硅酸盐水泥中SiO2,Fe2O3,Al2O3,CaO和MgO含量的测定.doc

实验10-1 硅酸盐水泥中SiO2，Fe2O3，Al2O3，CaO和MgO含量的测定一、实验目的1. 学习复杂物质分析的方法。2. 掌握尿素均匀沉淀法的分离技术。二、实验原理水泥主要由硅酸盐组成。按我国规定，分成硅酸盐水泥（熟料水泥），普通硅酸盐水泥（普通水泥），矿渣硅酸盐水泥（矿渣水泥），火山灰质硅酸盐水泥（火山灰水泥），粉煤灰硅酸盐水泥（煤灰水泥）等。水泥熟料是由水泥生料经1400以上 高温煅烧而成。硅酸盐水泥由水泥熟料加入适量石膏而成，其成分与水泥熟料相似，可按水泥熟料化学分析法进行测定。水泥熟料、未掺混合材料的硅酸盐水泥、碱性矿渣水泥，可采用酸分解法。不溶物含量较高的水泥熟料、酸性矿渣水泥、火山灰质水泥等酸性氧化物 较高的物质 ，可采用碱熔融法。本实验采用的硅酸盐水泥，一般较易为酸所分解。SiO2的测定可分成容量法和重量法。重量法又因使硅酸凝聚所用物质的不同分为盐酸干涸法、动物胶法、氯化铵法等，本实验采用氯化铵法。将试样与78倍 固体NH4Cl4混匀后，再加HCl溶液分解试样HNO3氧化Fe2+为Fe3+。经沉淀分离、过滤洗涤后的SiO2nH2O在瓷坩埚中于950灼烧恒重。本法测定结果较标准法约偏高0.2%。若改用铂坩埚在1100灼烧恒重、经氢氟酸处理后，测定结果与标准法结果比较，误差小于0.1%。生产上SiO2的快速分析常采用氟硅酸钾容量法。如果不测定SiO2，则试样经HCl溶液分解HNO3氧化后，用均匀沉淀法使Fe(OH)3，Al(OH)3与Ca2+，Mg2+分离。以磺基水杨酸为指示剂，用EDTA络合滴定Fe；以PAN为指示剂，用CuSO4标准溶液返滴定法测定Al。Fe，Al含量高时，对Ca2+，Mg2+测定有干扰。用尿素分离Fe，Al后，Ca2+，Mg2+是以GBHA或铬黑T为指示剂，用EDTA络合滴定法测定。若试样中含Ti时，则CuSO4回滴法所测得的实际上是Al，Ti含量。若要测定TiO2的含量可加入苦杏仁酸解蔽剂，TiY可成为Ti4+，再用标准CuSO4滴定释放的EDTA。如Ti含量较低时可用比色法测定。三、主要试剂和仪器 1. EDTA溶液 0.02molL-1 在台秤上称取4g EDTA，加100mL 水溶解后，转移至塑料瓶中，稀释至500mL，摇匀。待标定。 2. 铜标准溶液 0.02molL-1 准确称取0.3g 纯铜，加入3mL 6molL-1 HCl溶液，滴加23mL H2O2，盖上表面皿，微沸溶解，继续加热赶去H2O2（小泡冒完为止）。冷却后转入250mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。 3. 指示剂 溴甲酚绿 1gL-1 20%乙醇溶液； 磺基水杨酸钠 100 gL-1；PAN 3 gL-1 乙醇溶液；铬黑T 1 gL-1 称取0.1g 铬黑T溶于75mL三乙醇胺和25mL乙醇中；GBHA 0.4 gL-1 乙醇溶液。4. 缓冲溶液氯乙酸-醋酸铵缓冲液（pH=2）850mL 0.1 molL-1氯乙酸与85mL 0.1 molL-1NH4Ac混匀；氯乙酸-醋酸钠缓冲液（pH=3.5）250mL 2 molL-1氯乙酸与500mL 1 molL-1NaAc混匀；NaOH强碱缓冲液（pH=12.6）10g NaOH与10g Na2B4O710H2O（硼砂）溶于适量水后，稀释至1L；氨水-氯化铵缓冲液（pH=10）67g NH4Cl溶于适量水后，加入520mL浓氨水，稀释至1L。5. 其他试剂NH4Cl（固体）； 氨水（1+1）；NaOH溶液 200 gL-1； HCl溶液 浓，6 molL-1，2 molL-1；尿素 500 gL-1水溶液； HNO3 浓；NH4F 200 gL-1； AgNO3 0.1 molL-1；NH4NO3 10 gL-1。6. 马弗炉、瓷坩埚、干燥器和长、短坩埚钳。四、实验步骤1. EDTA溶液的标定用移液管准确移取10mL铜标准溶液，加入5mL pH=3.5的缓冲溶液和35mL水，加热至80后，加入4滴PAN指示剂，趁热用EDTA滴定至由红色变为绿色，即为终点，记下消耗EDTA溶液的体积。平行3次。计算EDTA浓度。2. SiO2的测定准确称取0.4g试样，置于干燥的50mL烧杯中，加入2.53g固体NH4Cl，用玻璃棒混匀 ， 滴加浓HCl溶液至试样全部润湿（一般约需2mL），并滴加23滴浓HNO3，搅匀。小心压碎块状物 ，盖上表面皿，置于沸水浴上，加热10min，加热水约40mL，搅动，以溶解可溶性盐类。过滤，用热水洗涤烧杯和沉淀，直至滤液中无Cl-反应为止（用AgNO3检验）弃去滤液 。将沉淀连同滤纸放入已恒重的瓷坩埚中，低温干燥、炭化并灰化后 ，于950灼烧30min取下，置于干燥器中冷却至室温，称量。再灼烧、称量，直至恒重。计算试样中SiO2的质量分数。3. Fe2O3，Al2O3，CaO，MgO的测定（1）溶样准确称取约2g水泥试样于250mL烧杯中，加入8g NH4Cl，用一端平头的玻璃棒压碎块状物，仔细搅拌20min。加入12mL浓HCl溶液，使试样全部润湿，再滴加浓HNO348滴，搅匀，盖上表面皿，置于已预热的沙浴上加热2030min，直至无黑色或灰色的小颗粒为止。取下烧杯，稍冷后加热水40mL，搅拌使盐类溶解。冷却后，连同沉淀一起转移到500mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀后放置12h，使其澄清。然后用洁净干燥的虹吸管吸取溶 液于洁净干燥的400mL烧杯中保存，作为测定Fe，Al，Ca，Mg等元素之用。（2）Fe2O3和Al2O3含量的测定 准确移取25mL试液于250mL锥形瓶中，加入10滴磺基水杨酸、10mL pH=2的缓冲溶液，将溶液加热至70，用EDTA标 准溶液缓慢地滴定至由酒红色变为无色（终点时溶液温度应在60左右），记下消耗的EDTA体积 。平行滴定3次。 计算Fe2O3含量：这里，ms为实际滴定的每份试样质量。于滴定铁后的溶液中，加入1滴溴甲酚绿，用（1+1）氨水调至黄绿色，然后，加入15.00mL过量的EDTA标准溶液，加热煮沸1min，加入10mL pH=3.5的缓冲溶液，4滴PAN指示剂，用铜标准溶液滴至茶红色即为终点。记下消耗的铜标准溶液的体积。平行滴定3份。计算Al2O3含量：（3）CaO和MgO含量的测定由于Fe3+，Al3+干扰Ca2+，Mg2+的测定，须将它们预先分离。为此，取试液100mL于200mL烧杯中，滴入（1+1）氨水至红棕色沉淀生成时 ，再滴入2 molL-1HCl溶液使沉淀刚好溶解。然后加入25mL尿素溶液，加热约20min，不断搅拌，使Fe3+，Al3+完全沉淀，趁热过滤，滤液用250mL烧杯承接，用1%NH4NO3热水洗涤沉淀至无Cl-为止（用AgNO3溶液检查）。滤液冷却后转移至250mL容量瓶中，稀释至刻度，摇匀。滤液用于测定Ca2+，Mg2+。用移液管移取25mL试液于250mL锥形瓶中，加入2滴GBHA指示剂，滴加200 gL-1NaOH使溶液变为微红色后，加入10mL pH=12.6的缓冲液和20mL水，用EDTA标准溶液滴至由红色变为亮黄色，即为终点。记下消耗E