硅酸盐岩石的系统化学全分析

1、化 学 全 分 析指导书工程系化学教研室 编景德镇陶瓷学院科技艺术学院2013年3月硅酸盐岩石化学分析一、 实验目的1、熟练掌握陶瓷原料中Si、Al、Fe、Ti、Ca、Mg、K、Na以及烧失量的测定原理与方法。2、综合运用化学分析的各项操作技术。3、了解陶瓷原料中各组分对产品性能的影响。二、实验原理0.5g试样NaOH熔融动物胶凝聚TiO2二胺替比林甲烷比色法EDTA容量法EDTA容量法Zn(Ac)2-EDTA容量法沉淀灼烧、称重SiO2邻菲啰啉比色法法Fe2O3Al2O3MgOCaO三、实验步骤1、二氧化硅的测定（动物胶重量法） P32、二氧化铝的测定（氟化钠取代EDTA络合滴定法） P43

2、、三氧化二铁的测定（邻菲罗啉分光光度法） P64、二氧化钛的测定（二胺替比林甲烷法） P75、氧化钙和氧化镁的测定（EDTA络合滴定法） P96、氧化钾和氧化钠的测定（火焰光度法） P107、灼烧减量的测定 P12下面进行分述：SiO2的测定动物胶重量法一、 目的1. 了解用动物胶重量法测定硅酸盐试样中SiO2的原理和方法。2. 学习用碱融熔分解试样的操作技术。3. 掌握非晶形沉淀的过滤、洗涤、燃烧的操作技术。二、 原理硅酸盐在自然界分布很广，其绝大多数硅酸盐是不溶于酸的，因此，试样通常需用碱熔融法分解。试样可用NaOH熔融分解，经分解后，硅的化合物将化为易分解的硅酸钠，金属氧化物转为氢氧化物

3、，熔融物以适当的热水和浓盐酸浸取，则金属氧化物转为氯化物，硅酸钠转化为硅酸。大部分以水凝胶状的SiO2xH2O析出，带有不定数的结晶水，这些结晶水需经高温燃烧才能除尽，有少部分硅酸仍以水溶胶状留在溶液之中。硅酸具有较强的亲水性，在溶液中带有负电荷，而动物胶是一种富有氨基酸的蛋白质，在水溶液中具有很强的亲水性，在盐酸介质中吸附H+离子而带正电荷，根据胶体相互聚沉的原理，在浓盐酸介质溶液中加入适当的动物胶，利用它的正电荷与硅酸的负电荷产生的胶聚作用，使硅酸沉淀完全。硅酸沉淀即使经灼烧，还可带不挥发性杂质的铁、铝等化合物，所以，在精密的分析中，经灼烧的沉淀还需用氢氟酸和硫酸处理，使SiO2转化为Si

4、F4挥发“逸出”，再经灼烧、称重，以两次称量之差得到纯SiO2的重量。三、 所需试剂1. NaOH (AR固体粒状) 2. HCl (AR密度1.19g/cm3)3. 6 molL-1 HCl溶液：取50ml浓盐酸配成100ml溶液4. 1%动物胶(新配制)：取动物胶或明胶1g于100ml温水中，在水浴中热至70左右，搅拌至完全溶解。5. 0.1 molL-1AgNO3四、分析步骤先在干净的银坩锅底部盖一层重约2.5g的NaOH，然后在分析天平上精确称取在105110干燥过且已冷却至常温的试样0.450.55g，置于银坩锅中的NaOH上，最后再在试样上面盖一层重约2.5g的NaOH，盖上盖子。

5、将装有试样的银坩锅放入马弗炉内，在300左右保持10分钟，逐渐升温至650670，保持1015分钟，此时试样应全部熔融，熔体为透明状。关闭马弗炉(待炉稍冷后可将预先装备好的瓷坩锅放入马弗炉内恒重)，先取出银坩锅盖放入蒸发皿中，再取出银坩锅并转动坩锅使熔融物尽量薄地凝结于坩锅壁上，稍冷后，将坩锅直立放入812cm有柄瓷蒸发皿中，再在银坩锅内滴加半坩锅沸水，待融熔物大部分脱落后，取出坩锅，用水及稀盐酸冲洗干净(注意应控制溶液的体积，以免体积过多，增长浓缩的时间)。在得到的溶液中，加入20ml浓盐酸，在水浴锅上，捣碎蒸发至干（应蒸到发白），再加浓盐酸25ml，微热使其中盐类溶解，在水浴上保持7080

6、，加入10ml1%动物胶溶液，充分搅拌45分钟，加20ml沸水，搅匀，用中速定量滤纸过滤于250ml容量瓶中，先用1molL-1 热盐酸洗涤45次，再用热水洗涤至无氯离子（用AgNO3检验）取出滤纸和沉淀(洗涤液不要超过250ml)，放入已恒重的瓷坩锅中，放到电炉上进行灰化滤纸操作(至全部变为白灰为灰化完全)。将灰化后的瓷坩锅放入马弗炉内，升温至9501000，灼烧30分钟取出待稍冷后置于干燥器中冷却至室温，称量直至恒重，记读数G2。五、计算 其中，G2-G1为SiO2的重量，G为试样重量，G1为瓷坩锅重量(克)注意：1、过滤时，滤液及洗涤液接受于250ml容量瓶中，配制成250ml溶液，贴上

7、标签，供以后测定Fe2O3、Al2O3、TiO2、CaO、MgO等实验使用。2、蒸发皿上要贴标签。3、装有滤液的250ml容量瓶上也要贴上标签，并写上班级姓名。4、瓷坩锅放入马弗炉中方可走。Al2O3的测定(R2O3)氟化钠取代EDTA络合滴定法一、方法提要分取除硅之滤液，加入过量的EDTA调pH4使之与铝、钛等离子完全络合，以二甲酚橙为指示剂，以乙酸锌标准溶液回滴过量的EDTA。再加氟化钠置换出铝、钛络合的EDTA，然后继续用锌盐标准溶液滴定铝、钛离子。二、试剂1、氟化钠（NaF）（固体）2、盐酸（比重1.19）（11）（119）3、氨水（11）（19）4、冰醋酸5、乙酸醋酸钠缓冲溶液（pH

8、=5.5）：称取120g无水乙酸钠(NaC2H3O2 )溶于400 ml水中，加10ml冰醋酸，然后滴加冰醋酸至pH5.5（用pH计测），稀释到1L。6、0.02 molL-1 EDTA标准溶液：取7.5gEDTA溶于水中稀释至1升，并用基准ZnO标定(标定方法查资料)。7、0.02mol/L乙酸锌标准溶液：称取4.4 g乙酸锌Zn(CH3COO)22H2O溶解在水中，用乙酸调整至pH5.7，过滤，加水至1000mL（用EDTA标准溶液标定）。 8、二甲酚橙指示剂：0.5% 9、甲基橙：0.1%三、操作步骤分取过滤二氧化硅后的滤液25ml，置于250ml锥形瓶中，加EDTA标准溶液25ml（如

9、Al2O3超过30%，EDTA需加30 ml），加50ml沸水，使其溶液温度约为50。加甲基橙1滴，用（19）氨水调至溶液变成橙色。再用（119）盐酸调成微红色，再过量2滴，此时溶液的pH约为3.8-4，微沸3-5min，流水冷却至室温。加pH5.5乙酸乙酸钠缓冲溶液10ml，二甲酚橙指示剂2滴。用0.02 molL-1 Zn(Ac)2标准溶液滴定到溶液由黄色突变为微红色，记下所消耗的Zn(Ac)2标准溶液的体积V1。加入氟化钠11.5g（Al2O3超过30%加2g）。加热煮沸5 min，流水冷却至室温。补加pH5.5乙酸乙酸钠缓冲溶液5ml，再补加二甲酚橙1滴，继续用0.02 molL-1

10、Zn(Ac)2标准溶液滴定到溶液由黄色突变为微红色，记下所消耗的Zn(Ac)2标准溶液的体积V2。三、结果计算式中：第一次消耗Zn(Ac)2标准溶液的体积数 加氟化钠后消耗Zn(Ac)2标准溶液的体积数EDTA标准溶液的浓度Zn(Ac)2标准溶液的浓度Al2O3的质量（101.96）吸取溶液的倍数0.638二氧化钛、三氧化二铁换算成三氧化二铝的系数三氧化二铁的测定（邻菲罗啉光度法）一、方法提要 分取测硅之滤液，用柠檬酸掩蔽共存干扰离子，以抗坏血酸将三价铁还原成二价后，在pH3的溶液中，加邻菲罗啉使与Fe3+共成橘红色络合物于分光光度计上测其吸光度。二、试剂 1、氢氧化铵（11）（119） 2、

11、1%抗坏血酸：取1g抗坏血酸溶于100ml水中（用时配制） 3、1mol/L柠檬酸。称取84g柠檬酸（C6H8O7H2O）溶于400 ml水中 4、乙酸乙酸钠缓冲溶液（pH=3）。称取乙酸钠(NaC2H3O2 3H2O)27g加入630ml水。溶后加冰醋酸170ml，搅匀后滴加冰乙酸调节pH=3（用pH计测定）。 5、0.4%邻菲罗啉溶液：将0.4g邻菲罗啉溶于20ml无水乙醇中，加水稀释至100ml，着色时重配（用时配制）。 6、盐酸（11） 7、硝酸（比重1.42） 8、0.5%对硝基苯酚溶液：取对硝基苯酚0.5g溶于100ml乙醇中 9、铁标准溶液：精称经400灼烧的三氧化二铁（高纯试剂

12、）0.1000g。加入（11）盐酸30ml浓硝酸5ml于水浴上溶解之后，称入1000ml容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀。此液每毫升含三氧化二铁0.1mg。 10、取铁标准溶液（每毫升含三氧化二铁0.1mg）50ml用水稀释至500ml，此液每毫升含三氧化二铁0.01mg。三、标准曲线的绘制 取已编写6只50ml容量瓶，分别准确称取10g /ml铁标准溶液0ml2.0ml5.0ml10.0ml15.0ml20.0ml于号6只容量瓶中。然后各加1%抗坏血酸3ml，摇匀。放置10min。加1mol/L柠檬酸溶液3ml，0.5%对硝基苯酚溶液1滴。滴加（11）氨水调至黄色。滴加（11）盐酸10滴，加乙

13、酸乙酸钠缓冲溶液5ml，0.4%邻菲罗啉3ml.用水稀释至刻度，放置15min后，在分光光度计上以0标准为参比，于波长510nm，用1cm比色皿测其吸光度。绘制吸光度Fe2O3含量标准曲线。四、分析步骤 精确称取除硅滤液5ml于50ml容量瓶中，以下按标准曲线相同步骤加1%抗坏血酸溶液3ml，摇匀。放置10min。加1mol/L柠檬酸溶液3ml，0.5%对硝基苯酚溶液1滴。滴加（11）氨水调至黄色。滴加（11）盐酸10滴，加乙酸乙酸钠缓冲溶液5ml，0.4%邻菲罗啉3ml.用水稀释至刻度，放置15min后，在分光光度计上以0标准为参比，于波长510nm，用1cm比色皿测其吸光度。绘制吸光度Fe

14、2O3含量标准曲线。五、结果与数据处理（按下列表格列出数据）容量瓶= ml = nm 比色皿= cm试液编号标准溶液量（ml）总含铁量（g）吸光度（A）0.002.0204.0406.0608.08010.0100未知液六、结果计算 式中：在标准曲线上查得的三氧化二铁量，mg分取试样的倍数试样重，g注：如果标准溶液是以Fe3+计算，应乘系数1.4297二氧化钛的测定二氧化钛含量的测定采用二安替比林甲烷分光光度法一、 方法提要四价钛离子与二安替比林甲烷在盐酸酸度为1.2-2.5mol/L之间形成稳定的黄色络合物。对于铁的干扰，加抗坏血酸清除。利用分光光度法于波长390nm处测定钛黄色络合物的吸光

15、度。二、 试剂 1、盐酸（比重1.19）（1+1）（2mol/L） 2、硫酸（比重1.84）（1+9）（5+95） 3、5%抗坏血酸溶液 4、6%二安替比林甲烷溶液：取二安替比林甲烷（C23H24N4O2）6g溶于100ml2mol/L盐酸中过滤。 5、钛标准溶液：（10gTiO2/ml）准确称取于800灼烧1h的光谱纯二氧化钛0.1000g于铂金坩埚中，加焦硫酸钾3g，先低温，然后移至700高温炉中熔融至透明。冷却后将铂金坩埚移入250ml烧杯中。加（1+9）硫酸50ml，加热使熔块溶解，铂金坩埚用（1+9）硫酸洗净取出，冷却后移入1升容量瓶中用（1+9）硫酸稀释至刻度，摇匀。此溶液作为标准

16、储藏液（100g TiO2/ml）。从标准储存液中分取一定量，用（5+95）硫酸准确稀释至10倍，作为钛标准溶液（10g TiO2/ml）。三、标准曲线的绘制：在9个50ml容量瓶中，分别加入0、1、2、3、4、5、6、7、8ml钛标准溶液（10gTiO2/ml），各用（595）硫酸补至8ml，加水10ml，加5%抗坏血酸溶液2ml，搅匀。加入（11）盐酸7ml，6%二安替比林甲烷溶液8ml，用水稀释至刻度，摇匀。以0标准溶液为参比，放置1h后在分光光度计上，于波长390nm处用2cm比色皿测其吸光度，然后绘制吸光度TiO2含量标准曲线。四、分析步骤 吸取测硅之滤液5-10ml（视浓度而定）于

17、50ml容量瓶中，用水补至20ml.然后按绘制标准曲线的操作步骤，从加5%抗坏血酸开始继续进行，测其吸光波。并在标准曲线上查出相应的二氧化钛毫升数。五、结果计算式中：分取试溶中含二氧化钛的量，mg分取试样的倍数试样重，gCaO、MgO的测定（EDTA络合滴定法）一、目的1.掌握利用掩蔽和控制溶液酸度相结合，进行EDTA综合滴定Ca2+、Mg2+的原理和方法。2.掌握EDTA直接滴定方法。3.掌握钙黄绿素百里酚酞混合指示剂，甲基橙指示剂，酸性络兰K萘酚绿B指示剂及终点的变色情况。二、原理将分离二氧化硅后的滤液用三乙醇胺掩蔽铝、铁，以甲基橙为指示剂，用KOH溶液调整pH值达到12，以钙黄绿素酚酞混

18、合指示剂，用EDTA标准溶液滴定CaO，另将分离二氧化硅后的溶液，用三乙醇掩蔽铝、铁后，用氨水调整pH值达到10，以碱性络兰K萘酚绿B指示剂，调到微黄色，以EDTA标准溶液滴定CaO和MgO含量，用差减法求出MgO含量。三、所需试剂1、氨水(1+1)2、钙黄绿素百里酚酞混合指示剂：称取0.1g钙黄绿素，加0.06g白里酚酞和10g KCl，研细烘干备用。3、4molL-1 KOH溶液：称取KOH 220g，溶于1L水中，贮于塑料瓶中。4、三乙醇胺溶液（12）5、酸性络兰K萘酚绿B指示剂：酸性络兰K：萘酚绿B：KCl（11125）6、pH=10的NH3NH4Cl缓冲溶液，67.5g 氯化铵溶解在

19、200mL 水中，加入570mL 氨水，加水至1000mL。7、约0.01molL-1 EDTA标准溶液。8、甲基橙指示剂0.1%四、分析步骤（1）氧化钙的测定：移取除去SiO2试液50ml，置于400ml烧杯中，加水50ml左右，加入(1+2)三乙醇胺5ml，加甲基橙1滴，缓缓加入4molL-1 KOH溶液至溶液恰好变黄，再过量10ml，加水稀释至200ml，加入钙黄绿素酚酞混合指示剂少许，以0.01molL-1 EDTA标准溶液滴定至荧光绿消失，突变玫瑰红为终点。记下V1。同时做一空白实验。（2）氧化镁的测定：另移取除去SiO2的试液50ml，置于400ml烧杯中，加水至约150ml，缓缓

20、加入(1+2)三乙醇胺5ml，加(1+1)氨水25ml，加25ml pH=10的氨性缓冲溶液，补水至200ml。加酸性络兰K萘酚绿B指示剂少许，以0.01molL-1 EDTA标准溶液滴定至稳定蓝色，即为终点，记下V2。此为CaO和MgO含量。同时做一空白实验。五、结果计算(1) (2) 式中：V1-滴定钙含量时所消耗的EDTA标准溶液的体积，ml V2-滴定钙、镁总量时所消耗的EDTA标准溶液的体积，ml C-EDTA标准溶液浓度 A-吸取溶液的倍数 G-试样重，g、-分别为、MgO的摩尔质量氧化钾及氧化钠的测定火焰光度法一、 方法提要将试液与标准溶液同时在火焰光度计上测定其相对辐射强度、以

21、计算氧化钾或氧化钠的含量。为补偿铝或钙离子对测定的干扰，在标准溶液中加入适量的铝和钙。二、 试剂（1） 硫酸（比重1.84）（2） 氢氟酸（比重1.14）（3） 硝酸（比重1.42）（4） 盐酸（比重1.19）（1+4）（1+400）（1+1）三、标准溶液配制1钙标准溶液的配制：精确称量经110烘2h的碳酸钙0.8924，置于250ml烧杯中，滴加（1+1）盐酸溶解，煮沸片刻。冷却至室温，移入500ml容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀。此液每毫升含氧化钙1mg。2铝标准溶液的配制：精确称量纯铝丝(99.99%)0.2646g（铝丝要预先处理，用1:9盐酸洗去氧化膜，用水洗，依次用乙醇、乙醚，风干

22、后称重）置于250ml烧杯中，加（1+1）盐酸25ml及浓硝酸10滴，加热，溶解后转移于500ml容量瓶中，用水稀释至刻度。此液相当于含三氧化二铝1mg/ml。3氧化钾和氧化钠混合贮备标准溶液的配制：分别精确称量经105-110烘干2h的氯化钾0.7915g和氯化钠0.9430g。置于同一烧杯中加水溶解，加（1+4）盐酸10ml，移入500ml容量瓶，加水稀释至刻度，摇匀。此溶液每毫升含氧化钾和氧化钠各1mg。4氧化钾和氧化钠混合参比标准溶液的配制：用贮备液配制含K2O和Na2O0.5ppm、10ppm、20ppm、30ppm、40ppm的参比液各500ml。并在每个中加2ml钙标准液和20m

23、l铝标准溶液。（1ppm=1g /ml）四、被测溶液的制备磨的样品一定要代表全局性，粗细都要磨，并且要用玻璃研钵磨，磨到手感像滑石一样，显不出颗粒感为止。准确称取事先已在105-110烘箱中烘过2h的试样0.1000g于塑料王或铂金器皿中，加水滴湿润，加几滴高氯酸或硫酸。再加10mlHF于电热板上蒸发到刚冒白烟，再补加5mlHF，再蒸干至无白烟。取下加水和几滴HNO3溶解残渣（必要时过滤残渣）。然后完全转移到100ml容量瓶中，冷却至常温后，稀释至刻度，摇匀后待用。五、火焰光度计的使用（操作省略）六、测试方法a 标准曲线法：将火焰光度计按仪器使用说明书调至最佳操作状态，以试剂空白溶液作参比（调零）。以40ppm调满度（100），然