液氧中的乙炔分析

液氧中乙炔含量的比色法分析
1、方法原理
借助于液氧的温度将试样中蒸发出的乙炔冻结（在标准大气压力下，乙炔的沸点为-83℃，液氧的沸点为-183℃）。

被冻结的乙炔在常温下用氮气吹入乙炔吸收剂。

在乙炔吸收剂的胶体溶液中，乙炔与氯化亚铜作用生成了均匀的紫红色溶液。

利用分光光度法进行测定，可确定乙炔的含量。

反应式：
2Cu(NO3)2+4NH4OH+2NH2OH·HCl →
Cu2Cl2+4NH4NO3+N2↑+6H2O ------ （1）Cu2Cl2 +C2H2+2NH4OH→Cu2C2+2NH4Cl+2 H2O --------（2）
2、仪器与设备
乙炔含量测定装置如图1所示。

所需主要仪器：
a.分光光度计；
b.蒸发瓶：250mL；
c.吸收瓶：20 mL；
d.蛇形冷凝管：18~22圈；
e.微量注射器：50μL；
f.冰瓶：内径200mm，高250mm。

3、试剂与溶液
试剂与溶液如下：
a.溶解乙炔：要求纯度在90％以上；
b.氨水（1+1）：取50 mL氢氧化铵，用水稀释到100 mL，摇匀；
c.硝酸铜溶液：称取10g硝酸铜，溶解于100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀；
d.盐酸羟胺溶液：称取46 g盐酸羟胺，溶解于100mL容量瓶中，定容；
e.白明胶溶液：称取0.5 g优质白明胶，加25mL水，加热使其溶解；
f.无水乙醇；
g.乙炔吸收液：在100mL容量瓶中，加入硝酸铜溶液5mL，氨水（1+1）5mL，盐酸羟胺溶液5mL，于沸腾水浴中加热还原成无色，在加入白明胶溶液
4.5 mL及无水乙醇32mL，用水稀释至刻度，摇匀；
h.氮气。

4、标准曲线的绘制
4．1 以乙炔气体制备标准
标准曲线的绘制如下：
a.在6支25mL容量瓶中，分别加入乙炔吸收液至刻度，并盖上胶塞；
b.用50μL的微量注射器分别向容量瓶的乙炔吸收液内注入5、10、15、
20、25、30μL已知纯度的乙炔气，摇匀；
根据公式1计算出每毫升吸收液相当于含有乙炔的体积：
C i=C1×V i -----------------------------------------（1）
V1
式中：C i ----------容量瓶中每毫升吸收液相当于含有乙炔的体积，μL/mL；
C1 ----------乙炔气的纯度，％；
V i----------注入到容量瓶乙炔的体积，μL；
V1----------容量瓶中吸收液的体积，mL。

c.室温下放置30min,在波长540nm处，用3cm的玻璃吸收池，以乙炔吸收液为空白测其吸光度A;
d.以每个容量瓶中所含乙炔的浓度为横坐标，吸光度A为纵坐标，绘制
标准曲线。

4．2乙炔人造标准色阶的配制
见附录2
5、测定步骤
a.用蒸发瓶取0.25L的液氧试样，迅速连接在事先浸在装有液氧冰瓶中的冷凝管上，盖紧橡皮塞，在蒸发瓶内液氧蒸发过程中，不断向冰瓶内添加冷却用液氧；
b.当蒸发瓶内液氧全部蒸发完后，接通氮气，打开螺旋夹调节氮气以每
秒2~3个气泡的流量吹洗系统10min；
c.关闭螺旋夹，将蛇形冷凝管出口接在装有10 mL乙炔吸收液的吸收瓶上，然后将冷凝管慢慢地从冰瓶中取出，使乙炔自然蒸发并被吸收，当吸收瓶内不再冒气泡时，打开螺旋夹，仍以每秒2~3个气泡的流量向系统通氮气15min，使乙炔从蛇形冷凝管中全部驱除而被吸收；
d.吸收完毕后，将吸收液倒入3cm的玻璃吸收池中，在波长540nm处，以乙炔吸收液为空白进行比色，测定其吸光度A，根据吸光度A从标准曲线上查出每毫升吸收液相当于含有乙炔的体积。

6、测定结果
液氧中乙炔的含量按公式2计算：
C=C i×V g×10-3 ---------------------------------------(2)
V
式中：C------------液氧中乙炔含量，mL/L；
C i -----------每毫升吸收液相当于含有乙炔的体积，μL/mL;
V g -----------测定样品时吸收液的体积，mL；
V-------------测定样品时所取液氧的体积，L。

所得结果表示至三位小数。

两次测定值之差不大于0.01ml/L。

取平行测定值的算术平均值为结果。

7、注意事项
7.1当取液氧或往保温瓶中添加液氧时，必须戴上棉手套，注意液氧的飞溅，
以免触及人身而冻伤。

7.2液氧取样瓶必须保持清洁干燥，以防取液氧时发生破裂。

7.3紫铜的蛇形冷凝管在测定前必须烘干，用时再浸入液氧，不可长期浸在
液氧中以免空气中水分吸入堵塞管路。

在接蒸发瓶前必须用干氮吹洗，
蒸发时不宜过于激烈或管中有水被冻结，以免压力增高，引起蒸发瓶
爆炸。

7.4氧能使乙炔吸收剂中低价铜氧化成高价铜显蓝色，以至难以比色，所以
吹洗时必须用高纯氮气。

7.5保温瓶中乙炔的冷冻剂不可用液空而要用液氧，以免使氧气在冷凝管中
冷凝为液体而难以分析。

7.6液氧全部蒸发完以后，乙炔全部留于冷凝管中，因此用氮气吹出时气体
的速度不宜过快，以免乙炔吸收不完全。

7.7试样蒸发和吹洗时，保温瓶中液氧不得低于冷凝管。

7.8乙炔吸收剂的配制必须按规定量。

过多的氨水或过少的盐酸羟胺会使吸
收剂变黄，过多的盐酸羟胺过少的氨水会使吸收剂变紫，都难于比色。

7.9配乙炔吸收剂所用的白明胶应注意保护。

不可用阿拉伯胶或劣质胶代
替，以免乙炔铜沉淀，悬浮不均匀，影响比色。

7.10用氮气吹出乙炔时，乳胶管接头要接牢，严防漏气。

7.11乙炔含量高时，必须增加吸收瓶保证最后一个吸收瓶的颜色比1号标
准色阶的颜色浅。

7.12 如乙炔吸收剂发黄，可在乙炔吸收瓶前加粒状石棉碱洗气。

附录1：液氧中乙炔测定装置
1、螺旋夹；
2、液氧蒸发瓶；
3、蛇型管；
4、保温瓶；
5、吸收管
附录2 乙炔标准色阶的配制
4.2 乙炔标准色阶的配制
4.2.1 硝酸钴标准溶液的配制及标定：
（a）硝酸钴标准溶液的配制：
用工业天平称取化学纯硝酸钴[C o（NO3）2·6H2O]20.2~20.5克.放入
100毫升容量瓶中用蒸馏水溶解并稀释至100毫升,均匀混合。

（b）硝酸钴含量（要求达到20克/100毫升）标定：
用移液管取上述溶液4毫升，放入预先灼烧和恒重的瓷坩埚中，在沙
浴上小心蒸发到干涸。

冷却后加入0.5毫升比重 1.84克/厘米3浓硫
酸,并蒸发至不再放出三氧化硫为止。

移入高温电炉中,在400~450℃温
度下灼烧2小时,冷却称重,直至恒重,坩埚前后重量差即为硫酸钴的重
量。

400~450℃
C o（NO3）2+H2SO4 ======== C o SO4+2H NO3
C o（NO3）2·6H2O克/100毫升=a×290.94×100
155×4
=46.925a
式中：a——灼烧后残渣C o SO4的重量[克]；
290.94——硝酸钴分子量；
155——硫酸钴分子量。

分析结果如发现硝酸钴含量低于或高于20克/100毫升，则应添加硝酸钴或用蒸馏水稀释，直至所得溶液的钴盐含量可以稍多于规定量，
因在一般情况下钴盐不纯，而且加蒸馏水稀释比再加钴盐方便。

稀释后溶液的总体积按下式计算：
V= a×B
C
式中：a—溶液稀释前的毫升数；
B—由分析测知每毫升溶液中含钴的克数；
C——每毫升溶液中钴的规定含量[克]；
V——稀释后的毫升数。

4.2.2 硝酸铬标准溶液的配制及标定：
（a）硝酸铬标准溶液的配制：
用工业天平称取10.2~10.3克化学纯硝酸铬,放入100毫升容量瓶中用蒸馏水溶解并稀释至100毫升,均匀混合。

（b）硝酸铬的含量（要求含量达到10克/100毫升）的标定：用移液管取上述溶液3毫升于100毫升烧杯中，加入蒸馏水50毫升，
加入碳酸钠0.2克和2%高锰酸钾溶液15毫升，静置10分钟。

为
分解剩余的高锰酸钾需添加酒精2毫升，并煮沸至乙醛气味完全
消失为止。

过滤，用蒸馏水洗涤滤纸，在滤纸中加稀硫酸（1：4）
12毫升及碘化钾2克。

析出碘用0.1N硫代硫酸钠（Na2S2O3滴定，
用淀粉做指示剂。

反应式：
C r（NO3）3+KMnO4+2 Na2 CO3==
Na2 C rO4+K NO3+ 2Na NO3+Mn（CO3）2
4 KMnO4+7H2O+3 C2H5OH ==
4Mn（OH）4↓+4KOH+3 C2H4O2
2Na2Cr O4+6KI+ H2 SO4 ==
C r2（SO4）3+3I2+3 K2 SO4+2 Na2 SO4+8 H2O
2Na2 S2O3+ I2 == Na2 S4O6+2 Na I
Cr (NO3)3·9H2O克/毫升=a×F×0.01333×100
3
式中：a——滴定时所消耗0.1N硫代硫酸钠溶液的毫升数；
F—0.1N硫代硫酸钠溶液浓度的校正系数；
0.01333— 1毫升0.1N硫代硫酸钠溶液浓度相当于
Cr (NO3)3·9H2O的克数。

如分析后发现含量低于或高于10克/100毫升，则用配制钴盐的同样的方法使铬盐的含量达到10克/100毫升。

4.2.3标准色阶的配制：
标准色阶用硝酸钴[C o（NO3）2·6H2O] 及硝酸铬[C r（NO3）3·9H2O]的水溶液配制。

选用13支（内径10~11毫升，长140~150毫米）无色玻璃管，洗净后按下表依次加入硝酸钴、硝酸铬与蒸馏水，封闭比色管，充分混和，制成标准色阶。

溶液的颜色相当于0.0012~0.12毫升乙炔/10毫升溶液。

表1测定乙炔含量的人造色阶
管号硝酸钴溶
液[毫升]
硝酸铬溶
液[毫升]
蒸馏水
[毫升]
相当于乙炔含量
[毫升/10毫升溶液]
0 0.0 0.0 10.0 0
1 ——————0.0012
2 ——————0.0024
3 ——————0.0036
4 ——————0.0048
5 0.4 0.25 9.35 0.01
6 0.98 0.4
7 8.55 0.02
7 1.55 0.68 7.77 0.03
8 2.15 0.88 6.97 0.04
9 2.80 1.06 6.14 0.05
10 4.20 1.40 4.40 0.07
11 5.70 1.70 2.60 0.09
12 7.95 2.05 0.0 0.12
表中1~4号标准色阶是用5号标准色阶按比例稀释制成。

用此法配制的色阶颜色很稳定，可以保持一年。