試驗十四硅酸鹽水泥中鐵鋁含量的測定二人合作精

1、實驗十四硅酸鹽水泥中鐵、鋁含量的測定(二人合作)教學目標及基本要求1、學習復雜體系的分析方法。2、學會通過控制酸度分別測定鐵、鋁含量的方法。教學內(nèi)容及學時分配1 .分析強調(diào)上次實驗報告中出現(xiàn)的問題和注意事項，提問檢查預習實驗情況，0.2學時。2 .講解實驗內(nèi)容(0.8學時)3 .開始實驗操作，指導學生實3發(fā)現(xiàn)和糾正錯誤，3學時。一、預習內(nèi)容1、硅酸鹽試樣的分解與測定(p309)二、實驗目的1、學習復雜體系的分析方法。2、學會通過控制酸度分別測定鐵、鋁含量的方法。三、實驗原理水泥中的鐵、鋁、鈣、鎂等組分分別以Fe3+、Al3+、Ca2+、Mg2+的形式存在于過濾完SiO2沉淀后的濾液中，它們都能

2、與EDTA形成穩(wěn)定的螯合物，但穩(wěn)定性有較顯著的區(qū)別，Ka1Y=1016.3,KFe(III)Y=1025.1,KCaY=1010.69,KMgY=108'。因此只要通過控制適當?shù)乃岫?，就可以進行分別測定。Fe3+的測定：控制溶液的pH為22.5,以磺基水楊酸為指示劑，用EDTA標準溶液滴定，溶液由紫紅色變?yōu)槲ⅫS色即為終點。說明：(1)溶液的pH,通過計算可知滴定Fe3+允許的最高酸度為1.5。當pH<1.5時，F(xiàn)e(III)Y的條件穩(wěn)定常數(shù)小，不滿足準確滴定的條件，結(jié)果偏低。當pH>3時，F(xiàn)e3+水解形成Fe(OH)3,往往無滴定終點，同時，共存的Ti4+、Al3+也影響滴

3、定。(2)磺基水楊酸：一種三元弱酸，以及電離完全，PKa2=2.62,PKa3=11.95.磺基水楊酸能與20多種金屬離子生成螯合物，其中與T產(chǎn)生成黃色螯合物，與Fe3+反應隨介質(zhì)酸度不同形成三種有色螯合物：pH=23,紫紅色；pH=47,棕橙色；pH=810,黃色?；腔畻钏嵩诳梢姽鈪^(qū)無吸收峰，在較強酸性條件下，許多金屬離子不能與磺基水楊酸反應，而Fe3+可與磺基水楊酸形成穩(wěn)定的螯合物穩(wěn)定常數(shù)為1032.12。故在pH=23時，測定Fe3+選擇性最好。終點時發(fā)生置換反應：Fe(III)-磺基水楊酸+Y=Fe(III)Y+磺基水楊酸。(3)溫度，以6070c為宜，當溫度高于75c時，Al3+也

4、能與EDTA形成螯合物，使測定Fe3+結(jié)果偏高，測定Al3+結(jié)果偏低。當溫度低于50c時，反應速度緩慢，不易得出確定終點。(4)配位滴定中有H+產(chǎn)生，F(xiàn)e3+H2Y2-=FeY+2H,所以在沒有緩沖作用的溶液中，當Fe3+含量較高時，滴定過程中，溶液的pH逐漸降低，妨礙反應進一步完成，以致終點變色緩慢，難以確定。實驗證明Fe2O3含量不超過30mg為宜。A產(chǎn)的測定：以PAN為指示劑的銅鹽回滴定是普遍采用的方法。Al3+與EDTA的反應速度慢，所以一般先加入過量的EDTA,并加熱煮沸，使Al3+與EDTA充分反應，然后用CuSO4標準溶液回7®定過量的EDTAoCuY2-無色，PAN在

5、測定條件(pH=-4.3)下為黃色，所以滴定開始前溶液為黃色，隨著CuSO4的加入，CuY2-為淺藍色，因此溶液逐漸由黃色變綠色，在過量的EDTA與Cu2+完全反應后，繼續(xù)加入CuSO4,Cu2+與PAN形成紫紅色配合物，由于藍色CuY2-的存在，終點溶液呈紫色。反應如下：Al3+H2Y2-=AlY-+2H+,Cu2+H2Y2-=CuY2-+2H+,Cu2+PAN=Cu-PAN溶液中有三種有色物質(zhì)存在：黃色的PAN、藍色的CuY2-、紫紅色Cu-PAN,且三者的濃度又在變化中，因此顏色變化較復雜。說明：(1)測定Al3+使得適宜酸度pH=45,最適宜的pH4.3(2)PAN:一種二元弱酸，用H

6、2In+表示PKa1=2.9,PKa2=11.95H21nfHInfIn淡綠色黃色紅色(<2.5)(2.512)(>12)PAN能與50多種元素生成有色螯合物，除Pd(II)、Co(III)、Rh(III)為綠色，F(xiàn)e(III)為暗紅色，V(v)、Tl為紫色，其他金屬的螯合物均是紅色。EDTA溶液濃度的標定：在pH=3.5的HAc-NaAc介質(zhì)中，以PAN為指示劑，用CuSO4標準溶液滴定至紫紅色。四、實驗步驟1、試樣的制備準確稱取水泥樣品0.25g左右置于小燒杯中，加入15cm3濃度為6moldm-3的HCl,35滴HNO3,加熱至沸騰并保持微沸15min,加入100cm3熱水繼

7、續(xù)加熱至沸騰，冷卻后轉(zhuǎn)移至250cm3容量瓶中，不溶物也一并轉(zhuǎn)移，定容，搖勻。2、EDTA溶液的配制配制300cm3濃度為0.01moldm-3的EDTA溶液，粗稱1.2g左右EDTA二鈉鹽，加少量水微熱后攪拌至完全溶解，轉(zhuǎn)移至試劑瓶中，加水稀釋至300cm3,蓋塞子搖勻。3、F&O3含量的測定移取試液25.00cm3于錐形瓶中，5060c水浴中加熱10min,以1JNH3.H2O調(diào)pH為2.02.5,加10滴磺基水楊酸，趁熱用EDTA標準溶液滴定至溶液由紫紅色變?yōu)榱咙S色即為終點，記錄EDTA消耗體積為Vicm3,平行測定三次，求F&O3的平均含量。4、AI2O3含量的測定從滴

8、定管中放入20.00cm3EDTA標準溶液置于測定完Fe2O3含量后的試液中，加10cm3pH=4.2的HAc-NaAc緩沖溶液，煮沸1min,稍冷后加入5滴PAN,以CuSO4標準溶液滴定至紫紅色。記錄CuSO4消耗的體積為V2cm3。注意臨近終點時應劇烈搖動，并緩慢滴定。平行測定三次，求Al2O3的平均含量。5、EDTA溶液濃度的標定從滴定管中放入20.00cm3EDTA標準溶液置于錐形瓶中，加入10cm3HAc-NaAc緩沖溶液，加熱至近沸（8090C）,加入5滴PAN,以CuSO4標準溶液滴定至紫紅色。記錄CuSO4消耗的體積為V3cm3。平行測定三次，求EDTA溶液的平均濃度。五、數(shù)

9、據(jù)處理1、EDTA溶液濃度的標定平行實驗1233V(EDTA)/cm320.0020.0020.00V3/cm3C(EDTA)/moldm-3相對偏差平均C(EDTA)/moldm-3C(EDTA)=C(CuSO4)V3/V(EDTA)(moldm-3)2、F&O3含量的測定平行實驗123Vs/cm325.0025.0025.003V1/cmFe2O3%相對偏差平均Fe2O3%Fe2O3%=C(EDTA)V1X1/2xM(F2O3)/100msx100%3、AI2O3含量的測定平行實驗1233V(EDTA)/cm20.0020.0020.00V2/cm3Al2O3%相對偏差平均Al2O3%Al2。3%=C(EDTA)(20.00-V2)X1/2XM(Al2O3)/100msX100%六、思考題1、Fe3+、Al3+、Ca2+、Mg2+共存時，能否用EDTA標準溶液控制酸度法滴定Fe3+?滴定時酸度范圍是多少？2、測定Al3+時為什么采用返滴法？3、如何消除Fe3+、Al3+對Ca2+、Mg2+測定的影響？重點和難點學習復雜體系的分析方法。深化和拓展在基礎實驗中鍛煉基礎科學研究技能。教學方式及注意問題