第五章硅的分析幻灯片ppt课件.ppt

第五章,硅含量的测定,5.1.重量法5.1.1盐酸脱水重量法方法原理试样+碳酸钠或苛性钠熔融硅酸钠+水提取+盐酸酸化水溶胶105110下烘干1.52h硅酸干渣+HCl、过滤、洗涤、灼烧得SiO2。,实验步骤a.称量0.5g试样与1.0g碳酸钠或苛性钠熔融分解后，试样中的硅酸盐全部转变为硅酸钠。b.熔融物用水提取，盐酸酸化，相当量的硅酸以水溶胶状态存在于溶液中。,C.当加入盐酸时，一部分硅酸水溶胶转变为水凝胶析出，为使其全部析出，将溶液在105110下烘干1.52h，蒸干破坏胶体水化外壳而脱水形成硅酸干渣。,d.再用盐酸润湿，并放置510min，使蒸发过程中形成的铁、铝、钛等的碱式盐和氢氧化物与盐酸反应，转变为可溶性盐类而全部溶解。e.过滤、洗涤，将所得硅酸沉淀连同滤纸一起放入铂坩埚，置于高温炉内，逐渐升温至1000灼烧1h，取出冷却，称重，即得SiO2的质量。,结果计算SiO2的质量分数按下式计算,方法讨论一次脱水硅酸的回收，依操作条件不同可达97%99%。高准确度要求时，必须对残留在滤液中的硅酸解聚，并应用硅酸与钼酸盐形成硅钼酸的颜色反应，光度法测量残余SiO2的质量，再将此质量加到上式的结果中，按下式计算,沉淀及滤纸放入铂坩埚灼烧时，应先低温灰化，再逐渐升高温度使滤纸全部灰化。目的是防止滤纸尚湿时如果升温过快，将使滤纸部分碳化并渗入沉淀当中，经高温处理亦难以氧化，到后面加HF处理后灼烧时才可除去，这样会导致SiO2含量偏高。,由于蒸干脱水的硅酸沉淀会夹杂某些杂质，沉淀须用氢氟酸和硫酸加热处理，使二氧化硅呈四氟化硅挥发逸出。即向恒重的坩埚中加入0.5mLH2SO4(1+1)和57mLHF，加热至冒SO3白烟，用水冲洗坩埚壁，再加热至白烟冒尽，取下，在高温炉中于10001100灼烧15min，取出，在干燥器中冷却20min，称量其质量。反复灼烧及称量，直至恒重。HF处理前后两次称量的质量之差就是SiO2质量。,5.1.2氯化铵重量法方法原理试样+无水碳酸钠烧结Na2SiO3+盐酸溶解+固体氯化铵沸水浴上加热蒸发硅酸凝聚过滤沉淀灼烧二氧化硅+氢氟酸（失去的质量即为纯二氧化硅的量）。（加上从滤液中比色回收的二氧化硅量，即为总二氧化硅的量）。,实验步骤a.准确称取0.5g试样与1.0g无水碳酸钠烧结。b.盐酸溶解，加固体氯化铵于沸水浴上加热蒸发，使硅酸凝聚。c.滤出的沉淀灼烧后，得到含有铁、铝等杂质的不纯的二氧化硅。d.沉淀用氢氟酸处理后，失去的质量即为纯二氧化硅的量。e.加上从滤液中比色回收的二氧化硅量，即为总二氧化硅的量。,方法讨论在水溶液中绝大部分硅酸以溶胶状态存在。当以浓盐酸处理时，只能使其中一部分硅酸以水合二氧化硅(SiO2nH2O)的形式沉降出来，其余仍留在溶液中。为了使溶解的硅酸能全部析出，必须将溶液蒸发至干，使其脱水，但费时较长。为加快脱水过程，使用盐酸加氯化铵，既安全，效果也最好。,由于水泥试样中会含有不溶物，如用盐酸直接溶解样品，不溶物将混入二氧化硅沉淀中，从而导致分析结果偏高。在国家标准中规定，水泥试样一律用碳酸钠烧结后再用盐酸溶解。若需准确测定，应以氢氟酸处理。,以碳酸钠烧结法分解试样，应预先将固体碳酸钠用玛瑙研钵研细。而且碳酸钠的加入量要相对准确，需用分析天平称量1.0g左右。若加入量不足，试料烧结不完全，测定结果不稳定；,若加入量过多，烧结块不易脱埚。加入碳酸钠后，要用细玻璃棒仔细混匀，否则试料烧结不完全。用盐酸浸出烧结块后，应控制溶液体积，若溶液太多，则蒸干耗时太长。通常加5rnL浓盐酸溶解烧结块，再以约5mL盐酸(1+1)和少量的水洗净坩埚。,5.2.氟硅酸钾酸碱滴定法方法原理试料+KOH熔融SiO32-K+SiO32-+6F-+6H+K2SiF6+3H2OK2SiF6+3H2O(沸水)=2KF+H2SiO3+4HF（过滤洗涤）,实验步骤a.称取0.6gKOH置于银坩埚底部少许，准确称量0.1g试样倒入坩埚中，再盖上剩余的KOH。b.600熔融20min。,c.冷却后在强酸介质中，加入氟化钾、氯化钾，可溶性硅酸与F-作用时，能定量地析出氟硅酸钾沉淀。d.该沉淀在沸水中水解析出氢氟酸，可用氢氧化钠标准滴定溶液进行滴定，从而间接计算出样品中二氧化硅的含量。,结果计算SiO2的质量分数,方法讨论a.试样溶解时用塑料烧杯，过滤沉淀时用涂蜡漏斗或塑料漏斗，而不用玻璃仪器，是为了防止氢氟酸腐蚀玻璃而带入空白。,b.当（SiO2）20%时，采用直接滴定法。即将锥形瓶中溶液加热煮沸1min，立即用NaOH标准滴定溶液滴定释放出的HF，至溶液由黄色变为红紫色为终点，记录消耗的NaOH标准滴定溶液的体积。当（SiO2）20%时，中性煮沸水解不够完全会使结果偏低，此时采用返滴定法。,在有过量碱存在下，迅速中和水解释出的HF，可确保大量硅氟酸钾水解，结果准确。即于锥形瓶中的溶液里加过量NaOH标准滴定溶液(每20mgSiO2约需加10mL0.2500mol/LNaOH)，加热煮沸，立即以HCl标准滴定溶液滴定过量的NaOH，至紫红色转为黄色为终点，记录消耗的HCl标准滴定溶液的体积。,5.3.硅钼杂多酸光度法（1）方法原理在一定的酸度下，硅酸与钼酸生成黄色硅钼杂多酸（硅钼黄）H8Si(Mo2O7)6，在波长350nm处测量其吸光度，在工作曲线上求得硅含量。若用还原剂进一步将其还原成蓝色硅钼杂多酸（硅钼蓝），也可以在650nm处测量其吸光度，在工作曲线上求得硅含量，此为硅钼蓝光度法，该法更稳定、更灵敏。H4SiO4+12H2MoO4=H8Si(Mo2O7)6+10H2O,H4SiO4+12H2MoO4=H8Si(Mo2O7)6+10H2O（2）结果计算,（3）方法讨论硅酸在酸性溶液中能逐渐地聚合，形成多种聚合状态，其中仅单分子正硅酸能与钼酸盐生成黄色硅钼杂多酸。因此正硅酸的获得是光度法测定二氧化硅的关键。硅酸的浓度愈高、溶液的酸度愈大、加热煮沸和放置的时间愈长，则硅酸的聚合程度愈严重。实验中控制二氧化硅浓度在0.7mg/mL以下、溶液酸度在0.7mol/L以下，则放置8天，也无聚合现象。也可采用返酸化法和氟化物解聚法防止硅酸的聚合。,正硅酸与钼酸铵生成黄色硅钼杂多酸有两种形态，即-硅钼酸和-硅钼酸。-硅钼酸被还原后产物呈绿蓝色，max742nm，不稳定而很少用；-硅钼酸被还原后产物呈深蓝色，max810nm，颜色可稳定8h以上，分析上广泛应用。酸度对其形态影响最大，若硅钼黄测定硅，控制溶液pH3.03.8；若用硅钼蓝光度法测定硅，宜控制生成硅钼黄酸度在pH1.31.5为最佳。,5.4重量法测SiO2,(1)原理SiO2+4HF=SiF4+2H2O,(2)实验步骤a.准确称取烘干后的