水泥中SiO2、 Fe2O3、Al2O3、CaO和MgO含量测定

过滤,用3+97 HCl洗涤 滤液,洗液接于 250mL容量瓶 中
沉淀 SiO2· nH2O
含有沉淀的滤纸放入已恒重的 坩埚中，电炉上干燥、灰化， 在950℃的高温炉内灼烧30min 后取出，干燥器中冷却至室温， 称量，反复灼烧至恒重，计算 试样中SiO2含量
滤液
试液的制备
以磺基水杨酸或其钠盐为指示剂， 在溶液酸度为pH1.5-2.0， 温度为60-70˚C条件下进行
五、实验步骤
1、EDTA溶液的标定 从滴定管放出15mL 0.015mol.L-1EDTA标准 溶液于400mL烧杯中，用水稀释至约200mL， 加15mL pH=4.3的HAc-NaAc缓冲溶液，加热 至微沸，取下稍冷，加3滴0.2% PAN指示剂， 以0.015 mol.L-1CuSO4标准溶液滴定至亮紫 色。平行做三次，计算EDTA的平均浓度。
水泥中SiO2、 Fe2O3、Al2O3、CaO和MgO含量的 测定 （综合实验设计方案）
内容提要
一、实验流程 二、实验目的 三、实验原理 四、实验仪器及试剂 五、实验步骤 六、实验结果和讨论
一、实验流程
1、掌握水泥成分分析系统方法（原理、步 骤）。 2、溶液的配制与标定。 3、测定铁、铝、钙、镁含量。 4、数据处理及结果讨论。
2、Fe3+离子的测定

溶液酸度控制在pH=2～2.5，则溶液中共存的 Al3+，Ca2+，Mg2+等离子不干扰测定。指示剂 为磺基水杨酸，其水溶液为无色，在pH=2～2.5 时，与Fe3+形成的络合物为红紫色。Fe3+与 EDTA形成的络合物是黄色，因此终点时由红紫 色变为黄色。由于Fe3+与EDTA的反应速率比较 慢，需要加热来加快反应速率，滴定时溶液温度 以60～70℃为宜，但温度过高也会促使Al3+与 EDTA反应，并会促进Fe3+离子水解，影响分析 结果。
3、Al3+离子的测定

终点时的变色：在终点前溶液中Al-EDTA络合物是 无色的，而Cu-EDTA络合物是蓝色的，PAN指示剂 这时是黄色的，随着CuSO4标准溶液的不断滴入， 溶液逐渐由黄变绿。当终点时，过量的Cu2+离子 与PAN形成的络合物为红色，与溶液中Cu-EDTA的 蓝色组成了紫色，即终点由绿色变为紫色。一般 说来，在100mL溶液中加入的0.015 mol· -1 EDTA L 标准溶液以过量10mL左右为宜。在这种情况下， 实际观察到的终点颜色是紫红色的。
-1
ω Fe2O3
铝的测定
Fe2O3的含量测定记录及处理
编号
1 终点 起点
2
3
吸取试液Hale Waihona Puke ／mLEDTA滴定 读数／mL
EDTA用量V／mL Fe2O3的含量：（%） 平均值 平均偏差
4、Al3+离子的测定

将滴定Fe3+离子后的溶液加入0.015mol· -1 EDTA标 L
5、Mg2+离子的测定（A液）

Ca2+、Mg2+离子总量的测定：镁的含量是采用差减
法求得，即在另一份试液中，于pH=10时用EDTA标
准溶液滴定钙、镁含量，再从钙、镁含量中减去
钙量后，即为镁的含量。
5、Mg2+离子的测定（A液）

用K-B作指示剂，终点由红变蓝。Fe3+离子的干扰
需要用三乙醇胺和酒石酸钾钠联合掩蔽，因为三
滤液 250mL Fe3+ Al3+ Ca2+ Mg2+
铁的测定(直接滴定法)
吸取50mL 于400mL 烧杯中 加水75mL 溴甲酚绿 2滴 滴加1+1NH3·H2O至绿色 滴加1+1HCl至黄色,再过 量3滴
pH≈2 加热至 70˚C
以0.015mol·L Fe-Sal(紫色) FeY-(淡黄色) EDTA 3+ 取下烧杯 Al Sal3-(无色) 2+ Ca 滴定至黄色为终点 加100g·L-1磺基水 Al3+ Ca2+ 2+ Mg 杨酸10滴 Mg2+等
11、三乙醇胺溶液（1：1）； 12、硫酸铜标准溶液（0.015 mol· -1）：将1.8726g L CuSO4 .5H2O溶于水中，加入80mL冰醋酸，加水稀 释至500mL ; 13、HAc-NaAc缓冲溶液（pH＝4.3）:将33.7 g无水 醋酸钠溶于水中，加2～3滴1∶1 H2SO4，用水稀 释至1L，摇匀； 14、pH=10的NH3-NH4Cl缓冲溶液:67gNH4Cl溶于适量 水后，加入520mL浓氨水，稀释至1L ； 15、0.05%溴甲酚绿指示剂:将0.05g溴甲酚绿溶于 100mL20%乙醇溶液中；
铁的测定(直接 滴定法) 铝的测定(返滴定法)
以PAN为指示剂的铜盐回滴法
滤液 250mL Fe3+ Al3+ Ca2+ Mg2+
固体钙指示剂
钙的测定
酸性铬蓝k-萘酚绿B指示剂
镁的测定(差减滴定法)
3、Fe3+离子的测定

吸取重量法中分离SiO2后的滤液50mL于400mL烧杯 中，加75mL水，2滴0.05%溴甲酚绿指示剂(在pH＜ 3.8时呈黄色，pH＞5.4时呈绿色），逐滴加入 1∶1氨水，使之呈绿色，然后用(1+1) HCl溶液调 至黄色后再过量3滴，此时溶液酸度约为pH=2，加 热至60～70℃，取下，加10滴10%磺基水杨酸，以 0.015mol.L-1EDTA标准溶液滴定至溶液由淡红紫 色变为亮黄色，作为终点，记下消耗EDTA标准溶 液的体积。保存该溶液，供测定Al3+用。

四、实验仪器及试剂
1、滴定分析常规仪器； 2、EDTA标准溶液（ 0.015 mol· L-1）：称取2.8gEDTA，加 入200mL温水中溶解，冷却后加水稀释至500mL，摇匀。待 标定； 3、浓盐酸； 4、HCl溶液（1：1）： 1体积浓盐酸溶于1体积的水中； 5、HCl溶液（3：97）： 3体积浓盐酸溶于97体积的水中； 6、浓硝酸； 7、氨水（1：1）：1体积浓氨水溶于1体积的水中； 8、10%的NａOH溶液：将10g NaOH溶于100mL水中； 9、固体氯化铵 10、10%NH4CNS溶液：将10gNH4CNS溶于100mL水中。
化学成分
含量范围(质量分 数)%
一般控制范围(质 量分数)%
SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO
18-24 2.0-5.5 4.0-9.5 60-68
20-24 3-5 5-7 63-68
同时，还有要求ωMgO<4.5%
水泥熟料中碱性氧化物占60%以上，因此易为 酸所分解。反应方程式
1、溶样（酸溶）

准确称取试样0.5g左右，置于干燥的50mL烧杯中， 加2g固体NH4Cl，用玻璃棒混合，加2mL浓HCl和1 滴HNO3，充分搅拌均匀，使所有深灰色试样变为 浅黄色糊状物，盖上表面皿，置于沸水浴上蒸发 至近干（约10~15min)，加10mL热的(3+97) HCl溶 液搅拌溶解可溶性盐，趁热用中速定量滤纸过滤， 滤液用250mL容量瓶盛接，用热的(3+97) HCl溶液 洗涤烧杯5～6次后，继续用热的(3+97) HCl溶液 洗涤沉淀至无Fe3+离子为止(?)，冷却后，稀释至 刻度，摇匀后保存，作为测定铝、铁、钙、镁等 含量用。
用于EDTA滴定Ca2+的指示剂较多，本实验采用钙指示剂， 在pH＞12时，钙指示剂本身纯蓝色，与Ca2+络合后呈酒 红色。终点变色：酒红色变为纯蓝色。

反应式



滴定反应：Ca2+ + H2Y2- = CaY2- + 2H+ 显色反应：Ca2+ + HInd2- = CaInd- + H+ 纯蓝色 酒红色 终点反应: CaInd-+H2Y2- +OH-= CaY2-+HInd2- +H2O 酒红色 纯蓝色
二、实验目的
1、了解在同一份试样中进行多组分测定的系 统分析方法； 2、掌握难溶试样的分解方法； 3、学习复杂样品中多组分的测定方法的选择。
三、实验原理
水泥熟料是调和生料经1400˚C以上的高温煅烧而成的。通过熟 料分析，可以检验熟料质量和烧成情况的好坏，根据分析结果，可 及时调整原料的配比以控制生产。普通硅酸盐水泥熟料的主要化学 成分及其控制范围，大致如下:
• 目前水泥分析中SiO2的测定常用重量法，即取一 份试样与固体NH4Cl对混匀后，再加HCl溶液，在 水浴中分解，NH4Cl对硅酸溶胶起盐析作用，加热 蒸发加速硅酸脱水凝聚，使SiO2沉淀完全，沉淀 经过过滤、洗涤后，在950℃灼烧成固定成分的 SiO2，然后称量，计算结果(SiO2不测）。 • 滤液（A液）中含有铁、铝、钙、镁等离子，它们 都与EDTA形成稳定的络离子，但这些络离子的稳 定性有较显著的差别，因此只要控制适当的酸度， 就可用EDTA分别滴定它们。
反应式


滴定反应：Fe3+ + H2Y2- = FeY- + 2H+ 亮黄色 显色反应：Fe3+ + HIn- = FeIn+ + H+ 无色 紫红色 终点反应：FeIn+ + H2Y2- = FeY- +HIn-+H+ 紫红色 亮黄色

关键：正确控制酸度和掌握适当的温度。

3、Al3+离子的测定 采用返滴定法，在滴定Fe3+后的溶液中，加 入过量EDTA标准溶液，再调节溶液的pH约 为4.3，将溶液煮沸，加快Al3+与EDTA络合 反应，保证反应能定量完成，然后，以PAN 为指示剂，用CuSO4标准溶液滴定溶液中剩 余的EDTA。
KSCN溶 液检验
2、溶样
试样—0.5g 3CaO· 2 SiO 2CaO· SiO2 3 CaO· 2O3 Al 4CaO· Al2O3· Fe2O3
SiO2· 2O nH +2g固体 +10mL SiO2· nH2O 水溶胶 NH4Cl 3+97HCl 3+(黄色) 搅匀 Fe +3mL浓HCl Al3+(无色) 水浴上蒸干 溶解 +1滴浓HNO3 2+(无色) Ca Mg2+(无色)等
16、10%磺基水杨酸指示剂:将10g磺基水杨酸 溶于100mL水中； 17、0.2%PAN指示剂:称取0.2gPAN溶于100mL 乙醇中 ； 18、酸性铬蓝K－萘酚绿B（K－B指示剂）:准 确称取1g酸性铬蓝K、2.5g萘酚绿B与50g已 在105℃烘干的硝酸钾混合研细，保存在磨 口瓶中 ； 19、钙指示剂 20、10%酒石酸钾钠：将10g酒石酸钾钠溶于 100mL水中。
反应式

滴定反应：Al3+ + H2Y2- = AlY- + 2H+

返滴反应：Cu2+ + H2Y2- = CuY2- + 2H+ 蓝色 终点反应：Cu2+ + PAN = Cu-PAN 黄色 深红色 终点颜色：紫红色。

4、Ca2+离子的测定（A液）

由于Ca-EDTA络合物的lgKCaY=10.69不是很大，因此， 只有在pH=8～13时，Ca2+才能定量络合。而在 pH=8～9时Mg2+有干扰，故一般在pH＞12.5下进行测 定，此时Mg2+形成Mg(OH)2沉淀而被掩蔽。Fe3+、Al3+ 的干扰用三乙醇胺消除。
乙醇胺与Fe3+生成的络合物能破坏酸性铬蓝K指示 剂，使萘酚绿B的绿色背景加深，易使终点提前到 达。当溶液中酒石酸钾钠与三乙醇胺一起对Fe3+ 进行掩蔽时，上述破坏指示剂的现象可以消除，
Al3+的干扰也能由三乙醇胺和酒石酸钾钠进行掩
蔽。
反应式
滴定反应： Ca2+/Mg2+ + H2Y2- = CaY2-/ MgY2- + 2H+ 显色反应： Mg2+/Ca2+ + HInd2- = MgInd-/ CaInd- + H+ 纯蓝色 酒红色 终点反应: MgInd-+H2Y2- +OH-= MgY2-+HInd2- +H2O 酒红色 纯蓝色
1、溶样（碱熔）
• 0.5克（准确到0.1mg）试样于银（镍）坩埚中， 加6-7克即NaOH，加盖（留缝隙），于高温炉中， 从低温起，在650-700℃熔融20min，取出冷却， 放入盛有100沸水的300烧杯中，盖上表面皿，适 当加热，待熔块完全浸出后，取出坩埚，用水冲 洗坩埚和盖。在搅拌下一次加入（20-30ml盐酸 +1ml硝酸）。用热盐酸（1+5）洗净坩埚和盖，将 溶液加热至沸腾，冷却，转入250容量瓶，加水稀 释，定容。 • 此溶液（B溶液）供测定硅、铁、铝、钙、镁等离 子，它们都与EDTA形成稳定的络离子，但这些络 离子的稳定性有较显著的差别，因此只要控制适 当的酸度，就可用EDTA分别滴定它们。