实验教学指导书

1、实验教学指导书学 院 名 称材料科学与工程学院课 程 名 称硅酸盐矿物原料及陶瓷坯料的分析开课实验室材料科学专业基础实验室执笔人许凤秀审定人王介峰修（制）订日期2005 年 11 月1目录实验一分析试样的制备.3实验二烧失量的测定4实验三试样溶液的制备4实验四二氧化硅的快速测定5实验五氧化铝的快速测定7实验六氧化钙、氧化镁的测定10实验七氧化铁的测定12实验八氧化钛的测定132硅酸盐矿物原料及陶瓷坯料的分析由于硅酸盐化学成分都相近，只是含量不等，所以在测定这些物质含量时，完全有条件选择一种方法在一份试样中测定SiO2 、 Al 2O3、Fe2O3、TiO2、CaO 和MgO 这些主要成分。这种

2、方法称为系统分析或组合分析。硅酸盐系统分析，一般采用重量法或容量法。由于重量法与容量法相比，操作繁琐、费时，故应尽量少用。但就容量法来说，由于选择的具体测定方法、试剂和操作条件不同，故也有快有慢，结果的准确度有高有低。所以，本实验只提出 K 2SiF6 容量法、 EDTA 配合滴定法和比色法。本方法可适用于长石、石英、各种粘土以及陶瓷坯料、匣钵、普通耐火材料等。实验一分析试样的制备一、实验目的1 了解分析试样的制备过程；2 制得所需要的分析试样二、实验仪器及用品1、铁锤；2、磁铁；3、陶瓷研钵；4、铲子；5、标准筛子（ 180 目）；6、称量瓶；7、干燥器；8、烘箱三、实验内容和步骤将采集来的

3、原料，先用铁锤进行破碎，再用“四分法”缩分，直至达到实验所需要数量为止。取610 克原料，用磁铁吸取样品粉碎过程中混入的铁屑，然后将适量原料置于陶瓷研钵中研磨，研磨后过180 目筛，并装入称量瓶，置于105 110的烘箱中，烘干12 小时，取出放入干燥器内冷却至室温，备用。为了核查分析结果，分析的样品都应保留10 20 克原样，以备仲裁分析之用。对于最后一次缩分时，另外的一半应作辅样留下。四、实验指导制备好的试样贴上标签；留下的辅样写好名称。3实验二烧失量的测定一、实验目的1 理解烧失量的定义；2 掌握测定烧失量的方法二、实验原理烧失量是样品在高温灼烧时，由于化合水的失去，有机物和碳酸盐及其他

4、盐类的分解，而失去的重量。也有低价氧化物的氧化而增加的重量。因此，烧失量是减轻重量与增加重量的代数和，在习惯上烧失量用IL 表示。三、实验仪器及用品1、分析天平；2、高温箱式电阻炉；3、烘箱4、瓷坩埚；5、长坩埚钳；6、干燥器；四、实验内容精确称取在 105下烘干好的试样 0.5 克，放入已恒重的瓷坩埚中， 置于高温炉内从低温升起，在 950 1000的温度下灼烧 1 小时，取出，置于干燥器内冷却至室温后，称量。再灼烧 30 分钟，取出，冷却，称量，直至恒重。然后，按下列公式计算：G 1G 2100IL%G式中G 试样重量（克）；G1 灼烧前试样加坩埚重（克） ；G2 灼烧后试样加坩埚重（克）

5、 。实验三试样溶液的制备一、实验目的1 掌握熔融试样的方法；2 制备出透明的试样溶液二、实验所需仪器与试剂仪器： 1、分析天平； 2、调压器； 3、电炉子； 4、银坩埚；5、坩埚钳 6、托盘天平； 7、烧杯 250ml；48、量筒 25ml； 9、容量瓶 250ml；10、洗瓶； 11、玻璃棒试剂： 1、氢氧化钾 粒状； 2、盐酸 比重 1.18； 3、1的盐酸4、氢氧化钾乙醇溶液1：1 克粒状氢氧化钾溶于100ml 无水乙醇中。三、实验内容和步骤精确称取 0.5 克烘干的试样，置于用 2 克氢氧化钾铺好的银坩埚中， 再滴加 1氢氧化钾乙醇溶液将试样湿润，然后盖上坩埚盖， （口上留一缝隙），在

6、电炉低温处烘至半干。接着再在试样上盖一层氢氧化钾 23 克（含铝量高的物质可适当增加 1 克）用低温加热，时时注意勿使喷溅。待全部熔融，即移至高温处将坩埚盖严熔融约 20 分钟，视坩埚内无不熔物并呈半透明状的液体后，继续加热几分钟，待熔融物粘度增加，达到均匀细腻时即已熔好。取下冷却时，转动坩埚，使熔融物固着在坩埚壁上。 冷却，用蒸馏水转移到 250 毫升烧杯中，以水稀释至约 100150 毫升，在搅拌溶液的同时，快速加入 1012 毫升浓盐酸于烧杯中酸化试液，并继续搅拌 1 分钟，然后用 1的盐酸洗净坩埚。所得透明之溶液冷却后，定量转移到 250 毫升容量瓶中，用水稀释到刻线摇匀。留待测定Si

7、O2、Al 2O3、Fe2O3、TiO2、CaO、 MgO 之用。四、实验指导（1）称取粘土、高岭土等吸水性强的试样，要特别注意快速称量， 否则吸水过多，造成较大的误差。（2）在酸化时要注意勿使硅酸析出，体积不能小于 100 毫升，务必在快速搅拌下加入浓盐酸。否则，易析出硅酸，影响SiO2 的测定。实验四二氧化硅的快速测定一、实验目的1 掌握测定二氧化硅的方法；2 准确测定二氧化硅的含量二、实验原理氟硅酸钾容量法测定二氧化硅是根据可溶性硅酸在硝酸溶液中，有适量氯化钾存在的条件下，加入氟化钾，使硅定量地生成氟硅酸钾（K 2SiF6）沉淀：5沉淀过滤，用氯化钾乙醇溶液洗去大部分酸， 残余酸量用氢氧

8、化钠中和 （用甲酚红麝香草酚蓝混合指示剂） 。沉淀与足量沸水作用， 使水解生成相当量的氢氟酸，生成的氢氟酸用氢氧化钠标准溶液滴定：由消耗的 NaOH 标准溶液的体积计算出试样中SiO2 的百分含量。三、实验所需仪器与试剂仪器： 1、移液管 25ml； 2、量筒 10ml，25ml；3、托盘天平；4、塑料烧杯 250ml； 5、塑料漏斗；6、塑料棒；7、电炉子；7、快速定性滤纸； 8、碱式滴定管 50ml； 9、滴定台试剂： 1、硝酸 1：1 2、氯化钾 固体；3、氟化钾溶液20，取 20 克氟化钾溶于100 毫升水中，溶液盛于塑料瓶中。4、氯化钾乙醇溶液每 100 毫升水中溶解14 克氯化钾后

9、，加100毫升无水乙醇混合均匀。5、甲酚红麝香草酚蓝指示剂将 100 毫克甲酚红溶于2.5 毫升0.1mol· 氢氧化钠溶液中，用水稀释至10 毫升，为 A 液；将 10 毫克麝香草酚蓝溶于 1.毫升 0.1 mol·氢氧化钠溶液中， 用水稀释至 10 毫升，为 B 液。6、氢氧化钠标准溶液0.1 mol·吸取试液 25 毫升置于塑料烧杯中， 加 1：1 硝酸 15 20 毫升，再加 3 克氯化钾，用塑料棒搅拌，使其溶解，再用塑料量杯加入20氟化钾溶液 5 毫升并搅拌一分钟，放置 510 分钟后，用快速定性滤纸在塑料漏斗中过滤，用氯化钾乙醇溶液洗涤烧杯及沉淀34

10、次，原塑料烧杯中再加入10 毫升氯化钾乙醇溶液，将沉淀连同滤纸一并放入原塑料烧杯中，加5 滴混合指示剂，滴加0.1 mol·l 氢氧化钠标准溶液中和沉淀及滤纸上的残余酸量至溶液由黄色变为紫色。最后，立即加沸水 150 毫升，趁热用氢氧化钠标准溶液滴定至紫红色为终点，记下毫升6数。二氧化硅百分含量按下式计算：式中TSiO2 氢氧化钠标准溶液对二氧化硅的滴定度（毫克毫升） ； V 消耗氢氧化钠标准溶液的毫升数；A 吸取试液体积倍数；G 试样重量（克）。四、实验指导（1）氟硅酸钾沉淀必须在塑料烧杯中进行。 溶液体积要控制在约 40 毫升，沉淀时的温度在 25以下，溶液的酸度不能低于 3 m

11、ol· 硝酸。（2）对于含铝、钛高而硅含量少的试样， 如矾土等，要减少氟化钾的加入量，以防止生成铝尖晶石等，造成结果偏高。（3）过滤后的氟硅酸钾沉淀不能放置时间过长，以防止水解。（4）中和残余酸量是关键一步，操作要迅速仔细，以防沉淀水解，并且要将整个滤纸都搅拌到。（5）操作要迅速并连续进行，中途不能停顿，否则氟硅酸钾易水解造成分析结果偏低。实验五氧化铝的快速测定一、实验目的1掌握测定氧化铝的方法；2准确测定氧化铝的含量二、实验原理试液中干扰元素钛，可以用乳酸来掩蔽，用1：1 氨水调 pH 为 3.5，然后定量加入过量一倍之 EDTA 标准溶液，加热煮沸，使 AI 3+与 EDTA 完

12、全配合后，再加六次甲基四胺使溶液的 pH 为 5.06.0，加入二甲酚橙指示剂，用硝酸铅标准溶液回滴过量的 EDTA ，其反应如下式：7三、实验所需仪器与试剂仪器： 1、移液管 25ml ； 2、锥形瓶 250ml； 3、碱式滴定管 50ml；4、托盘天平；5、电炉子；试剂： 1、乳酸1： 22 份乳酸， 1 份水； 2、氨水1：13、六次甲基四胺固体4、二甲酚橙0.2水溶液5、 EDTA 标准溶液0.04mol· 6、刚果红试纸7、硝酸铅标准溶液0.02mol· 四、实验内容与步骤吸取试液 25 毫升，置于 250 毫升锥形瓶中，加 23 毫升 1：2 乳酸，放一小片刚果

13、红试纸， 用 1：1 氨水中和至试纸呈蓝紫色， 然后用滴定管准确加入过量一倍（ 1025 毫升）之 0.04mol· EDTA 标准溶液（视铝含量而定，如果铝的含量是 40，则加 20 毫升，最少不得低于 10 毫升），摇匀，加热至沸 3 分钟，冷却后再加 2.53.0 克六次甲基四胺， 最后加水至总体积约为 150 毫升，静止 56 分钟，加 3 滴二甲酚橙指示剂，用 0.02mol· 硝酸铅标准溶液回滴过量的EDTA，待溶液由黄色变为橙红色为终点。三氧化二铝百分含量按下列公式计算：V1 V2K T AFe2O3× 0.6385Al 2 O 3 %100G100

14、0式中V 1 加入 EDTA 标准溶液体积（毫升）；V 2 滴定耗用 Pb(NO3 )2 标准溶液体积（毫升）；K Pb(NO3)2 对 EDTA 的换算系数；T EDTA 对 Al 2O3 的滴定度（毫克毫升） ；A 吸取试液体积倍数；G 试样重量（克）；0.6385 Fe2O3 对 Al 2O3 的换算系数。五、实验指导（1）乳酸的加入量视 TiO 2 含量高低而定，一般来说，含微量钛时加2 毫升；8含量超过 1时，适当增加。（2）滴定时不要停顿一直到终点为止（因终点回色较快）。（3）用氨水中和酸时切勿过量， 否则出现浓黄色， 不易观察终点， 若发现过量应立即加 HCl 酸化。（ 4）在滴

15、定时，实际是滴定的铝、铁含量，故计算时必须去掉Fe2O3×0.6385 。（ 5）过量一倍之 EDTA 的问题， Al 2O3 的百分含量除 2 的倍数以上。实验六氧化钙、氧化镁的测定一、实验目的1 掌握测定氧化钙、氧化镁的方法；2 准确测定氧化钙、氧化镁的含量二、实验原理在配合滴定中， EDTA 在一定的 pH 下对 Ca2+，Mg 2+有较强的配合性能，生成稳定的配合物。其反应如下：对于钙的配合滴定选择， 本方法是在溶液的 pH 12时，应用钙指示剂（ NN 指示剂）进行的。此指示剂与钙离子发生配合生成酒红色的配合物。但其稳定度不及 EDTA 与钙离子所生成的配合物为大。因此，于

16、溶液中滴加 EDTA 时与钙指示剂配合的钙离子就逐步为 EDTA 所夺取，在溶液中的钙离子全部被 EDTA 配合后，钙指示剂即游离析出，呈现纯蓝色，表示已达到终点。其反应如下：在上述滴定时，铁、铝的干扰大部分以氢氧化物沉淀除去，小部分可用三乙醇胺掩蔽。当有干扰离子存在时，终点不显纯蓝色。镁的配合滴定是采用铬黑T 为指示剂，在溶液 pH 约 10 左右时进行。铬黑T和 Ca2+、Mg 2+都可发生配合，生成酒红色的配合物，但其稳定度仍然不及 EDTA 与钙镁离子生成的配合物稳定。 因此，仍选择 EDTA 在铬黑 T 配合的 Ca2+，Mg 2+9试液中滴定，使之生成更稳定的 (CaY) 2-、

17、(MgY) 2-配合物。铬黑 T 则游离析出，显现纯蓝色，表示已达到终点。这时测定的结果为钙镁合量，然后以差减法求得镁的含量。三、实验所需仪器与试剂仪器： 1、移液管 20ml 、50ml； 2、锥形瓶 250ml； 3、碱式滴定管 50ml；4、烧杯 250ml； 5、电炉子；6、量筒 10ml ；7、容量瓶 100ml试剂： 1、氨水1：12、硝酸1：23、氢氧化钾粒状4、氨 氯化铵缓冲溶液（ pH 为 10 左右）称取氯化铵 20 克溶于 100 毫升水中， 再加入浓氨水 100 毫升混合，最后冲至 1000 毫升。5、甲基红指示剂0.20.2 克甲基红指示剂溶于60 毫升无水乙醇中，以

18、水稀释至 100 毫升。6、铬黑 T 指示剂11 克铬黑 T 加入 100 毫升三乙醇胺溶液混匀使用。7、钙指示剂（ N ·N） 1： 100取 1 克指示剂与 100 克预先干燥过的氯化钾（ 130150）混合研匀，放入棕色磨口瓶中，保存于干燥器内。8、三乙醇胺 309、快速定性滤纸10、广泛 pH 纸11、EDTA 标准溶液0.005 mol· 三、实验内容与步骤吸取试样制备溶液50 毫升置于 250 毫升烧杯中，加入甲基红指示剂12 滴，硝酸 2 滴，以 1：1 氨水中和至甲基红指示剂变黄，再过量 23 滴，煮沸，取下，趁热以快速定性滤纸过滤于 100 毫升容量瓶中，

19、以热水洗涤烧杯三次、洗涤沉淀34 次，弃去沉淀，将所得滤液冷却后，加水稀释到刻度摇匀，供测 CaO、MgO时使用。CaO 的测定 吸取制备好的滤液 20 毫升于 250 毫升锥形瓶中，加水 20 毫升，三乙醇胺 5 毫升，氢氧化钾 56 粒，调 pH12（用 pH 试纸检查），然后加入少10量钙指示剂，用EDTA 标准溶液滴定至酒红色突变为纯蓝色即为终点。记下毫升数，按下式计算CaO 的百分含量：TCaOV1ACaO%1000100G式中TCaO EDTA 对 CaO 的滴定度（毫克亳升） ；V 1 消耗 EDTA 体积数（毫升）；A 试样溶液总体积为滴定的试样体积倍数；G 试样重量（克）。M

20、gO 的测定 吸取制备滤液 20 毫升放入 250 毫升锥形瓶中，加水 20 毫升，三乙醇胺 5 毫升，氨 -氯化铵缓冲溶液 10 毫升，然后加入 12 滴铬黑 T 指示剂，再用 EDTA 标准溶液滴定由酒红色变为纯蓝色为终点。 记下毫升数， MgO 百分含量按下式计算：TMgOV2 V1AMgO%1000100G式中TMgO EDTA 对 MgO 的滴定度（毫克毫升）；V 1 滴钙消耗的 EDTA 体积数（毫升）；V 2 滴钙镁含量耗用的EDTA 体积（毫升）；A 试样溶液总体积为滴定的试样体积倍数；G 试样重量（克）。四、实验指导（1）溶液中如有 Mn 2+存在时，对此法有影响，可以加入1

21、 2%盐酸羟胺掩蔽消除。（2）钙指示剂在配制中，氯化钾必须在130150下烘干 2 小时，然后研细密闭保存以免吸水失效。（3）镁含量高的样品，测钙时加入氢氧化钾调pH 至 12 以上，氢氧化镁沉淀吸附指示剂，可采取在接近终点时加入指示剂。必须先试滴一个大约EDTA 的需用量。11实验七三氧化二铁的测定一、实验目的1 掌握测定氧化铁的方法；2 准确测定氧化铁的含量二、实验原理三氧化二铁的含量低时可采用光电比色法，此法基于硫氰酸根离子在硝酸溶液中能与 Fe3+离子生成一种红色络合物：其颜色的深浅度与 Fe3+的含量成正比关系，用光电比色计测定溶液的消光值，然后，在已绘制的铁标准曲线上查其三氧化二铁

22、的含量。三、实验所需仪器与试剂仪器：1、分光光度计；2、吸量管 2ml；3、容量瓶 100ml；4、移液管 25ml；试剂： 1、硫氰酸钾溶液10取 10 克硫氰酸钾溶于100 毫升水中。2、硝酸1：13、高锰酸钾溶液14、三氧化二铁标准溶液1 毫升相当于 0.1 毫克 Fe2O3四、实验内容与步骤吸取试样制备溶液25 毫升 (或 10 毫升 )于 100 毫升容量瓶中，加入硝酸2 毫升，滴加高锰酸钾至溶液呈微红色， 再加硫氰酸钾 10 毫升，用水冲到刻度，摇匀。用分光光度计进行比色，波长 480 纳米（nm），比色皿 0.5 厘米，以水作空白 , 测定消光值（ E）。标准曲线的绘制精确吸取铁

23、标准溶液 0.05、0.2、0.4、0.8 3.2 毫升，分别注入 100 毫升容量瓶中，加入硝酸 2 毫升，滴加高锰酸钾至微红色， 再加入 10 毫升硫氰酸钾溶液，用水稀释到刻度，摇匀。然后用 723 型分光光度计进行比色，根据消光值（ E）和浓度含量（ C）的关系，绘制标准曲线。Fe2O3 百分含量按下式计算；CAFe2 O3 %100G1000式中C 由标准曲线查得Fe2O3 含量（毫克），G 试样重量（克），12A 吸取试液体积倍数。五、实验指导（1）试样如含有机物， 应进行灼烧处理。 如果遇到制备溶液混浊不清时， 可取此溶液不加显色剂作空白比色。（2）显色时间一般为 1015 分钟， 2 小时内稳定不变，放置过久，硫氰酸铁络合物即开始褪色。（3）滴加高锰酸钾，目的是将Fe2+氧化成 Fe3+。实验八二氧化钛的测定一、实验目的