水泥中二氧化硅,氧化鋁,氧化鐵,氧化鎂的含量測定

實驗報告硅酸鹽水泥中SiO,FeO,AlO含量22323測定班級：應(yīng)091-4姓名：任曉潔學(xué)號：200921501428指導(dǎo)老師：李老師實驗?zāi)康?掌握水浴加熱，沉淀過濾，洗滌，炭化，灰化，灼燒等技術(shù)。掌握氯化銨重量法測定水泥中硅酸鹽含量的方法。學(xué)習(xí)配位滴定法測定水泥中FeO，AlO等含量的測定方法。.-一.一2323.一_學(xué)會各種方法的測量條件、指示劑的選擇，并有一定的鑒別能力復(fù)習(xí)平時分析化學(xué)實驗所學(xué)習(xí)的基本原理和實驗操作掌握化學(xué)實驗常用的滴定操作，明白酸堿標(biāo)準溶液的配制以及標(biāo)定方法原理，熟練掌握方法和操作。掌握CuSO和EDTA標(biāo)準溶液的配制與標(biāo)定一一一4，..二、實驗原理：(一).SiO2含量測定重量法硅酸鹽水泥熟料主要由氧化鈣(CaO)、二氧化硅(SiO)、氧化鋁(AlO)和氧化鐵(FeO簡寫為F)四種氧化物組成。通常這四種氧化物總量在熟料中占95%以上。每種氧化物含量雖然不是固定不變，但其含量變化范圍很小，水泥熟料中除了上述四種主要氧化物以外，還有含量不到5%的其他少量氧化物，如氧化鎂(MgO)、氧化鈦(Ti0)、三氧化硫(S0)等。水泥熟料中堿性氧化物占60%以上，因此宜采用酸分解。水泥熟料主要為硅酸三鈣(3CaO?SiO)、硅酸二鈣(2CaO?SiO)、鋁酸三鈣(3CaO?AlO)一222,3…和鐵鋁酸四鈣eCaO-AlQ-Fep)等化合物的混合物。這些化合物與鹽酸作用時，生成硅酸和可溶性的氯化物，反應(yīng)式如下：2CaO?SiO+4HClf2CaCl+H

SiO+HO3CaO-SiO+6HCl-3Ce2Cl2+H2SiO+H2O322233CaO?AlO+12HClf3CaCl+2AlCl+6HO232324CaO?AlO?FeO+20HCl-CaCl+AlCl+2FeCl+HO硅酸是一種很弱的無3機酸，3在水溶液中絕大部分以溶膠狀態(tài)存在，其化學(xué)式以SiO?nHO表示。在用濃酸和加熱蒸十等方法處理后，能使絕大部分硅膠脫水成水凝膠析出，因此可利用沉淀分離的方法把硅酸與水泥中的鐵、鋁、鈣、鎂等其他組分分開。SiO2含量測定原理(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)的不同分為鹽酸干固法、動物膠法、氯化銨法等。本實驗采用氯化銨法。在水泥經(jīng)酸分解后的溶液中，采用加熱蒸發(fā)近十和加固體氯化銨兩種措施，使水溶性膠狀硅酸盡可能全部脫水析出。蒸干脫水是將溶液控制在100°C左右下進行。由于HCl的蒸發(fā)，硅酸中所含的水分大部分被帶走，硅酸水溶膠即成為水凝膠析出。由于溶液中的Fe”、Al3+等離子在溫度超過110C時易水解生成難溶性的堿式鹽而混在硅酸凝膠中，這樣將使SiO2的結(jié)果偏高，而FeO，AlO等的結(jié)果偏低，故加熱蒸干宜采用水浴以嚴格控制溫度。加入固3體氯化銨后由于氯化銨易離解生成NH3?H2O和HCl，加熱時它們易于揮發(fā)逸去，從而消耗了水，因此能促進硅酸水溶膠的脫水作用，反應(yīng)式如下：NHCl+HO-NH.HO+HCl含水硅酸的組成不固定，故沉淀經(jīng)過過濾、洗滌、烘干后，還需經(jīng)3950-1000C高溫灼燒成固體成分SiO2,然后稱量，根據(jù)沉淀的質(zhì)量計算SiO2的質(zhì)量分數(shù)。22水泥中的鐵、鋁、鈣、鎂等組分分別以Fe”、A3、Ca2+、Mg2+的形式存在于過濾完SiO沉淀后的濾液中，它們都能與EDTA形成穩(wěn)定的螯合物，但穩(wěn)定性有較顯…2,?一?…,,一著的區(qū)別，、「1016.3,七⑴「1025.1，、「1010.69，\「108.7。因此只要通過控制適當(dāng)?shù)乃岫龋涂梢赃M行分別測定。0&￥"8￥(二).鐵含量測定：控制溶液的pH為2?2.5，以磺基水楊酸為指示劑，用EDTA標(biāo)準溶液滴定，溶液由紫紅色變?yōu)槲ⅫS色即為終點。溫度，以60?70°C為宜，當(dāng)溫度高于75°C時，A13+也能與EDTA形成螯合物，使測定Fe3+結(jié)果偏高，測定A13+結(jié)果偏低。當(dāng)溫度低于50C時，反應(yīng)速度緩慢，不易得出確定終點。配位滴定中有H+產(chǎn)生，F(xiàn)e3++HY2-=FeY-+2H+,所以在沒有緩沖作用的溶液中，當(dāng)2Fe3+含量較高時，滴定過程中，溶液的pH逐漸降低，妨礙反應(yīng)進一步完成，以致終點變色緩慢，難以確定。(三).鋁的測定：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(yīng)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(yīng)，然后用CuSO標(biāo)準溶液回滴定過量的EDTA°CuY2-無色，PAN在測定條件(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Ok完全反應(yīng)后，繼續(xù)加入CuSO，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。4反應(yīng)如下：A13++HY2-=AlY-+2H+，2Cu2++HY2-=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(fù)雜。測定A13+使得適宜酸度pH=4?5，最適宜的pH?4.3PAN：一種二元弱酸，用H2In+表示(PKa1=2.9,PKa2=11.95)HIn+HInIn-2淡綠色黃色紅色(<2.5)(2.5?12)(>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(biāo)定：在pH=3.5的HAc-NaAc介質(zhì)中，以PAN為指示劑，用CuSO標(biāo)準溶液滴定至紫紅色。三、實驗儀器及實驗試劑：實驗儀器：燒杯（300ml，50ml），移液管（25ml，50ml），玻璃棒，錐形瓶，堿式滴定管（50ml），250ml容量瓶，電熱器，吸耳球，膠頭滴管，水浴鍋，洗瓶，表面皿，定量濾紙，漏斗，瓷坩蝸，馬弗爐，精密pH試紙，分析天平，干燥器實驗試劑：NHCl（A.R），HCl（3:97），NHCNS，5%的漠甲酚綠指示劑，氨水（1:1），4…，4、一?、HCl（1:1），磺基水楊酸，EDTA溶液（0.015mol/L），HAc-NaAc緩沖溶液，0.2%PAN指示劑，CuSO溶液（0.015mol/L），濃HNO，濃HCl，MgCl溶、一…—.一、32液，NH-NHCl緩沖溶液，銘黑T，2%PAN指示液四、實驗步驟：4（一）SiO含量測定：1）準確稱取0.4g試樣，置于干燥的50mL燒杯中，加入2.5~3g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5mL），并滴加2~3滴濃HNO’，攪勻。2）蓋上表面皿，置于沸水浴上，加熱10min至近十，取下，加HCl（3:97）約10mL，攪動，以溶解可溶性鹽類。3）以中速定量濾紙過濾，并不斷用HCl（3:97）洗滌沉淀至濾液中不含鐵離子為止（用NHCNS檢驗）。44）將濾液定量轉(zhuǎn)移至250ml容量瓶中，定容，搖勻，供后續(xù)測定使用。5）將沉淀連同濾紙放入已恒重的瓷坩蝸中，低溫干燥、炭化并灰化后，于950°C灼燒30min取下，置于干燥器中冷卻全室溫，稱量。再灼燒、稱量，直至恒重。計算試樣中SiO2的質(zhì)量分數(shù)。（二）Mg2+-EDTA溶液配制：21）用25ml移液管準確移取MgCl溶液于300ml錐形瓶中，加適量水至50ml，加5mlNH"NH4Cl緩沖溶液，滴加2-3滴銘黑T指示劑，振蕩搖勻。2）用0.015mol/L的EDTA溶液滴定至溶液突變至藍色，記錄消耗EDTA溶液體積。3）平行重復(fù)三次，測得Mg2+-EDTA的體積比。4）按照測定的體積比，配置Mg2+-EDTA溶液。（三）0.01mol/L鈣標(biāo)準溶液配制：用減量法準確稱取0.37-0.38g純碳酸鈣，用1：1鹽酸溶解（計算用量，不要過量太多），加適量水，定量轉(zhuǎn)移至250ml的容量瓶中，定容，搖勻，待用。（四）EDTA溶液的標(biāo)定：1）用移液管移取25ml鈣標(biāo)準溶液至錐形瓶中，加20mlHO，2mlMgY2和5mlNH3-NH4Cl緩沖溶液，搖勻。用待標(biāo)定的EDTA滴定至溶液由酒紅變?yōu)榧兯{色即為終點，記錄消耗EDTA溶液的體積，2）平行測定三份，計算得出EDTA溶液的準確濃度。（五）EDTA與CuSO標(biāo)準溶液的體積比K的求算：、..,.1）從滴定管緩慢放出10-15mLC（EDTA）=0.015mol/LEDTA標(biāo)準溶液于400mL錐形瓶中，記錄所放EDTA標(biāo)準溶液的體積為七加水稀釋至150-200ml。12）加入約15mLpH=4.3的緩沖溶液，加熱至沸，取下稍冷，加5-6滴2%PAN指示液，以CuSO標(biāo)準溶液滴定至亮紫色。3）記錄消耗CuSO4標(biāo)準溶液的體積七，平行測定3次，計算K值。K=V/V42（六）Fe3+含量的測|定：1）移取過濾后定容于250ml容量瓶的試液50.00ml于錐形瓶中，加2滴0.05%漠甲酚綠指示，溶液變?yōu)辄S色2）逐滴滴加1:1氨水使溶液成為綠色3）再用1：1調(diào)節(jié)溶液酸度至黃色后繼續(xù)過量3滴4）置于70°C水浴中加熱10min，取下5）加6-8滴磺基水楊酸，趁熱用0.015mol/LEDTA標(biāo)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，6）平行測定三次，求FeO的平均含量。（七）Al3+含量的測定：231）從滴定管中放入20.00mlEDTA標(biāo)準溶液置于測定完FeO含量后的試23液中，記錄所放EDTA標(biāo)準溶液的體積，2）加15mlpH=4.2的HAc-NaAc緩沖溶液，煮沸1min，稍冷后加入4滴0.2%PAN，以0.015mol/LCuSO標(biāo)準溶液滴定至紫紅色。記錄CuSO4消耗的體積。注意臨近終點時應(yīng)劇烈搖動，并緩慢滴定。3）平行測定三次，求Al2O3的平均含量。五、實驗注意事項：23嚴格控制硅酸脫水的溫度和時間。脫水溫度不要超過110C，若溫度過高，某些氯化物，如AlC"、FeC"、MgCl易水解，生成難溶于水的堿式鹽或氫氧化物，混入沉淀使SiO結(jié)果偏高。當(dāng)溫度高至120C以上時，它們還可能與硅酸結(jié)合生成一部分幾乎不被鹽酸分解的硅酸鹽，不易過濾與洗滌，使硅酸沉淀夾帶較多雜質(zhì)。脫水溫度如不夠，則可溶性的硅酸未能完全轉(zhuǎn)變成不溶性硅酸，在過濾、洗滌時會透過濾紙，將使SiO結(jié)果偏低。必須使用水浴。使用水浴加熱，蒸發(fā)皿底部絕大部分置于蒸汽氛圍中，溫度易控制，水蒸汽溫度為100-110C，最有利于硅酸脫水。應(yīng)用正確的洗滌方法。為了防止Ti02+、Al3+和Fe3+等離子的水解和硅酸溶膠透過濾紙，可先用熱的稀鹽酸（3：97）洗滌沉淀3—4次，再用熱水充分洗滌。一般洗液不宜超過120ml?；一瘯r，坩蝸蓋應(yīng)半開，不能使濾紙產(chǎn)生火焰。需充分灰化后（呈灰白色）再移高溫下950一1000C灼燒沉淀。直接滴定鋁時。最適宜PH范圍在2.5—3.5之間.溶液PH低于2.5時，Al3+與EDTA的配位反應(yīng)不能完全進行，而高于3.5時鋁離子會有較大的水解傾向，所以高于或低于這個PH范圍均會使鋁含量的測定結(jié)果偏低，故滴定時應(yīng)調(diào)適到最適宜PH來提高測定結(jié)果的準確性。指示劑的用量也會影響滴定結(jié)果的準確性。直接滴定法采用PAN和Cu—EDTA指示劑，PAN的用量一般在2到3滴，太多會影響滴定終點的判斷。六、實驗原始數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)處理：?SiO含量測定：?2計算公式：實（Si°2）=【m（坩堝+SiO2）—m2（坩堝）】/m0（樣品）*100%SiO含量測定□名稱m0（樣品）/gm1(坩堝+SiO2)/gm(坩堝)/g——2m(SiO)/g2質(zhì)量°0.4417132.695532.60560.0899W(SiO)220.35%?Mg2+-EDTA溶液配制Mg2+-EDTA溶液配制體積'次數(shù)123V(EDTA)/ml23.3423.323.34V(平均EDTA)/ml23.33V(EDTA)/V(Mg)0.93360.9320.9336V(平均EDTA)/V(Mg)0.9323?EDTA溶液的標(biāo)定：?計算公式：C(EDTA)=[V(CaCO)*m(CaCO)/M(CaCO)/(250*10'3)]/V(EDTA)其中：C(CaCO)=3m(CaCO)/3M(CaCO)/(250*10—3)333=0.376/100.08/(250*10-3)=0.01503mol/L.\C(EDTA)=(25.00)*(0.01503)/(24.53)=0.01532mol/LC^,(EDTA)=C+C+C/3=0.01532mol/L?有關(guān)實驗數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)處理EDTA溶液的標(biāo)定項目\組數(shù)123m(CaCO)/g30.376V(EDTA)/ml24.5324.5124.56C(EDTA)/(mol/L)0.015320.015330.01530Cj(EDTA)/(mol/L)0.01532均偏差00.00001-0.00002相對偏差/%00.001-0.002平均偏差-0.000003平均相對偏差-0.0003?EDTA與CuSO標(biāo)準溶液的體積比K的求算:4

?計算公式；K=V(EDTA)/V(CuSO)1c(cusO)=c(Edta)/k一一■一■…一4-一一.?有關(guān)實驗數(shù)據(jù)及處理結(jié)果：體積比K的求算名稱/次數(shù)123V(EDTA)/ml15.4916.1118.81V(CuSO)/ml17.3218.3021.1224K0.89430.88030.8906K平均0.8884C(CuSO)/ml/L40.01722?Fe3+含量的測定：?計算公式：m(Fe3+)=[C(EDTA)*V(EDTA)*M(1/2Fe2O3)]/[V(濾液)/250]/1000W=m(Fe3+)/m(樣品)*100%?有關(guān)實驗數(shù)據(jù)及處理結(jié)果;Fe3+含量的測定名稱'組號123V(濾液)/ml50.0050.0025.00V(EDTA)/ml3.863.881.92C(EDTA)/mol/L0.01530M