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1、专业材料分析综合实验指导书资料 棕刚玉的全分析1 实验目的1、学习棕刚玉的全分析方法。2、学习分光光度法测定微量物质的原理和方法。3、掌握分光光度计使用方法。4、掌握试样的制备方法。5、掌握棕刚玉试样分析试液的制备方法。6、掌握配位滴定法测定棕刚玉中三氧化二铝的方法。2 试样的制备2.1块状磨料 先用锤子于一钢板上打碎到直径约为30mm的小块，在小型鄂氏破碎机中，破碎至直径约5mm的小块，用四分法缩分到4050g，再用钢研钵粉碎到直径小于2mm和四分法缩分到1015g，继续用钢研钵或用刚玉研钵研细至全部通过100#筛，用磁力11.5kg的磁铁吸出粉碎中带入的铁杂质。然后装入试样袋中，在1051

2、10的烘箱中烘干1h，取出、放入干燥器内，冷却，备用。2.2粒状磨料 粗于10#粒度的试样，先用四分法缩分到1015g，用刚玉研钵研细至全部通过100#筛，混合均匀，装入试样袋中，烘干，备用。细于100#粒度的试样，用四分法缩分到1520g，装入试样袋中，烘干，备用。3 分析试液的制备 准确称取样品0.5000g于铂坩埚中，加入3g混合熔剂，搅拌均匀后，再盖上混合熔剂1g，加盖，将坩埚送入高温炉中于9801100熔融2h，取出，旋转坩埚，使熔融物附于坩埚内壁上，冷却后以水洗净坩埚外壁，放入已盛有近沸的100mL 15%盐酸的250mL烧杯中，盖上表面皿，于砂浴上加热浸取，用水洗出坩埚及盖，移入

3、250mL容量瓶中，冷却后，以水稀释至刻度,摇匀，备用。4 灼减的测定4.1实验步骤称取制备好的试样1g于已经过9801100灼烧至恒重的30mL的铂坩埚中，加盖，盖微启置铂坩埚于高温炉中，9801100灼烧1h后取出，置于干燥器中，冷至室温，称量，重复灼烧，称量至恒重为止。4.2计算： 灼减100% 式中：m1灼烧前坩埚及样品质量，g； m灼烧后坩埚及样品质量，g ； m灼烧前样品质量，g 。4.3注刚玉产品有时有灼烧增重现象，如系灼增，以下式计算： 灼增=100% 5 二氧化硅的测定 5.1 实验原理 硅钼蓝比色法 在0.080.32molL-1的盐酸介质中，硅酸与钼酸生成黄色的硅钼配合物

4、，再用还原剂将其还原成为硅钼蓝，用比色法测定，其反应为： H4SiO4 + 12H2MoO4 H8Si(Mo2O7)6 + 10H2O MO2O5H8Si(MO2O7)6 还原剂HH8 Si 氧化剂H2O (MO2O7)55.2 试剂1硼砂碳酸钠混合熔剂：212盐酸：15%3钼酸铵溶液：5%，加热溶解1g钼酸铵于小烧杯中，以水稀释至20mL，(放置24h后过滤使用,如若出现沉淀，即应停止使用)。4酒石酸溶液：5%，称取5g酒石酸于水中，以水稀释至100mL，加热煮沸，否则放久后会有絮状沉淀产生。 6二氧化硅标准溶液 准确称取经9801000灼烧过1h的二氧化硅(基准试剂)0.1000g于铂坩埚

5、中，加无水碳酸钠(基准试剂)2g。仔细混匀。在860900的高温炉中熔融20min取出，旋转坩埚，使熔融物附于坩埚内壁上，冷却，洗净外壁，在聚乙烯烧杯中，用热水浸出，冷却并转入1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀后，立即移入干净并干燥过的塑料瓶中贮存，此储备溶液每毫升含二氧化硅0.1mg。 吸取储备液50mL于预先盛有2 molL-1盐酸5mL的100mL容量瓶中，以水稀释至刻度，摇匀，即为二氧化硅标准溶液（0.05 mgmL-1)。 7空白溶液取4g混合熔剂于铂坩埚中，在950的高温炉中熔融20min取出，冷却，洗净坩埚外壁，以15%HCl l00mL加热浸出，移入250mL容量瓶中，

6、冷却后，以水稀释至刻度，摇匀，备用。5.3 标准曲线的绘制 吸取空白溶液2.50mL共5份，分别放入5个50mL容量瓶中，用5mL刻度吸管依次加入二氧化硅标准溶液0.00、0.50、1.00、2.00、3.00，(即SiO2含量分别为0.00%、0.50%、1.00%、2.00%、3.00%),加5%钼酸铵溶液2.5mL, 摇匀，放置使其显色完全(室温15以上放置10min)，加5%酒石酸溶液10mL，立即加入5.4 实验步骤 移取分析试液2.502含量。5.5 注 1. 硅钼黄在0.080.32molL-1的酸度下显色完全， 酸度过大或过小均显色不完全3. 每次必须依同样的分析步骤做空白试验

7、，以校正结果6 三氧化二铁的测定6.1 实验原理分光光度法 磺基水杨酸是测定微量铁较好的一种试剂，在氨性介质（pH8-11.5）中磺基水杨酸与Fe3+形成黄色配合物，该配合物在430nm处有最大吸收峰，由比尔定理A = cL得吸光度A。取不同浓度的铁在同样条件下，分别测其A，然后以吸光度A为纵坐标，以铁浓度为横坐标，作出工作曲线，再在同样条件下测待测试液的吸光度值，从工作曲线上找出所测得的吸光度对应的Fe2O3含量。6.2 仪器和试剂722型分光光度计，50mL容量瓶6个，25mL移液管1支，2mL、5mL和10mL移液管各1支。基准物Fe2O3，15%磺基水杨酸，6molL-1HCl，9mo

8、lL-1NH3H2O6.3 实验步骤 （1） Fe2O3标准溶液(0.25 mgmL-1)的配制 准确称取基准物Fe2O3 0.0625g于100mL小烧杯中，加6molL-1HCl 10mL，加热微沸溶解后移入250mL容量瓶中，洗涤小烧杯23次，洗液移入容量瓶中，以水稀释至刻度，摇匀。 （2）标准曲线的制作 在5个50mL容量瓶中，用2mL移液管分别加入配制的Fe2O3标准溶液0.00 mL，0.50 mL，1.00 mL，1.50 mL，2.00mL，加15磺基水杨酸5mL，加入9molL-1NH3H2O 3mL，以水稀释至刻度，摇匀，以不含Fe2O3标液的空白溶液为参比液，在430nm

9、处，用1cm比色皿测各溶液的吸光度，以Fe2O3标准溶液体积为横坐标，相应吸光度为纵坐标，作出标准曲线。 （3）待测试液中Fe2O3含量的测定 吸取分析试液25mL于50mL容量瓶中，加15%磺基水杨酸5mL，加入9molL-1NH3H2O 3mL（或滴加氨水至稳定黄色），以水稀释至刻度，摇匀，以空白液为参比液，在430nm处，用1cm比色皿，测其吸光度。6.4 计算方法在坐标纸上绘出标准曲线，在标准曲线上找出待测试液的吸光度值所对应的Fe2O3的含量。6.5 注1因为三价铁离子与磺基水杨酸形成的黄色配合物受酸度影响较大，当pH8时，其颜色为紫红色或褐色，而pH12时，黄色开始被破坏，故应当控

10、制其酸度在pH =811.5之间，使其生成稳定的黄色配合物。 2铝、钙、镁亦能和磺基水杨酸生成无色配合物，故应当加入过量的磺基水杨酸。 3当加入氨水时，若有氢氧化物沉淀析出而出现浑浊, 表明磺基水杨酸的加入量不够可外加磺基水杨酸使之清亮后，再加氨水。附：722型分光光度计的原理和使用一、仪器的工作原理 分光光度计的基本原理是溶液中的物质在光的照射激发下，产生了对光的吸收效应，物质对光的吸收是具有选择性的。各种不同的物质都具有其各自吸收光谱，因此当某单色光通过溶液时，其能量就会被吸收而减弱，光能量减弱的程度和物质的浓度有一定的比例关系，也即符合于比色原理比耳定律。 tII0 （7-15） log

11、I0IKCL （7-16） AKCL (7-17 ) 式中： t透射比 ; I0入射光强度; I透射光强度; A吸光度; K吸收系数; L溶液的光径长度, cm; C溶液的浓度, molL-1。从以上公式可以看出，当入射光、吸收系数和溶液的光径长度不变时，透射光强度是根据溶液的浓度的变化而变化的。二、仪器的使用 仪器使用前需开机预热30min。 本仪器键盘共有4个键，分别为： A/T/C/F ， SD ， 0% ， 100% 。选择中的T，打开样品室盖，按0% 键后显示000.0。 参比液和显色液分别倒入比色皿中并放入样品室中，盖上样品室盖，按100% 键后显示100.0。 选择中的A，此时显

12、示0.000，然后拉动拉杆，分别读取不同显色液所对应的吸光度值。7 二氧化钛的测定7.1实验原理四价钛在0.751.75molL-1硫酸溶液中，与过氧化氢生成TiO(H2O2)2+的黄褐色配离子，借以进行光度分析。其反应式为：TiO2+ H2O2 TiO(H2O2)2+ 此配离子在波长420nm430nm处有吸收峰，当二氧化钛含量为0.03 mgmL-1时，符合比尔定律，三价铁离子的干扰可加入磷酸使其生成无色的Fe(PO4)22+配离子消除。 7.2 试剂 1、磷硫混酸 取73mL蒸馏水放入100mL烧杯中，在搅拌下慢慢加入2mL磷酸，冷却后,在不断搅拌下，慢慢加入硫酸25mL，冷却后备用2、

13、过氧化氢溶液3： 取30%过氧化氢3mL，以水稀释到30mL，此溶液应在用时配制。3、二氧化钛标准溶液准确称取经9801000灼烧一小时后的二氧化钛 (基准试剂)0.0625g于50mL烧杯中，加硫酸铵4g，硫酸8mL，加盖表面皿于明丝电炉上加热到完全溶解，待完全冷却后，在搅拌下缓慢注入另一预先盛有50mL水的100mL烧杯中，冷却后，移入250mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，即为标准溶液(含二氧化钛0.25mgmL-1)7.3 标准曲线的绘制分别取5个50mL容量瓶，用刻度吸管依次加入二氧化钛标准溶液0.00、1.00、2.00、4.00、6.00 mL(即TiO2含量分别为0.00%、

14、0.50%、1.00%、2.00%、3.00%)。 用移液管加入磷-硫混合酸10mL，摇匀，加3%过氧化氢3mL，以水稀至刻度，摇匀，在分光光度计上，以空白作参比溶液，用2cm的比色皿，于波长420nm处测定其吸光度值A，绘制标准曲线。 7.4 实验步骤 吸取分析试液25mL于50mL容量瓶中用移液管加入磷-硫混酸10mL，摇匀，加3% 过氧化氢3mL，以水稀至刻度，摇匀，在分光光度计上，以空白作参比溶液，用2cm的比色皿，于波长420nm处测定其吸光度值，在标准曲线上求出TiO2的含量7.5 注1磷酸能降低TiO(H2O2)2+配离子的黄色，其加入量必须一致。2TiO2含量超过3%，应减少取

15、样量，仍用本法进行测定。8 三氧化二铝的测定8.1 实验原理在弱酸性溶液中，三价铝离子与EDTA生成中等强度的配合物Al3+ H2Y2- AlY - + 2H此反应进行缓慢，不能直接用于滴定，需采用返滴定，即先加入过量的EDTA标准溶液，调整pH=2.33.0左右，加热使三价铝离子与EDTA完全配合，再调整pH=56，以二甲酚橙为指示剂。用锌盐标准溶液滴定过量的EDTA，至溶液由黄色变为橙色为终点，以计算出三氧化二铝的含量。Zn2 +H 2Y2 ZnY2+2HZn2+H 6XO ZnXO4+6H黄色 红色三价铁离子及四价钛离子、锆离子在此条件下，也一起被测定，需在计算时扣除。8.2 试剂1氨水

16、：9 molL-12盐酸：6 molL-13甲基橙指示剂：0.05%水溶液4六次甲基四胺溶液：15%5二甲酚橙指示剂：0.5%6EDTA标准溶液：0.035 molL-1 标定同第三章实验八7硫酸锌标准溶液：0.025 molL-1 标定同第七章实验十二8.3 实验步骤吸取分析试液10mL于250mL锥形瓶中，加水20mL，EDTA标准溶液20mL，摇匀，加甲基橙指示剂1滴。用9molL-1氨水调至黄色，再用6molL-1盐酸调至刚微红色，并过量2滴。以水吹洗瓶内壁。加热微沸3分钟，以流水冷却至室温，加15%六次甲基四胺溶液5mL，0.5%二甲酚橙指示剂一滴。用硫酸锌标准溶液滴至溶液由黄色变为

17、微橙红色为终点。 计算：（Al2O3）=100Fe2O30.6383TiO2 0.6381 （8-3）式中：V1加入EDTA标准溶液的毫升数，mL； V2滴定时消耗硫酸锌标准溶液的毫升数，mL； m被测试样的质量，g； 0.6383三氧化二铁换算成三氧化二铝的系数； 0.6381二氧化钛换算成三氧化二铝的系数； M(Al2O3)反应单元Al2O3的摩尔质量，50.98gmol-1。8.4 讨论1因三氧化二铝含量较高，在煮沸时勿使溶液溅出，每加溶液后应以水吹洗瓶内壁，滴加标准溶液时要掌握滴加时间一致，勿时快时慢，以保证分析质量。2滴定时溶液温度应控制在3035为宜。3加入0.05% 甲基橙指示剂

18、不能超过2滴，否则影响滴定终点的观察。9 氧化钙的测定9.1 实验原理在pH813的溶液中，钙离子能与EDTA定量配合成无色配合物。Ca2 + H2Y2- 2H + CaY2同时在pH=l3时，钙离子与钙指示剂反应生成红色配合物：Ca2 + HIn2 CaIn + H十其中钙离子能被EDTA夺取，而游离出指示剂呈现蓝色，以此指示终点，可以测定钙含量。CaIn + H2Y2- CaY2 + HIn2 + H十紫红色 纯蓝色用六次甲基四胺铜试剂将钙镁与大部分金属离子分离后，调节pH=13，以钙试剂羧酸钠盐为指示剂。用EDTA标准溶液滴定钙，此时少量的镁离子形成Mg(OH) 或Mg(OH)2沉淀，不

19、与EDTA作用，故不影响测定。9.2 试剂1硼砂碳酸钠混合熔剂：212. 盐酸：6molL-1 ，15%3氢氧化钠4. 无水碳酸纳5. 氢氧化钠洗液：2%6. 甲基红指示剂：0.1%7六次甲基四胺溶液：15%8铜试剂9氢氧化钠溶液：20%10钙试剂羧酸钠盐指示剂11镁溶液：0.01 molL-1 称取硫酸镁（MgSO47H2O）2.5g,溶于1000mL水中。12EDTA标准溶液：0.01 molL-1标定同第三章实验八9.3 试液的制备准确称取样品0.5000g于铂坩埚中，加3g混合熔剂搅拌均匀后，再盖上混合熔剂1g，加盖，将坩埚送入高温炉中，于9801100熔融一小时，取出旋转坩埚使熔融物

20、附于坩埚内壁上。冷却后洗净坩埚外壁，置坩埚于300mL烧杯中，用100mL沸水于砂浴上加热浸出，洗出坩埚及盖后，加无水碳酸钠1g，氢氧化钠2g，于砂浴上加热微沸20min，稍冷，用快速定量滤纸过滤用温的2% 氢氧化钠洗液洗涤34次，弃去溶液。沉淀用5%热盐酸溶解于250mL容量瓶中，并用5%热盐酸洗净烧杯及滤纸，加0.1%甲基红指示剂一滴，用9 molL-1氨水调至黄色，再用6 molL-1盐酸调至红色并过量2滴，加15%六次甲基四胺溶液5mL，摇匀，冷却后，加铜试剂0.1g，以水稀释至刻度，充分摇匀，待沉淀凝聚后，以快速滤纸干过滤于烧怀中，供测CaO及MgO用。9.4 实验步骤移取上述制备的

21、试液100mL于250mL锥形瓶中，加0.01 molL-1 镁溶液2mL，加20%氢氧化钠溶液4mL，摇匀，放置12min。加少量钙试剂羧酸钠盐指示剂，摇匀，用0.01 molL-1 EDTA标准溶液，缓慢滴定至纯蓝色为终点，并在相同条件下作空白试验。计算：( CaO) = 100% （8-4）式中：V1滴定钙时消耗EDTA标准溶液的毫升数(已减去空白值)， mL； c（EDTA）EDTA标准溶液的浓度 ,molL-1；M（CaO） CaO 的摩尔质量g mol-1 m被测试样的质量， g。 10 氧化镁的测定10.1 实验原理在pH = 810的溶液中，钙镁离子能与EDTA定量生成无色配合

22、物：Mg2 + H2Y2- 2H + MgY2在pH = 10的氨性缓冲溶液中，钙镁离子能与铬黑T指示剂生成紫红色配合物： Mg 2 + HIn2 MgIn + H十此两种配合物中的钙镁离子均能为EDTA所夺取。而游离出指示剂呈纯蓝色，以此指示终点，可测定氧化钙和氧化镁的含量。MgIn + H2Y2- MgY2 + HIn2 + H十紫红色 纯蓝色用六次甲基四胺铜试剂将钙镁与大部分金属离子分离后，调节pH至10，以铬黑T作指示剂，用EDTA标准溶液滴定钙镁合量，减去钙后，即得镁含量。10.2 试剂1氯化铵氨缓冲溶液：pH=10称取氯化铵67.5g溶于250mL水中，加氨水570mL，以水稀释到

23、1000mL。2铬黑T指示剂：称取0.5g铬黑T与氯化钠50g研细混匀3EDTA标准溶液：0.01 molL-1，标定同第三章实验八10.3 实验步骤吸取上述实验制备的试液100mL于250mL锥形瓶中，加氯化铵氨缓冲溶液10mL，加少量铬黑T指示剂，摇匀，以0.01 molL-1 EDTA标准溶液滴定至纯蓝色为终点。此为钙镁合量，并在相同条件下做一空白试验。计算：( MgO)= 10-3100% （8-5）式中：V1滴定钙时消耗EDTA标准溶液的毫升数(已减去空白值)， mL； V2滴定钙镁合量时消耗EDTA标准溶液的毫升数(已减去空白值)，mL； c（EDTA）EDTA标准溶液的浓度 ,m

24、olL-1；M（MgO） MgO的摩尔质量g mol-1 m被测试样的质量， g。 10.4 讨论1滴定钙时加氢氧化纳后应摇动并放置12分钟，使氢氧化镁沉淀后再滴定，否则会使结果偏高2由于我国冶炼棕刚玉所使用的矾土质量较好，氧化钙和氧化镁的含量常稳定在1以下，在生产中一般不作氧化钙和氧化镁的测定。第三节 超硬材料镍钴电镀液的全分析我国目前生产超硬材料磨具常用的结合剂，具体上分四类，即树脂结合剂、陶瓷结合剂、电镀金属结合剂及金属结合剂。树脂结合剂超硬磨具、陶瓷结合剂超硬磨具的生产过程与普通磨具相似，只是原材料不尽相同而已。金属结合剂根据近年来的发展，大致可分为钴基、铁基、铜基，再加上其他金属粉与

25、磨料充分混匀，润湿，在加热的条件下压制成型后烧结而成磨具。超硬材料电镀制品最常用的是镍钴镀层，将40#60#粒度的磨料单层或多层地用电镀的方法镀在基体上而制成磨具。镍钴合金镀层比纯镍镀层光亮，光泽美观(外观呈青白色)，耐磨性和耐蚀性也都高于纯镍镀层。且比真空镀钛易于掌握，所以镍钴合金电镀应用比较广泛。 镍钴镀层质量的好坏，都与其电镀液的成分变化有关。如当合金中钴含量大于30时，镀层的内应力很大，在添加光亮剂的条件下内应力更大， 容易引起龟裂和起皮脱落现象，对于薄片基体，这种现象尤为明显。钴盐浓度低时，镀层硬度低，耐磨性差，制品使用寿命短。目前采用的镍钴镀液一般控制钴含量约占镍钴总量的810。电

26、镀液的酸度控制不当也不能得到好的制品。电镀液中Cl离子含量控制不当会造成针孔等。因此电镀过程中电镀液的配制及其各主要成分含量的测定就变得尤为重要。本节仅介绍镍钴电镀液的化学分析方法。实验一 镍钴电镀液中硫酸镍含量的测定一、实验原理(H2O2氧化法) 在氨性溶液中，以紫脲酸铵为指示剂。用EDTA标准溶液滴定镍，溶液由棕黄色变紫红色为终点。钴以二价态存在时，也可与EDTA生成配合物，但在氨性溶液中，经过氧化氢氧化，生成较稳定的三价钴及氨的配合物，使钴不能再与EDTA配合，从而不影响镍的测定。但钴含量高时将影响终点的颜色的观察。 实验中发生的主要反应有(以M2表示Ni2、Co2) 氨合反应 M2 +

27、 6NH3 M2(NH3)62 氧化反应 Co(NH3)62 + (12)H2O2 Co(NH3)63 + OH 滴定反应 M2 + H2Y2- 2H + MY2二、试剂及仪器1. 仪器 5mL刻度吸管 ，酸、碱式滴定管，250mL锥形瓶，10mL、50mL量简2. 试剂 10NaOH，氨水， 紫脲酸铵指示剂，过氧化氢，标准镍钴电镀液，碳酸钙基准试剂，6mo1L-1HCl 。 三、实验方法1EDTA标准溶液的配制 在托盘天平上称取1.6gEDTA于小烧杯中，加水50mL，搅拌低温加热溶解，冷却后转移到试剂瓶中，洗涤烧杯二次，洗液并入试剂瓶，加水稀到200mL，摇匀备用。2EDTA标准溶液的标定

28、 准确称取碳酸钙基准试剂0.1g0.12g于小烧杯中，滴加6mo1L-1 HCl至完全溶解，转移到100mL容量瓶中，洗小烧杯23次，洗液移入容量瓶中，加水稀至刻度，摇匀。移取25mL溶液于锥形瓶中，加25 mL水，再加10% NaOH 4mL和少许钙指示剂，摇匀，用EDTA标准溶液滴至溶液由紫红色蓝色即为终点，平行测定两次。 计算： C(EDTA) l000 （8-12）式中：C(EDTA) EDTA标准溶液浓度，mo1L-1 ；m称取的CaCO3的质量， g； M（CaCO3）CaCO3摩尔质量，100.09gmol 1； V滴定时消耗EDTA溶液的体积， mL。3. 分析试液中NiSO4

29、 含量的测定准确移取5mL镀液于250mL锥形瓶中，加氨水15 mL，过氧化氢0.5mL，加热煮沸并摇动，当有大气泡出现时，停止加热，冷却后加蒸馏水20mL，紫脲酸铵少许，用EDTA滴定至溶液由棕黄色到紫红色，记下消耗的EDTA体积V(毫升)。四、实验数据的处理 (NiSO47H2O) = （8-13）式中： (NiSO47H2O) NiSO47H2O含量，gL-1；C（EDTA）EDTA标准溶液的浓度，molL-1； V1 测镍消耗EDTA体积，mL。 实验二 镍钴电镀液中硫酸钴含量的测定一、实验原理在氨性溶液中，以紫脲酸铵为指示剂，用EDTA标准溶液滴定，Ni2、Co2同时被测定，终点由棕

30、黄紫红色，测得镍钴合量。由实验一中，已测出Ni2的含量。由Ni2、Co2合量减去Ni2量即得Co2的含量。反应式： 氨合：Ni2 + 6NH3 Ni(NH3)62 Co2 + 6NH3 Co(NH3)62 滴定：Ni2 + H2Y2- 2H + NiY2Co2 + H2Y2- 2H + CoY2二、仪器及试剂 仪器：5mL刻度吸管，酸式滴定管，250mL锥形瓶，10mL、50mL量筒 试剂：NH3H2O，紫脲酸铵指示剂，EDTA标准溶液，镍钴电镀液三、实验步骤 镍钴总量的测定 准确移取5mL镀液于250mL锥形瓶中，加氨水10mL，蒸馏水20mL，紫脲酸铵少许，用EDTA滴定至溶液由棕黄色到紫红色，记下消耗的EDTA体积V2(mL)。四、实验数据的处理(CoSO47H2O) = （8-14）式中： (CoSO47H2O)