
电子探针分析是一种最适用于测定微小矿物和包体成分的定性、定量以及稀有元素、贵金属元素赋存状态的方法。其测定元素的范围由从原子序数为5的硼直到92的铀。仪器主要由探针、自动记录系统及真空泵等部分组成，探针部分相当于一个X射线管，即由阴极发出来的高达35～50kV的高速电子流经电磁透镜聚焦成极细小 (最小可达0.3μm)的电子束——探针，直接打到作为阳极的样品上，此时，由样品内所含元素发生的初级X射线 (包括连续谱和特征谱)，经衍射晶体分光后，由多道记数管同时测定若干元素的特征X射线的强度，并用内标法或外标法算出元素含量。
6.红外吸收光谱
简称红外光谱，是在红外线的照射下引起分子中振动能级 (电偶极矩)的跃迁而产生的一种吸收光谱。由于被吸收的特征频率取决于组成物质的原子量、键力以及分子中原子分布的几何特点，即取决于物质的化学组成及内部结构，因此每一种矿物都有自己的特征吸收谱，包括谱带位置、谱带数目、带宽及吸收强度等。
红外吸收光谱分析样品一般需要1.5mg，最常使用的制样方法是压片法，即把试样与KBr一起研细，压成小圆片，然后放在仪器内测试。
目前红外吸收光谱分析在矿物学研究中已成为一种重要的手段。根据光谱中吸收峰的位置和形状可以推断未知矿物的结构，是X射线衍射分析的重要辅助方法，依照特征峰的吸收强度来测定混入物中各组分的含量。此外，红外光谱分析对考察矿物中水的存在形式、配阴离子团、类质同象混入物的细微变化和矿物相变等方面都是一种有效的手段。
三、鉴定矿物的物理-化学方法
当前用于矿物鉴定最主要的物理-化学方法有热分析、极谱分析及电渗分析等。其中，热分析是一种较为普遍的方法，几乎适用于各类矿物，特别是对黏土矿物，以及碳酸盐、硫酸盐、氢氧化物矿物的鉴定最为有效。
热分析法是根据矿物在不同温度下所发生的脱水、分解、氧化、同质多象转变等热效应特征，来鉴定和研究矿物的一种方法。它包括热重分析和差热分析。
1.热重分析
热重分析是测定矿物在加热过程中的质量变化来研究矿物的一种方法。由于大多数矿物在加热时因脱水而失去一部分质量，故又称失重分析或脱水试验。用热天平来测定矿物在不同温度下所失去的质量而获得热重曲线。曲线的形式决定于水在矿物中的赋存形式和在晶体结构中的存在位置。不同的含水矿物具有不同的脱水曲线。
这一方法只限于鉴定、研究含水矿物。
2.差热分析
矿物在连续地加热过程中，伴随物理—化学变化而产生吸热或放热效应。不同的矿物出现热效应时的温度和热效应的强度是互不相同的，而对同种矿物来说，只要实验条件相同，则总是基本固定的。因此，只要准确地测定了热效应出现时的温度和热效应的强度，并和已知资料进行对比，就能对矿物做出定性和定量的分析。
差热分析法的具体工作过程是，将试样粉末与中性体 (在加热过程中不产生热效应的物质，通常用煅烧过的Al2O3)粉末分别装入样品容器，然后同时送入一高温炉中加热。
由于中性体是不发生任何热效应的物质，所以在加热过程中，当试样发生吸热或放热效应时，其温度将低于或高于中性体。此时，插在它们中间的一对反接的热电偶 (铂-铑-铂热电偶)将把两者之间的温度差转换成温差电动势，并借光电反射检流计或电子电位差计记录成差热曲线。
图1-1中的实线曲线为高岭石的差热曲线，其横坐标表示加热温度 (℃)，纵坐标表示发生热效应时样品与中性体的温度差 (ΔT)。高岭石的差热曲线特点是:在580℃时，由于结构水 (OH)-的失去和晶格的破坏而出现一个大的吸热谷，980℃时，因新结晶成γ-Al2O3，而显出一个尖锐的放热峰。
图1-1 高岭石差热曲线(1)和脱水曲线(2)
差热分析的优点是样品用量少 (100～200mg)，分析时间短 (90min以下)，而且设备简单，可以自行装置。缺点是许多矿物的热效应数据近似，尤其当混合样品不能分离时，就会互相干扰，从而使鉴定工作复杂化。为了排除这种干扰，应与其他方法 (特别是X射线分析)配合使用。
对非专业鉴定人员而言，主要是根据工作的目的、要求和具体条件，正确地选择适当而有效的测试方法 (表1-1)，按送样要求进行加工，并正确地使用测试结果。
表1-1 矿物鉴定方法的选择
续表
以上介绍的是目前最常使用的方法，其他方法还很多，如中子活化分析、核磁共振、顺磁共振、穆斯堡尔效应、包裹体研究、稳定同位素研究等，需要时可查阅专门资料。
学习指导
通过学习情境的学习了解矿物鉴定的基本方法，目的是为了我们在今后工作中知道怎样去鉴定矿物，并不要求我们掌握所有的鉴定方法，目前只需要掌握肉眼鉴定和简易化学试验方法即可，但要知道鉴定矿物的一般步骤、正确选择鉴定方法。
练习与思考
1.名词解释
矿物 矿物鉴定 肉眼鉴定 仪器鉴定
2.选择题
(1)确定矿物的外部特征采用哪种方法? ()
A.肉眼鉴定法
B.显微镜
C.化学分析
D.核磁共振
(2)测定矿物的化学成分用哪种方法? ()
A.均一法
B.光谱分析
C.热分析
D.质谱分析
(3)测定矿物某种物性或晶体结构数据采用哪种方法? ()
A.冷冻法
B.简易化学分析法
C.电子显微镜
D.中子活化分析
3.简答题
(1)怎样鉴定矿物? 怎样选择矿物鉴定方法?
(2)肉眼鉴定矿物时应注意的问题?
F. 任务铁矿石中亚铁的测定
——重铬酸钾滴定法
任务描述
铁矿石（包括球团矿﹑烧结矿等）作为高炉炼铁的主要原料，其直接影响着高炉冶炼过程的经济技术指标，除要求铁矿石有较高的品位外，还需对铁矿石中亚铁成分进行分析，在冶炼过程中亚铁要用CO和C还原成Fe。烧结矿中亚铁的含量高则强度高，但增加还原难度，需要消耗更多的焦炭，因此烧结时要严格控制亚铁的含量。现在各实验室广泛采用GB/T 6730.8-1986标准进行亚铁的分析。本任务旨在通过实际操作训练，学会重铬酸钾滴定法测定铁矿石中亚铁含量；能真实、规范记录原始记录并按有效数字修约进行结果计算。
任务实施
一、仪器和试剂准备
（1）玻璃仪器：酸式滴定管、锥形瓶、容量瓶、烧杯。
（2）碳酸氢钠、饱和碳酸氢钠溶液。
（3）硫酸-磷酸混合酸：于800mL水中加入100mL硫酸（1＋1），加入100mL磷酸（ρ＝1.70g/mL）。
（4）氟化钠。
（5）二苯胺磺酸钠溶液（0.2%）：用少许水溶解 0.2g 二苯胺磺酸钠，稀释至100mL，贮存该溶液于棕色瓶中。
（6）重铬酸钾标准溶液（0.0050mol/L）：称取1.4709g预先在150℃温度下烘干1h的重铬酸钾（基准试剂）溶于水，移入1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。
（7）三氯化铁溶液（3%）：称取3g 三氯化铁（FeCl3·6H2O），溶于100mL 水中，混匀（如溶液会浑浊，应过滤后使用）。
（8）硫酸亚铁铵溶液：称取11.82g硫酸亚铁铵（（NH4）2Fe（SO4）2·6H2O）溶于硫酸（5＋95）中，移入1000mL容量瓶中，以硫酸（5＋95）稀至刻度（约0.03mol/L）。
二、分析步骤
称取试样0.2000g置于300mL锥形瓶中，加入30mL三氯化铁溶液（3%），电磁搅拌20min，加入0.5g氟化钠溶液、30mL浓盐酸溶液、约0.5～1g碳酸氢钠，立即盖上带短胶管的橡胶塞（或瓷坩埚盖），置于低温电炉上加热分解，并保持微沸状态20～40min，浓缩试液体积至20～30mL时取下，将导管的一端迅速插入饱和碳酸氢钠溶液中，将锥形瓶冷却至室温，加入100mL硫酸-磷酸混合酸，加入5 滴二苯胺磺酸钠溶液，立即以重铬酸钾标准溶液滴定至呈稳定的紫红色即为终点。
向随同试样空白溶液中加入6.00mL硫酸亚铁铵溶液、100mL硫酸-磷酸混合酸，加5滴二苯胺磺酸钠指示剂，用重铬酸钾标准液滴定至呈稳定紫色，记下消耗重铬酸钾标准溶液的毫升数（A），再向溶液中加入6.00mL硫酸亚铁铵溶液，再以重铬酸钾标准溶液滴定至稳定紫色。记下滴定的毫升数（B），则V0＝A-B即为空白值。
三、结果计算
岩石矿物分析
式中：w［Fe（Ⅱ）］为亚铁的质量分数，%；m为称取试样质量，g；V为滴定试样溶液消耗重铬酸钾标准溶液的体积，mL；V0为滴定空白消耗重铬酸钾标准溶液的体积，mL；C为重铬酸钾标准溶液浓度，mol/L；MFe为金属铁的含量，%。
四、质量记录表格填写
任务完成后，填写附录一中表格3、4、5。
任务分析
一、重铬酸钾法测定亚铁原理
在岩石中测定亚铁和测定全铁的方法原理是一样的，所不同的是试样分解。如何使试样分解完全，而在分解过程中又不致使亚铁氧化，是测定亚铁的关键。试液以三氯化铁溶液浸取后，再加入盐酸使金属铁和亚铁均进入溶液。以重铬酸钾容量法测得其合量，减去金属铁的量，即得亚铁的量。
二、试样的分解
在分解测定亚铁的试样时，一般采用酸溶分解法。常用的溶剂有盐酸、盐酸-氟化钠、氢氟酸-硫酸等。为了防止Fe2＋被空气氧化，需将体系与空气隔绝。常用的方法是在CO2气氛中分解试样。在分解试样时，加入碳酸氢钠，使产生CO2气体以防止亚铁氧化。
三、干扰元素消除
在亚铁的测定中，硫、锰是主要的干扰元素。试样中含有硫化物时，被酸分解而产生硫化氢，可将部分三价铁还原为二价铁，使测定结果偏高。用硫酸、氢氟酸和氯化汞的混合液分解试样，可以消除硫的干扰。
四价锰在试样被酸分解过程中会氧化二价铁，而使结果偏低。在用酸分解时，加入Na2SO3或H2SO3将试样的高价锰还原为二价锰，然后进行Fe2＋的测定。
四、亚铁离子检验方法
［方法1］观察颜色，亚铁离子一般呈浅绿色。
［方法2］加入硫氰化钾，不显血红色，然后加入氯水，显血红色，则为亚铁离子。反应离子方程式：
2Fe2＋＋Cl2→2Fe3＋＋2Cl-
Fe3＋＋3SCN-→Fe（SCN）3
［方法3］加入氢氧化钠溶液，生成白色沉淀，白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色。这证明有铁离子存在。
［方法4］向溶液中加入酸性高锰酸钾，若褪色，则有二价铁。
［方法5］向溶液中加入醋酸钠，由于二价铁遇醋酸钠无反应，而三价铁则发生双水解，产生沉淀，再结合方法3或4，则可判断。
实验指南与安全提示
实验中应注意安全用电，防止由于用电不当造成人身伤害。
为防止亚铁被氧化，锥形瓶干燥为好，称重后不可久置。整个操作过程应迅速，分解试样时应保持微沸，不可中断，避免试液接触空气使亚铁离子氧化，导致结果偏低。
分解试样时，不得加入硝酸及其他氧化性物质，防止结果偏低。
为避免二价铁被空气氧化，试样分解时加入少量碳酸氢钠，它与稀盐酸生成大量的二氧化碳，达到隔绝空气的目的。
本法不适用于含硫高的试样，因在溶样过程中生成的硫化氢，能将三价铁还原为二价铁，导致结果偏高。
其他还原性态物质和高价锰等氧化态物质对本法存在干扰。
案例分析
一河流上游排污口排出一股（A）浅绿色的水，由河滩漫延时逐渐变成黄色。此股水遇到下游一股（B）无色水即刻变成黑水，请分析黑色物质为何物？如何验证？
☆分析：
上游浅绿色水含Fe2＋，流经河滩时Fe2＋被空气中的氧氧化为Fe3＋；铁的黑色生成物应为（Fe2S3＋FeS）。
分别取A、B两股水样。A 股水，加铁氰化钾 K3［Fe（CN）6］，若生成深蓝色沉淀Fe3［Fe（CN）6］2，则确认为Fe2＋；B股水加醋酸锌溶液，若生成白色沉淀，则说明B股水中含有S2-，也即确证生成的黑色物质为铁的硫化物（Fe2S3＋FeS）。
阅读材料
铁的冶炼
1.古代的炼铁
天然的纯铁在自然界几乎不存在，人类最早发现和使用的铁，是天空中落下的陨铁。陨铁是铁和镍、钴等金属的混合物，含铁量较高。但是，陨铁毕竟十分稀少，它对制造生产工具起不了什么大的作用。但通过对陨铁的利用，毕竟使人们初步认识到铁。
原始的炼铁方法，大致是在山坡上就地挖坑，内壁用石块堆砌，形成一个简陋的“炉膛”，然后将铁矿石和木炭一层夹一层地放进“炉膛”，依赖自然通风，空气从“炉膛”下面的孔道进入，使木炭燃烧，部分矿石就被还原成铁。由于通风不足，“炉膛”又小，故炉温难以提高，生成的铁混有许多渣滓，叫毛铁。
铁的冶炼和应用以埃及和我国为最早。用高炉来炼铁，我国要比欧洲大约早1000多年。
2.炼铁的矿石及识别
铁在自然界中的分布很广，主要以化合态存在，含铁的矿石很多，具有冶炼价值的铁矿石有磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿等。识别铁矿石的方法通常是利用其颜色、光泽、密度、磁性、条痕等性质。
（1）磁铁矿（Fe3O4）：黑色，用矿石在粗瓷片上刻划，留下的条痕是黑色的。具有强磁性，密度为4.9～5.2g/cm3。
（2）赤铁矿（Fe2O3）：颜色暗红，含铁量越高，颜色就越深，甚至接近黑色，但是瓷片留下的条痕仍然是红色，不具磁性。呈致密块状或结晶块状（镜铁矿）产出，也有呈土状产出。密度为5～5.3g/cm3。
（3）褐铁矿（Fe2O3·3H2O）：矿石有黄褐、褐和黑褐等多种颜色，瓷片的条痕呈黄褐色。无磁性，密度为3.3～4g/cm3。
（4）菱铁矿（FeCO3）：有黄白、浅褐或深褐等颜色。性脆，无磁性，在盐酸里有气泡（CO2）冒出。密度为3.8～3.9g/cm3。
3.炼铁的原理
在高温条件下，利用还原剂一氧化碳从铁的氧化物中将铁还原出来。
4.炼铁的过程及反应（以赤铁矿为例）
（1）焦炭燃烧产生热量并生成还原剂：
（2）氧化铁被CO还原成铁：
（3）SiO2与CaCO3分解产生的CaO反应生成硅酸钙：