一、鉻酐和三價鉻的測定
1. 方法原理
①. 鉻酐
鉻酐在酸性硫酸溶液中水解轉(zhuǎn)變成重鉻酸根離子、反應式如下: 2CrO3+H2O = 2H++Cr2O2-7
1個重鉻酸根離子(價鉻)被6個亞鐵離子還原為2個三價鉻離子,由此可根據(jù)亞鐵離子的消耗量計得六價鉻的濃度,反應式如下:
Cr2O2-7+6Fe2++14H+ = 2C3++6Fe3+ +7H2O
②. 三價鉻
三價鉻在酸性溶液中,在硝酸銀的催化下,以過硫酸銨氧化三價鉻成六價鉻,反應式如下:
2Cr3++3(NH4)2S2O8+7H2O = Cr2O2-7+3(NH4)2SO4 +3H2SO4+8H+
然后以亞鐵離子還原包括原有的六價鉻和加上由新生成的由三價鉻而成的六價鉻的總鉻量,然后以消耗的亞鐵離子毫升數(shù)減去原有的六價鉻所消耗的亞鐵離子毫升數(shù)的差額,即求得三價鉻的數(shù)量。
硝酸銀對氧化反應僅起催化作用。銀離子和過硫酸銨先生成硫酸銀,過硫酸銀能將三價鉻氧化成六價鉻,氧化反應完成后,過硫酸銀仍恢復成硝酸銀狀態(tài)。硝酸銀用量很小,以0.1mol/L的硝酸銀只需要加10滴即足以發(fā)揮作用,對整個反應無不良影響。但過量的過硫酸銨會消耗亞鐵離子,故對測定有干擾作用。在滴定亞鐵前,必須經(jīng)煮沸,從冒小泡轉(zhuǎn)至冒大泡數(shù)分鐘,完全分解過量的過硫酸銨而放出氧氣。反應式如下:
2(NH4)2S2O8 +2H2O = 2(NH4)2SO4+2H2SO4+O2 ↑
2. 試劑
①. 1+1硫酸
1 體積分量硫酸加入1體積分量的水。
②. 苯基代鄰氨基苯甲酸(PA酸)指示劑
0.5g苯基代鄰氨基苯甲酸溶解至10g/L碳酸鈉的溶液100mL中(相當于1g碳酸鈉溶于100mL水中)。
③. 標準0.1mol/L硫酸亞鐵銨溶液
a. 配制
稱取分析純硫酸亞鐵銨40g[FeSO4·(NH4)SO4·6H2O]溶于冷的5+95硫酸(5體積分量硫酸溶于95體積分量水)1000mL中,定量至刻度。亞鐵溶液易氧化,應加人純鋁片若干于溶液中,儲存3~5天,以還原可能存在的Fe3+.在使用前標定其摩爾濃度。在標定前先配制好0.1mol/L濃度的重鉻酸鉀標準溶液。
b. 0.1mol/L重鉻酸鉀溶液的配制
在稱量瓶中稱取分析純重鉻酸鉀30g,在150℃烘箱中干燥1h,在干燥器內(nèi)冷卻至常溫,在分析天平中準確稱量至小數(shù)點后四位數(shù)W2,然后將重鉻酸鉀溶解于水中,在稱量瓶中稀釋至1L刻線。重鉻酸鉀摩爾濃度MK=(W2-W1)÷29.421(式中W1為空稱量瓶重),不需標定。
c. 標定
用移液管吸取標準0.1mol/L重鉻酸鉀溶液5mL于250mL錐形瓶中,加水50mL,1+1硫酸溶液10mL,加PA酸指示劑4滴,溶液呈橙黃色。用配制好的0.1mol/L硫酸亞鐵銨滴定,由橙黃轉(zhuǎn)紫紅色(近終點前)突變?yōu)榱辆G色為終點,記錄所耗用的硫酸亞鐵銨體積V(mL).反應式如下: Cr2O2-7+14H++6Fe2+ = 2Cr3++6Fe3++7H2O
由上式可知:1mol的重鉻酸可氧化6個Fe2+.
d. 計算硫酸亞鐵銨溶液的摩爾濃度M.
M=5MK×6 / V
式中,5為所取重鉻酸鉀標準溶液毫升數(shù);MK為重鉻酸鉀標準溶液摩爾/升濃度;6為重鉻酸鉀與Fe2+化合分子數(shù)比。
由于Fe2+不穩(wěn)定而氧化變化,最好每次在使用前用重鉻酸鉀標準溶液校核1次。
④. 1%硝酸銀溶液
稱取1g硝酸銀溶于100mL水中。
⑤. 固體過硫酸銨。
3. 分析步驟
①. 用移液管吸取著色液5mL于100mL容量瓶中,加水稀釋至刻度搖勻。
②. 用移液管吸取稀釋液各5mL于A、B兩個250mL錐形瓶中(相當于原液0.25mL),各加水50mL(A瓶用于測定鉻酐,B瓶用于測定三價鉻)。
③. 各加1+1硫酸5mL.
④. 在B瓶中加硝酸銀溶液0.5mL.
⑤. 在B瓶中加過硫酸銨1~2g,搖勻,待過硫酸銨溶解,溶液褐色轉(zhuǎn)變?yōu)榱脸壬蠓泻笥尚馀菝俺鲛D(zhuǎn)至大氣泡2min后,冷卻。
⑥. 向A、B兩瓶各加PA酸指示劑4滴,搖勻,呈棕褐色。
⑦. 用標準0.1mol/L硫酸亞鐵銨溶液滴定至近終點時呈紫紅色,再滴定至突變?yōu)榱辆G色為終點。記錄分析A、B兩瓶所耗用硫酸亞鐵銨標準溶液體積各為VA和VB反應式如下:
二、硫酸的測定
1. 硫酸的分析原理
以甲基橙為指示劑,用氫氧化鈉標準溶液對著色液中的硫酸進行酸堿中和滴定,著色液中的鉻酸也要消耗氫氧化鈉,在結(jié)果計算中要按8.10.1求得的鉻酸減去酸值,甲基橙在pH<3.1時為紅色,在滴定過程中,試液由紅色轉(zhuǎn)變?yōu)槌壬礊榻K點,此時,pH=4.4, H2SO4分子中只有第1個氫原子被中和。H2CrO4分子中也只有第1個氫原子被中和。
2. 試劑
①. 甲基橙指示劑
0.1g甲基橙溶解于100mL熱水中,攪拌溶解,如有不溶物應過濾。
②. 1mol/L氫氧化鈉標準溶液。
a. 配制
稱取氫氧化鈉(AR)40g,以冷沸水溶解于1L燒杯中,攪拌澄清冷卻后,稀釋至1L容量瓶中至刻度。
b. 標定。
稱取AR級苯二甲酸氫鉀4g(4位有效數(shù)字)于稱量瓶中,在120℃干燥2h后于250mL錐形瓶中,加水100mL,溫熱攪拌溶解后,加入酚酞指示劑(1g酚酞溶解于80mL乙醇中,溶解后加水稀釋至100mL)2滴,用配制好的氫氧化鈉溶液滴定至淡紅色為終點。
氫氧化鈉標準溶液摩爾濃度C= m×1000 / V× 204.2
式中,V 為耗用氫氧化鈉標準溶液體積,mL;m為苯二甲酸氨鉀質(zhì)量,g: 204.2為苯二甲酸氫鉀分子量。
3. 分析步驟
①. 用移液管取著色液1mL于250mL錐形瓶中。
②. 移液管用少量水沖滴管內(nèi)附著的著色液。
③. 加水50mL,搖勻。
④. 加甲基橙5滴,呈紅色。
⑤. 用1mol/L氫氧化鈉標準溶液滴定,試液紅色剛轉(zhuǎn)變?yōu)槌赛S色即為終點,記錄消耗氫氧化鈉標準溶液體積V1(mL)。
三、Fe3+的測定
1. Fe3+的分析原理
分析方法采用碘滴定法,即在酸性條件下,用碘化鉀加入分析液中,碘離子與鉻酸和三價鐵離子定量地生成碘,反應式如下:
2. 試劑
①. 0.1mol/L硫代硫酸鈉標準溶液。
②. 固體碘化鉀KI。
③. 1%可溶性淀粉溶液。
④. 1+1 H2SO4溶液。
3. 分析步驟
①. 取著色液5mL置于100mL容量瓶中,加水稀釋至刻線。
②. 取稀釋液5mL于帶蓋250mL錐形瓶中(相當于原液0.25mL).
③. 加水50mL.
④. 加1+1 H2SO4溶液10mL.
⑤. 加碘化鉀約2g,搖勻,加蓋,暗處放置10min,此為析出碘的溶液。
⑥. 用0.1mol/L NazS2O3 標準溶液滴定含碘的溶液至淡黃色,加淀粉溶液3mL,呈藍色,繼續(xù)滴定突變藍綠色為終點,記下硫代硫酸鈉標準溶液消耗的體積V1(mL)。
4. 計算原理
通過全碘量所消耗的硫代硫酸鈉體積V1與硫代硫酸鈉的摩爾濃度c1之乘積除以0.25所取體積(mL)減去測CrO3時消耗的硫酸亞鐵銨體積VA與硫酸亞鐵銨摩爾濃度M的積的1/3除去所取溶液體積5mL 。
四、Ni2+的測定
1. Ni2+分析原理
在著色液試樣1mL中先加硫酸亞鐵銨標準溶液,還原著色液中所含鉻酸,用量參照在測CrO3時VA 的 1/5,然后加抗壞血酸及酒石酸掩蔽鐵,然后加氨水中和著色液中的硫酸至中性,再加pH=10緩沖溶液,以紫脲酸銨為指示劑,用EDTA滴定至紫紅色為鎳的含量。此法為每1mL 0.05 EDTA標準溶液可測得鎳量為0.05x58.69=2.9g,而鎳的最高限量為8g,故仍是可用的方法。如著色液中加有硫酸鋅,則所得為鎳、鋅總量,應按8.10.4測出鋅鹽減去鋅量,計算出鎳量。
2. 試劑
①. 固體抗壞血酸。
②. 固體酒石酸。
③. 0.05mol/L EDTA標準溶液。
a. 配制
稱取乙二胺四乙酸二鈉(EDTA·2Na)20g,以水加熱溶解后,冷卻,稀釋至1L容量瓶刻線處。
b.標定
稱取分析純(99.9%)金屬鋅薄片0.4000g(有效數(shù)字四位),于 200mL燒杯中,將鋅片折曲后緩慢加入少量1+1鹽酸,直至溶解完全,小心過快過多溢出杯外,冷卻后移入100mL容量瓶中,加水稀釋至刻度,搖勻,此為鋅標準溶液,其濃度c1=m/65.38x10mol/L,m為鋅片的質(zhì)量,g.用移液管吸取此鋅標準溶液20mL,于250mL錐形瓶中,加水50mL,滴加氨水至微氨性(或微渾濁狀)加pH=10緩沖溶液10mL,絡黑T指示劑少許,使溶液呈現(xiàn)微紫紅色,以配好的EDTA標準溶液滴定至由紫紅剛變藍色為終點,記耗用EDTA標準溶液 V(mL),EDTA標準溶液標定濃度c=20c1÷Vmol/L。
④. 緩沖溶液(pH=10)。
⑤. 紫脲酸銨指示劑。
⑥. 氨水,相對密度0.89。
3. 分析步驟
①. 用移液管吸取1mL著色液于250mL錐形瓶中。
②. 加水50mL.
③. 加抗壞血酸2g.
④. 加酒石酸2g.
⑤. 加氨水至微堿性(用試紙0~14測)。
⑥. 加pH=10緩沖溶液10mL,如果溶液變渾濁,再加抗壞血酸和酒石酸,使溶液在搖勻后變清。
⑦. 加紫脲酸胺0.1g,搖勻。
⑧. 以0.05mol/L EDTA 標準溶液滴定至玫瑰紅色為終點,記錄消耗體積V1(mL).
4. 計算
含鎳(g/L)=c(V1-V2) × 58.69
式中,c為0.05mol/L EDTA標準溶液摩爾濃度,mol/L;V2為在8.10.5 中 0.05mol/L EDTA測鎳時消耗體積V2, mL; 58.69為鎳相對原子量。
五、添加劑 ZnSO4的分析
1. ZnSO4分析原理
在著色液中含有Fe3+、CrO2-4、H2SO4,加入抗壞血酸以還原Fe3+為Fe2+,加氰化物與鐵和鋅等金屬離子絡合,加甲醛后,釋放出鋅離子,在pH=10的緩沖溶液中,以鉻黑T作指示劑,用EDTA滴定鋅,從而求得硫酸鋅的含量,鉻酸離子對EDTA的滴定在堿性條件下不干擾。著色液中硫酸鋅含量為5~6g/L,每1mL EDTA可求得14g/L。
2. 試劑
①. 固體抗壞血酸。
②. 固體酒石酸。
③. 0.05mol/L EDTA標準溶液。
④. pH=10緩沖溶液。
⑤. 氨水,相對密度0.89.
⑥. 1+1甲醛溶液。
⑦. 20%氰化鉀溶液。
⑧. 鉻黑T指示劑。
3. 分析步驟
①. 用移液管吸取1mL著色液于250mL錐形瓶中。
②. 加水50mL.
③. 加抗壞血酸2g,以還原Fe3+.
④. 加酒石酸2g,以絡合Fe3+.
⑤. 加氨水至呈微堿性(用廣泛試紙0~14測)。
⑥. 加pH=10緩沖液10mL,如果溶液變渾濁,再加抗壞血酸和酒石酸,使溶液在搖勻后變清。
⑦. 加鉻黑T指示劑少量,搖勻,變藍色,如溶液達不到藍色,可適量滴加EDTA溶液至剛變藍色(不計數(shù),不可多加)。
⑧. 加1+1甲醛1mL,搖勻變紅色,釋出鋅,不變紅表示無鋅。
⑨. 以0.05mol/L EDTA標準溶液立即逐滴滴定至變藍色為終點,記錄消耗體積V2(mL)。
4. 計算
含硫酸鋅 ZnSO4 · 7H2O(g/L) = cV2×288
式中,c為EDTA標準溶液摩爾濃度,mol/L;V2為耗用EDTA標準溶液體積,mL;288為MznSO4·7H2O.
六、添加劑MnSO4的分析
1. MnSO4 的分析原理
如果在著色液中加入MnSO4,其量為3~4g/L,在過量氨水存在下,用過硫酸銨氧化Mn2+為MnO2沉淀,過濾分離出來,再用鹽酸羥胺還原為Mn2+,加三乙醇胺掩廠可能存在的金屬雜質(zhì)如Fe3+,以鉻黑T為指示劑,用EDTA滴定求得Mn2+。
2. 試劑
①. 氨水,相對密度0.89。
②. 1+19氨水。
③. 過硫酸銨,固體。
④. 10%鹽酸羥胺。
⑤. 1+1三乙醇胺。
⑥. 20%氰化鉀溶液。
⑦. pH=10緩沖液。
⑧. 鉻黑T指示劑。
⑨. 0.05mol/L EDTA標準溶液。
3. 分析步驟
①. 吸取著色液5mL于250mL錐形瓶中。
②. 加氨水10mL,中和至帶氨性(用1~14試劑干條在瓶中變藍色)。
③. 加過硫酸銨2g,搖勻溶解后稍加熱幾分鐘,冷卻。
④. 干紙過濾,以1+19氨水洗滌濾紙上的MnO2沉淀3次,棄去濾液。
⑤. 用10%鹽酸羥胺滴在濾紙上溶解沉淀物,用水洗凈濾紙,濾液收集于錐形瓶中。
⑥. 加三乙醇胺溶液5mL.
⑦. 加氰化鉀溶液5滴。
⑧. 加pH=10緩沖劑10mL.
⑨. 加鉻黑T指示劑少許,呈紫紅色。
⑩. 用0.05mol/L EDTA標準溶液滴定至藍色為終點,記錄消耗EDTA標準溶液體積V3(mL)。
七、添加劑鉬酸銨的分析
1. 硝酸鉛標準溶液滴定法
A. 分析原理
在不銹鋼化學著彩色溶液中鉬酸銨能使所著彩色膜更加鮮艷,
因此,鉬酸銨的加入量最多可達30g/L,一般為5~8g/L.其含量完全可用常規(guī)滴定法求得。著色液在pH=6的乙酸-乙酸鈉緩沖溶液中,溫度為60℃時,用4-(2-吡啶偶氮)間苯=酚一鈉鹽(PAR)為指示劑,用硝酸鉛標準溶液滴定,溶液由橙色明顯變?yōu)樽霞t色為終點。溶液中存在的鉻酸和硫酸對硝酸鉛有消耗,應從消耗的硝酸鉛中減去鉻酸和硫酸已知的摩爾毫升值。反應式如下:
MoO2-4+Pb2+→PbMoO4 (8-10)
Mo7O6-24+3Pb2+→Pb3Mo7O24 (8-11)
CrO3+Pb2++H2O→PbCrO4+2H+ (8-12)
H2SO4+Pb2+→PbSO4+2H+ (8-13)
由式(8-10)可見,由分子量為19601的鉬酸銨的1個鉬酸根離子和1個鉛離子反應,生成1個鉬酸鉛(PbMoO4)分子。
由式(8-11)可見,由分子量1235.86的鉬酸銨[(NH4)6Mo7O24·4H2O]的1個Mo7O24和3個鉛離子反應,生成1個鉬酸鉛(Pb3Mo7O24)分子。
由式(8-12)可見,由1個鉻酐和1個鉛離子反應,生成1個鉻酸鉛分子。
由式(8-13)可見,由1個硫酸和1個鉛離子反應,生成1個硫酸鉛分子。
B. 試劑
①. pH=6乙酸-乙酸鈉緩沖溶液。稱取100g乙酸鈉(CH3COONa·3H2O)溶于約500mL水中,加5.7mL冰乙酸,稀釋至1000mL.
②. 硝酸鉛標準溶液0.05mol/L。
a.配制
稱取17g硝酸鉛[Pb(NO3)2]溶于水,加入1+1硝酸2mL,在1000mL容量瓶中加水至刻度線,搖勻。
b.標定
取0.05mol/L EDTA 標準溶液20mL(V1)于250mL錐形瓶中,加入 100g/L六亞甲基四胺15mL,加水70mL,加2~4滴二甲酚橙指示劑(2g/L),用已配好的硝酸鉛溶液滴定,至溶液由黃變紅為終點,記錄消耗硝酸鉛體積V2(mL).
c. 計算
硝酸鉛摩爾濃度=CEDTA V1/V2
③. 4-(2-吡啶偶氮)-間苯二酚-鈉鹽(PAR)指示劑。稱取0.1g 4-(2-吡啶偶氮)-間苯二酚(PAR),溶于乙醇(95%)100mL中。
④. 氨水,相對密度0.89.
C. 分析步驟
①. 取著色液1mL,加水30mL.
②. 加水50mL.
③. 加氨水至溶液呈pH=7弱中性(用0~14廣泛pH試紙)。
④. 加pH=6乙酸-乙酸鈉緩沖液10mL.
⑤. 加熱至60℃.
⑥. 加2滴PAR指示劑,呈黃色。
⑦. 用0.05mol/L硝酸錯標準溶液滴定至粉紅色為終點,記錄硝酸鉛消耗體積V1(mL).
D. 計算
①. 按式(8-11)反應
式中,1235.86為鉬酸銨[(NH4)6Mo7O24·2H2O]的分子量;3為按式(8-11)1個鉬酸銨分子和3個鉛離子反應;c1為硝酸鉛摩爾濃度,mol/L;V1為硝酸鉛消耗體積,mL;2為在8.10.2方法中用NaOH標準溶液測定硫酸時也同時測定了鉻酸,用甲基橙指示劑只消耗兩種酸中2個氫原子中的1個氫原子,故應乘以2倍;c2為按8.10.2中所用NaOH標準溶液的摩爾濃度;V2為按8.10.2中所耗用NaOH標準溶液的毫升數(shù),mL。
②. 按式(8-10)反應
鉬酸銨(NH4)2MoO4(g/L) = (c1V1-2c2V2)×196.01
式中,c1為硝酸鉛標準溶液的摩爾濃度,mol/L;V1為硝酸鉛標準溶液消耗體積,mL;2為第2項中與計算①中按8.10.2分析方法中所需乘以2倍相同;196.01為鉬酸銨[(NH4)2MoO4]分子量。
2. 分光光度法
A. 分析原理
采用硫氰酸鹽分光光度法測定著色液中的鉬酸鹽時,先用硫酸亞鐵銨溶液將著色液中的鉻酸還原為Cr3+(其用量參照8.10.1中在滴定鉻酸中所消耗的亞鐵銨溶液體積VA的1/5 mL),再用氨水中和溶液中的硫酸,使成中性(pH0~14試紙測),然后用硫脲還原劑將鉬酸鹽中的Mo6+還原為Mo5+,以硫氰酸鹽為顯色劑,加入Fe2+作為顯色液穩(wěn)定劑,以銅鹽作顯色的催化劑,用沸水浴加快生成橙紅色配合物的顯色速率。最大吸收波長:λmax=460nm;摩爾消光系數(shù):460=9.65x105L/(mol·cm).在50mL顯色液中,m相在50~300μg范圍內(nèi),顯色液符合比耳定律。
B. 儀器
①. 分光光度計。
②. 比色皿:1cm.
C. 試劑。
①. 0.02mol/L硫酸亞鐵銨標準溶液。
②. 氨水,相對密度0.89.
③. 1+1硫酸。
④. 硫脲[(NH2)2CS]50g/L.
⑤. 硫氰酸銨(NH4SCN)200g/L.
⑥. CuSO4-FeSO4混合液。(AR)CuSO4·5H2O 10g、(AR)(NH4)2 Fe(SO4)2·12H2O 20g以水溶解后稀釋至500mL,搖勻。
⑦. 鉬標準溶液。100.0μg/mL,精確稱量(AR)Na2MoO4·2H2O 0.1167g, 以水溶解至500mL容量瓶中定容搖勻備用(0.1167÷223.9×95.94÷500= 0.0001mg/mL).
⑧. 鉬工作溶液。50.0μg/mL:用25mL大肚移液管取100.0μg/mL濃度的鉬標準溶液放入50mL容量瓶中,加水至刻線搖勻,備用。
D. 鉬的校準曲線制作
①. 在7支50mL比色管中,分別加入50.0μg/mL鉬工作溶液0、1mL、2mL3mL、4mL、5mL、6mL.
②. 在每支比色管中,加入(1+1)H2SO4 5mL,搖勻。
③. 加人CuSO4-FeSO4混合溶液5mL,搖勻。
④. 加入50g/L CS(NH2)2 10mL,搖勻。
⑤. 加入200g/L的NH4SCN溶液5mL,搖勻。
⑥. 將7支比色管中的溶液浸人到沸水浴鍋中的液面以下,并不停地晃動比色管,使試液受熱均勻,以秒表準確計時30s后,立即從水浴鍋中取出,立刻用自來水的流水將其冷卻至室溫后,以水定容后搖勻,然后再取一支比色管進行水浴加熱顯色,將7支比色管中的溶液全部加熱顯色,并冷卻,定容。
⑦. 在分光光度計上,于460nm波長處,用1cm的比色皿,以試樣空白為參比溶液,測定吸光度。
⑧. 以吸光度A為縱坐標,以鉬的質(zhì)量(mMo/μg)為橫坐標,制作鉬的校準曲線,見圖8-31。
e. 測定步驟
①. 吸取著色液V1=1mL加入100ml容量瓶中,以水稀釋至刻度線后搖勻。稀釋液為V/mL.
②. 從容量瓶中(V/mL)吸取相同體積的稀釋液V2=1~5mL兩份加入2只 50mL的比色管中。
③. 在2只50ml的比色管中,分別加入:5mL(1+1)H2SO4,播勻,5mL CuSO4-FeSO4混合溶液,搖勻,10mL 50g/L CS(NH2)2,搖勻。
④. 在1只比色管中加入5mL 200g/L NH4SCN,另1只比色管則加人5mL 水,搖勻。
⑤. 按(4)校準曲線的制作中的步驟在沸水浴中加熱30s,冷卻、定容、搖勻。
⑥. 在分光光度計上,于460nm波長處,用1cm的比色皿,以試劑空白(即加入5mL水的那支比色管中的試液)為參比溶液,測定吸光度A位。
⑦. 在圖8-31鉬的校準曲線(460nm,1cm比色皿)上,依據(jù)吸光度A的值查出鉬的質(zhì)量[mMo(μg)].
八、稀土元素分析
1. 分析原理
稀土元素有鑭鈰等17種元素,其原子結(jié)構(gòu)具有共同特點,即外層有2個電子,次外層有8個電子,它們的化學性質(zhì)都相像,化合價一般是+3價。如將著色液中的稀土鋅等Ce3+氧化成Ce4+,再以PA酸為指示劑,用亞鐵銨標準溶液進行測定,即可求得以Ce3+為代表的稀土元素的近似含量,稀土元素的原子量比較相近,如鈰為140.15,鋼為138.9,釹為144.24等,故以鈰的分子量作為代表稀土元素的計算用值,著色液中Cr6+對分析稀土有干擾,故要先用BaCl2將其沉淀并過濾除去,鉬酸離子為MoO2-4,也有干擾作用,要同時用BaCl2沉淀分離,但其含量較少。用BaCl2加入著色液中有下列反應:
CrO3+BaCl2+H2O = BaCrO4+2HCl
MoO +BaCl2 = BaMoO4+2Cl-
H2SO4 +BaCl2 = BaSO4+2HCl
按CrO3、H2SO4 的分子量各為100、98,各需要1個 BaCl2, 分子量為208的1個分子沉淀完成。每1g CrO3 和H2SO4 各需要2.1g BaCl2來完成。過量的Ba2+對分析無干擾。
2. 試劑
①. 1+2 HCl-HNO3混合酸液。
②. 10%BaCl2溶液。
③. 0.2mol/L硫酸亞鐵銨標準溶液。
④. 苯基代鄰氨基苯甲酸指示劑(2g/LPA酸)。
⑤. 1+1鹽酸溶液。
3. 分析步驟
①. 吸取含稀土(一般用量5g/L)著色液20mL于250mL錐形瓶中。
②. 查閱8.10.1節(jié)分析著色液鉻酐含量及8.10.2節(jié)著色液硫酸含量,在20mL試液中,實際數(shù)量乘2.1倍加10%BaCl2溶液,約90~100mL.在100℃沸騰并保溫1~2h,使體積縮小,沉淀結(jié)晶變粗,有利于快速過濾。用少量清水清洗沉淀1次,保留濾液,棄去沉淀。
③. 加人HCI-HNO3混酸20mL,在通柜中加熱氧化Ce至冒白煙,將鍍液中的 Ce3+氧化。
④. 冷卻后加PA劑指示劑4滴。
⑤. 用微量滴定管,以0.2mol/L硫酸亞鐵銨標準溶液滴定,至紫紅色消失為終點,記錄消耗亞鐵液的體積V2(mL).
4. 計算
鈰的質(zhì)量(g/L)=c V2/V1 × 140.12
式中,c為硫酸亞鐵銨標準溶液摩爾濃度,mol/L; V1為著色液的取樣體積,mL; V2為硫酸亞鐵銨的消耗體積,mL; 140.12為鈰的相對分子量。
如果要求稀土質(zhì)量的求解,可取稀土1g, 按分析步驟③~⑤求得V2(mL),從而計得鈰鹽相對分子量Mr稀土 = V1/cV2 × 1 (V1=4 mL)。
將求得的Mr稀土值取代上式的140.12值即得稀土值。
九、不銹鋼著色液中偏釩酸鈉的分析
在配方16~17中采用偏釩酸鈉以代替鉻酸作為氧化劑進行著色。偏釩酸鈉的含量為95~110(配方16)或130~150g/L(配方17)并含有1100~1200g/L的硫酸。必須保持足夠的偏釩酸鈉含量,才能得到滿意的著色膜,故應及時分析偏釩酸鈉的含量。
1. 分析原理
偏釩酸鈉NaVO3中的釩為5價,能被Fe2+在酸性條件下還原為NaVO2,其中釩為3價。反應式為NaVO3+2Fe2++2H+-NaVO2+2Fe3++H2O由式中可見,每2個亞鐵離子還原1個釩酸離子。用苯基代鄰氨基苯甲酸為指示劑,溶液由紫紅色突變?yōu)榱辆G色指示終點。
2. 試劑
①. 硫酸酸-磷酸混合酸。硫酸、磷酸、水按體積4+2+4混合而成。
②. 0.2mol/L硫酸亞鐵銨標準溶液(見8.10.1).
③. 苯基代鄰氨基苯甲酚指示劑(PA酸)(見8.10.1).
3. 分析步驟
①. 吸取不銹鋼著色液5mL于100mL容量瓶中,加水稀釋至刻度,搖勻。
②. 吸取稀釋液5mL(相當于原液0.25mL)于250mL錐形瓶中。
③. 加水50mL.
④. 加硫酸-磷酸混合液10mL,搖勻。
⑤. 加PAC酸指示劑4滴,呈棕色。
⑥. 用0.2mol/L硫酸亞鐵銨標準溶液滴定,溶液由棕色變?yōu)樽霞t色,再突變成亮綠色為終點,記錄亞鐵銨標準溶液滴定消耗的體積V(mL).
4. 計算
偏釩酸鈉含量(g/L)= cV/2×0.25×121.93
式中,2為每2個亞鐵離子還原1個釩酸離子;c為硫酸亞鐵銨標準溶液摩爾濃度,mol/L; V為硫酸亞鐵銨標準溶液消耗體積,mL; 0.25為所取原液體積,mL; 121.93為偏釩酸鈉(NaVO3)分子量。