實(shí)驗(yàn)十硅酸鹽水泥成分及測定

1、.實(shí)驗(yàn)十 硅酸鹽水泥成分的測定 一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1. 學(xué)習(xí)復(fù)雜物質(zhì)分析的方法； 2. 掌握尿素均勻沉淀法的分離技術(shù)。二實(shí)驗(yàn)原理 水泥主要由硅酸鹽組成。按我國規(guī)定，分成硅酸鹽水泥(熟料水泥)，普通硅酸鹽水泥(普通水泥)，礦渣硅酸鹽水泥(礦渣水泥)，火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥(火山灰水泥)，粉煤灰硅酸鹽水泥(煤灰水泥)等。水泥熟料是由水泥生料經(jīng)1400'C以上高溫鍛燒而成。硅酸鹽水泥由水泥熟料加入適量石膏而成，其成分與水泥熟料相似，可按水泥熟料化學(xué)分析法進(jìn)行測定。 水泥熟料、未摻混合材料的硅酸鹽水泥、堿性礦渣水泥，可采用酸分解法。不熔物含量較高的水泥熟料、酸性礦渣水泥、火山灰質(zhì)水泥等酸性氧化物較高的物

2、質(zhì)，可采用堿熔融法。本實(shí)驗(yàn)采用的硅酸鹽水泥，一般較易為酸所分解。SiO2的測定可分成容量法和重量法。重量法又因使硅酸凝聚所用物質(zhì)的不同分為鹽酸干涸法、動物膠法、氯化銨法等，本實(shí)驗(yàn)采用氯化銨法。將試樣與78倍固體NH4Cl混勻后，再加HCl溶液分解試樣，HNO3氧化Fe2+為Fe3+。經(jīng)沉淀分離、過濾洗滌后的SiO2 nH2O在瓷坩堝中于950ºC灼燒至恒重。本法測定結(jié)果較標(biāo)準(zhǔn)法約偏高0.2%。若改用鉑坩堝在1100ºC灼燒恒重、經(jīng)氫氟酸處理后，測定結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)法結(jié)果比較，誤差小于0.1%。生產(chǎn)上SiO2的快速分析常采用氟硅酸鉀容量法。如果不測定SiO2，則試樣經(jīng)HCl溶液分解

3、、HNO3氧化后，用均勻沉淀法使Fe(OH)3， Al(OH)3與Ca2+，Mg2+分離。以磺基水楊酸為指示劑，用EDTA絡(luò)合滴定Fe；以PAN為指示劑，用CuSO4標(biāo)準(zhǔn)溶液返滴定法測定Al。Fe，Al含量高時，對Ca2+，Mg2+測定有干擾。用尿素分離Fe，Al后，Ca2+，Mg2+是以GBHA或鉻黑T為指示劑，用EDTA絡(luò)合滴定法測定。若試樣中含Ti時，則CuSO4回滴法所測得的實(shí)際上是Al，Ti合量。若要測定 TiO2的含量可加入苦杏仁酸解蔽劑，TiY可成為Ti4+，再用標(biāo)準(zhǔn)CuSO4滴定釋放的EDTA。如Ti含量較低時可用比色法測定。 三主要試劑和儀器 1. EDTA溶液！ 0. 02

4、 mol·L1 在臺秤上稱取4 g EDTA，加100 mL水溶解后，轉(zhuǎn)移至塑料瓶中，稀釋至500 mL，搖勻。待標(biāo)定。 2. 銅標(biāo)準(zhǔn)溶液 ！ 0. 02 mol·L1 準(zhǔn)確稱取0.3 g純銅，加入 3 mL 6 mol·L1HCl溶液，滴加23 mL H2O2，蓋上表面皿，微沸溶解，繼續(xù)加熱趕去H2O2 (小泡冒完為止)。冷卻后轉(zhuǎn)入250 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。 3. 指示劑 溴甲酚綠 1 g·L1 ！20%乙醇溶液; 磺基水楊酸 100 g·L1;！ PAN ！ 3 g·L1 乙醇溶液; 鉻黑T !1 g·

5、L1 稱取0.1 g鉻黑T溶于75 mL三乙醇胺和25 mL乙醇中; GBHA ! 0.4 g·L1乙醇溶液。4. 緩沖溶液 ！氯乙酸醋酸銨緩沖液(pH = 2) 850 mL O. 1 mol·L1氯乙酸與85 mL 0.1 mol·L1 NH4Ac混勻；！氯乙酸醋酸鈉緩沖液(pH = 3.5) 250 mL 2 mol·L1氯乙酸與500 mL 1 mol·L1NaAc混勻；！NaOH強(qiáng)堿緩沖液(pH= 12.6) 10 g NaOH與10 g Na2B4O7·10H2O(硼砂)溶于適量水后，稀釋至1L;!氨水氯化銨緩沖液(pH=

6、 10) 67 g NH4Cl溶于適量水后，加入520 mL濃氨水，稀釋至1 L。 5. 其它試劑 NH4Cl(固體);！ 氨水(1+1); ！NaOH溶液 200 g·L1; ！HCl溶液 濃，6 mol·L1， 2 mol·L1; ！尿素 500 g·L1水溶液; ！HNO3 濃; ！NH4F 200 g·L1; AgN03 0.1 mol·L1; !NH4NO3 10 g·L1。！6. 馬福爐、瓷坩堝、干燥器和長、短坩堝鉗。四實(shí)驗(yàn)步驟 1. EDTA溶液的標(biāo)定 用移液管準(zhǔn)確移取10 mL銅標(biāo)準(zhǔn)溶液，加入5 mL pH=

7、 3. 5的緩沖溶液和35 mL水，加熱至80ºC后，加入4滴PAN指示劑，趁熱用EDTA滴定至由紅色變?yōu)榫G色，即為終點(diǎn)，記下消耗EDTA溶液的體積。平行3次。計算EDTA濃度。2. SiO2的測定 準(zhǔn)確稱取0.4 g試樣，置于干燥的50 mL燒杯中，加入2.53g固體NH4Cl，用玻璃棒混勻，滴加濃HCl溶液至試樣全部潤濕 (一般約需2 mL)，并滴加23滴濃HNO3，攪勻。小心壓碎塊狀物，蓋上表面皿，置于沸水浴上，加熱10 min，加熱水約40 mL，攪動，以溶解可溶性鹽類。過濾，用熱水洗滌燒杯和沉淀，直至濾液中無Cl反應(yīng)為止(用AgNO3檢驗(yàn)) ，棄去濾液。將沉淀連同濾紙放入已

8、恒重的瓷坩堝中，低溫干燥、炭化并灰化后，于950ºC灼燒30 min取下，置于干燥器中冷卻至室溫，稱量。再灼燒、稱量，直至恒重。計算試樣中SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。3. Fe2O3，Al2O3，CaO，MgO的測定 (1) 溶樣準(zhǔn)確稱取約2g水泥試樣于250 mL燒杯中，加入8 g NH4Cl，用一端平頭的玻璃棒壓碎塊狀物，仔細(xì)攪拌20 min（試樣溶解完全與否，與此步仔細(xì)攪拌、混勻密切相關(guān)）。加入12 mL濃HCl分解試樣溶液，使試樣全部潤濕，再滴加濃HNO3氧化Fe2+為Fe3+ 48滴，攪勻，蓋上表面皿，置于已預(yù)熱的沙浴上加熱2030 min，使硅酸迅速脫水析出直至無黑色或灰色的小顆

9、粒為止。取下燒杯，稍冷后加熱水40 mL，攪拌使鹽類溶解。冷卻后，連同沉淀一起轉(zhuǎn)移到500 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻后放置12h，使其澄清。然后用潔凈 干燥的虹吸管吸取溶液于潔凈干燥的400 mL燒杯中保存，作為測定Fe，Al，Ca，Mg等元素之用。 (2) Fe2O3和Al2O3含量的測定準(zhǔn)確移取25 mL試液于250 mL錐形瓶中，加入10滴磺基水楊酸、10 mL pH=2的緩沖溶液，將溶液加熱至70ºC，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液緩慢地滴定至由酒紅色變?yōu)闊o色加入指示劑不顯酒紅色而是無色，說明無鐵或鐵的含量非常少 (終點(diǎn)時溶液溫度應(yīng)在60 ºC左右。終點(diǎn)顏色與試樣成分

10、和Fe含量有關(guān)，終點(diǎn)一般為無色或淡黃色。)，記下消耗的EDTA體積。平行滴定3次。計算Fe2O3含量: ， ms為實(shí)際滴定的每份試樣質(zhì)量。于滴定鐵后的溶液中，加入1滴溴甲酚綠酸堿指示劑調(diào)節(jié)pH值：3.8黃 5.4藍(lán)調(diào)到黃綠色，pH超過4測Al，用(1+1)氨水調(diào)至黃綠色，然后，加入15.00 mL過量的EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液，加熱煮沸1 min，加入10 mL pH = 3.5測Cu的條件的緩沖洛液，4滴PAN指示劑，用CuSO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴至茶紅色即為終點(diǎn)（隨著Cu2+的滴人，由絡(luò)合物Cu EDTA的藍(lán)色和PAN的黃色轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色，終點(diǎn)時生成Cu PAN紅色絡(luò)合物，使終點(diǎn)呈茶紅色）。記下消耗的CuSO

11、4標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積。平行滴定3份。計算Al2O3含量:(3) CaO和MgO含量的測定由于Fe3+，Al3+干擾Ca2+，Mg2+的測定，須將它們預(yù)先分離。為此，取試液100 mL于200 mL燒杯中，滴入(1+1)氨水至紅棕色沉淀生成如上面現(xiàn)象說明無鐵，則也就不會生成這一沉淀。接下去該怎么做？啟發(fā)學(xué)生。時，再滴入 2 mol·L1HCl溶液調(diào)pH至中心？使沉淀剛好溶解。然后加入25 mL尿素溶液，加熱約20 min分解，產(chǎn)生NH3溶液pH值緩慢、均勻升高沉淀質(zhì)量好，吸附雜質(zhì)少，且容易過濾、洗滌，不斷攪拌，使Fe3+，Al3+完全沉淀（此時稱為尿素均勻沉淀法。也可用氨水法直接沉淀，但這

12、時，F(xiàn)e(OH)3對 Ca2+，Mg2+吸附較為嚴(yán)重），趁熱過濾，濾液用250 mL燒杯承接， 用1%NH4NO3熱水洗滌沉淀至無Cl為止(用AgNO3溶液檢查)。濾液冷卻后轉(zhuǎn)移至250 mL容量瓶中，稀釋至刻度，搖勻。濾液用于測定Ca2+，Mg2+。 （改為測鈣、鎂總量：移25.00ml試液，用NaOH調(diào)pH值約為10原濾液接近中性？，加氨性緩沖溶液10ml，加K-B指示劑2滴，用EDTA溶液滴定，滴定至溶液顏色由紫紅色恰變?yōu)樗{(lán)綠色。干擾離子？加掩蔽劑？）用移液管移取25 mL試液于250 mL錐形瓶中，加入2滴 GBHA指示劑，滴加200 g·L1 NaOH使溶液變?yōu)槲⒓t色后，加入 10 mL pH= 12.6的緩沖液和20 mL水，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴至由紅色變?yōu)榱咙S色，即為終點(diǎn)。記下消耗EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積。平行測定3次。計算CaO的含量。 在測定CaO后的溶液中，滴加2 mol·L1HCl溶液至溶液黃色褪去，此時pH約為10，加入15 mL pH = 10的氨緩沖液，2滴鉻黑T指示劑，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴至由紅色變?yōu)榧兯{(lán)色，即為終點(diǎn)。記下消耗EDTA標(biāo)準(zhǔn)