工业分析2011年试题(含答案).doc

工业分析复习1. 工业分析样品进行取样的基本原则是什么?根据样品取样原则，简单说明下列取样方法是否科学？为什么？（a） 分析一枚硬币的组成，将该硬币在一定的酸性溶液中浸泡一段时间，然后测量酸性溶液的组成；（b）分析水果、蔬菜中农药的残留，将水果皮和果核除去后分析果肉中的农药含量；（c）分析工厂废水组成，24h不间断取样，在排污口每隔510min取样100mL，混合后进行测定；（d）大型堆状物料（如煤堆）应该如何取样（画出示意图）？答： 采样的基本原则就是使采得的样品具有充分的代表性。对于均匀物料的采样，原 则上可以在物料任意部位进行，采样过程不应带进任何杂质，且尽量避免物料的变化 （吸水、氧化等）。对于非均匀物料，应随机采样，对所得样品分别测定，汇总检测结 果,得到总体物料的特性平均值和变异性的估计量。（a） 分析一枚硬币的组成，将该硬币在一定的酸性溶液中浸泡一段时间，然后测量酸性溶液的组成；不合理不具有代表性，分解试样的过程要求试样分解必须完全，防止待测组分损失。应先将硬币制样成小颗粒或粉末状，再完全溶于酸进行组分测定。 （b） 分析水果、蔬菜中农药的残留，将水果皮和果核除去后分析果肉中的农药含量；对于水果总体农药残留量测定，该方法不合理，水果皮和果核中含有部分残留农药。对于人体食用部分残留量测定，该方法合理，一般不食用水果皮和果核，因此只需分析果肉中的农药含量。（c） 分析工厂废水组成，24h不间断取样，在排污口每隔510min取样100mL，混合后进行测定；不合理。 采样频率：根据生产情况确定。如工厂有处理设施时每隔13小时采样一次。当工厂没有处理设施时，要增加采样次数。对于排污情况复杂，浓度变化很大的废水样，采集样的时间为510分钟。 采样时间:根据生产周期确定。周期在8小时内，1小时采一次样；周期大于8小时，2小时采一次样。每个生产周期采样次数不少于3次。 取样量：根据实际情况要求而定，单项分析可取50100ml，全分析时采样量不应少于3000ml，。 水样测定：如果废水的流量比较稳定，可水样混合，得到平均水样，然后测定。如果流量不稳定，可将不同时间的废水样，依照流量的大小，按比例混合进行测定。另外，还有一些物质需要单独采集，分别测定。（d）大型堆状物料（如煤堆）应该如何取样（画出示意图）？在料堆的周围，从地面起每隔0.5m左右，用铁铲划一横线，然后每隔12m划一竖线，间隔选取横竖线的交叉点作为取样点，如图所示。在取样点取样时，用铁铲将表面刮去0.1m，深入0.3m挖取一个子样的物料量，每个子样的最小质量不小于5kg。最后合并所采集的子样。2. 试样的制备一般需要经过哪些步骤？ 请简单说明矿石颗粒大小与取样量的关系。答: 从实验室样品到分析试样的这一处理过程称为试样的制备。试样的制备 一般需要经过破碎，过筛，混合，缩分等步骤。矿石粒度与最小取样量的关系矿石粒度/ mm50.825.419.112.76.35最小取样量 / kg 90845411456.827.2混匀和缩分的操作一直进行到样品量符合上表的要求(25 kg 27 kg)为止.进一步缩小样品量需要通过磨矿,减小矿石的粒度.例如:通过磨矿使矿石粒度达到-200目(-0.074 mm),再进行多次堆锥混匀和缩分的操作,最后得到符合分析需要的样品量(100 g左右).对分析试样粒度的要求与试样分解的难易程度等因 素有关.经最后缩分得到的试样一般为2030g(可根 据需要或少或多些) ,还需要在玛瑙研钵中充分研细, 使样品最终全部通过170目(0.088mm)或200 目(0.074mm) 。也可以用手感来检验粒度是否合格:将手洗净擦干， 摄一小撮试样用两手指轻捻,感到滑腻无颗粒感即可。3. 矿石试样通常需要分解制成溶液然后再进行分析，请简述试样分解的方法（100字以内）。如果只是定性或者半定量分析开始组成，可否直接用固体进行测量？答： 常用的分解方法大致可分为溶解和熔融两种：溶解就是将试样溶解于水、 酸、碱或其它溶剂中；熔融就是将试样与固体熔剂混合，在高温下加热，使欲测组分转变为可溶于水或酸的化合物。 否，在分析工作中，除干法分析外，试样的测试基本上在溶液中进若试 样为非溶液状态，则需通过适当方法将其转化成溶液。（这个不是很确定）4. 水分在固体样品中有几种形式？请根据不同的样品（举例说明）简要谈谈如何对样品进行干燥处理？答： 固体样品中水的存在形式有：物理水（吸附）、化合水、结晶水、结构水。煤样的干燥（吸附水）：将样品置于105-110干燥箱中，通干燥氮气流直到质量恒定。矿物和岩石中水分一般以附着水和化合水两种形态存在，附着水在105-110下烘干，化合水包含结晶水和结构水，结晶水是以和H2O分子状态存在与物质的晶格中，通常在400下加热可除去，结构水是以化合状态的氢或氢氧基的形式存在于物质的晶格中，结合得十分牢固，加热到300-1300高温时分解出水分。化肥中水分通常指吸附水，部分含结晶水，一般在100-105下烘干除去水分，但钙镁磷肥要在较高温度下（128-132），用快速烘干法除去。食品干燥：对于不含其它已易挥发组分的在常压下与100-105下干燥；对于温度稍高易分解、融化、焦化的采用低温真空干燥法；肉类试样或烤制品用红外线干燥法；热稳定差的可用干燥剂吸收水分，如使用浓硫酸；对于谷类、干果、香料可用蒸馏法。5. 样品预处理中，分离是不可缺少的重要步骤。答：（a）设计一种方案，将Ag+、Cu2+ 、Al3+ 、Ba2+分离；（b）如何利用酸度不同铬铅矿（PbCrO4），白铅矿（PbCO3），方铅矿（PbS）分别溶解。（KSP1.010-13、1.010-14、1.010-29）（a）设计一种方案，将Ag+、Cu2+ 、Al3+ 、Ba2+分离；（b）如何利用酸度不同铬铅矿（PbCrO4），白铅矿（PbCO3），方铅矿（PbS）分别溶解。（KSP1.010-13、1.010-14、1.010-29）（a）+NaClAg+AgClNa2SO4Cu2+NH3Al3+Cu2+BaSO4Ba2+Al3+Cu2+Cu(NH3)42+Ba2+Al3+Al(OH)3（b）微溶时各物质浓度约为310-2 mol/L 难溶时浓度为110-5 mol/LPbS: S2- Pb2+Pb2+Ka1H2SKa2H2S/ Ksp(PbS)= 1.9102 mol/L (微溶) 6.310-2 mol/L (难溶)同理：PbCO3: H+5.910-5 mol/L (微溶) 2.010-8 mol/L (难溶)PbCrO4：H+9.2105 mol/L (微溶) 3.1102 mol/L (难溶)溶解顺序: H+为5.910-5 mol/L 1.9102 mol/L 时溶解PbCO3、H+为1.9102 mol/L 9.2105 mol/L 时溶解PbS、 H+大于9.2105 mol/L时溶解PbCrO4。6. 请简要说明EDTA络合滴定法测定硅酸盐样品（如水泥生料）中Fe2O3和Al2O3的基本原理和条件。实际生产部门在测试过程中，采取了很多经验方法来确定温度和酸度，你如何认识这些经验方法的科学性？（你认为应该怎样认识生产第一线的工作人员的“经验”方法和专业书籍上的“科学”方法？）答：磺基水杨酸（钠）SS为指示剂，用EDTA直接滴定法单色指示剂，配成10 % 10d在pH 1.2 2.5形成紫色络合物Fe-SS K Fe-SS K FeY EDTA滴定 酸度 是本法关键准确滴定铁的条件：温度控制60-70 C2. 三氧化二铝含量的测定在滴定完铁的溶液中加入1 2滴溴酚蓝指示剂，滴加氨水（1+2）至溶液出现蓝紫色，再滴加盐酸（1+2）至黄色，加入15mL醋酸-醋酸钠缓冲溶液，加热至微沸，加入10滴CuY和2 3滴PAN指示剂，用EDTA标准溶液滴定至溶液变为亮黄色。7. 工业分析种常常会有一些指标是用来衡量/评价具有相同性质的同一类物质，而不是某一个具体的化合物, 请举例说明。如烧失量；水的总硬度包含钙硬度和镁硬度；纯碱的总碱度；水样的总碱度，；工业纯碱中除了有碳酸钠外，还有少量的碳酸氢钠。请问如何测量总碱度和每种碱的含量。答： 水的总碱度：碱度是指水中能与强酸发生中和作用的物质的总量。这类物质 包括 强碱、弱碱、强碱弱酸盐等。天然水中的碱度主要是由重碳酸盐、碳酸盐和 氢氧化物引起的，其中重碳酸盐是水中碱度的主要形式。 水总硬度：指水中Ca2+、Mg2+的总量，它包括暂时硬度和永久硬度。水中Ca2+、Mg2+以酸式碳酸盐形式存在的部分，因其遇热即形成碳酸盐沉淀而被除去，称之为暂时硬度；而以硫酸盐、硝酸盐和氯化物等形式存在的部分，因其性质比较稳定，不能够通过加热的方式除去，故称为永久硬度。水硬度是表示水质的一个重要指标，对工业用水关系很大。水硬度是形成锅垢和影响产品质量的主要因素。因此，水的总硬度即水中钙、镁总量的测定，为确定用水质量和进行水的处理提供依据。 总碱度的测定：碱度的测定值因使用的指示剂终点pH值不同而有很大的差异，只有当试样中的化学组成已知时，才能解释为具体的物质。对于天然水和未污染的地表水，可直接以酸滴定至pH83时消耗的量，为酚酞碱度。以酸滴定至pH为4445时消耗的量，为甲基橙碱度。通过计算，可求出相应的碳酸盐、重碳酸盐和氢氧根离子的含量。8. 水中溶解氧的测定方法有哪些？（a）请写出采用化学分析（碘量法）测定的基本原理。（b）简述常用的溶解氧测定仪所基于的测定原理（一种即可）。答：靛蓝二磺酸钠葡萄糖目视比色法碘量法（滴定法）仪器探测法（a）请写出采用化学分析（碘量法）测定的基本原理。在水样中加入硫酸锰及碱性碘化钾溶液，硫酸锰在碱性溶液中生成氢氧化锰，氢氧化锰与溶解氧 结合为锰酸，锰酸又与过量氢氧化亚锰结合为锰酸锰，加入浓硫酸，使已经化合的溶解氧将碘化钾氧化，释放I2，以硫代硫酸钠滴定。（b）简述常用的溶解氧测定仪所基于的测定原理（一种即可）。荧光法溶解氧仪：是基于物理学中特定物质对活性荧光的猝熄原理。图1-2 是传感器工作示意图，传感器前端的荧光物质是特殊的铂金属卟啉复合了允许气体分子通过的聚酯箔片，表面涂了一层黑色的隔光材料以避免日光和水中其它荧光物质的干扰。调制的蓝光照到荧光物质上使其激发，并发出红光，由于氧分子可以带走能量（猝熄效应），所以激发红光的时间和强度与氧分子的浓度成反比。我们采用了与蓝光同步的红光光源作为参比，测量激发红光与参比光之间的相位差，并与内部标定值比对，从而计算出氧分子的浓度，经过温度补偿输出最终值。手持溶解氧仪：溶氧电极用一薄膜将铂阴极，银阳极，以及电解质与外界隔开，一般情况下阴极几乎是和这层膜直接接触的。氧以和其分压成正比的比率透过膜扩散，氧分压越大，透过膜的氧就越多。当溶解氧不断地透过膜渗入腔体，在阴极上还原而产生电流，此电流在仪表上显示出来。由于此电流和溶氧浓度直接成正比，因此校正仪表只需将测得的电流转换为浓度单位即可。 9. 库仑滴定法的基本原理。与化学滴定方法相比较，库仑滴定有何优缺点？请通过下列具体例子说明：（a）污水中化学耗氧量；（b）卡尔费休(Karl Fisher)法测定微量水。要求写出化学滴定法的基本反应式和库仑滴定法涉及的电极反应。答：基本原理：用恒定的电流，以100%的电流效率进行电解，在电解池中产生一种物质，然后该物质与被分析物进行定量的化学反应。即以电极反应产物作为滴定剂（电生滴定剂，相当于化学滴定中的标准溶液）与待测物质定量作用 ，借助于电位法或指示剂来指示滴定终点。优点：(1) 不必配制标准溶液、简便，简化了操作过程； (2) 可实现容量分析中不易实现的滴定Cu+、Br2、Cl2作为滴定剂； (3) 滴定剂来自于电解时的电极产物、快速，产生后立即与溶液中待测物质反应； (4) 库仑滴定中的电量较为容易控制和准确测量、准确，可达0.2%； (5) 方法的灵敏度、准确度较高。 灵敏，可检测出物质量达 10-5-10-9 g/mL。基准物测定； (6) 可实现自动滴定 易自动化缺点：电极上有副反应污水中化学耗氧量：5Fe2+ +MnO4- +8H+ = Mn2+ +5Fe3+ +4H2O卡尔费休(Karl Fisher)法测定微量水：I2+SO2+2H2O = 2HI+H2SO410. 钢铁中硫的含量测定有哪些GB方法？请简要描述常用测硫仪的基本原理。答：GB/T 20123-2006 钢铁 总碳硫含量的测定 高频感应炉燃烧后红外吸收法GB/T223.2-1981 GB/T 223.2-1981 钢铁及合金中硫量的测定GBT 223.67-2008 钢铁及合金 硫含量的测定 次甲基蓝分光光度法GBT 223.68-1997钢铁及合金化学分析方法 管式炉内燃烧后碘酸钾滴定法测定硫含量GBT 223.72-2008 钢铁及合金 硫含量的测定 重量法紫外荧光测硫仪原理： 样品经高温氧化反应，其中的硫化物宣地转化为SO2.样品气经过膜式干燥器脱去其中的水份，进入反应室。SO2经紫外线照射，产生特定波长的光谱，由光电倍增管检测接收。发射的荧光强度和原样品中硫的含量成正比，再经微电流放大、计算机数据处理，即可转换为与光强度成正比的电信号，通过测量其大小即可计算出相应样品的含硫量。库仑定硫仪的原理： 定硫仪根据库仑滴定法原理，样品在1150高温条件及催化剂的作用下，在净化过的空气流中燃烧，煤中各种形态的硫均被燃烧分解为SO2和少量SO3气体，而被净化过的空气流带到电解池内,生成H2SO3或少量H2SO4，H2SO3立即被电解液中的I2氧化成H2SO4，结果溶液中的I2减少而I-增加，破坏了电解液的平衡状 态，指示电极间的电位升高，仪器自动判断启动电解，并根据指示电极上的电位高低，控制与之对应的电解电流的大小与时间，使电解电极上生成的I2与H2SO3反应所消耗的数量相等，从而使电解液重新回到平衡状态，重复些过程，直到试