《水泥分析相关知识》PPT课件.ppt

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1、水泥分析相关知识 (1)溶液浓度的表示方法 (2)溶液浓度的计算和溶液浓度的互相换算 (3)有效数值的运算规则及数值修约规则 (4)试样的分解 (5)二氧化硅的测定 a)氯化铵重量法的原理和操作要点 b)氟硅酸钾容量法的原理和操作要点 (6)三氧化二铁的测定 a)EDTA直接滴定法的原理和操作要点 b)铋盐返滴定法的原理和操作要点 (7)三氧化二铝的测定 a)返滴定法的原理和操作要点 b)EDTA直接滴定法的原理和操作要点 c)氟化铵 置换 EDTA配位滴定法的原理和操作要点 (8)二氧化钛配位滴定 a)苦杏仁酸置换 铜盐返滴定法 b)过氧化氢配位 铋盐返滴定法 (9)氧化钙配位滴定的原理和操

2、作要点 (10)氧化镁的测定 a)配位滴定差减法的原理和操作要点 b)原子吸收光谱法的原理和操作要点 (11)氧化锰配位滴定 (12)三氧化硫的测定 (13)水泥中不溶物的测定原理和操作要点 (14)烧失量的测定原理和操作要点 (15)水泥中氯离子的测定原理和操作要点 (16)氧化钾和氧化钠的测定 (17)煤的工业分析和全硫的测定 (18)烧失量的校正计算 (19)结果的精密度和准确度 化学分析用各种溶液的浓度表示方 法和标签内容格式 1、 标准滴定溶液：已知准确浓度的用于滴定分析用的溶 液。 2 、基准溶液：用于标定其他溶液的作为基准的溶液。 3 、标准溶液：由用于制备该溶液的物质而准确知道

3、某种 元素、离子、化合物或基团浓度的溶液。 4 、标准比对溶液：已知或已确定有关特性 (如色度、浊度 ) 的并用来评定试验溶液各该特性的溶液。 5 、其他溶液 (一般溶液 )：这类溶液的浓度一般要求不太 严格，不需要用标定或其他比对的方法求得准确浓度，故 又称为一般溶液。 一、溶液的浓度表示方法 （ 1）、 B的质量分数 溶质 B的质量与溶液 质量的比叫 B的质量分数。用来表示： = （ 2）、 B的质量浓度 溶质 B的质量与溶液 总体积的比。用表示： 式中： B的质量浓度（ g/L、 mg/L等）； mB： B的质量（ g、 mg）； VB：溶液体积（ L） %1 0 0%1 0 0 溶液体

4、积溶液密度 溶质质量溶液质量溶质质量B %1 0 0%1 0 0 BBB Vm溶液总体积 溶质质量 (3)、体积比溶液 既用溶质体积与溶剂体积之比来表示浓 度。 如： 1+3氨水、 1+1HCl、 1+5H2SO4等。若要配制总体积 为 V、体积比为 a:b的溶液，则要加入溶质的体积为 ax、溶 剂的体积为 bx，其中 （ 4） B的物质的量的浓度 B的物质的量与溶液体积之比。 用 cB 来表示： 式中 CB： B的物质的量的浓度（ mol/L）； nB： B的物质的 量（ mol）； V：溶液体积（ mL）。 (5)、滴定度 每毫升标准溶液相当与被测物质的克数。用 Tx/y表示，单位 g/m

5、L、 mg/ml等。 X被测物、 y标准溶 液。 二、标签内容格式 1.用物质的量浓度表示浓度的标准滴定溶液的标签的书写内容包括以 下几项： 配制、标定、校验及稀释等都要有详细的记录，应当与检测原始记录 一样要求。 标签上应有溶液名称、浓度类型、浓度值、介质、配制日期、配制温 度 (指配制时恒温室室温 )、校核周期 (或有效期 )、配制者和配制的同一 溶液的瓶编号，注意事项及其他需要注明事项等。介质是水时，可不 必标出，介质是其他物质时应予标明。 标签格式举例说明。 2.标准溶液标签书写内容及格式 标准溶液标签书写内容及格式与 1 基本相 同 ,仅将溶液名称栏内的“标准 滴定溶液”改为“标准溶

6、液”。 3.用质量分数表示浓度的一般溶液标签 用质量分数 B 表示浓度时，无论什么场合 都要加量符号 B。 标签格式举例： 用 V1 V2 形式表示浓度的一般溶液标签这 种用 V1 V2 形式表示浓度的一般溶液标签 中不填写介质。 标签格式举例： 缓冲溶液的标签 缓冲溶液的标签不便与上述标签一致。缓 冲溶液的标签内容及格式举例如下。 三、溶液浓度的换算 （ 1）、 B的质量分数与 B的物质的量的浓度 之间的换算： 式中： 溶液的密度， g/ml； MB：溶质的 摩尔质量， g/mol；： B的质量分数， %； CB： B的物质的量的浓度， mol/L。 B B B MC 1 0 0 0 （ 2

7、）、物质的量的浓度与滴定度的换算 式中 C：物质 M1的物质的量的浓度， mol/L； T：滴定度， g/mL； M：摩尔质量， g/mol。 )/(0053 00.01000 00.531000.01000 )21()( 32 2 1 32 Lg CONaMH C lc T H C lCONa 已知 HCl的浓度为 0.1000mol/L，求其 对 Na2CO3的滴定度 有效数值的运算规则及数值修约规则 1.有效数字是指在实验中实际测量的数字。有效数字和仪器的精密程度 有关，但无论怎样精密的仪器，精密程度总是有限的，而不是无限 的，所以，最后一位总是估计出来的。通常把测量仪器上标示的数 值和

8、估计的一位数值合起来算为有效数字。 2.有效数字的修约规则 在分析结果的运算过程中，可能涉及到各测量值的有效数字位数不 同，为了避免运算中的无意义工作，先将其修约到误差接近时的有 效数后，再进行运算。其修约规则一般用“四舍五入”修约规则； 要求较高时，用“四舍六入五成双”的法则，即被修约之数在 4或 4 以下是舍去；在 6或 6以上是进位；等于 5是，则前一位是单数的就 进一，是双数的就舍去。如： 原数据 三位有效数字 1.4461 1.45 0.2755 0.276 4.2650 4.26 6.1742 6.17 3.有效数字的运算规则 A、几个数相加或相减的和或差，只能保留一位可疑数。 如

9、： 0.4271+10.56+7.21418.20 B、几个数相乘或相除，所得积或商的有效数字 位数应以各数字中有效数字位数最少的为准。如： 10.32 0.123 3.175110.3 0.123 3.184.03 C、一般在乘或除计算过程中，可取比应保留的 有效数字位数多一位来运算， 所得结果再进行修 约为应取的有效数字位数。 试样的分解 酸法分解 由于酸较易提纯，过量的酸，除磷酸外， 也较易除去，分解时，不引进除氢离子以 外的阳离子，操作简单，使用温度低，对 容器腐蚀性小等优点，应用较广。酸分解 法的缺点是对某些矿物的分解能力较差， 某些元素可能挥发损失。 1、盐酸 浓盐酸的沸点为 10

10、8 ，故溶解温度最好低于 80 ，否则， 因盐酸蒸发太快，试样分解不完全。 、易溶于盐酸的元素或化合物是： Fe， Co， Ni， Cr， Zn；普通钢铁、高铬铁，多数金属氧化物（如 MnO2、 2PbOPbO2、 Fe2O3等），过氧化物，氢氧化物，硫化物、 碳酸盐、磷酸盐、硼酸盐等。 、不溶于盐酸的物质包括灼烧过的 Al， Be， Cr， Fe， Ti， Zr和 Th的氧化物 SnO2， Sb2O5， Nb2O5， Ta2O5，磷酸锆， 独居石，磷钇矿，锶、钡和铅的硫酸盐，尖晶石，黄铁矿； 汞和某些金属的硫化物，铬铁矿，铌和钽矿石和各种钍和 铀的矿石。 、 As (III)， Sb (II

11、I)， Ge (IV) 和 Se (IV)， Hg (II)， Sn (IV)， Re (VIII) 容易从盐酸溶液中（特别是加热时）挥发 失去。在加热溶液时，试样中的其他挥发性酸，诸如 HBr， HI， HNO3， H3BO3和 SO3当然也会失去。 2、硝酸 、易溶于硝酸的元素和化合物是除金和铂系金属及易被硝酸钝化以 外的金属、晶质铀矿 (UO2)和钍石 (ThO2)、铅矿，几乎所有铀的原生 矿物及其碳酸盐、磷酸盐、钒酸盐、硫酸盐。 、硝酸不宜分解氧化物以及元素 Se， Te， As。很多金属浸入硝酸 时形成不溶的氧化物保护层，因而不被溶解，这些金属包括 Al， Be， Cr， Ga， I

12、n， Nb， Ta， Th， Ti， Zr和 Hf。 Ca， Mg， Fe能溶于较稀 的硝酸。 3、硫酸 、浓硫酸可分解硫化物、砷化物、氟化物、磷酸盐、锑矿物、铀矿 物、独居石、萤石等。还广泛用于氧化金属 Sb， As， Sn和 Pb的合金 及各种冶金产品，但铅沉淀为 PbSO4。溶解完全后，能方便地借加热 至冒烟的方法除去部分剩余的酸，但这样做将失去部分砷。硫酸还经 常用于溶解氧化物、氢氧化物、碳酸盐。由于硫酸钙的溶解度低，所 以硫酸不适于溶解钙为主要组分的那些物质。 、硫酸的一个重要应用是除去挥发性酸，但 Hg (II)， Se (IV)和 Re (VII)在某种程度上可能失去。磷酸、硼酸

13、也能失去。 4、磷酸 磷酸可用来分解许多硅酸盐矿物、多数硫 化物矿物、天然的稀土元素磷酸盐、四价 铀和六价铀的混合氧化物。磷酸最重要的 分析应用是测定铬铁矿，铁氧体和各种不 溶于氢氟酸的硅酸盐中的二价铁。 尽管磷酸有很强的分解能力，但通常仅用 于一些单项测定，而不用于系统分析。磷 酸与许多金属，甚至在较强的酸性溶液中， 亦能形成难溶的盐，给分析带来许多不便。 5、高氯酸 温热或冷的稀高氯酸水溶液不具有氧化性。较浓 的酸（ 60% 72%）虽然冷时没有氧化能力，热 时却是强氧化剂。纯高氯酸是极其危险的氧化剂， 放置时它将爆炸，因而决不能使用。操作高氯酸、 水和诸如乙酸酐或浓硫酸等脱水剂的混合物应

14、格 外小心，每当高氯酸与性质不明的化合物混合时， 也应极为小心，这是严格的规则。 热的浓高氯酸几乎与所有的金属（除金和一些铂 系金属外）起反应，并将金属氧化为最高价态， 只有铅和锰呈较低氧化态，即 Pb (II)和 Mn (II)。但 在此条件下， Cr不被完全氧化为 Cr (VI)。若在溶 液中加入氯化物可保证所有的铱都呈四价。高氯 酸还可溶解硫化物矿、铬铁矿、磷灰石、三氧化 二铬以及钢中夹杂碳化物。 6、氢氟酸 氢氟酸分解极其广泛地应用于分析天然或 工业生产的硅酸盐，同时也适用于许多其 他物质，如 Nb， Ta， Ti和 Zr的氧化物、 Nb 和 Ta的矿石或含硅量低的矿石。另外，含 钨铌

15、钢、硅钢、稀土、铀等矿物也均易用 氢氟酸分解。 许多矿物，包括石英、绿柱石、锆石、铬 铁矿、黄玉、锡石、刚玉、黄铁矿、蓝晶 石、十字石、黄铜矿、磁黄铁矿、红柱石、 尖晶石、石墨、金红石、硅线石和某些电 气石，用氢氟酸分解将遇到困难。 7、混合酸 混合酸常能起到取长补短的作用，有时还会得到新的，更 强的溶解能力。 王水（ HNO3 HCl = 1 3）：可分解贵金属和辰砂、镉、 汞、钙等多种硫化矿物，亦可分解铀的天然氧化物、沥青 铀矿及许多其他的含稀土元素、钍、锆的衍生物，某些硅 酸盐、矾矿物、彩钼铅矿、钼钙矿、大多数天然硫酸盐类 矿物。 磷酸 硝酸：可分解铜和锌的硫化物和氧化物。 磷酸 硫酸：

16、可分解许多氧化矿物，如铁矿石和一些对 其他无机酸稳定的硅酸盐。 高氯酸 硫酸：适于分解铬尖石等很稳定的矿物。 高氯酸 盐酸 硫酸：可分解铁矿、镍矿、锰矿石。 氢氟酸 硝酸：可分解硅铁、硅酸盐及含钨、铌、钛等 试样。 熔融分解法 用酸或其他熔剂不能分解完全的试样，可 用熔融的方法分解。此法就是将熔剂和试 样相混后，于高温下，使试样转变为易溶 于水或酸的化合物。熔融方法需要高温设 备，且引进大量溶剂的阳离子和坩埚物质， 这对有些测定是不利的。 1、熔剂分类： 、碱性熔剂：如碱金属碳酸盐及其混合物、硼酸盐，氢 氧化物等。 、酸性熔剂：包括酸式硫酸盐、焦硫酸盐、氟氢化物、 硼酐等。 、氧化性熔剂：如过

17、氧化钠、碱金属碳酸盐与氧化剂混 合物等。 、还原性熔剂：如氧化铅和含碳物质的混合物、碱金属 和硫的混合物、碱金属硫化物和硫的混合物等。 2、选择熔剂的基本原则 一般说来，酸性试样采用碱性熔剂，碱性试样用酸性熔剂、 氧化性试样采用还原性熔剂，还原性试样用氧化性熔剂， 但也有例外。 3、常用溶剂简介 、碳酸盐。通常用 Na2CO3或 KNaCO3作熔剂来分解矿 石试样，如分解钠长石，重晶石、铌钽矿、铁矿、锰矿等， 熔融温度一般在 900 1000 ，时间在 10 30min，熔剂 和试样的比例因不同的试样而有较大区别，如对铁矿或锰 矿为 1 1，对硅酸盐约为 5 1，对一些难熔的物质如硅酸 锆，釉

18、和耐火材料等则要 10 20 1，通常用铂坩埚。 碳酸盐熔融法的缺点是一些元素会挥发失去，汞和铊全部 挥发， Se， As，碘在很大程度上失去，氟、氯、溴损失 较小。 、过氧化钠。过氧化钠熔融常被用来溶解极难溶的金属 和合金、铬矿以及其他难以分解的矿物，例如，钛铁矿、 铌钽矿、绿柱石、锆石和电气石等。 此法的缺点是：过氧化钠不纯且不能进一步提纯。使一些 坩埚材料常混入试样溶液中，为克服此缺点，可加 Na2CO3或 NaOH。 500 以下，可用铂坩埚， 600 以下 可用锆和镍坩埚。可能采用的材料还有铁、银和刚玉。 (3)、氢氧化钠（钾）。碱金属氢氧化物熔点较低 （ 328 ），熔融可在比碳酸

19、盐低得多的温度下 进行。对硅酸盐（如高龄土、耐火土、灰分、矿 渣、玻璃等），特别是对铝硅酸盐熔融十分有效。 此外，还可用来分解铅、钒、 Nb、 Ta及硼矿物和 许多氢化物、磷酸盐以及氟化物。 对氢氧化物熔融， Ni坩埚（ 600 ）和银坩埚 （ 700 ）优于其他坩埚。熔剂用量与试样量比 为 8 10 1，此法的缺点是熔剂易吸潮。因此， 熔化时易发生喷溅现象。优点是快速，而且固化 的熔融物容易溶解 F， Cl， Br， As， B等也不会 损失。 (4)、焦硫酸钾（钠）。焦硫酸钾可用 K2S2O7产品， 也可用 KHSO4脱水而得。熔融时温度不应太高， 持续的时间也不应太长。假如试样很难分解，

20、最 好不时冷却熔融物，并加数滴浓硫酸，尽管这样 做不十分方便。 对 BeO， FeO， Cr2O3， Mo2O3， Tb2O3， TiO2， ZrO2， Nb2O5， Ta2O5和稀土氧化物以及这些元素 的非硅酸盐矿物，例如，钛铁矿、磁铁矿、铬铁 矿、铌铁矿等，焦硫酸盐熔融特别有效。铂和熔 凝石英是进行这类熔融常用的坩埚材料，前者略 被腐蚀，后者较好。 熔剂与试样量的比为 15： 1。 焦硫酸盐熔融不适于许多硅酸盐，此外，锡石、 锆石和磷酸锆也难以分解。焦硫酸盐熔融的应用 范围，由于许多元素的挥发损失而受到限制。 4、溶解和分解过程中的误差来源 1）、以飞沫形式和挥发引起的损失 2）、吸附引起

21、的损失 3）、泡沫的消除 4）、空白值 5）、不干净的器皿常是误差的主要来源。 二氧化硅的测定 a)氯化铵重量法的原理和操作要点 原理 其主要原理是，在含硅酸的浓盐酸溶液中，加入足量的固体氯化铵， 由于氯化水解，夺取了硅酸颗粒中的水分，加速了脱水过程，促使含 水二氧化硅由溶于水的水溶胶变为不溶于水的水凝胶； HOSiO2 -H+HOSiO2H HOSiO2SiO2 -H+H2O NH4C1NH4+Cl- NH4+H2ONH3H 2O+H+ 同时，在酸溶液中硅酸的质点是亲水性很强的胶体，带有负电荷。氯 化铵是强电解质，有带正电荷的 NH4+存在，在加热蒸发的条件下，正 负电荷中和，从而加快了硅酸

22、的凝聚，使之产生沉淀。沉淀用热盐酸 （ 3+97）处理，除去可溶性盐，过滤、洗涤后将二氧化硅沉淀在 950 1000 下灼烧至恒量。沉淀用氢氟酸处理后，再在 950 1000 下灼烧至恒量，二次质量之差即为纯二氧化硅量。 b)氟硅酸钾容量法测定二氧化硅的原理 其主要原理是基于在有过量钾离子和氟离子存在的强酸性 溶液中，能使硅酸呈氟硅酸钾形式沉淀。经过过滤、洗涤、 中和，以除去残余的酸。使得到的氟硅酸钾沉淀在沸水中 水解，以碱溶液滴定由水解而生成的 HF。主要反应为： SiO32-+6F-+6H+SiF62-+3H2O SiF62-+2K+ K2SiF6 将沉淀以沸水水解： K2SiF6+3H2

23、O2 KF+H2SiO3+4HF 然后以碱溶液滴定析出的 HF： HF+NaOH NaF+H2O 三氧化二铁的测定 a)EDTA直接滴定法的原理和操作要点 用 EDTA法测定铁是基于在 pH 2的酸性溶液中， Fe3+能与 EDTA生成 稳定的 FeY-配合物并定量配位。在此酸度下由于酸效应避免了许多元 素的干扰，铝基本上不影响。为了加速铁的配位，溶液应加热至 60 70 。常用的指示剂为磺基水杨酸。 Fe3+2Sal2- Fe(Sal)2) 无色 紫红色 化学计量点时 Fe（ Sal） 2） -+H2Y2- FeY -+2Sal2-+2H+ 紫红色 黄色 无色 终点颜色将随溶液中含铁量的多少

24、而深浅不同。如铁含量很少时则变 为无色 ,铁含量在 10mg以内则可滴至亮黄色。随铁量增高黄色加深， 此时终点的观察因人而异 ,不尽一致，故得到的结果也不一致。尤其在 测高铁时，黄色很深，更不易判断。另 方面因磺基水杨酸钠是一低 灵敏度指示剂，在终点前红色已消褪，致使少量铁残留于溶液中 ,这对 连续滴定铝将产生一定影响。 b)铋盐返滴定法的原理和操作要点 在 pH(1 1.5) 的酸性溶液中，加入过量的 EDTA， 使 Fe3+与 EDTA完全反应生成稳定的 FeY-配合物， 剩余的 EDTA以半二甲酚橙做指示剂，硝酸铋标 准滴定溶液滴定至溶液颜色由黄变为橙红色即为 终点： 化学反应方程式如下

25、： Fe3+H2Y2- (过量 ) FeY-+2H+H2Y2-(剩余 ) Bi3+H2Y2- (剩余 ) BiY-+2H+ 化学计量点时 Bi3+十 X.O(半 ) Bi3+X.O(半 ) (黄色 ) (红色 ) 由于 FeY配合物是黄色，所以当 Fe含量高时， 终点应当为橙红色。 三氧化二铝的测定 a)返滴定法的原理和操作要点 铜盐回滴法测定铝的原理 在滴定铁后的溶液中，加入 EDTA标准滴定溶液至过量 l0 15mL(对铝、钛合量而言 )，加热至 60 70 ，调节溶 液的 pH至 3.8 4.0，将溶液煮沸 l 2min，以 PAN为指示 剂 ,用硫酸铜标准滴定溶液滴定剩余的 EDTA，

26、终点溶液呈 亮紫色。 12、铅（或锌）盐回滴法测定铝的原理 在滴定铁后的溶液中，加入 EDTA标准滴定溶液至过量 l0 15mL(对铝、钛合量而言 )，于 pH至 4.0，将溶液煮沸 l 2min，再将溶液调至 PH5.5，用二甲酚橙（或半二甲酚 橙）为指示剂 ,以铅（或锌）标准滴定溶液滴定剩余的 EDTA，终点溶液有黄色变红色。 b)EDTA直接滴定法的原理和操作要点 用直接法测定铝是在滴定铁后的溶液中将 pH调至 3(以溴酚 蓝为指示剂， PH3 4.0时为黄绿色 )，并使钛水解成偏钛 酸沉淀，然后以 PAN和等浓度的 Cu-EDTA为指示剂 ,用 EDTA直接滴定铝，到达化学计量点时过量

27、一滴的 EDTA 夺取了 Cu-PAN中 Cu2+而使指示剂游离出来，溶液显黄色。 其反应可表示为： 滴定中 : Cu-EDTA+A13+PANEDTA+CuP-AN 黄色 红色 A13+EDTAAl-EDTA 化学计量点时： EDTA(过量 )+Cu-PANCu-EDTA+PAN 红色 黄色 c)氟化铵置换 EDTA配位滴定法的原理和操作要 点 用 EDTA单独测定铝时，一般采用氟化铵置换法。 即在 pH 5 6的混合离子溶液中 (如 Fe、 A1、 Ca、 Mg共存 )，加入过量的 EDTA溶液，使存在于试液 中的所有能与 EDTA配位的金属离子都与其配位。 过剩的 EDTA以锌或铅盐返滴定。然后再向试液 中加入氟化铵，此时铝的配合物被置换，形成氟 铝配合物，相应地释放出等物质的量的 EDTA。 然后用二甲酚橙（或半二甲酚橙）为指示剂，再 以锌或铅盐滴定释放出的 EDTA，终点溶液由黄 变为橙红色，从而可得出铝的含量。