冶金五氧化二钒中钒的价态分析研究[1]

称取 012500g 试样于 500m l 三角瓶中, 加入 20m l 硫酸, 加热至试样分解完全, 取下 冷却至室温, 加入 80m l 水, 冷却至室温, 加 入 5m l 磷酸, 用 0106000m o l L 硫酸亚铁铵 标准溶液滴定至浅黄绿色, 以下与“21212”中 的后续部骤相同。 记亚铁标准溶液的消耗量
二钒试剂, 故用试样 (96- 18# ) 进行试验, 且 其效果只能观察分析结果的重现性。 实验方 法如下:
称取 110000g 试样于 300m l 烧杯中, 加 入 150m l 氢氧化钠溶液 (100g L ) , 加热分解 至约 20m l 体积, 加入 100m l 水, 加热至沸, 取下, 静置 20m in, (有离心机的可离心分离) 将上清液倾出, 再加入 100m l 水, 加热至沸, 取下, 静置 20m in, 用中速滤纸过滤, 以热水 洗至 pH = 7～ 8, 用热硫酸 (1+ 50) 洗 3～ 5 遍, 将滤液及前述上清液等浓缩后, 冷却至室 温, 定容 200m l、混匀。 供测定五氧化二钒和 二氧化钒合量用。
原五价钒, 四价钒不会氧化成五价。 31212 溶样程度的影响及五价钒在硫
酸溶样条件下的稳定性 实验中发现: 化学试剂五氧化二钒较冶
金五氧化二钒易溶于硫酸, 在试样分解完全 后硫酸冒烟的时间对五价钒的稳定性影响见 表 3。
表 3 结果表明。试样分解完全后, 硫酸冒 烟的程度对五价钒的稳定性没有影响。
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四川冶金 M eta llu rgy of Sichuan
3 结果与讨论
先以热水洗至近中性, 再用稀热的硫酸洗涤 氢氧化物沉淀中夹杂的微量高价钒, 三氧化
311 V 2O 3 的测定条件[4 ]
二钒未被溶解, 分析结果重现性好。
31111 溶样用氢氧化钠浓度及用量
31114 回收倍比实验
文献[5 ] 表明: V 2O 5 为钒的酸性氧化物,
没有三氧化二钒试剂, 本文采用上海化
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1999 年第 3 期
加 入 不 同 量 的 96 - 18 试 样 按 实 验 方 法 “21211”作回收实验, 即倍比实验, 其结果见
表 2。
表 2
加入 96- 18 样量 (g) 测得 V 2O 3 (g) 回收率 (% ) 3
回收实验 (0. 5000g 光谱纯五氧化二钒为基体)
从表 2 看出: 本法的回收倍比实验结果 较为满意。
312 被三价钒定量还原后剩余五氧化 二钒的测定条件
31211 溶样酸的选择 对于冶金五氧化二钒试样, 用硫酸、磷酸 或硫2磷混合酸均能使其在冒烟温度下分解 完全。 实验中发现: 磷酸和硫2磷混合酸均能 使五价钒在其冒烟温度下不同程度地还原为 四价而不能进行五价钒的定量测, 纯硫酸在 溶样直至冒烟的过程中, 三价钒能定量地还
定条件
析结果分析超过 0168%、314%、217% 的相
用四价钒 (VO SO 4·3. 5H 2O ) 在碱性条 件下煮沸酸化后直接用亚铁标准溶液滴定的
对误差。 根据五氧化二钒的产品标准[7]知本 法能用于测定该产品中的不同价态钒。
实验证明: 四价钒在碱性条件下煮沸大部份 将氧化为五价。 本文采用酸化后在约 3m o l
4 样品分析结果及精密度
L H 2SO 4 存在的硫磷混合酸介质中以 2g 过
部份五氧化二钒产品及其中间产品的
硫酸铵氧化残余四价钒后用亚铁标准溶液滴 V 2O 5 分析结果及精密度如表 5 所示,VO 2 的
定。 314 共存离子的影响
分析结果及精密度如表 6 所示, V 2O 3 的分析 结果及精密度如表 7 所示。
将上述碱液不溶残渣连同滤纸转入 300m l 三角瓶中, 加入 15m l 硫酸、5m l 硝酸, 缓慢加热至硫酸冒烟, 取下稍冷, 加入 2m l 高氯酸, 加热至高氯酸烟冒尽, 微冒硫酸烟, 取下稍冷, 加入 80m l 水、冷却至室温, 加入 5m l 磷酸、3 滴N 2苯基邻氨基苯甲酸指示剂, 用 0104000m o l L 硫酸亚铁铵标准溶液滴定 至紫红色消失为终点。 记亚铁标准溶液的体
V 2O 4 (或 VO 2) 为两性氧化物, 二者均能被强 学试剂厂生产的光谱纯五氧化二钒为基体,
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液分解试样; 氢氧化钠在溶样过程中的浓度 在 50g L～ 500g L 均能得至满意的分析结 果。 本文采用 100g L 的氢氧化钠溶液分解 试样, 直至其浓度变为约 500g L。 氢氧化钠 溶液的用量如表 1 所示。
表 1 100g L 氢氧化钠溶液用量
为 V 3m l。 213 分析结果的计算

化 至 冒 大 汽 泡。 取 下 冷 却 至 室 温。 用 金五氧化二钒的生产条件下 (燃料的还原性
0106000m o l L 硫酸亚铁铵标准溶液滴定至 能和熔化温度) 产品中是没有 VO 或 V 2O 2
浅黄绿色, 滴加 3 滴N 2苯基邻氨基苯甲酸指 等二价钒存在的。鉴此, 作者采用碱溶液分解
31213 四价钒在硫酸溶样条件下的稳 定性 (见表 4)
表 3
硫酸冒烟时间对五价钒的影响
溶样后 H 2SO 4 冒烟时间 (m in) 0. 25g 96- 18# 测得V 2O 5 (m g) 0. 15g 96- 18# + 0. 15g 光谱纯 V 2O 5 测得V 2O 5 (m g)
0 198. 5 267. 0
0. 05+ 0. 2 199. 3
表 4 表明: 在硫酸冒烟条件下, 无论是否有
实验证明: 试样中至少 Fe: 2% ,M n、C r、
五价钒存在, 四价钒均不被氧化。 313 二氧化钒和五氧化二钒含量的测
T i、Si、Cu、N i 各 1% , K2O、N a2O 各 5% , 不 致使五氧化二钒、二氧化钒、三氧化二钒的分
×V 2O 5 (% )
式 中: C2、C2 分 别 为 亚 铁 标 准 溶 液 的 浓 度
0104000m o l L 和 0106000m o l L ; V 1、V 2、V 3
分别为三次滴定消耗亚铁标准溶液的体积,
m l; m 1、m 3 分 别 为 称 样 量 110000g 和
012500g; Χ 为 试 液 分 取 比 50 200; M 、 V 2O 3 M VO 2、M V 2O 5 分别为 V 2O 3、V O 2 和 V 2O 5 的分
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1999 年第 3 期
冶金五氧化二钒中钒的价态分析研究
峨眉铁合金[ 集团 ]股份有限公司中心化验室3 唐华应
【摘 要】 本文详细地研究了冶金五氧化二钒中三氧化二钒、二氧化钒和五氧化二钒的测定 方法。 实验证明: 本法简便快速。
【关键词】 钒 价态分析 冶金五氧化二钒
1 前言
冶金五氧化二钒在化学工业中作为催化 剂等的广泛应用促成了对该产品中五氧化二 钒、二氧化钒和三氧化二钒含量的要求和考 核。关于钒的价态分析, 文献[1～ 3 ]只研究了低 含量组份或低五价钒基体的情况。 冶金五氧 化二钒中五氧化二钒 (五价钒)、二氧化钒 (四 价钒) 和三氧化二钒 (三介钒) 的分析方法至 今尚未见报道。 本文首次建立了一个测定基 体是五价钒的固体氧化物试样中五价钒、四 价钒和三价钒的方法。 试样经硫酸分析后不 再氧化, 用亚铁标准溶液滴定, 计算被三价钒 定量还原后剩余五氧化二钒的百分含量; 试 样经碱溶液分解后三氧化二钒不溶解而与四 价和五价钒分离, 过滤, 滤液酸化后用亚铁标 准溶液滴定, 计算五氧化二钒和二氧化钒的 含量; 将碱液不溶残渣洗净四、五价钒后, 用 硝酸- 硫酸分解, 以高氯酸氧化钒为五价, 用 硫酸亚铁铵标准溶液滴定, 计算三氧化二钒 的含量。 通过差减运算, 分别计算五氧化二 钒、二氧化钒和三氧化二钒的百分含量。
积为 V 1m l。 21212 二氧化钒和五氧化二钒合量的
测定 准确分取 50100m “l 21211”中的滤液于
3 邮编 614222, 四川, 峨眉山市 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
V 2O 3 (% ) =
C
1
×V 1×M 1000·m
V 1
2O
3
×100
V 2O 5 (% ) =
C
2
×V 3×M 1000·m
V 3
2O
5
×100-
M V 2O 5 M V 2O 3
×V 2O 3 (% )
VO 2 (% ) =
C 2×V 2×M VO 2 1000·m 1×Χ
×100-
2M VO 2 M V 2O 5
0 0
0. 1000 6. 18 102. 35
0. 2000 12. 15 100. 61
0. 5000 29. 85 98. 87
0. 8000 48. 00 99. 37
1. 0000 60. 45 100. 15
3 系以 96- 18 试样的V 2O 3= 6. 04% 为准的计算值。
N aO H (m l) 20 50 80 100 150 200 测得 V 2O 3 (% ) 17. 58 6. 92 6. 12 6. 00 6. 06 5. 97
按下式分别计算试样中三氧化二钒、二
根据表 1 的结果, 本法采用 150m l。
氧化钒和五氧化二钒的百分含量。
31112 溶样程度的影响
2 实验部分
211 主要试剂 氢氧化钠溶液: 100g L ; N 2苯基邻氨基苯甲酸指示剂 (2g L ) : 用 20g L 的碳酸钠溶液配制; 硫酸亚铁铵标准溶液: 0. 04000m o l L ,
0106000m o l L。 212 实验方法 21211 三氧化二钒的测定方法 作者未曾购买到任何纯度级别的三氧化
示剂, 继续滴定至紫红色消失为终点。记亚铁 试样以使 V 2O 3 不受共存的其它价态钒的影
标准溶液的体积为V 2m l。 21213 被三价钒定量还原后剩余五氧
响。 实验表明: 氨水不能完全分解五价钒基 体, 氢氧化钾、氢氧化钠均能彻底地分解五价
化二钒的测定
钒和四价钒的氧化物; 本文采用氢氧化钠溶
2 199. 5 268. 0
4 199. 5 269. 5
6 197. 8 270. 2
表 4 样品组成 (VO SO 4·3. 5H 2O + V 2O 5) (g+ g) 测得 V 2O 5 (m g)
四价钒的稳定性
0. 15+ 0 0
0. 15+ 0. 1 100. 3
0. 15+ 0. 15 148. 8
子量。
加入 150m l 氢氧化钠溶液 (100g L ) 加 热溶解试样至约 15m l～ 20m l 体积 (小心溅 失) , 再反复加水或氢氧化钠溶液溶解 1～ 3 次, 测得其分析结果未发生明显变化。本法用 只一项溶解试样至约 20m l 体积。
31113 过滤、洗涤条件 大量强碱的存在过滤时易腐蚀滤纸而穿 滤, 本法采用先以倾液法除去大量的碱后再 过滤; 冶金五氧化二钒的产品标准[6] 规定了 其按总钒量折算的 V 2O 5≥97% , 本法分解试 样后的 (三氧化二钒和铁锰等的氢氧化物沉 淀) 量较少, 较易于过滤和洗涤; 实验表明, 如 开始即用稀硫酸洗, 则酸碱中和产生热量且 局部酸性有微量的三氧化二钒溶解损失, 同 时产生盐类较多难于过滤和洗涤; 本法采用
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500m l 三角瓶中, 加入 20m l 硫酸酸化后, 加 酸或强碱分解; V 2O 3 完全为碱性氧化物, 能
入 5m l 磷酸、50m l 水, 加 2g 过硫酸铵煮沸氧 溶于酸, 不溶于碱溶液。 文献[5, 6]亦表明在冶