重庆科技大学：《应用化学综合与设计》课程实验指导书（工业分析与质量管理方向，2022，共七个实验）.pdf_大学文库

实验一铅矿中铅含量的测定一、实验目的（1）掌握硫化物铅矿石试样的分解方法及测定原理（2）掌握硫酸铅沉淀法分离干扰元素的方法（3）了解用乙酸-乙酸钠溶液从硫酸铅中提取铅的方法二、原理铅在自然界中多以硫化物、碳酸盐等形式存在，其中硫化物约占90%以上，主要含铅矿物有：方铅矿（PbS）、白铅矿、铅钒。由于铅的矿床成因与锌相似，所以方铅矿与闪锌矿常共生。铅矿石常见伴生元素有：铜、金、银、铁、砷、锑、钼等。铅矿石一般可被HCI-HNO3混酸所分解，但铅钒较难溶于HCI。硫化物矿石应先用HCI分解，使大部分硫以硫化氢状态逸出，然后再加硝酸使试样完全分解。为分离铅，试样经HCI-HNO3分解后，再用H2SO4冒烟使生成难溶性的硫酸盐析出而与大部分干扰元素分离，以便以后测定。如需用铂熔融分解试样，必须先用酸分解，滤出残渣，以免损坏铂埚。铅矿石中铅的含量常在百分之一至百分之几十，目前生产中多用EDTA滴定法及铬酸铅滴定法测量。在pH>4的介质中，Pb(II)与EDTA定量配位：Pb2++H2Y2-=PbY2-+2H+生成的配合物相当稳定（lgKpbY=18.04）。常用两种滴定条件，一是在pH5.5滴定，以二甲酚橙作指示剂；另一种是在pH10左右的氨性溶液中，以铬黑T为指示剂，为防止水解效应产生Pb(OH)2沉淀而影响正常的滴定，在溶液碱化前加入酒石酸、三乙醇胺等辅助配位剂将Pb(Il)保持在溶液中。目前多用第一种滴定条件，在微酸性条件下，干扰元素较多，除碱土金属及砷外，其他重金属离子如铜、锌、铁、钴、镍、铋、锑、锡及钛等都干扰测定，为此，必须使铅生成PbSO4沉淀与大量干扰元素分离，然后将PbSO4转化为Pb(AC)2在pH5.5-6.0的乙酸乙酸钠缓冲溶液中以二甲酚橙作指示剂，用EDTA标液滴定。试样中含大量二氧化硅时，析出的硅酸将包裹硫酸铅，影响乙酸-乙酸钠溶液提出硫酸铅，此时可在硫酸铅沉淀前将溶液蒸干脱水去硅，或分解试样时加入一些氟化钠，使硅以四氟化硅逸出。夹杂在硫酸铅沉淀中的少量铁（II）和铜（II)，可分别加入少许抗坏血酸和硫脲掩蔽除去。三、试剂浓盐酸；浓硝酸；H2SO4（1+1)5%;硫脲固体（A.R.）；抗坏血酸（A.R.)；HAC-NaAC溶液（pH5.5-6.0）；称取NaAC.3H20200g，用水溶解后加10mL冰醋酸，定容于100mL容量瓶中，摇匀；二甲酚橙溶液0.2%；EDTA溶液（0.3mol/L）称取11gEDTA钠盐，加热溶解后稀释至1L，摇匀，冷却备用。四、测定步骤3

3 实验一铅矿中铅含量的测定一、实验目的（1）掌握硫化物铅矿石试样的分解方法及测定原理（2）掌握硫酸铅沉淀法分离干扰元素的方法（3）了解用乙酸-乙酸钠溶液从硫酸铅中提取铅的方法二、原理铅在自然界中多以硫化物、碳酸盐等形式存在，其中硫化物约占 90%以上，主要含铅矿物有：方铅矿（PbS）、白铅矿、铅钒。由于铅的矿床成因与锌相似，所以方铅矿与闪锌矿常共生。铅矿石常见伴生元素有：铜、金、银、铁、砷、锑、钼等。铅矿石一般可被 HCl-HNO3 混酸所分解，但铅钒较难溶于 HCl。硫化物矿石应先用 HCl 分解，使大部分硫以硫化氢状态逸出，然后再加硝酸使试样完全分解。为分离铅，试样经 HCl-HNO3分解后，再用 H2SO4冒烟使生成难溶性的硫酸盐析出而与大部分干扰元素分离，以便以后测定。如需用铂坩埚熔融分解试样，必须先用酸分解，滤出残渣，以免损坏铂坩埚。铅矿石中铅的含量常在百分之一至百分之几十，目前生产中多用 EDTA 滴定法及铬酸铅滴定法测量。在 pH>4 的介质中，Pb(II)与 EDTA 定量配位： Pb 2++H2Y2-=PbY2-+2H+ 生成的配合物相当稳定（lgKPbY=18.04）。常用两种滴定条件，一是在 pH5.5 滴定，以二甲酚橙作指示剂；另一种是在 pH10 左右的氨性溶液中，以铬黑 T 为指示剂，为防止水解效应产生 Pb(OH)2沉淀而影响正常的滴定，在溶液碱化前加入酒石酸、三乙醇胺等辅助配位剂将 Pb(II)保持在溶液中。目前多用第一种滴定条件，在微酸性条件下，干扰元素较多，除碱土金属及砷外，其他重金属离子如铜、锌、铁、钴、镍、铋、锑、锡及钛等都干扰测定，为此，必须使铅生成 PbSO4 沉淀与大量干扰元素分离，然后将 PbSO4 转化为 Pb(AC)2 在 pH5.5-6.0 的乙酸- 乙酸钠缓冲溶液中以二甲酚橙作指示剂，用 EDTA 标液滴定。试样中含大量二氧化硅时，析出的硅酸将包裹硫酸铅，影响乙酸-乙酸钠溶液提出硫酸铅，此时可在硫酸铅沉淀前将溶液蒸干脱水去硅，或分解试样时加入一些氟化钠，使硅以四氟化硅逸出。夹杂在硫酸铅沉淀中的少量铁（III）和铜（II），可分别加入少许抗坏血酸和硫脲掩蔽除去。三、试剂浓盐酸；浓硝酸； H2SO4（1+1）5%；硫脲固体（A.R.）; 抗坏血酸（A.R.）； HAC-NaAC 溶液（pH5.5-6.0）；称取 NaAC.3H2O 200g,用水溶解后加 10mL 冰醋酸，定容于 100mL 容量瓶中，摇匀；二甲酚橙溶液 0.2%； EDTA 溶液（0.3mol/L）称取 11gEDTA 钠盐，加热溶解后稀释至 1L，摇匀，冷却备用。四、测定步骤

实验二钢铁中锰的测定（亚砷酸钠一亚硝酸钠滴定法）一、实验的目的、要求1.掌握亚砷酸钠——亚硝酸钠滴定法测锰的原理及其方法。2.了解设置障碍性实验的方法。3.了解含碳化物试样的处理方法。二、原理试样用硫磷混酸溶解，以HNO,破坏碳化物，AgNO,为催化剂，（NH）S,O氧化Mn（I）为Mn（W），然后用NagAsO-NaNO,混合溶液滴定，主要反应如下：样品分解：MnS+HSO,=MnSO+HS+3MnS+14HNO,=3Mn(NO)2+3H,SO.+8NO++4H,OMnC+3H2SO=3MnSO4+3H++C3MnC+28HNO;=9Mn(NO,)2+10NO++3CO2++14H20锰的氧化：2AgNO, +(NH4)2S,O:=Ag2SOg+2NHNO)Ag2S,Og+2H20=Ag202+2H,S045Ag20,+2Mn(NO)2+6HNO,=2HMnO,+10AgNO,+2H20锰的滴定：5NaAs0,+HMnO,+4HNO=2Mn(NO2+5NaAsO,+3H,5NaNO,+2HMnO+4HNO,=2Mn(NO）2+5NaNO,+3H20样品分解主要靠硫酸及硝酸，磷酸存在主要有以下几方面作用：1.过硫酸铵氧化锰时，常有部分锰被氧化为MnO沉淀，致使锰氧化不完全。而磷酸可使锰转变为稳定的、水溶性的三价锰磷酸盐配合物［Mn（PO.）2]3-，再和过硫酸铵作用，就容易氧化为高锰酸。2.高锰酸不稳定，尤其当锰含量高时，煮沸或加热时间过长，更易发生分解：求鼠，核就微4HMnO=4MnO++2H,0+302个磷酸可增加高锰酸的稳定性，当磷酸存在时，在100ml溶液中有15mg锰可顺利滴定，即使高达100mg锰亦可滴定。若无磷酸存在，只有2mg锰被滴定。3.磷酸能与Fe+生成无色可溶生配合物[Fe(PO4)2]-消除Fe+的颜色干扰，使滴定终点易于判断。锰氧化时酸度应控制在2-4mol/L。超过此酸度锰氧化不完全，或甚至完全不被氧化。若酸度太低，可产生MnO,沉淀析出。氧化锰时多余的（NH）S,O应煮沸使之分解除去：2(NH),S,O+HO-2(NH)SO+2煮沸时间要严格控制，若煮沸时间不够锰氧化不完全，煮沸若过久，高锰酸会分解，般煮沸30-45S，停止煮沸后让热溶液再放置2min，使锰氧化完全。此时溶液中剩余的少量（NH）2SO，经冷却并加NaCI完全除去AgNO,后，氧化Mn（II）的速度极慢，此时立即滴定，不会造成明显误差。此外Ag经NaCI除掉后，滴定剂中NayAsO也不再与Ag*作用生成沉淀而干扰测定。在冷溶液中加入NaCI沉淀AgNO，不致可使CI在酸性热溶液中还原高锰酸。5

高锰酸还原时，常选用亚砷酸钠一亚硝酸钠混合溶液作滴定剂。原因是钢中通常会有铬钒等元素，在用（NH4）2S,O氧化锰时，铬、钒也会被氧化成高价状态[Cr（VI）、V（V)]；若用亚铁溶液滴定高锰酸，[Cr（VI)、VV)]也同时被滴定，且CI存在又有诱导反应，所以不用亚铁而用上述混合溶液滴定，不过，此混合滴定剂不能将Mn（I）完全还原为Mn（Ⅱ）1)，且还原程度与实测条件有关，因此本法测锰，分析结果不能用标液的理论浓度计算，必须用与试样平行操作的标样的滴定度换算。实验证明，将亚砷酸钠与亚硝酸钠按1：1的物质量比混合作滴定剂，可在室温下进行滴定，且滴定终点由淡红色变为白色（若含铬则为淡黄色），易于判断。由于亚硝酸钠与高锰酸作用缓慢，故滴定速度不宜过快，特别是近终点（溶液呈淡红色时），滴定速度更慢，否则易过量。本法测锰，由于选用了对高锰酸有选择性还原作用的混合滴定溶液，在测定条件下，过量的（NH4）2S,Og、Cr(VI）、V(V)等均不被还原。但若试样中含铬、钻量大时，因CrzOF显橙色，Co（IⅡI）本身显粉红色，使终点难判断。钨量高时，在酸性液中可产生黄色钨酸沉淀，也影响终点观察，所以应设法消除。本法适用于生铁、碳钢、合金钢和铁粉中含0.10-2.5%的锰量的测定。三、试剂1.浓HNO,2.（NH4）20，溶液20%（用时配）3.AgNO溶液0.5%称取0.5AgNO，溶于水中，滴加数滴浓HNO，用水稀释至100ml，于棕色瓶中。4.混酸HSO,+HPO+H2O(150+150+700）5.NaCI溶液0.4%称取4gNaC,用硫酸（2+3）溶解，稀至1L6.NagAsO,-NaNO,混合溶液0.05mol/L称取2.42gNagAsO（A·R）和0.86gNaNO2（A·R）置于1000ml烧杯中，用水溶解并释至1000ml，搅匀。或称取1.25-1.3gAs20g，置于1000ml烧杯中，加15%NaOH溶液25ml，低温加热溶解，用水稀释至200ml，滴加硫酸（2+3）使溶液呈酸性，并过量2-3ml，然后用15%碳酸钠溶液中和至pH6-7，再加入0.86gNaNOz，用水稀至1000ml，搅匀。四、测定步骤1.NagAsO-NaNO混合浴液的标定称取三份与试样锰量相近的标准样品，按试样分析操作进行。三份样品所耗混合溶液毫升数的极差不超过0.20ml，即可取其平均值，计算该溶液对锰的滴定度。2.试样分析称取试样（含锰0.1-1.0%称0.25-0.26g，1.0-2.5%称0.12-0.13g）置于250ml锥形瓶中，加15ml硫磷混酸（2,3.4]，低温加热溶解后，滴加HNO，破坏碳化物，煮沸驱尽氮氧化物（5]，用水稀至体积约40ml(6)。加0.5%AgNO，溶液5ml，20%（NH4）2S2Og溶液5ml，低温加热煮沸45S，取下，放置2min，流水冷却至室温。加0.4%NaCI溶液5ml，摇匀，立即用NagAsO，-NaNOz溶液以不变的速度进行滴定（每分钟不超过6ml），当溶液呈微红色时，以更慢的速度滴定至粉红色消失为终点[7]，计算锰的含量百分数。3.障碍性实验实验样品用标钢；实验方法同试样分析，只对其中某些条件进行改动；将实验数据与标钢含量比较，有何实验现象和结论。6

（1）本法氧化锰时，加了AgNO、（NH）2S2Og，并加了热，但不出现HMnO.紫红色，试分析原因及排除。用实验数据说明。设硫磷混酸加入量为2.5（补加13ml水）、25ml、50ml其余同试样分析。(2)用NagAsO-NaNO,滴定HMnO时，出现终点返红，结果偏高的现象，试分析原因及排除。用实验数据说明。设NaCl用量分别为：0.00、2.50、3.00ml。（3)本法测锰时，Mn（I）是被氧化完全了的，NaCI也是加了的，但锰的结果偏低，试分析原因及排除。用实验数据说明。设煮沸放2min，加NaCI立即滴定（约85℃）；加热至沸后加NaCI立即滴定（约100C）。（4)本法测锰时，酸度、温度正常，但出现Mn（ⅡI）氧化不完全，结果偏低，试分析原因及排除。用实验数据说明。设AgNOg用量为：0.00、0.20、2.50ml；（NH）2S20g用量为：0.20、0.50、2.50ml。五、附注1.若单独使用NagAsO作滴定剂，虽能和高锰酸迅速起反应，但不能定量进行，HMnO不是全部还原为Mn（I），而有部分被还原为Mn(IV）、Mn（Ⅲ）其平均为Mn+3.3,使溶液呈黄绿或棕色，终点难以判断。若单使用NaNO2作滴定剂，虽能按反应式定量进行，但在室温下反应速度非常慢，不适于滴定分析。将两者混合，可互相取长补短，在室温下使滴定近于化学计量，且即使样品中含少量的铬也不需予先分离。2.含铬量>5mg时，按分析步骤称样置于250ml锥瓶中，加5~10ml王水，加热溶解（高硅试样可滴加数滴氢氟酸），加5mlHCIO4，加热蒸发冒烟使Cr（Ⅲ）氧化为Cr（VI），分数次滴加浓HCI,每次加HCI后须加热至冒烟。蒸至糖浆状，取下稍冷，靠瓶壁加8ml硫磷混酸（H2SO4+H,PO,+H2O=1+1+1),加水稀至体积约40ml,以下按分析步骤进行。3.生铁试样：按分析步骤称取试样，置于250ml锥瓶中，加15ml硫磷混合酸（H2SO+H,PO+H2O=150+150+700），低温加热溶解（如试样难溶，可加1mIHNO助熔，如体积蒸发太多时，可添加少量水），滴加HNO，氧化，煮沸驱尽氮氧化物，用快速滤纸过滤于另一250ml锥瓶中，用HNO（2+98）洗涤瓶和滤纸数次，加水稀至体积约40ml，以下按分析步骤进行。4.磷酸使钨生成磷钨配合物HsPO4·12WOs，以消除钨的干扰。5.若溶液仍有黑色不溶物，应将试液蒸发刚冒烟时，小心滴加约2mIHNO，以破坏碳化物，继续冒烟直至溶液清澈，取下冷却。6.试液中含钻>5mg时，则按Co：Ni=1:4的比例加入镍溶液【称取47.85g硫酸镍（NiSO4）·7H2O，用水溶解，滴加数滴硫酸，用水稀至100ml，此溶液1ml含10mgNil，然后加水稀至体积约40ml。以下按分析步骤进行，加入镍后滴定终点为灰绿色。7.为检查滴定是否过量，可在滴定后的试液中加1滴0.16%高锰酸钾溶液，如试液呈微红色，说明滴定正常，反之滴定过量。8.本法不适于高锰的测定。因当锰量高时，高锰酸不稳定，使煮沸分解过剩的（NH4）2S2O的时间很难掌握，得不到可靠的结果。7

实验三锡青铜中铜、锡的含量测定一、实验的目的、要求1.掌握置换法测铜合金中铜、锡的方法原理。2.了解本法用不同的掩蔽剂掩蔽铜时，对测锡终点颜色的影响情况。3.进一步熟悉二甲酚指示剂及EDTA配合物有关性质。二、原理锡青铜以铜、锡为主，锡含量大多在3-14%范围内，一般还含有锌、铅及少量的铁、铝等元素。当合金中含锡量>1%时，多用EDTA滴定法、次磷酸钠还原一碘酸钾滴定法及碘量法测定锡。铜合金中铜是主体元素，一般合金中含铜量在50-98%，所以常用电解分析法、碘量法及EDTA滴定法测铜。Cu（I）与EDTA在近中性介质中，可形成较稳定的蓝色配合物（1gK=18.8）。但干扰元素较多，为提高滴定的选择性，多用置换滴定法进行分析。Sn（IV）在pH1-6时可和EDTA定量配合，形成稳定的配合物（1gk=22.11)，为提高选择性，也多用置换法分析。本方法测锡青铜中铜、锡的含量，是将试样用HCI-H2O2溶解后，分别进行铜和锡的测定。铜的测定：在试液中先加入过量的EDTA配位铜和共存的金属离子，在pH5-6的条件下，以二甲酚为指示剂，用Zn2+盐标准溶液滴定过量的EDTA（不计体积），再加入硫脲（同时加入少量的抗坏血酸和邻菲罗啉，组成三元掩蔽体系）选择性地夺取CuY中的铜并释放出与Cu2+等摩尔的EDTA：CuY+L（代表硫脉）=CuL+Y释放出的EDTA再用Zn2+盐标准溶液滴定至微红色为终点。有关反应式如下：Y*-+Zn2+=ZnY2-Zn2++XO-Zn-XO（黄色）（红色）根据消耗Zn?+盐标液的量，计算Cu%。锡的测定：试样用HCI+H2O2溶解后，锡氧化为四价，在酸性溶液中加入过量的EDTA溶液配位锡、铜及其它共存金属离子，在pH5-6的条件下，以二甲酚橙作指示剂，用Zn盐标液滴定过量部分的EDTA（不计体积）。再加入NH4F,此时溶液中只有SnY配合物中的Sn4+与F-作用，生成更稳定的SnF-配合物，同时释放出与Sn*+等摩尔的EDTA。有关反应为：Sn4++H2Y2-=SnY+2H*SnY+6F-+2H*=SnFg-+H,Y2释放出的EDTA，再用Zn2+盐标液滴定至深蓝色为终点。有关反应如下：H2Y2-+Zn2+=ZnY2-+2H*Zn2++XO-Zn-xO（黄色）（红色）9