工业分析实验报告及数据处理

硅酸盐岩石分析
一．实验目的：
1.学习复杂物料分析的方法、原理和步骤。

2.巩固，加深和扩大重量分析法，滴定分析法、分光光度法的原理和操作技术。

二．实验原理：
1.SiO 2的测定—盐酸脱水，动物凝聚法
试样经NaOH 熔融，热水浸出熔块，将溶液蒸发至湿盐状态，加入盐酸，用动物胶凝聚硅酸，过滤使其与其他元素分离，沉淀于950—1000℃灼烧后称量，即得SiO 2质量，试样也可用Na 2CO 3熔融，但要
使用铂金坩埚。

动物胶是一种蛋白质，在酸性溶液中其质点由于吸附H +而带正电荷。

++-→+-H NH COOH Rn H NH COOH Rn 22)()(
而酸性溶液中硅酸的质点带负电荷。

两者在溶液中彼此吸引，而电性中和，并发生凝聚作用而沉淀下来。

动物胶凝聚硅酸盐的条件，一般是指在盐酸浓度在8mol/L 以上，温度在70℃左右，动物胶用量在25—100mg 为宜，盐酸浓度低和温度≤60℃或≥80℃；则不能使硅胶酸凝聚反应，而动物胶少于或多于此用量范围会造成硅酸胶溶损失或过滤速度减慢。

主要反应为：
↑+−−→−+↓==+↑
+−−→−+︒︒O H SiO SiO H NaCl
SiO H HCl SiO Na O H SiO Na NaOH SiO C C 2210003232322326002222
2.Al 2O 3的测定-氟化物取代-EDTA 法
吸取分离SiO 2后的部分滤液，加入过量EDTA ，加热使与铁、铝
和钛等全部络合，在PH=6时，以二甲酚橙为指示剂，而锌标准溶液回滴过剩的EDTA ，再用锌盐回滴，计算铝、钛含量，减去钛量既得铝量。

主要反应为：
+-++
--+-
-+--+
-++==++==++==+++==+H ZnIn In H Zn H ZnY Y H Zn Y H AlF H F AlY H AlY Al Y H 222623222222223632
三．主要实验仪器及试剂
试剂：
（1）NaOH ：固体 AR
（2）动物胶溶液：1%，将1g 动物胶在搅拌下溶于先予煮沸的100ml 水中（用时配制），煮沸至清亮为止。

（3）盐酸：12mol/L AR
（4）盐酸：2%（V/V)
（5)甲基橙：0.1%
（6）盐酸：1+1
（7）氨水：1+1
（8）二甲酚橙：0.2%水溶液
（9）EDTA标准溶液：0.02mol/L
（10）锌标准溶液：0.0100mol/L
（11）氟化钾：20%
仪器：
玻璃仪器（滴定管，漏斗，锥形瓶，玻璃棒，烧杯等）；马弗炉；电热板；电炉；镍坩埚；瓷坩埚；分析天平
四．实验操作步骤
（1）准确称取0.5001g试样，置于镍坩埚中，加入约5g的NaOH （先在坩埚底部放3gNaOH，称样后再于试样上盖2gNaOH），在电炉上加脱水后，将坩埚600℃的马弗炉中熔融分解30min。

（2）取出稍冷，放入250mL烧杯中并盖好表面皿，加入约50ml热水，加热至熔块溶下后，用水洗净坩埚及盖，在搅拌下加入25ml 浓HCl，将烧杯放在电热板上蒸至盐湿状取下冷却，用玻棒压碎盐类，加入20ml浓HCl，搅拌均匀，加热微沸1min。

（3）将烧杯置于70℃左右的电热板上，加入新配制的10ml1%动物胶溶液，充分搅拌1min，于电热板上保温10min，取下加入热水20ml，搅拌使盐类完全溶解。

（4）用中速定量滤纸过滤，滤液收集在250ml容量瓶中，用热的2%的盐酸洗涤烧杯和沉淀各数次，用一小块定量滤纸擦净烧杯并放入漏斗中，然后用热水洗涤沉淀8~10次。

（5）将滤纸和沉淀一起转移至已恒重的瓷坩埚中，在电炉上加热坩埚至滤纸灰化后转移至1000℃马弗炉中灼烧1小时，取出稍冷，放入干燥器中冷却30min称量，再灼烧至恒重为止，计算试样中二氧化硅的百分含量。

（6）标定EDTA标准溶液：准确移取0.01000mol/L锌标准溶液25ml 于250ml锥形瓶中，加入2-3滴二甲酚橙，加入六甲基四胺使溶液由黄色变为紫红色，再过量5ml，用EDTA滴定至稳定的黄色为终点，计算EDTA的准确浓度。

（7）醋酸锌标准溶液的配置：称取3.3g含水醋酸锌置于150ml烧杯中，加入HAC1-2滴，用水溶解后，过滤，用水稀释至1000ml，摇匀。

（8）标定醋酸锌标准溶液：准确移取0.01500mol/L醋酸锌标准溶液25ml于250ml锥形瓶中，加入2-3滴二甲酚橙，加入六甲基四胺至变色，再过量5ml，用EDTA滴定至稳定的黄色为终点，计算醋酸锌标准溶液的准确浓度。

（9）吸取分离二氧化硅后的滤液25.00ml置于250ml锥形瓶中，加1+1HNO31ml加热煮沸1min，冷却后加入过量EDTA （约38ML）。

（10）加入甲基橙1-2滴，用1+1 NH3·H2O调节溶液由红色为黄色，再用1+1HCl调至橙黄色，加入六次甲基四胺15ml，加热微沸
5-10min后取直冷却。

（11）加2-3滴0.3%二甲基酚橙，用醋酸锌标准溶液滴定至溶液刚呈稳定的橙红色，记下数据。

（12）加入20%KF10ml，搅拌后加热煮沸5min，取下冷却至室温，补加二甲酚橙2-3滴及5ml六次甲基四胺，用醋酸锌标准溶液滴定至呈稳定橙红色为终点，记下读数。

此结果为铝钛合量，减去钛量即为铝量。

五．实验结果及数据
1.动物胶凝聚-重量法测硅
m
试样
=0.5001g
m
空坩埚=
25.4144+25.4105
2
=25.4125g
m
(坩埚+SiO2)
=25.5577g
故：ωSiO2%=m
(坩埚+SiO2)− m
空坩埚
m
试样
×100%
=（25.5577−25.4125）
0.5001
×100%=29.03%
2.氟化物取代-EDTA容量法测铝
a)标定EDTA：
V1=19.10+19.20+19.10
3
=19.13mL
EDTA的浓度为：
C zn2+=0.0100mol/L
C EDTA=C zn2+×V Zn2+
V EDTA
=
0.01000×25×10−3
19.13×10−3
=0.01307mol/L
b)标定醋酸锌：
V2=27.25+27.15+27.01+27.00
4
=27.10mL
醋酸锌的浓度为：
C zn(Ac)
2=
0.01307×27.10
25
=0.01417moL/L
c)测定铝：
三次平行试验分别消耗醋酸锌标准溶液5.43mL ,5.25 mL,5.80 mL
V
平均=
5.43+5.25+5.80
3
=5.49mL
n Al=C zn(Ac)
2×V Zn
（AC）2
=0.01417×5.49×10−3
=0.7779×10−4mol
n Al2O3=1
2
n Al=0.3890×10−4mol
整个试样中:n
总
=10×n Al2O3=3.890×10−4mol
m Al203=n Al2O3×M=3.890×10−4×102=0.03968g
ωAl2O3%=m Al2O3
m
试样
×100%=
0.03968
0.5001
×100%=7.9344%
d) 相对标准偏差
标准偏差=√(5.43−5.49)2+(5.25−5.49)2+(5.8−5.49)2
3−1
=0.28
RSD =0.285.49
×100%=5.10% 六．结果讨论
影响实验结果的关键因素：
1) 溶液蒸至湿盐状，目的是防止铝，铁，钛等元素水解成难溶的碱式盐或氧化物夹杂在硅酸沉淀中，不易除去使二氧化硅测定结果偏高。

2) 动物胶凝聚硅酸盐的条件，一般是指在盐酸浓度在8mol/L 以上，温度在70℃左右，动物胶用量在25—100mg 为宜，盐酸浓度低和温度≤60℃或≥80℃；则不能使硅胶酸凝聚反应，而动物胶少于或多于此用量范围会造成硅酸胶溶损失或过滤速度减慢。

3) 在滤出硅酸之前，为使酸度降低以免蚀破滤纸或使盐类溶解，便于过滤和洗涤，用热水稍加稀释，这时会引起硅酸复溶，洗涤过程也会引起硅酸复溶，导致滤液中仍含有少量的硅酸，可用硅钼蓝分光光度法测出。

4) 用动物胶凝聚之前，盐类必须用玻璃棒压碎，以增加动物
胶对硅酸凝聚作用，使其沉淀完全，同时可避免盐类包裹在硅酸内，难以洗净，使测定值偏高。