材料化学设计性实验报告—

南昌航空大学实验报告

2014年12月10日

课程名称：材料化学综合实验实验性质: 设计性实验

实验名称：草酸盐重量法测定稀土总量及草酸加入量对沉淀的影响

班级学号：11级姓名：材料化学同组人：

指导老师评定（总评）：签名：

一、实验预习

1、前言

随着稀土应用的不断发展, 稀土铁合金材料品种日益增多, 其用量也越来越大。然而, 产品中的稀土总量及铁的含量都有赖于检测部门的分析结果。分析结果的准确与否、分析速度的快与慢都直接影响着稀土产品生产部门及销售部门的工作效率和经济效益，因此，测定稀土总量是非常重要的[1]。

稀土元素由于具有独特的核外电子排布，在冶金、材料领域有着独特的作用[2]，且稀土元素对于冶金和一些特殊工艺生产来说，是一种很重要的物质，怎样测定地质样品、各种工艺物料中的稀土总量是很重要的[3]。

稀土元素总量的测定，常采用重量法、滴定法和吸光光度法。其中，滴定法测定稀土元素时干扰较多，需多次分离，而光度法适合低含量的稀土测定[4]。重量法测定稀土总量是使稀土形成难溶化合物从共存元素中分离出来，灼烧成氧化物后称重：已知稀土可呈氢氧化物、氟化物、草酸盐等多种形成沉淀，目前测定稀土精矿等稀土矿样中的稀土总量,主要采用国家标准碱熔法—草酸盐重量法, 其操作复杂、繁琐费时, 但此方法准确度高、稳定性好[5]，已被列为矿石及稀土产品中稀土总量测定的行业标准方法，在许多仲裁分析中广泛采用。

本实验主要研究稀土总量的测定，实验采用草酸作为沉淀剂，用草酸盐重量法测定稀土的总量，并研究草酸的加入量对沉淀的影响。

2、实验方案设计

（1）实验目的

①了解稀土总量的测定方法，并学会使用草酸盐重量法测定稀土的总量；

②掌握草酸盐重量法测定稀土总量的原理；

③研究草酸加入量对稀土总量测定的影响；

④初步学会科学研究的一般方法和撰写简单科研论文。

（2）实验原理

实验前，对稀土进行预处理。预处理时，用硫酸铵浸取稀土，再用草酸沉淀，经灼烧制得氧化稀土。实验选择草酸作为沉淀剂，采用草酸盐重量法测定稀土的总量，以盐酸溶解，用过氧化氢氧化二价铁，在pH1.5~2.0条件下用草酸沉淀稀土除去二价铁，沉淀经高温灼烧后生成稀土氧化物，称量测定稀土总量[5]。并通过改变草酸的加入量，研究草酸加入量对稀土总量测定的影响。

计算公式为：

∑ω(RE)= m´*0.8587/m *100%

式中：m´—稀土氧化物的质量；

m—取样量；

0.8587—稀土氧化物换算为稀土金属的系数[4]。

（3）实验仪器与药品

仪器：加热器，真空抽滤装置，烘箱，马弗炉，精密pH 试纸(0.5 一5.0 )，烧杯，容量瓶，坩埚，分析天平，抽滤瓶，移液管，玻璃棒，不锈钢盆试剂：硫酸铵（2%），盐酸（1+1），氨水（1+1），饱和草酸溶液，草酸溶液（50g/L），草酸洗液(2 g/L )。

稀土标准溶液：称取0.3g氧化稀土于250ml烧杯中，加人5ml盐酸(1 + 1)和少量双氧水，加热溶解后，移人250ml容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。此溶液含稀土约1mg/ml。

（4）实验方法步骤

①稀土预处理制备氧化稀土

称取4kg稀土矿样于盆中，按1:1加入2%硫酸铵浸取矿土中的稀土。不断搅拌，浸泡约1h后，抽滤，收集滤液。

在滤液中加入饱和的草酸溶液，可微热加速沉淀的生成。待无沉淀生成后，静置一段时间，抽滤，收集沉淀。

将沉淀及滤纸放入烘箱内烘干，之后将沉淀连同滤纸放人坩埚中，将坩埚及沉淀放入马弗炉中，于850℃灼烧40min，取出灼后物，即为氧化稀土。

②草酸盐重量法测定稀土的总量

移取稀土标准溶液40ml，加32 ml水，煮沸。加近沸的草酸溶液4ml，用氨水、

盐酸和精密pH试纸调节pH值为2.0。煮沸，冷却至室温。

用慢速定量滤纸过滤，用草酸洗液洗涤烧杯和沉淀4—5次。将沉淀连同滤纸放人坩埚中，将坩埚及沉淀放入马弗炉中，于850℃灼烧40min，再把坩埚及烧成的氧化稀土冷却至室温，称其质量。

③研究草酸加入量对沉淀的影响

将步骤②中草酸溶液加入量，改为分别加入草酸溶液8ml、12ml、16ml、20ml，然后测量所得稀土的量。分析草酸加入量对稀土总量测定的影响

（5）注意事项

①控制好温度及pH值，以防为后续研究温度及冷却时间和pH带来影响；

②有些药品具有毒性和很强的挥发性，使用时要注意，且操作速度要快。（6）实验数据处理方法

记录药品用量及产品质量；算出所含稀土的总量，及其百分含量；并计算沉淀剂草酸加入量不同时，产品的回收率。

（7）参考文献

[1]王仁芳.稀土铁合金及其化合物中稀土总量与铁量的联合测定方法研究.江西有色金属,1998,12(3);44-48

[2]王素梅,张慧珍,郝茜.钆镁合金中稀土总量的测定——草酸盐重量法.稀土,2013,(2);65-67

[3]陆道明.稀土总量测定方法（偶氮胂Ⅲ）的研究.镇江市高等专科学校学报,1995，01

[4]孙宇红,李建华,贾建平.稀土镁合金中稀土总量的测定——草酸盐重量法测定稀土总量.云南大学学报：自然科学版,2005,27(3A):400一402

[5]刘丽静,刘晓杰,高励珍.焙烧矿中稀土总量的测定——草酸盐重量法.稀土,2009,30(2)

[6]高励珍,张立峰,崔爱端.草酸盐重量法测定镝铁合金中稀土总量.稀土,2010,31(6);61-66 （8）指导老师对实验设计方案的意见

指导老师评分：指导老师签名：年月日

二、实验报告

1、实验目的、实验仪器及药品、实验方法步骤见“一、实验预习”。其中实验方法步骤②中，并未对坩埚及沉淀灼烧20min，而是将马弗炉升温至850℃后，关掉电源直接让其自动降温。

2、实验现象、数据及结果

实验现象：①在硫酸铵的浸取液中加入草酸后，有白色沉淀物产生；②稀土预处理沉淀经灼烧后，所得产物氧化稀土为咖啡土色粉末状物质；③在标准溶液中加入草酸后，有白色沉淀生成；④最终所得灼烧产物为咖啡土色片状物质。

实验数据及结果：

从矿土中浸取稀土所得氧化稀土质量为0.76g，算的矿土中稀土的含量为：

0.76*0.8587/4000 *100%=0.016%

制取稀土标准溶液时称取氧化稀土质量为0.31g，则可以算出实验理论所用稀土氧化物质量为：0.31/250*40=0.0496g（稀土质量为0.043g）

改变草酸的加入量，所测结果如下表

表1 草酸加入量对稀土总量测定的影响

草酸加入量/ml 稀土氧化物质量/g 稀土质量/g 回收率/%

4 0.0

5 0.043 100

8 0.06 0.051 118.6

12 0.05 0.043 100

16 0.05 0.043 100

20 0.06 0.051 118.6

3、对实验现象、数据及结果的分析与讨论

①加入草酸后有白色沉淀产生，说明有稀土草酸盐沉淀生成；

②用硫酸铵浸取并用草酸沉淀，所得矿土中稀土含量为0.016%，可以看出所用矿土中稀土含量较少。此外，也可从侧面看出，用此种方法浸取的稀土含量较少，但有待考证。

③从表1中所得数据可以看出，草酸溶液的加入量为4ml时，就可使0.043g稀土完全沉淀。若考虑到样品中稀土含量有时偏高，可选择加入草酸溶液8ml。

4、结论