鋼鐵中磷的測定磷鉬藍吸光光度法

1、鋼鐵中磷的測定磷鉬藍吸光光度法實驗報告 班級：應(yīng)121-2 姓名：曲紅玲 學(xué)號：2 同組人：王雙 孫藝 指導(dǎo)老師：王美蘭老師一、實驗?zāi)康?、了解鋼鐵中磷的測定意義。2、掌握鋼鐵中磷的測定方法。3、掌握溶液的定量轉(zhuǎn)移配制，稱量等基本操作。二、實驗原理1、磷的測定是鋼鐵分析的一個必測指標(biāo)。磷是典型的非金屬元素,它在鋼鐵及合金中主要以固熔體的磷化鐵(Fe2P、Fe3P)形式存在,還有少量的磷酸鹽等夾雜物,其來源一般從礦石帶入。磷是鋼鐵的有害元素,它使鋼鐵發(fā)生冷脆,降低沖擊韌性和影響鍛接,一般鋼材P控制不大于0.06%,高級的合金鋼在0.03%以下,在某些特殊鋼中,為提高其耐磨性而只允許達0.10%左

2、右,因此,鋼鐵及合金中磷的測定是一項必不可少的項目。2、工廠實用分析方法有：滴定法，分光光度法。分光光度法有釩鉬黃和鉬藍法兩類。釩鉬黃是磷酸與釩酸、鉬酸作用形成磷釩鉬黃雜多酸直接測定。鉬藍法是將磷鉬雜多酸還原成鉬藍后進行測定，所用還原劑有氯化亞錫、抗壞血酸、硫酸聯(lián)胺和亞硫酸鹽等。3、 分析方法方法名稱測定原理注意事項或特點重量法 在一定酸度下，磷鉬酸與無機或有機沉淀劑沉淀后，灼燒稱量測定磷含量。介質(zhì)、酸度、溫度等條件酸 堿滴定法 在有或無銨根存在下，磷鉬酸沉淀，沉淀溶于氫氧化鈉后用酸滴定氫氧化鈉。干擾少效果好分光光度法 試樣酸分解后氧化磷為正磷酸，然后與相應(yīng)試劑（鉬酸銨）顯色測定計算磷含量顯色

3、方法 選擇4、本實驗采用磷鉬藍吸光光度法 試樣用王水溶解，高氯酸冒煙以氧化磷，加鉬酸銨使磷轉(zhuǎn)化為磷鉬配合離子。用氟化物掩蔽鐵離子，以氯化亞錫還原成鉬藍分光光度法測定。主要反應(yīng)：3Fe3P+41HNO39Fe(NO3)3+3H3PO4+14NO+16H2OFe3P+13HNO33Fe(NO3)3+3H3PO3+4NO+5H2O4H3PO3+HClO44H3PO4+HClH3PO4+12H2MoO4H3(P(MoO10)4)+12 H2OH3(P(MoO10)4)+8H+4Sn2+（2Mo2.4MoO3）2.H3PO4+4Sn4+4H2生成的磷鉬藍絡(luò)合物的藍色深淺與磷的含量成正比，據(jù)此可比色測定磷

4、的含量。三、儀器與試劑1、實驗儀器721分光光度計，分析天平，移液管（10ml，5ml，2ml，1ml），吸耳球，燒杯（100ml 5個，400ml 1個，500ml 1個），50ml容量瓶4個，100ml容量瓶2個，玻璃棒，電爐，量筒（10ml 4個，50ml 1個），秒表，濾紙，洗瓶。2、實驗試劑王水(鹽酸：硝酸=3：1) 高氯酸(濃) 亞硫酸鈉溶液(10) 鉬酸銨溶液(5) 6%的H2SO4溶液：量取466mL蒸餾水至500 mL燒杯中，再量取28 mL濃硫酸緩慢加入水中，用玻璃棒引流并攪拌，6氟化鈉-氯化亞錫溶液 ：稱取2.4g氟化鈉溶解于100 mL水中，必要時加熱，加入0.2g氯化

5、亞錫，攪拌溶解，當(dāng)天使用。7磷標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.01mg/mL）：取10 mL0.1mg/mL磷標(biāo)準(zhǔn)溶液該溶液放入100 mL容量瓶中，并加水稀釋至刻度，即得到0.01mg/mL磷標(biāo)準(zhǔn)溶液 8鉻高試樣空白參比溶液（于剩余顯色液中滴加3%KMnO4至呈紅色放置1min以上，滴加Na2SO3溶液至紅色消退）四、實驗步驟：1、樣品的消化：準(zhǔn)確稱取0.4982g樣品置于100 mL小燒杯加8mL蒸餾水，10 mL王水完全溶解（可稍熱）加5 mL HClO4電爐上加熱至棕色氣泡冒盡，冒白煙2min取下快速攪拌冷卻6%H2SO4溶解并定量轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶。2、樣品的測定：平行移取10 mL樣品液于4個

6、小燒杯中分別加0.01mg/ mL磷標(biāo)準(zhǔn)溶液0.00,1.00,2.00,3.00 mL加1.5 mL 10%的Na2SO3電爐加熱至沸騰立即加5 mL鉬酸銨并搖勻，加20 mL NaF-SnCl2搖勻，放置1-2min，流水冷卻6%的H2SO4溶液定容至50ml容量瓶。 以試劑空白為參比，1cm比色皿，波長為680nm測定溶液的吸光度，做標(biāo)準(zhǔn)曲線，求算樣品中P的含量。鉻高試樣空白參比溶液（于剩余顯色液中滴加3%KMnO4至呈紅色放置1min以上，滴加Na2SO3溶液至紅色消退）五、數(shù)據(jù)記錄與處理1、實驗數(shù)據(jù)鋼鐵的質(zhì)量m=0.4982g組號0123外加P標(biāo)液mL0.001.002.003.00

7、吸光度0.0730.1920.2830.4062、 數(shù)據(jù)圖表3、結(jié)果計算Ax=KCA=Ao+Ax=K(Co+Cx)磷含量=0.01Vx10-3（100/10.00）/m 100%由圖像的相關(guān)線性關(guān)系為：y = 0.1090x + 0.0750標(biāo)準(zhǔn)加入法的計算得知，外延直線與x軸的相交，相應(yīng)于原點與交點的距離，即為所求的待測元素濃度Cx。在此實驗中對應(yīng)的為Vx。即：Vx=0.6881ml所以：P%=0.01Vx10-3（100/10.00）/m% =0.010.688110-3（100/10.00）/m%=0.0138%六、實驗注意事項1、測定磷所用的錐形瓶，必須專用且不接觸磷酸，因磷酸在高溫時

8、(100150)能侵蝕玻璃而形成SiO2P2O5或是SiO(PO3)2，用水及清潔劑不易洗凈，并使測定磷的結(jié)果增高。2、鐵、鈦、鋯的干擾可通過加入氟化鈉掩蔽；有高價鉻、釩存在時，加入亞硫酸鈉將鉻、釩還原為低價以消除影響；鉻量高時，宜用濃鹽酸揮鉻。3、消化條件的控制：一、使用氧化性的酸，不得單獨使用鹽酸或硫酸，必須使用具有氧化性的硝酸或硝酸及其他酸的混合酸。否則會生成氣態(tài)PH3而揮發(fā)損失。二、必須將亞磷酸轉(zhuǎn)化成正磷酸。因為亞磷酸不能和鉬酸生成磷鉬雜多酸混合物。三、消化操作、一定注意不能讓溶液蒸干，要邊加熱邊搖動溶液，使之變成淡黃色固狀物，否則會變成不易溶解的黑褐色的多磷化物。4、反應(yīng)條件的控制：

9、一、溫度對測定吸光度也有影響，溫度高會使測定的吸光度偏低。一般大多在90-100左右，溫度太低會影響結(jié)果的測定。為了消除這種影響，在手工操作時，應(yīng)在顯色反應(yīng)完成后，冷卻至室溫，再進行測定。二、酸度。1.6-2.7mol/L。七、分析討論1.磷的測定首先是將磷轉(zhuǎn)化為正磷酸，試料要完全溶解成清亮的溶液。某些合金鋼用稀硝酸溶解后仍有黑色碳化物，應(yīng)加入高氯酸冒煙后再與鉬酸銨反應(yīng)，能取得良好的結(jié)果。2.溫度對測定吸光度也有影響，溫度高會使測定的吸光度偏低。為了消除這種影響，在手工操作時，應(yīng)在顯色反應(yīng)完成后，冷卻至室溫，再進行測定。3.樣品消化過程必須使用氧化性的酸;不能單獨使用HCl或者硫酸，否則磷會生

10、成氣態(tài)的PH3而揮發(fā)損失;4.實驗溫度會影響磷鉬藍的反應(yīng)，一般大多在90-100左右，溫度太低會使磷鉬雜多酸還原成鉬藍，影響結(jié)果的測定。八、思考題1、在什么情況下用標(biāo)準(zhǔn)加入法進行樣品測定？它和常用的工作曲線法有什么不同？準(zhǔn)加入法一般適用于組份較復(fù)雜的未知樣品，能消除一些基本成份對測定的干擾，但對測定的未知成分含量要粗略估計一下，加入的標(biāo)準(zhǔn)液要和樣品液濃度接近，標(biāo)準(zhǔn)曲線法又稱校準(zhǔn)曲線法，做法是將貯備標(biāo)準(zhǔn)液稀釋為所需要的標(biāo)準(zhǔn)系列，用零濃度調(diào)儀器零點后，依次由低到高濃度測量標(biāo)準(zhǔn)液的吸光度(或峰高、面積)，同時測定樣品和樣品空白的吸光度(或峰高、面積)，在坐標(biāo)紙上以標(biāo)準(zhǔn)液濃度為橫坐標(biāo)，對應(yīng)的吸光度為縱

11、坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。它一般適用于已知樣品的基本成分和標(biāo)準(zhǔn)液的基本成分相接近的樣品。標(biāo)準(zhǔn)加入法是分別在數(shù)份相同體積樣品液中加入不等量的標(biāo)準(zhǔn)液，一定要有一份相同體積樣品液中加入的標(biāo)準(zhǔn)液為零，按照上面繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線的步驟測量吸光度(或峰高、面積)，在坐標(biāo)紙上以加入的標(biāo)準(zhǔn)液濃度為橫坐標(biāo)，對應(yīng)的吸光度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，用外推法(延長標(biāo)準(zhǔn)曲線和橫坐標(biāo)相交的數(shù)的絕對值)就可得到樣品液濃度。2、測磷的鋼鐵樣品在溶解時是否可以單獨使用HCl或HClO4？使用氧化性的酸，不得單獨使用鹽酸或硫酸，必須使用具有氧化性的硝酸或硝酸及其他酸的混合酸。否則會生成氣態(tài)PH3而揮發(fā)損失。3、樣品在酸溶解后為什么要用6%H2

12、SO4 轉(zhuǎn)移定容而不用蒸餾水？酸度要控制在1.6-2.7mol/L，蒸餾水中有磷會使實驗結(jié)果偏高。4、處理好的樣品溶液在進行反應(yīng)時為什么要控制溫度？一般大多在90-100左右反應(yīng)，溫度太低反應(yīng)時間太長，自然降溫放置1-2min后，反應(yīng)已發(fā)生完全，然后在用流水冷卻，獲得的磷鉬藍至少可以穩(wěn)定2小時，這個溫度下的純藍色鉬藍也不會向天藍色鉬藍轉(zhuǎn)變，吸光度值也不會下降。所以處理好的樣品溶液在進行反應(yīng)時要控制溫度。實驗報告鋼鐵中磷的測定磷鉬藍吸光光度法班級：應(yīng)091-4 姓名：任曉潔 學(xué)號：8 指導(dǎo)老師：王美蘭老師一 實驗?zāi)康模?.通過本實驗了解測定鋼鐵中P的意義。 2.掌握鋼鐵中P的測定方法。3.掌握溶

13、液的定量轉(zhuǎn)移配制，稱量等基本操作。 二 實驗原理：1. 磷在鋼中以固溶體磷化物存在.有時呈磷酸鹽夾雜形式存在。磷在鋼中可以提高鋼的抗拉強度和耐大氣腐蝕作用，改善鋼的切削加工性能；但是，磷在鋼中又能降低高溫性能和增加脆性，影響鋼的塑性和韌性。一般鋼種把磷含量控制在0.05以下，但易切削鋼可達0.4左右，生鐵和鑄鐵可高達0.5左右。2. 工廠實用分析方法有：滴定法，分光光度法。分光光度法有釩鉬黃和鉬藍法兩類。釩鉬黃是磷酸與釩酸、鉬酸作用形成磷釩鉬黃雜多酸直接測定。鉬藍法是將磷鉬雜多酸還原成鉬藍后進行測定，所用還原劑有氯化亞錫、抗壞血酸、硫酸聯(lián)胺和亞硫酸鹽等。 3.4. （1）二安替比林甲烷磷鉬酸重

14、量法 （2）氯化亞錫還原磷鉬藍光度法 （3）乙酸丁酯萃取光度法5. 本實驗采用磷鉬藍吸光光度法。方法要點：試樣用王水溶解，高氯酸冒煙以氧化磷，加鉬酸銨使磷轉(zhuǎn)化為磷鉬配合離子。用氟化物掩蔽鐵離子，以氯化亞錫還原成鉬藍分光光度法測定。主要反應(yīng)：3Fe3P+41HNO39Fe(NO3)3+3H3PO4+14NO+16H2O Fe3P+13HNO33Fe(NO3)3+3H3PO3+4NO+5H2O 4H3PO3+HClO44H3PO4+HClH3PO4+12H2MoO4H3(P(MoO10)4)+12 H2OH3(P(MoO10)4)+8H+4Sn2+（2Mo2.4MoO3）2.H3PO4+4Sn4+

15、4H2 生成的磷鉬藍絡(luò)合物的藍色深淺與磷的含量成正比，據(jù)此可比色測定磷的含量。三 實驗儀器及試劑 1. 實驗儀器：721分光光光度計，分析天平，移液管（10ml，5ml，2ml，3ml），吸耳球，燒杯（100ml 5個，400ml 1個，500ml 1個）50ml容量瓶4個，100ml容量瓶1個，玻璃棒，電爐，量筒（10ml 2個，50ml 1個），秒表，濾紙 2. 實驗試劑：(1)王水(鹽酸十硝酸=3+1)，(2)高氯酸(濃)，(3)硫酸(濃)，(4)亞硫酸鈉溶液(5)。 (5)鉬酸銨溶液(5)。(6)氟化鈉-氯化亞錫溶液 （稱取2.4g氟化鈉溶解于100ml水中，加入0.2g氯化亞錫，同時

16、現(xiàn)配。），(8)磷標(biāo)準(zhǔn)溶液（），（9）純凈水，（10）鉻高試樣空白參比溶液（于剩余顯色液中滴加3%KMnO4至呈紅色放置1min以上，滴加Na2SO3溶液至紅色消退） 四 實驗步驟： 1. 樣品的消化：準(zhǔn)確稱取0.5g樣品置于100ml小燒杯加5-10ml蒸餾水，10ml王水完全溶解加5mlHClO4電爐上加熱至棕色氣泡冒盡，冒白煙2min取下快速攪拌至冷6%H2SO4溶解并定量轉(zhuǎn)移至100ml容量瓶。 2. 樣品的測定：平行移取10ml樣品液于4個小燒杯分別加0.01mg/ml磷標(biāo)準(zhǔn)溶液0.00,1.00,2.00,3.00ml加1.5ml10%的Na2SO3電爐加熱至沸騰立即加5ml鉬酸銨

17、并搖勻，加20mlNaF-SnCl2搖勻，放置1-2min，流水冷卻6%的H2SO4溶液定容至50ml容量瓶。以試劑空白為參比，1cm比色皿，波長為680nm測定溶液A，做標(biāo)準(zhǔn)曲線，求算樣品中P的含量。 五 實驗注意事項：1.測定磷所用的錐形瓶，必須專用且不接觸磷酸，因磷酸在高溫時(100150)能侵蝕玻璃而形成SiO2P2O5或是SiO(PO3)2，用水及清潔劑不易洗凈，并使測定磷的結(jié)果增高。2.鐵、鈦、鋯的干擾可通過加入氟化鈉掩蔽；有高價鉻、釩存在時，加入亞硫酸鈉將鉻、釩還原為低價以消除影響；鉻量高時，宜用濃鹽酸揮鉻。 3.測定范圍：磷含量0.00500.10。 六 實驗數(shù)據(jù)及結(jié)果處理： 1，實驗數(shù)據(jù)：鋼鐵的質(zhì)量;m=0.4909g2，數(shù)據(jù)圖表：3，實驗結(jié)果計算：（1）相關(guān)公式：Ax=KCA=Ao+Ax=K(Co+Cx) Cx=Ax/(Ao-Ax)*CoP%=0.01*Vx*（100/10.00）/1000/m%（2）結(jié)果計算：由圖像的相關(guān)線性關(guān)系為：y=0.1168x+0.1043標(biāo)準(zhǔn)加入法的計算得知，外延直線與x軸的相交，相應(yīng)于原點與交點的距離，即為所求的待測元素濃度Cx。在此實驗中對應(yīng)的為Vx。即：Vx=0.89ml所以：P%=0.01*Vx*（100/10.00）/1000/m% =0.01*0.89*（100/10.0