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第七章硅酸盐分析 硅酸盐 硅酸中的氢被Al Fe Ca Mg K Na及其它金属取代形成的盐 XSiO2 yH2O 在自然界中 按质量计约占地壳质量的85 以上 在自然界分布的广泛性是主要的造岩矿物极酸性岩酸性岩中性岩基性岩超基性岩粘土和黄土 硅酸盐岩石中金属含量 极酸性岩和酸性岩 氧化铝 10 16 钾 钠氧化物 7 8 钛含量不高 碱土金属含量较低 铬 镍 锰通常不存在 中性岩 含有较多的铝和碱金属 碱土金属含量也高 基性和超基性岩 钙和镁含量较高 并含有镍 铬 和亚铁 而铝和碱金属的含量较低 钒常存在于基性和超基性岩石中 锶和钡则常存在于中性和酸性岩中 锂常常出现在钠含量较高的岩石中 意义 在地球科学研究中 经常要求进行岩石组份全分析 其主要目的是为了了解岩石内部组份的含量变化 元素在地质体内的迁移和变化规律 元素的集中与分散岩浆的来源 演化及可能出现的矿物 以求解决矿体岩相分带 阐明岩石成因等问题 在矿物定名时 化学组份的研究更具有其重要意义 硅酸盐矿物岩石的组成及分析项目 组成 氧 硅 铝 铁 钙 镁 钠 钾 其次是锰 钛 硼 锆 锂 氢 氟等 它们主要是形成惰性气体型离子的元素和部分过渡型离子的元素 一般测定项目 主要成份 分析项目 次要组份 某些稀有元素 如铷 铯 铌 钽等 以及贵金属和稀土元素 在有些情况下也要测定 硅酸盐岩石平均化学组成 试样的分解方法 氢氟酸 硫酸分解碳酸钠熔融分解苛性碱熔融分解过氧化钠熔融分解含锂硼酸盐熔融分解 四 水分及灼烧减量测定 1 水分测定 1 吸附水 与矿石性质 样品细度 大气湿度有关 105 110 干燥至恒重的25 40mm的称重瓶 180 200目样烘2h称重 干燥法测定吸附水 结果不列入分析报告中2 化合水 包括结晶水和结构水 生产中一般不测 因为除少数岩石 云母 滑石等 外 一般不含化合水 人造产品经高温煅烧 一般不含化合水 目的 测定吸收水分是计算干燥基样品的组分2 灼烧减量 水 二氧化碳 少量S F Cl和有机物等在高温下可挥发的物质 1000 灼烧40分钟 五 硅酸盐的系统分析 1 经典系统分析将元素先进行分组分离再测定Fe Ti连续测定pH 2 2 2 5 60 C磺基水物酸滴Fe pH 4 PAN指示剂80 CuSO4返滴定法Al Ti 加苦杏仁酸将与Ti结合的EDTA置换出可用CuSO4滴定EDTA Ca Mg的连续测定pH 10NH3 NH4Cl缓冲buffer中测Ca Mg总量 铬黑T指示剂 pH 12NaOH测Ca2 快速分析在一份试液中 不经分离或很少分离 通过掩蔽及仪器方法分别测定 1 硅酸盐分析流程图 试样 灼烧 称重 残渣 溶液 称重 滤液 滤液 2 硅酸盐分析法 称取两份试样 一份用KOH熔融后 用K2SiF6容量法测定SiO2 另一份按下列分析方案进行 2 称取两份试样 按下述分析方案进行 水泥工业 原料 设备 生产过程 反应条件 水泥成分 水泥应用 硅酸三钙 硅酸二钙 铝酸三钙 石灰石 粘土 辅助原料 石膏 水泥回转窑 高温 磨 烧 磨 建筑粘合剂 水泥工业展望 水泥 砂子 碎石 建造桥梁 厂房建造高楼大厦等高大建筑等 水泥 砂子 水 建筑用粘合剂 水泥 砂子 碎石 钢筋 6 我国主要玻璃工业产地 玻璃工业 1 原料 主要原料 纯碱 石灰石和石英 2 成分 Na2SiO3 CaSiO3 4SiO2或Na2O CaO 6SiO2 5 几种常见的玻璃 如秦皇岛耀华玻璃厂 洛阳北玻玻璃厂 洛阳蓝地钢化玻璃有限公司淄博嘉利玻璃工业有限公司等 4 设备 玻璃熔炉 主要化学反应 Na2CO3 SiO2 Na2SiO3 CO2 CaCO3 SiO2 CaSiO3 CO2 高温 设问 这两个反应是否违反反应规律 复分解反应规律仅适用于溶液 不能套用于高温条件下的反应 几种常见玻璃简介 普通玻璃 因混有铁的化合物显浅绿色 蓝玻璃 红玻璃 化学仪器玻璃 光学仪器玻璃 钢化玻璃 光纤玻璃 光导纤维 1964年8月华裔科学家高锟首先提出用玻璃纤维代替金属导线 被誉为 纤维光学之父 比头发丝还细的一对光导纤维上同时传送3万门电话且中继距离长达20 50Km 保密性能好 在原料里加入某些金属氧化物均匀地分散到玻璃态物质里 使玻璃呈现出特征颜色 把普通玻璃放在电炉里加热 使它软化 然后急速冷却 得到钢化玻璃 其机械强度比普通玻璃大4 6倍 不易破碎 返回 全为SiO2 含PbO 玻璃制成的无机纤维 与普通玻璃成分相同 含Co2O3 含Cu2O 含Na2B4O7 几种玻璃的成分 洛阳蓝地钢化玻璃厂 三 陶瓷自学提纲 了解制陶瓷的原料 条件 过程 了解陶瓷的种类 主要用途 粘土 混合 成型 干燥 烧结 冷却 土器 陶器 瓷器 炻器 广泛应用于生产生活中 思考题 对照三种硅酸盐工业 总结硅酸盐工业的共同特点 1 生成物都是硅酸盐 2 原料都是含硅物质 3 反应条件都是高温 4 反应原理都是发生了复杂的物理 化学变化 作业 1 称取0 5000g粘土样 熔融酸化并分离除去SiO2沉淀 滤液及沉淀液收集于250mL容量瓶中 取该液25 00mL在PH 2时用浓度为0 01000M的EDTA滴定至磺基水杨酸变色 耗3 10mL 再加入过量EDTA 调PH 5 6使Al3 充分络合后 用浓度为0 01030M的Zn AC 2标液滴定过量EDTA 加入固体NH4F煮沸后用Zn AC 2标液EDTA 耗17 10mL至终点 计算Fe2O3 Al2O3的含量 2 称取0 5000g水泥试样 分解后过滤除去SiO2 滤液定容250mL 1 吸取25 00mL用氨水和HCl调pH 2 0 2 5用TCaO EDTA 0 5608mg mL的EDTA滴定至终点耗EDTA3 30mL 2 在以上的溶液中加入15 00mL的EDTA及pH 4 3的HAC NaAC缓冲溶液15mL 加入PAN指示剂 用浓度0 01000M的Cu2 标液滴定过量的EDTA耗Cu2 标液9 80mL 3 用比色法测得TiO2含量为0 29 4 取10 00mL滤液 掩蔽Fe3 Al3 后 用KOH调pH 12用EDTA滴定钙至终点 耗22 90mL 5 仍取10 00mL的滤液 掩蔽Fe3 Al3 后 加pH 10的缓冲溶液25mL 用K B指示剂 EDTA滴定 耗23 54mL 求Fe2O3 Al2O3 CaO MgO量 复习题 1 什么是硅酸盐工业分析 其任务和作用是什么 2 通过查阅有关资料 对硅酸盐样品中二氧化硅的测定方法进行综述并简述其基本原理 3 测定水泥及其原料中容量法测定三氧化二铁 三氧化二铝 一氧化锰的方法常用的有几种 原理如何 4 带硅试验溶液中测定钙 镁含量时 有哪些离子干扰 如何消除这些离子的干扰 说明使用掩蔽剂的条件 氧化镁的测定常采用什么方法 对于高镁样品中钙的测定应注意什么问题 5 欲测定水泥熟料 生料 铁矿石 石灰石 粘土 石膏 矿渣等样品中的SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO K2O Na2O 请根据所学知识 画出其系统分析流程简图 6 试述氟硅酸钾测定硅的主要条件 7 硅酸盐样品中硅的测定方法有几种 在什么情况下选择什么方法比较合适 8 往水泥生料0 4779g试料中加入20 00mL0 5000mol LHCl标准滴定溶液 过量的酸需要用7 38mLNaOH标准滴定溶液返滴定 已知1mLNaOH相当于0 6140mLHCl溶液 试求生料中以碳酸钙表示的滴定值 9 称取硅酸盐试样0 1000g 经熔融分解 沉淀出K2SiF6 然后经过滤洗净 水解产生的HF用0 1124mol LNaOH标准滴定溶液滴定 以酚酞为指示剂 耗去标准滴定滴定溶液28 54mL 计算试样中SiO2的质量分数 10 某硅酸盐试样1 000g 以重量法测得Fe2O3 A12O3的总量为0 5000g 将沉淀溶解于酸 将Fe3 还原为Fe2 用0 03000mol L 1K2Cr2O7溶液滴定 消耗25 00mL 计算试样中FeO和Al2O3的质量分数 Mr FeO 71 85 Mr Al2O3 159 7 复习题 1 离子交换树脂怎样分类 2 何为离子交换树脂的交联度 它如何影响树脂性能 3 怎样选择树脂 若要在盐酸溶液中分离Fe3 Al3 应选择什么树脂 分离后Fe3 Al3 应该出现在哪里 4 怎样处理树脂 怎样装柱 如果试样中含有CO32 用H 型阳离子交换树脂进行分离有无问题 如有问题 该如何办 5 始漏量和总交换量的含义是什么 为什么始漏量总是小于总交换量 哪些因素影响它们二者的差距 6 为什么制备去离子水时 总是先让自来水通过H 型阳离子 HO 型阴离子交换柱以后再通过混合柱 7 如何利用离子交换树脂进行去离子水的制备 如何测定试样中总盐量 如何分离干扰组分 如何富集痕量组分 8 如果要测定天然水 海水 废水等试样中的总盐量 用什么方法最方便 如果试样中含有可溶性磷