硅酸盐水泥中SiO2Fe2O3Al2O3含量的测定.docx

AI O23硅酸盐水泥中 SiO , Fe O2 2 3含量的测定实验报告、实验目的1、了解和尝试过滤、洗涤、碳化、灰化、灼烧等操作2、掌握加热蒸发、水浴加热3、掌握氯化铵重量法测定水泥中 SiO2 含量的原理和方法24、学习配位滴定法测定水泥中 FQO3AI2O3 等含量的原理和方法3 2 35、掌握CaC03和EDTA标准溶液的配制、标定的原理和方法6 掌握化学实验常用的滴定操作，明白酸碱标准溶液的配制以及标定方法原理， 熟练掌握方法和操作二、实验原理硅酸盐水泥熟料主要由氧化钙（CaO）、二氧化硅（SiO ）、氧化铝（AIO ）和2 2 3氧化铁（FeO3简写为F）四种氧化物组成通常这四种氧化物总量在熟料中占95%以 上每种氧化物含量虽然不是固定不变，但其含量变化范围很小，水 泥熟料中除了上 述四种主要氧化物以外，还有含量不到 5%的其他少量氧化物，如氧化镁（MgO）、氧化钛（TiO2）、三氧化硫（S0）等水泥熟料中碱性氧化物占60%以上，因此宜采用酸分解水泥熟料主要为硅酸三 钙（ 3CaO?SiO ）、硅酸二钙（ 2CaO?SiO ）、铝酸三钙（ 3CaO2AbO ）和 铁铝酸2 2 3四钙（4CaO?AIO?F@O ）等化合物的混合物。

这些化合物与盐酸作用时，生成硅 233酸和可溶性的氯化物，反应式如下：2CaO?SiO +4HCl—2CaC +H SiQ+H O2 b 2 23CaO?SiO +6HCI—3CaCb+H SiQ+2H O2 2 23CaO?Al O +12HCl — 3CaCb+2AICI +6H O2 3 3 24CaO?Al O ?Fe O +20HCl — 4CaC +2AICI +2FeCl +10H O2 3 2 3 2 3 3 2硅酸是一种很弱的无机酸，在水溶液中绝大部分以溶胶状态存在， 其化学式 以SiO2?iH2O 表示在用浓酸和加热蒸干等方法处理后，能使绝大部分硅胶脱水 成水凝 22胶析出，因此可利用沉淀分离的方法把硅酸与水泥中的铁、铝、钙、镁等 其他组分分 开一） SiO2 含量的测定 —— 重量法2本实验以重量法测定SiO的含量Si02的测定可分成容量法和重量法2在水泥经酸分解后的溶液中，采用加热蒸发近干和加固体氯化铵两种措施，使水溶性胶状硅酸尽可能全部脱水析出蒸干脱水是将溶液控制在100 C左右下进行由于HCI的蒸发，硅酸中所含的水分大部分被带走， 硅酸水溶胶即成为水凝胶析出。

由于溶液中的Fe3+、AI3+等离子在温度超过110 C时易水解生成难溶 性的碱式盐而混在硅酸凝胶中，这样将使 SiO的结果偏高，而FqO3, Al O等2 3 2 3的结果偏低，故加热蒸干宜采用水浴以严格控制温度 加入固体氯化铵后由于氯化铵易离解生成NH3H2O和HCI,加热时它们易于挥发逸去，从而消耗了水，因此能促 进硅酸水溶胶的脱水作用，反应式如下： NH4CI+H2O - NH3.H2O+HCI4 2 3 2含水硅酸的组成不固定，故沉淀经过过滤、洗涤、烘干后，还需经950-1000 C高温灼烧成固体成分SiO2,然后称量，根据沉淀的质量计算 SiO2的质量分数22水泥中的铁、铝、钙、镁等组分分别以Fe3+、Al3+、Ca2+、Mg2+的形式存在于 过滤完SiO沉淀后的滤液中，它们都能与EDTA形成稳定的螯合物，但稳定性有较显著 2的区别，KA|Y=10l63, KFe （山）y=10251 , KcaY=10 10.69，心丫二®&因此只要通 过控制适当 的酸度，就可以进行分别测定二） 铁含量的测定铁含量的测定方法:的 I給如耐応法HTTAiAiI仪觀总慚扶 MUSMHW 址 檄*钦测疵控制溶液的pH为2〜2.5,以磺基水杨酸为指示剂，温度以60〜70C为宜，当温度高于75C时，AI3+也能与EDTA形成螯合物，使测定Fe3+结果偏高，测定A『+结果偏低。

当温度低于50C时，反应速度缓慢，不易得出确定终点用EDTA标准溶液滴定，溶液由紫红色变为微黄色即为终点配位滴定中有 H+产生，Fe3++H Y2-=FeY-+2H+所以在没有缓冲作用的溶液中，当FeT含量较高时，滴定过2程中，溶液的 pH 逐渐降低，妨碍反应进一步完成，以致终点变色缓慢，难以确（三）铝含量的测定以PAN为指示剂的铜盐回滴定是普遍采用的方法因为A|3+与EDTA的反应速度 慢，所以一般先加入过量的EDTA,并加热煮沸，使A|3+与EDTA充分反应，然后用 CuSQ标准溶液回滴定过量的EDTAo AIY2-无色，PAN在pH为4.3的条件下为黄色， 所以滴定开始前溶液为黄色，随着CuSO标准溶液的加入，CuY2-为浅蓝色，因此溶4液逐渐由黄色变绿色，在过量的EDTA与Cu2+完全反应后，继 续加入CuSO, Cu2+4与PAN形成紫红色配合物，由于蓝色CuY2-的存在，终点溶 液呈紫色反应如下：Al3++ H 丫2-= AIY-+2H +2，无色Cu2++ H Y-=CuY2-+2H +，2"蓝色Cu +PAN= Cu-PAN黄色 紫红色1、测定AI3+的适宜酸度pH=4〜5,最适宜的pH〜4.32、 PAN : 一种二元弱酸，用 H2In+ 表示(PKa=2・9,PK&=11.95)H I n 一2—Hln —In淡绿色黄色红色(< 2.5)(2.5 〜12)(> 12)PAN能与50多种元素生成有色螯合物，除Pd(ll)、Co(lll)、RhQII)为绿色，Fe(lll)为 暗红色， V(v)、 TI 为紫色，其他金属的螯合物均是红色。

3、EDTA溶液浓度的标定：在pH=3・5的HAc-NaAc介质中，以PAN为指示剂，用 CuSO 标准溶液滴定至紫红色三、实验仪器及实验试剂实验仪器：烧杯(300ml，50ml)，移液管(25ml，50ml)，玻璃棒，锥形瓶，碱式 滴定管(50ml)，250ml容量瓶，电热器，吸耳球，胶头滴管，恒温水浴 锅，洗瓶，表 面皿，定量滤纸，漏斗，瓷坩埚，马弗炉，精密 pH 试纸，分析天平，干燥器实验试剂：水泥试样， NMCl (固体)， HCI (浓， 1:1, 3:97), HNO3( 浓)，NHCNS( 10%，氨水(1:1), EDTA溶液(0・015mo”L), HAc-NaAc缓冲溶液，CuSO44溶液(0・015mo”L), MgCb溶液，NH3-NH4CI缓冲溶液，指示剂：溴甲酚绿，铬黑T， PAN 指示液，磺基水杨酸四、实验步骤(一) SiO含量的测定21、 差减法准确称取0・4-0・5g试样，置于干燥蒸发皿中，加入2.5~3g固体NH4CI, 用玻璃棒混匀，滴加浓HCI溶液至试样全部润湿，并滴加2~3滴浓HN03,搅匀，使 试样充分溶解2、 盖上表面皿，置于沸水浴上，加热约10min至近干，取下，加约10ml热的稀 HCI（ 3:97）搅动以溶解可溶性盐类。

3、 以中速定量滤纸过滤，用胶头淀帚以热的稀 HCI （3:97）擦洗玻璃棒及烧杯， 并洗涤沉淀至滤液中不含铁离子为止（用NHCNS检验）44、 将滤液及洗涤液定量转移至 250ml 容量瓶中，定容，摇匀，供后续测定使用5、 将沉淀连同滤纸放入已恒重的瓷坩埚中，先在电炉上低温烘干，再升高温度使滤纸充分灰化后，于 950-1000 C 灼烧 30min 取下，置于干燥器中冷却至室温， 称 重再灼烧、称量，直至恒重计算试样中 SiO的含量2（二） 0.01 mol/L钙标准溶液配制称取 0.37-0.38g 纯碳酸钙，用 1: 1 盐酸溶解，加适量水，定量转移至 250ml 的容量瓶中，定容，摇匀，待用三） EDTA 溶液的标定：1、 用移液管移取25ml钙标准溶液至锥形瓶中，加2mlMgY和5ml NHa-NH 4Cl缓冲溶液，摇匀用待标定的EDTA滴定至溶液由酒红变为纯蓝色即为终点，记录消 耗 EDTA 溶液的体积，2、 平行测定三份，计算得出 EDTA 溶液的准确浓度四） EDTA与CuSO标准溶液的体积比K的求算41、从滴定管缓慢放出10-15mLC edta=0・015mol/L的EDTA标准溶液于300ml锥 形瓶中，记录所放EDTA标准溶液的体积为v加水稀释至150-200ml2、 加约15mLpH=4.3的HAc-NaAc缓冲溶液，加热至沸，取下稍冷，加5-6滴PAN指示液，以CuSO标准溶液滴定至亮紫色。

43、 记录消耗CuSQ标准溶液的体积匕，平行测定3次，计算K值，K=V/V2五）f£含量的测定1、 移取过滤后定容于250ml容量瓶的试液50.00ml于锥形瓶中，加2滴0.05%溴甲酚绿指示剂, 溶液变为黄色2、 逐滴滴加 1:1 氨水使溶液成为绿色3、 再用 1： 1HCl 溶液调节溶液酸度至黄色后再过量 3 滴4、 置于70 C水浴中加热10min，取下5、 加6-8滴磺基水杨酸，趁热用0.015mol/L EDTA标准溶液滴定至溶液由紫红色变为亮黄色即为终点，记录EDTA消耗体积平行测定三次，求FqO3的平均含量六）Al3+含量的测定1、 从滴定管中放约20.00mlEDTA标准溶液于测定完FqOs含量后的溶液中，记 录所放EDTA 标准溶液的体积，摇匀2、 加 15mlpH=4.3 的 HAc-NaAc 缓冲溶液，以精密 PH 试纸检查煮沸 1-2 min， 取下，冷却至90C左右，加入4滴0.2%PAN指示剂，以0.015mol/L CuSO标准溶液滴定开始溶液呈黄4色，随着CuSO标准溶液的加入，颜色逐渐变绿并加深，直至再加一滴突然变紫，即为终点记4录 CuSO4 消耗的体积。

注意临近终点时 应剧烈摇动，并缓慢滴定3、 平行测定三次，求AIO的平均含量五、原始数据记录与处理一）原始数据SiO2的测定EDTA浓度的测定K的测定Fe2O3 的测定Al2O3的测定水泥质坩埚空坩埚mCaCOVEDTA/mlVEDTA/mVCuSO4/mlVEDTA/mlVEDTA/mVCuSO4量/g+SiO2/g/g3/gll/ml29.9912.0116.893.7619.4618.310.428429.922829.83930・ 371630.0011.4116.273.7019.0918.1130.0110.8915.503.6820.1619.11（二）数据处理1、SiO含量测定：2W =[m （坩埚 + SiO ） -m （坩埚）]/m （样品）*100% sQ2 i 2 2 SiO2的测定水泥质量/g坩埚+SiO2/g空坩埚/gmSiO2/ g质量分数0.428429.922829.83930.083519.49%2、 EDTA 溶液的标定:C = m / M /（250*10八3）caCO3 CaCOa CaC 03平均相对偏差=(c 平均(EDTA)-Cedta)/CedtA*100。