硅酸盐水泥中SiO2Fe2O3Al2O3 含量地测定Word文档下载推荐.docx

硅酸盐水泥中SiO2Fe2O3Al2O3 含量地测定Word文档下载推荐.docx

《硅酸盐水泥中SiO2Fe2O3Al2O3 含量地测定Word文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《硅酸盐水泥中SiO2Fe2O3Al2O3 含量地测定Word文档下载推荐.docx（9页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

每种氧化物含量虽然不是固定不变，但其含量变化围很小，水泥熟料中除了上述四种主要氧化物以外，还有含量不到5％的其他少量氧化物，如氧化镁（MgO）、氧化钛（Ti02）、三氧化硫（S03）等。

水泥熟料中碱性氧化物占60%以上，因此宜采用酸分解。

水泥熟料主要为硅酸三钙〔3CaO•SiO2〕、硅酸二钙〔2CaO•SiO2〕、铝酸三钙〔3CaO•Al2O3〕和铁铝酸四钙〔4CaO•Al2O3•Fe2O3〕等化合物的混合物。

这些化合物与盐酸作用时，生成硅酸和可溶性的氯化物，反响式如下：

2CaO•SiO2+4HCl→2CaCl2+H2SiO3+H2O

3CaO•SiO2+6HCl→3CaCl2+H2SiO3+2H2O

3CaO•Al2O3+12HCl→3CaCl2+2AlCl3+6H2O

4CaO•Al2O3•Fe2O3+20HCl→4CaCl2+2AlCl3+2FeCl3+10H2O

硅酸是一种很弱的无机酸，在水溶液中绝大局部以溶胶状态存在，其化学式以SiO2•nH2O表示。

在用浓酸和加热蒸干等方法处理后，能使绝大局部硅胶脱水成水凝胶析出，因此可利用沉淀别离的方法把硅酸与水泥中的铁、铝、钙、镁等其他组分分开。

（一）SiO2含量的测定------重量法

本实验以重量法测定SiO2的含量。

〔SiO2的测定可分成容量法和重量法。

〕

在水泥经酸分解后的溶液中，采用加热蒸发近干和加固体氯化铵两种措施，使水溶性胶状硅酸尽可能全部脱水析出。

蒸干脱水是将溶液控制在100℃左右下进展。

由于HCl的蒸发，硅酸中所含的水分大局部被带走，硅酸水溶胶即成为水凝胶析出。

由于溶液中的Fe3+、Al3+等离子在温度超过110℃时易水解生成难溶性的碱式盐而混在硅酸凝胶中，这样将使SiO2的结果偏高，而Fe2O3，Al2O3等的结果偏低，故加热蒸干宜采用水浴以严格控制温度。

参加固体氯化铵后由于氯化铵易离解生成NH3·

H2O和HCl，加热时它们易于挥发逸去，从而消耗了水，因此能促进硅酸水溶胶的脱水作用，反响式如下：

NH4Cl+H2O→NH3.H2O+HCl

含水硅酸的组成不固定，故沉淀经过过滤、洗涤、烘干后，还需经950-1000℃高温灼烧成固体成分SiO2，然后称量，根据沉淀的质量计算SiO2的质量分数。

水泥中的铁、铝、钙、镁等组分分别以Fe3+、Al3+、Ca2+、Mg2+的形式存在于过滤完SiO2沉淀后的滤液中，它们都能与EDTA形成稳定的螯合物，但稳定性有较显著的区别，KAlY=10，KFe〔III〕Y=10，KCaY=1010.69，KMgY=10。

因此只要通过控制适当的酸度，就可以进展分别测定。

〔二〕铁含量的测定

铁含量的测定方法：

控制溶液的pH为2～2.5，以磺基水酸为指示剂，温度以60～70℃为宜，当温度高于75℃时，Al3+也能与EDTA形成螯合物，使测定Fe3+结果偏高，测定Al3+结果偏低。

当温度低于50℃时，反响速度缓慢，不易得出确定终点。

用EDTA标准溶液滴定，溶液由紫红色变为微黄色即为终点。

配位滴定中有H+产生，Fe3++H2Y2-=FeY-+2H+,所以在没有缓冲作用的溶液中，当Fe3+含量较高时，滴定过程中，溶液的pH逐渐降低，妨碍反响进一步完成，以致终点变色缓慢，难以确定。

〔三〕铝含量的测定

以PAN为指示剂的铜盐回滴定是普遍采用的方法。

因为Al3+与EDTA的反响速度慢，所以一般先参加过量的EDTA，并加热煮沸，使Al3+与EDTA充分反响，然后用CuSO4标准溶液回滴定过量的EDTA。

AlY2-无色，PAN在pH为的条件下为黄色，所以滴定开始前溶液为黄色，随着CuSO4标准溶液的参加，CuY2-为浅蓝色，因此溶液逐渐由黄色变绿色，在过量的EDTA与Cu2+完全反响后，继续参加CuSO4，Cu2+与PAN形成紫红色配合物，由于蓝色CuY2-的存在，终点溶液呈紫色。

反响如下：

Al3++H2Y2-=AlY-+2H+，

无色

Cu2++H2Y2-=CuY2-+2H+，

蓝色

Cu2++PAN=Cu-PAN

黄色紫红色

1、测定Al3+的适宜酸度pH=4～5，最适宜的pH～

2、PAN：

一种二元弱酸，用H2In+表示〔PKa1=2.9,PKa2〕

H2In+--------→HIn--------→In-

淡绿色黄色红色

〔﹤〕〔2.5～12〕〔﹥12〕

PAN能与50多种元素生成有色螯合物，除Pd（II）、Co（III）、Rh（III）为绿色，Fe（III）为暗红色，V（v）、Tl为紫色，其他金属的螯合物均是红色。

3、EDTA溶液浓度的标定：

在的HAc-NaAc介质中，以PAN为指示剂，用CuSO4标准溶液滴定至紫红色。

三、实验仪器与实验试剂

实验仪器：

烧杯〔300ml，50ml〕，移液管〔25ml，50ml〕，玻璃棒，锥形瓶，碱式滴定管（50ml），250ml容量瓶，电热器，吸耳球，胶头滴管，恒温水浴锅，洗瓶，外表皿，定量滤纸，漏斗，瓷坩埚，马弗炉，精细pH试纸，分析天平，枯燥器

实验试剂：

水泥试样，NH4Cl〔固体〕，HCl〔浓，1:

1，3:

97〕，HNO3（浓），NH4S〔10%〕，氨水〔1:

1〕，EDTA溶液〔0.015mol/L〕，HAc-NaAc缓冲溶液，CuSO4溶液〔0.015mol/L〕，MgCl2溶液，NH3-NH4Cl缓冲溶液，指示剂：

溴甲酚绿，铬黑T，PAN指示液，磺基水酸。

四、实验步骤

〔一〕SiO2含量的测定

1、差减法准确称取g试样，置于枯燥蒸发皿中，参加2.5~3g固体NH4Cl，用玻璃棒混匀，滴加浓HCl溶液至试样全部润湿，并滴加2~3滴浓HNO3，搅匀，使试样充分溶解。

2、盖上外表皿，置于沸水浴上，加热约10min至近干，取下，加约10ml热的稀HCl〔3:

97〕搅动以溶解可溶性盐类。

3、以中速定量滤纸过滤，用胶头淀帚以热的稀HCl〔3:

97〕擦洗玻璃棒与烧杯，并洗涤沉淀至滤液中不含铁离子为止〔用NH4S检验〕。

4、将滤液与洗涤液定量转移至250ml容量瓶中，定容，摇匀，供后续测定使用。

5、将沉淀连同滤纸放入已恒重的瓷坩埚中，先在电炉上低温烘干，再升高温度使滤纸充分灰化后，于950-1000℃灼烧30min取下，置于枯燥器中冷却至室温，称重。

再灼烧、称量，直至恒重。

计算试样中SiO2的含量。

〔二〕0.01mol/L钙标准溶液配制

称取0.37-0.38g纯碳酸钙，用1：

1盐酸溶解，加适量水，定量转移至250ml的容量瓶中，定容，摇匀，待用。

〔三〕EDTA溶液的标定：

1、用移液管移取25ml钙标准溶液至锥形瓶中，加2mlMgY和5mlNH3-NH4Cl缓冲溶液，摇匀。

用待标定的EDTA滴定至溶液由酒红变为纯蓝色即为终点，记录消耗EDTA溶液的体积，

2、平行测定三份，计算得出EDTA溶液的准确浓度。

〔四〕EDTA与CuSO4标准溶液的体积比K的求算

1、从滴定管缓慢放出10-15mLCEDTA的EDTA标准溶液于300ml锥形瓶中，记录所放EDTA标准溶液的体积为V1加水稀释至150-200ml。

2、HAc-NaAc缓冲溶液，加热至沸，取下稍冷，加5-6滴PAN指示液，以CuSO4标准溶液滴定至亮紫色。

3、记录消耗CuSO4标准溶液的体积V2，平行测定3次，计算K值，K=V1/V2。

〔五〕Fe3+含量的测定

1、移取过滤后定容于250ml容量瓶的试液50.00ml于锥形瓶中，加2滴0.05%溴甲酚绿指示剂，溶液变为黄色。

2、逐滴滴加1:

1氨水使溶液成为绿色。

3、再用1：

1HCl溶液调节溶液酸度至黄色后再过量3滴。

4、置于70℃水浴中加热10min，取下。

5、EDTA标准溶液滴定至溶液由紫红色变为亮黄色即为终点，记录EDTA消耗体积。

6、平行测定三次，求Fe2O3的平均含量。

（六）Al3+含量的测定

1、从滴定管中放约2O3含量后的溶液中，记录所放EDTA标准溶液的体积，摇匀。

2、加15mlpH=4.3的HAc-NaAc缓冲溶液，以精细PH试纸检查。

煮沸1-2min，取下，冷却至90℃左右，参加4滴0.2%PAN指示剂4标准溶液滴定。

开始溶液呈黄色，随着CuSO4标准溶液的参加，颜色逐渐变绿并加深，直至再加一滴突然变紫，即为终点。

记录CuSO4消耗的体积。

注意临近终点时应剧烈摇动，并缓慢滴定。

3、平行测定三次，求Al2O3的平均含量。

五、原始数据记录与处理

〔一〕原始数据

SiO2的测定

EDTA浓度的测定

K的测定

Fe2O3的测定

Al2O3的测定

水泥质量/g

坩埚+SiO2/g

空坩埚/g

mCaCO3/g

VEDTA/ml

VCuSO4/ml

〔二〕数据处理

1、SiO2含量测定：

WSiO2=[m1〔坩埚+SiO2〕-m2〔坩埚〕]/m0〔样品〕*100%

mSiO2/g

质量分数

19.49%

2、EDTA溶液的标定：

CCaCO3=mCaCO3/MCaCO3/（250*10^-3）

CEDTA=〔VCaCO3*CCaCO3〕/VEDTA

平均相对偏差=〔C平均（EDTA）-CEDTA〕/CEDTA*100％

CEDTAmol/L

CCaCO3/（mol/L）

CEDTA/（mol/L）

C平均（EDTA）/（mol/L）

平均相对偏差

1.45%

3、k值的测定

K=V1（EDTA）/V2（CuSO4）

C（CuSO4）=C（EDTA）*K

k

k平均

C（CuSO4）/ml/L

4、Fe3+含量的测定：

m（Fe3+）=[C〔EDTA〕*V〔EDTA〕*M〔Fe3+〕]/[V〔滤液〕/250]/1000

m（Fe2O3〕=1/2*m（Fe3+）/M〔Fe3+〕*M〔Fe2O3〕

质量分数=m平均〔Fe2O3〕/m（样品）*100％

m（Fe3+）/g

m〔Fe2O3〕/g

m平均〔Fe2O3〕/g

％

5、Al3+含量的测定:

m（Al3+）={[C〔EDTA〕*V〔EDTA〕-C（CuSO4）*V（CuSO4）]*M（1/2Al2O3）}/[V〔滤液〕/250]/1000

m（Al2O3）=1/2*m（Al3+）/M（Al3+）*M（Al2O3）

质量分数=m（Al3+）/m（样品）*100%

m（Al3+）/g

m（Al2O3）/g

m平均（Al2O3）/g

4.81%

六、结果分析与讨论

误差来源实验中处处都存在着误差，稍不注意，便会产生误差，回顾整个实验，与结果比照，分析出以下可能的误差来源：

1）单层过滤时，一些颗粒较小的二氧化硅会透过滤纸，导致结果偏低。

2）原料水泥中存在其他不容物时，无法消解的物质，灼烧至恒重时使二氧化硅含量偏高。

3）指示剂的用量也会影响滴定结果的准确性。

直接滴定法采用PAN和Cu—EDTA指示剂，PAN的用量一般在2到3滴，太多会影响滴定终点的判断。

七、须知事项

1.严格控制硅酸脱水的温度和时间。

脱水温度不要超过110℃，假如温度过高，某些氯化物，如AlCl3、FeCl3、MgCl2易水解，生成难溶于水的碱式盐或氢氧化物，混入沉淀使SiO2结果偏高。

当温度高至120℃以上时，它们还可能与硅酸结合生成一局部几乎不被盐酸分解的硅酸盐，不易过滤与洗涤，使硅酸沉淀夹带较多杂质。

脱水温度如不够，如此可溶性的硅酸未能完全转变成不溶性硅酸，在过滤、洗涤时会透过滤纸，将使SiO2结果偏低。

2.必须使用水浴。

使用水浴加热，蒸发皿底部绝大局部置于蒸汽气氛中，温度易控制，水蒸汽温度为100-110℃，最有利于硅酸脱水。

3.应用正确的洗涤方法。

为了防止Ti02+、Al3+和Fe3+等离子的水解和硅酸溶胶透过滤纸，可先用热的稀盐酸（3：

97）洗涤沉淀3—4次，再用热水充分洗涤。

一般洗液不宜超过120ml。

4.灰化时，坩埚盖应半开，不能使滤纸产生火焰。

需充分灰化后（呈灰白色）再移高温下950一1000℃灼烧沉淀。

5.直接滴定铝时。

最适宜PH围在2．5—3．5之间．溶液PH低于2．5时，Al3+与EDTA的配位反响不能完全进展，而高于3．5时铝离子会有较大的水解倾向，所以高于或低于这个PH围均会使铝含量的测定结果偏低，故滴定时应调适到最适宜PH来提高测定结果的准确性。

6.指示剂的用量也会影响滴定结果的准确性。

八、思考题

1、试样分解后加热蒸发的目的是什么？

操作中应注意什么？

硅酸是一种很弱的无机酸，在水溶液中绝大局部以溶胶状态存在，其化学式以SiO2•nH2O表示。

在用浓酸和加热蒸干等方法处理后，能使绝大局部硅胶脱水成水凝胶析出，因此可利用沉淀别离的方法把硅酸与水泥中的铁、铝、钙、镁等其他组分分开。

由于溶液中的Fe3+、Al3+等离子在温度超过110℃时易水解生成难溶性的碱式盐而混在硅酸凝胶中，这样将使SiO2的结果偏高，而Fe2O3，Al2O3等的结果偏低，故加热蒸干宜采用水浴以严格控制温度。

2、沉淀洗涤需注意什么？

一贴二低三靠，洗涤完全，洗涤后沉淀中应不含Fe3+,玻璃棒与烧杯应擦拭干净，以防影响结果。

屡次洗涤，确保铁离子被除净。

3、沉淀在高温灼烧前，为什么需经过枯燥炭化？

含水硅酸的组成不稳定，如直接高温导致测定结果不准确。

枯燥炭化过程中产生大量水蒸气，会导致灼烧速度变慢。

产生的大量黑烟会污染马弗炉。

4、在铁离子、铝离子、钙离子、镁离子共存时，以EDTA标准溶液分别滴定铁离子、铝离子、钙离子等含量时，是怎样消除其他共存离子的干扰的？

溶液酸度分别控制在什么围？

怎么控制？

答：

测定铝时，最适宜的pH围在2.5~3.5，pH<

2.5时铝离子与EDTA配位反响不完全，pH>

3.5,铝离子会水解

滴定铁时，控制酸度在2~2.5，pH<

2时，产生酸效应，pH>

2.5时,铁离子会水解.

酸度控制:

加缓冲溶液