GBT 40795.1-2021 镧铈金属及其化合物化学分析方法 第1部分：铈量的测定 硫酸亚铁铵滴定法

镧铈金属及其化合物化学分析方法I本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件是GB/T40795《镧铈金属及其化合物化学分析方法》的第1部分。GB/T40795已经发布了以下部分：——第1部分：铈量的测定硫酸亚铁铵滴定法。——第2部分：稀土量的测定。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由全国稀土标准化技术委员会(SAC/TC229)提出并归口。本文件起草单位：国标(北京)检验认证有限公司、虔东稀土集团股份有限公司(赣州艾科锐检测技术有限公司)、湖南稀土金属材料研究院、乐山有研稀土新材料有限公司、中国北方稀土(集团)高科技股份有限公司、赣州有色冶金研究所、四川江铜稀土有限责任公司、四川省乐山锐丰冶金有限公司、国家钨与稀土产品质量监督检验中心。Ⅱ镧铈金属及其化合物系列产品目前在国内市场上占有较大的份额，国际贸易的需求量也很大，未来市场需求仍有望进一步增长。镧铈金属是生产镍氢电池所用的稀土储氢合金的主要原料，随着新能源汽车行业的发展，以镧铈金属代替金属铈用于稀土储氢合金的生产已经成为一种趋势。同时，镧铈化合物产品是产量最大的稀土产品，主要用于新型抛光粉、石油催化裂化剂等生产。建立镧铈金属及其化合物中铈量、稀土量的测定方法，可满足相关生产和贸易的基本需求，规范相关产品的检测流程，给出精密度要求，从而提高检测数据的可比性，减少供需双方关于检测结果的纠纷，也有利于规范相关产品的质GB/T40795《镧铈金属及其化合物化学分析方法》由两个部分组成。——第1部分：铈量的测定硫酸亚铁铵滴定法；——第2部分：稀土量的测定。两个部分之间，针对铈量的检测是重叠的。第1部分，以硫酸亚铁铵滴定法测定镧铈金属及其化合物中铈含量，适用于较高含量的铈及氧化铈量的测定；第2部分，以ICP-OES方法先测定稀土杂质量，然后以差减法测定镧、铈量，稀土杂质元素分析下限低，便于全面了解、追踪镧铈金属及其化合物系列产品中各稀土元素量的分布。当两个部分针对铈量测定范围重叠时，考虑到硫酸亚铁铵滴定法精度较高，仲裁方法宜选择该方法。1镧铈金属及其化合物化学分析方法第1部分：铈量的测定硫酸亚铁铵滴定法本文件规定了镧铈金属及其化合物中铈含量的测定方法。本文件适用于镧铈金属中铈含量的测定，以及氧化镧铈、碳酸镧铈、氯化镧铈中氧化铈量的测定，测定范围见表1。表1测定范围试料测定范围(质量分数)%镧铈金属55.00～85.00氧化镧铈55.00～85.00碳酸镧铈25.00～50.00氯化镧铈20.00～45.00注：镧铈金属的测定范围为铈的质量分数，氧化镧铈、碳酸镧铈和氯化镧铈的测定范围为氧化铈的质量分数。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T8170数值修约规则与极限数值的表示和判定3术语和定义本文件没有需要界定的术语和定义。4方法原理试料用盐酸或硝酸溶解后，在磷酸介质中，高氯酸将三价铈氧化为四价；于稀硫酸介质中，加入尿素，用亚硝酸钠溶液将紫红色的高价锰还原成无色的二价锰，消除锰的干扰；以苯代邻氨基苯甲酸为指示剂，用硫酸亚铁铵标准滴定溶液对试液中铈离子进行滴定。5试剂除非另有说明，在分析中仅使用确认为优级纯及以上试剂和蒸馏水或去离子水或相当纯度的水。2GB/T40795.1—20215.2高氯酸(p=1.67g/mL)。5.3过氧化氢(30%)。5.4盐酸(1+1)。5.5硝酸(1+1)。5.6硫酸(5+95)。5.7尿素溶液(200g/L)。5.8亚硝酸钠溶液(2g/L)。5.9苯代邻氨基苯甲酸(2g/L):称取0.2g苯代邻氨基苯甲酸，0.2g无水碳酸钠，溶于100mL水中，混匀。5.10硫酸高铈溶液：c[Ce(SO₄)₂]≈0.01mol/L。称取1.66g无水硫酸高铈于250mL烧杯中，加入100mL硫酸(5.6)溶解，移入500mL容量瓶中，用硫酸(5.6)稀释至刻度，混匀。5.11重铬酸钾标准溶液：c(1/6K₂Cr₂O₇)=0.025mol/L。称取1.2258g经140℃~150℃干燥2h的基准重铬酸钾于250mL烧杯中，加入100mL水溶解，移入1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。5.12硫酸亚铁铵标准滴定溶液c[(NH₄)₂Fe(SO₄)₂]≈0.015mol/L,配制与标定方法如下：a)配制：称取5.88g硫酸亚铁铵[(NH₄)₂·Fe(SO₄)₂·6H₂O]于500mL烧杯中，加入150mL硫酸(5.6)溶解，移入1000mL容量瓶中，以硫酸(5.6)稀释至刻度，混匀。b)标定：移取15.00mL重铬酸钾标准溶液(5.11),置于250mL锥形瓶中，加入50mL硫酸(5.6),滴加2滴苯代邻氨基苯甲酸(5.9),用硫酸亚铁铵标准滴定溶液(5.12)滴定至溶液由玫瑰红色突变为亮绿色为终点。平行滴定三份，所消耗的硫酸亚铁铵标准滴定溶液(5.12)的体积极差值不大于0.10mL。取其平均值。随同标定做空白试验。5.13按公式(1)计算硫酸亚铁铵标准滴定溶液(5.12)的浓度：……………(1)式中：c——硫酸亚铁铵标准滴定溶液的浓度，单位为摩尔每升(mol/L);c₁——重铬酸钾标准溶液的浓度，单位为摩尔每升(mol/L);V₁——移取重铬酸钾标准溶液的体积，单位为毫升(mL);V₂——消耗硫酸亚铁铵标准滴定溶液的体积，单位为毫升(mL);V₀——滴定空白溶液时所消耗的硫酸亚铁铵标准滴定溶液的体积，单位为毫升(mL)。6样品6.1镧铈金属样品的制备：样品应去除表面氧化层，取样后立即称量。6.2氧化镧铈样品测定铈量通常有两种基础状态，制备方式相应分为如下两种方式：a)原样测定铈量：直接称取。b)烘干处理后测定铈量：试样于105℃烘1h,置于干燥器中，冷却至室温，立即称量。6.3碳酸镧铈样品的制备：样品开封后立即称量。6.4氯化镧铈样品的制备：将样品破碎(过程中注意防潮),迅速置于称量瓶中，立即称量。7试验步骤7.1试料按表2准确称取试料，精确至0.0001g。3表2试料量单位为克试料试样量镧铈金属氧化镧铈碳酸镧铈、氯化镧铈平行做两份试验。7.3空白试验移取5.00mL硫酸高铈溶液(5.10)于300mL锥形瓶中，加入50mL硫酸(5.6)、10mL磷酸(5.1)、2滴苯代邻氨基苯甲酸(5.9)指示剂，摇匀，用硫酸亚铁铵标准滴定溶液(5.12)滴定至溶液由紫红色突变成亮黄色为终点。再移取5.00mL硫酸高铈溶液(5.10)于该锥形瓶中，用硫酸亚铁铵标准滴定溶液(5.12)滴定至终点。第一次消耗的硫酸亚铁铵标准滴定溶液的体积减去第二次消耗的硫酸亚铁铵标准滴定溶液的体积，该体积差即为空白值。7.4.1试料的溶解7.4.1.1镧铈金属试料的溶解：将镧铈金属试料(7.1)置于250mL烧杯中，加入5mL盐酸(5.4),低温加热至试料溶解完全，冷却后，移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。7.4.1.2氧化镧铈试料的溶解：将氧化镧铈试料(7.1)置于300mL锥形瓶中，加入5mL硝酸(5.5)和5滴过氧化氢(5.3),低温加热至试料溶解完全。7.4.1.3碳酸镧铈和氯化镧铈试料的溶解：将碳酸镧铈和氯化镧铈试料(7.1)置于250mL烧杯中，加入10mL盐酸(5.4),低温加热至试料溶解完全，冷却后，移入250mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。按表3分别移取试液(7.4.1)于300mL锥形瓶中，加入10mL磷酸(5.1),3mL高氯酸(5.2),加热边加入50mL硫酸(5.6),冷却至室温。表3试液体积及移取体积单位为毫升试料定容体积分取体积镧铈金属氧化镧铈———碳酸镧铈、氯化镧铈注：氧化镧铈试料全量进行滴定，无需定容及分取。4观察试液(7.4.2)颜色，如呈紫红色，则加入5mL尿素溶液(5.7),滴加亚硝酸钠溶液(5.8)至高价锰的紫红色消失，再过量2滴；如试液(7.4.2)中无紫红色，则无需加入尿素溶液(5.7)和亚硝酸钠溶液(5.8)。随后加入2滴苯代邻氨基苯甲酸指示剂(5.9),用硫酸亚铁铵标准滴定溶液(5.12)滴定至溶液由紫红色突变成亮黄色为终点。8试验数据处理铈及氧化铈的含量以质量分数w计，按公式(2)计算：c——硫酸亚铁铵标准滴定溶液的浓度，单位为摩尔每升(mol/L);V₃——试液总体积，单位为毫升(mL);V₅——滴定试液时所消耗硫酸亚铁铵标准滴定溶液的体积，单位为毫升(mL);V₀——空白试验中得到的空白值，单位为毫升(mL);M铈或氧化铈量的相对摩尔质量，单位为克每摩尔(g/mol),当测定铈量时，M为140.12g/mol;m——试料的质量，单位为克(g);V₄——分取试液体积，单位为毫升(mL)。在分析结果表述中，应注明样品的制备方法。数值修约按照GB/T8170的规定执行。9精密度在重复性条件下获得的两次独立测试结果的绝对差值不超过重复性限(r),超过重复性限(r)的情况不超过5%,重复性限(r)按表4数据采用线性内插法或外延法求得。表4重复性限测定元素质量分数%重复性限(r)%镧铈金属中铈61.460.3567.120.32