工业分析chapter

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1、第三章 硅酸盐分析 1 概述 2 二氧化硅的测定 3 三氧化二铁的测定 4 三氧化二铝的测定 5 二氧化钛的测定 6 氧化钙、氧化镁的测定 7 水分的测定 8 烧失量的测定 9 钾、钠 10 全分析结果的表示和计算 二、硅酸盐的组成及分析项目 硅酸盐分子式 通常用硅酸酐及构成硅酸盐的金属氧化物 的分子式分开写来表示，如： 长石为K2Al2Si6O16可写成K2OAl2O36SiO2 白云母为H4K2Al6Si6O24可写成K2O3Al2O3 6SiO22H2O 硅酸盐的分析项目 主要成分、次要成分、某些稀有元素 1 概述 一、硅酸盐分析 三、试样的分解 盐酸:玻璃器皿或陶瓷、石英、金、铂、塑料

2、 氢氟酸 ：SiO2+4HF= SiF4+2H2O 加少量的硫酸或高氯酸作辅助酸。0.40.5g试样加入57mL 氢氟酸，试样分解不完全，可补加5mL,H2SO4(1+1)以0.25 0.5 mL为宜。铂、金、聚四氟乙烯或热解石墨坩埚。 磷酸：Fe2O3 + 4H3PO4 =2Fe(PO4)23- + 3H2O +6H+ 硫酸:分解萤石，破坏试样中的有机物，分解铬铁矿，混合使用 （H2SO4 + H3PO4; H2SO4 + HCl) 高氯酸: 在加热浓的高氯酸时，遇有机物发生爆炸！ 1 酸溶分解法 SiO2 碱金属氧化物 比值越小，碱性越强，越易被酸溶解 2 熔融法 （1）碳酸钠 碳酸钠与硅

3、酸盐一起熔融时，硅酸盐被分解为碱金属硅酸盐、 铝酸盐等的混合物，熔融反应是如下： 熔黏土：Al2O32SiO22H2O + 3Na2CO3 = 2Na2SiO3 + 2NaAlO2 + 3CO2 + 2H2O 熔长石：K2OAl2O32SiO2 + 6Na2CO3 = 6Na2SiO3 + 2KAlO2 + 6CO2 碳酸钠的用量一般为试料用量的6-8倍，熔融温度为950-1000 ，熔融时间20-40min，由于熔融温度高，一般选用铂坩埚为熔器。 （2）硼砂-碳酸钠混合熔剂（Na2B4O7-Na2CO3） 硼砂-碳酸钠混合熔剂是一种熔融能力很强的非氧化性熔剂。无 水碳酸钠与硼砂的质量比通常是

4、1:1或2:1，混合溶剂可先在铂皿中 于500-600下焙烧，除去硼砂中结晶水，防止硼砂脱水时溅失。 混合熔剂用量一般为试料量的5-10倍。 （3）氢氧化钠（钾）（NaOH、KOH） 常用于单独称样以氟硅酸钾容量法测定SiO2 ，用氢氧化钠（钾）为熔剂时，一般在铁、镍、 银、金坩埚中进行，一般为试料用量的10-20倍， 熔融温度在600-700，熔融时间20-30min。 （4）过氧化钠（Na2O2） 过氧化钠是强碱、强氧化剂，常用来分解 Na2CO3和NaOH所不能分解的试样。如：锆刚玉 、锆英石、铬铁矿及一些陶瓷釉料等试样，进行 硼、磷、硫、铬等元素的测定。 四、硅酸盐系统分析 1. 系统

5、分析与分析系统 系统分析：试样分解后，通过分离与掩蔽的方法，消除 干扰离子对测定的影响后，系统地、连贯地 进行数个项目的依次测定。 分析系统：在系统分析中，从式样的分解、组分分离到 依次测定的程序安排称为分析系统。 一个好的分析系统必须具备下述条件： 称量次数少 尽量避免分析过程的介质转换和引入分离方法 所选方法有好的精密度和准确度 实验范围广 2. 硅酸盐分析系统 （1）经典分析系统（如图3-1） （2）快速分析系统（如图3-2至3-4） 沉淀SiO2+nH2O+杂质 溶液Mg2+ 滤液弃 去 溶液Al3+、Fe3+、Ti4+、 Ca2+、Mg2+ SiO2 沉淀Fe2O3H2O、 Al2O

6、3H2O、TiO2H2O 溶液Ca2+、Mg2+ R2O3沉淀CaC2O4 CaO 沉淀 MgNH4PO4 MgO 沉淀 SiO2.nH2O 溶液Al3+、Fe3+、TiO2+ SiO2Fe2O3TiO2Al2O3 HCl酸化，蒸干脱水、HCl浸取、过滤 Na2CO3熔融、水提取 灼烧、 称重，H2F2+H2SO4处理 灼烧、 称重 残渣，K2S2O7熔融，稀H2SO4提取NH3H2O 沉淀、过滤 灼烧、称重 K2S2O7熔融，稀H2SO4提取 灼烧、 称重 K2CrO7 滴定法 K2O2 光度法 差减法灼烧、称重 (NH4)2C2O4 沉淀、过滤、洗涤 (NH4)2C2O4 沉淀、 过滤、洗

7、涤 试样 图3-1 硅酸盐岩石全分析的经典分析系统 试样 SiO2 Fe2O3 Al2O3 TiO2 MnO P2O5 CaO CaO+MgOMgO 第一次称样 EDTA 滴定法 差减法 EDTA滴定法 氧化光度法 磷钼蓝光度法 KIO4-(NH4)2S2O8 H2O2光度法 EDTA滴定法 K2Cr2O7滴定法 沉淀重量法或滴定法 试样 Na2O K2O H2F2+H2SO4分解 火焰光度法 制成HNO3溶液 第二次称样 镍（银）坩埚 NaOH熔融，水提取， HCl酸化，蒸至湿盐 状，动物胶凝聚，过 滤 图3-2 NaOH熔融快速分析系统 试样 SiO2 Al2O3 CaO MnO MgO

8、Fe2O3 K2O Na2O TiO2 P2O5 二安替比林甲烷光度法 磷钼蓝光度法 空气-乙炔火焰原子吸收光度法 空气-乙炔火焰原子吸收光度法 Na2O-乙炔火焰原子吸收光度法 Na2O-乙炔火焰原子吸收光度法 或硅钼蓝光度法 H2F2密闭加热分解 2%HCl-2%H3BO3提取， 制成2%HCl-2%H3BO3 溶液 图3-3 酸溶快速分析系统 试样 SiO2 Al2O3 TiO2 P2O5 Fe2O3 MnO CaO MgO K2O Na2O 二安替比林甲烷光度法 磷钼蓝光度法 铂坩埚 Li2B4O7熔融，酸分解， HCl溶液加热至沸，制成 HCl溶液 原子吸收光度法 铬天青S光度法 硅

9、钼蓝示差光度法 图3-4 四硼酸锂熔融分析系统 2 二氧化硅的测测定 一、重量法 1. 硅酸的性质和硅酸胶体的结构 硅酸有多种形式，其中偏硅酸是硅酸中的最简形式。 pH值为13时，低浓度的硅酸溶液中，硅酸以单分子形 式存在； pH值小于1大于3时，硅酸胶体化，聚合速度加快； pH值为5-6时，聚合速率最快，形成二聚物。 硅酸存在三种状态： 型：白色片状的水凝胶析出； 型：胶体状态留在溶液中； 型：单分子溶解状态。 2. 动物胶凝聚重量法 （1）测定原理 动物胶是一种富含氨基酸的蛋白质，在不同的酸度条件下，接受 或放出质子，显示为两性电解质。 在酸性介质中，动物胶质点带正电荷，可以吸引和中和硅酸

10、胶粒 的负电荷，同时动物胶亲水性很强，能夺取硅酸的水分，破坏水化外 壳，从而促使硅酸凝聚。 硅酸凝聚后，滤液收集定容供其他离子测定，沉淀经洗涤、过滤 、灼烧、称量后得SiO2含量。 （2）分析步骤 1.称量：0.5g，精确至0.0001g； 2.熔融：加入5g无水碳酸钠，950-1000熔融20- 30min； 3.溶解：20-30mL热水浸提，加入1:2盐酸30-40mL溶 解； 4.凝聚：将溶液浓缩至湿盐状，加入20mL浓盐酸，搅 拌均匀，微沸1min，置于70水浴，加入 10mL新配1%的动物胶，搅拌1min，水浴保 温20min； 5.过滤：加热水20mL，搅拌溶解盐类，过滤，收集滤

11、液定容。热的2%盐酸洗涤烧杯、沉淀数次， 滤纸擦净烧杯，沉淀热水洗8-10次。 （AgNO3检查至无Cl-） 6.灰化：滤纸和沉淀放入马弗炉低温开始灰化，于 1000灼烧1h，反复灼烧至恒重。 （3）结果计算 （4）注意事项 动物胶凝聚硅酸的酸度、温度和用量 沉淀的过滤及洗涤 沉淀灰化 氢氟酸处理 二、容量法 氟硅酸钾容量法： （1）测定原理 SiO32- + 6F- = SiF62- + 3H2O SiF62- + 2K+ = K2SiF6 K2SiF6 + 3H2O = 2KF + H2SiO3 + 4HF HF + NaOH = NaF + H2O （2）分析步骤 称量： 0.5g，精确

12、至0.0001g； 熔融：加入56g氢氧化钠，650-700熔融 30min； 浸出：冷却后将坩埚放入100mL近沸水中，盖上表面皿，加 热，浸出后洗涤，再搅拌加入25-30mL盐酸，用热盐 酸洗涤（1+5）洗涤，加热至沸腾； 定容：定容至250mL容量瓶； 取样：吸取50.00mL溶液，加入10-15mL硝酸，冷却至30 以下。加入氯化钾至饱和析出，再加2g氯化钾及10mL 氟化钾溶液，放置15-20min。过滤、洗涤，在滤纸和 沉淀中加入10mL30以下的氯化钾-乙醇溶液及1mL 酚酞指示剂，用氢氧化钠标准溶液中和未洗净的酸。 再加入200mL沸水； 滴定：用氢氧化钠标准溶液滴定至微红色。

13、 （3）计算结果 （4）注意事项 溶液的酸度 氯化钾加入量 氟化钾加入量 氟硅酸钾沉淀的陈化 氟硅酸钾的过滤和洗涤 中和残余酸 水解、滴定过程 干扰消除 空白 三、硅钼蓝分光光度法 1.测定原理 2. 测定步骤 （1）试样的分解 （2）标准曲线的绘制 （3）二氧化硅的测定 3. 计算结果 4. 注意事项 控制硅酸聚合 硅钼黄的形成 硅钼黄的还原 干扰消除 3 三氧化二铁铁的测测定 一、氧化还原滴定法 1.测定原理 2Fe3+ + Sn2+ + 6Cl- = 2Fe2+ + SnCl62- Sn2+ + 4Cl- + 2HgCl2 = SnCl62- + Hg2Cl2 6Fe2+ + Cr2O7

14、2- + 14H+ = 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O 2.测定步骤 吸取分离二氧化硅后的滤液50.00mL于250mL烧杯中 ，低温浓缩至NaCl析出，补加5mL HCl，加入少量水使 NaCl溶解，加热近沸，趁热在摇动下逐滴加入15%的 SnCl2溶液至FeCl3黄色消失并过量1-2滴，冲洗杯壁并迅 速冷至室温，加入HgCl2饱和溶液，放置3-5min，稀释至 100mL，加入15mL硫磷混酸，加入2滴1%二苯胺磺酸钠 指示剂，用重铬酸钾标准溶液滴至紫色终点。 3. 计算结果 4.注意事项 Fe3+还原的酸度及温度 加入稍微过量的SnCl2,然后加入HgCl2 加HgCl2除去过

15、量的 SnCl2必须在冷溶液中进行 ，并且加入HgCl2溶液后放置3-5min 再滴定 加入硫酸控制酸度1-3molL-1 指示剂用量 干扰消除 二、原子吸收光度法 原子吸收光度法测定铁 1. 测定原理 分取一定量的溶液，以锶盐（SrCl2）消除 硅、铝、钛等对铁的抑制干扰，在空气-乙炔火 焰中，于248.3nm处测吸光度。 2. 测定步骤 （1）标准溶液的配制 （2）标准曲线的绘制 （3）试样的测定 3. 结果计算 4. 干扰消除 选用较小的光谱通带 选用富燃性火焰 3 三氧化二铝的测定 一、铝与EDTA的配合滴定 铝与EDTA可以形成稳定的无色配合物，但在室 温下反应很慢，只有在煮沸的溶液

16、中才能较快进行。 由于Al3对二甲酚橙、铬黑T等常用的金属指示 剂均有封闭作用。 在酸度不高时，易水解生成一系列多羟基配合物。 所以一般不直接滴定铝而采用： （一）返滴定法 （二）氟化物置换滴定法 二、氟化铵置换-EDTA配位滴定法测定三氧化二铝 1.测定原理 AlY- + 6F- = AlF63- + Y4- Y4- + Zn2+ = ZnY2- 2. 测定步骤 吸取分离二氧化硅后的滤液25mL，于300mL锥形 瓶中，加水20mL，用氨水调至氢氧化铁沉淀出现。以 盐酸（1+1）溶解并过量2mL，加热煮沸、冷却。加入 10mL钽试剂，放置5min，加入10mL EDTA溶液，在 60保温下，至钛与钽试剂沉淀凝聚。取下冷却，以甲 基橙为指示剂，用氨水（1+1）调至黄色，过量2滴。加 入10mL乙酸-乙酸钠缓冲溶液。煮沸3min，取下，