主题:【第三届原创参赛】硫酸锆测试方法改进

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chenshaoj
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现在硫酸锆溶液浓度分析方法大约有以下2种:

1、          EDTA络合滴定法

2、          重量法

第一种方法是以二甲酚橙为指示剂,用EDTA标准溶液滴定至溶液由红色变为黄色即为终点,但通过长期运用,发现该方法指示剂指示终点颜色变化不明显,易照成较大误差;第二种方法是利用硫酸锆本身纯度很高,在配制的过程中又不用外加入任何化学物质即可溶解,所以取定量硫酸锆溶液,将其蒸发至干燥后,根据坩埚重量差即可计算出硫酸锆溶液的浓度,该方法较为准确,但大家都应该了解,重量法耗时很长,如果坩埚恒重不好的话,也容易造成较大误差;所以上述两种方法都具有一定的缺陷,不利于在生产中运用。

所以我就改变思路,既然硫酸锆在配制的过程中并没有加入任何东西助溶,而硫酸锆又容易水解,其水解方程式如下:

Zr(SO4)2+2H2O=2H2SO4+ZrO2

  我们为何不能采用酸碱滴定其水解生成的硫酸从而计算出其氧化锆的浓度呢?所以就开始实验:

      定量取一定体积的硫酸锆溶液(一般为2mL),加水稀释后以甲基红-亚甲基蓝为指示剂,用NaOH标准溶液滴定,溶液颜色由红色变为蓝色即为终点。

      想法很好,但在实验的过程中发现了问题:由于在滴定的过程中,溶液的PH不断升高,所以硫酸锆也不断水解生成氧化锆,氧化锆会吸附指示剂,造成终点时变色不明显,而且颜色极易退掉,所以无法准确判断终点,换用其它酸碱指示剂(如酚酞等)也存在同样的问题。

      既然溶液中的沉淀物会影响终点的判断,那为什么我们不把沉淀过滤后再来滴定呢?说干就干,通过实验发现,加入EDTA后硫酸锆也会水解(至今也没有想明白原理),而EDTA是中性化合物,不会对酸碱滴定产生误差,所以我就在硫酸锆溶液中加入EDTA溶液,等到硫酸锆全部水解后减压过滤,洗涤沉淀,滤液转移至三角瓶中以甲基红-亚甲基蓝为指示剂为指示剂,用NaOH标准溶液滴定,溶液颜色由红色变为蓝色即为终点;这次终点颜色很好判断,变色明显也不褪色,窃喜还以为成功了,但通过做几次平行样品后发现了问题:各次平行样品测定结果相差很大。这是什么原因呢?想来想去终于发现了问题:在加压过滤的过程中,溶液根本就没办法保证其全部将其水解生成的硫酸洗下来,而且EDTA是否会影响最后的滴定也不知道,另外这种方法也比较复杂,背离了我的初衷,所以该方法以失败告终。

        后来又想了很多方法,比如直接用EDTA络合滴定时采用络黑T为指示剂等,最后发现也是存在指示终点不明显的老问题。

        那我们可不可以采用反滴定法呢?那就用实验来说话吧:在硫酸锆溶液中定量加入过量的NaOH标准溶液,这时由于溶液呈碱性,硫酸锆早就全部水解了,而且溶液有一部分过量的NaOH,不过滤,以酚酞为指示剂,用盐酸标准溶液滴定至溶液红色刚好消失即为终点。通过实验,发现终点变色很明显,几个平行样品分析做出来结果基本一致,而且数据和定量配制的硫酸锆浓度刚好吻合。哈哈,实验成功,经过整理的方法如下:




1、              原理

硫酸锆水解后生成硫酸和氧化锆,先在硫酸锆溶液中定量的加入过量的氢氧化钠标准溶液,将水解出来的硫酸全部中和,过量的氢氧化钠以酚酞为指示剂用盐酸标液滴定至溶液红色消失即为终点。

  Zr(SO4)2+2H2O=2H2SO4+ZrO2

  H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O

  NaOH+HCL=NaCL+H2O

2、              测定步骤

移取10mL硫酸锆溶液于100mL容量瓶中,定容,摇匀。移取上述制备液10mL300mL三角瓶中,加入约50mL蒸馏水,再用碱式滴定管准确加入20.00mL0.5mol/L的氢氧化钠标准溶液,摇匀。加入2-3滴酚酞指示剂,溶液呈红色,用0.5mol/L的盐酸标准溶液滴定至红色刚好消失即为终点。


式中:
C1--------氢氧化钠标准溶液浓度mol/L

      V1--------加入氢氧化钠标准溶液的体积mL

      C2--------盐酸标准溶液浓度mol/L

      V2--------滴定时所消耗的盐酸标准溶液的体积mL

      123.22------氧化锆的分子量g/mol

      4-----------1mol氧化锆所产生的硫酸需要4mol氢氧化钠中和
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chenshaoj
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原文由 yuduoling(yuduoling) 发表:
公式可以在文档里做好了再粘贴过来啊

就是粘贴过来的呀,过来就看不见了
老化验工
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直接粘贴的公式只出现一个文本框,公式应该做成图片后,按图片方式导入。
比较简单的一个方法是:将已经编辑好的含有公式的word文档另存为“网页”文件(不是单个的网页哦!),就暂时放在桌面上吧,它会自动生成一个同名的文件夹,你要的所有公式都已被转化成一个个的图片。然后将你的word文档粘贴到你发的新帖子中,有公式的地方,出现一个无边的文本框。鼠标移动到此可以看到的,你逐一删除,然后逐一导入公式图片(在刚才提到的文件夹里),当然,图片不要张冠李戴。
魅力星光
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把公式剪成图片,再以图片上传!

如果是原创作品,可以修改主题,在主题前加上第三届原创网络参赛贴字样!
〓疯子哥〓
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加入EDTA后硫酸锆也会水解——是不是锆和EDTA形成络合?
您直接加NaOH会不会形成Zr(OH)4呢?
老化验工
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    返滴定法是滴定分析中比较常用的方法,它可用于滴定反应慢,没有合适指示剂,试液会封闭指示剂等情况。
    四价锆测定比较常用的方法是EDTA滴定,用酸碱滴定的返滴定法原理也是可以测定的,但加碱生成氢氧化物沉淀后,再用酸返滴定时,由于高价金属离子的氢氧化物体积疏松,吸留和包夹现象比较明显,还可能生成碱式盐、多氢氧基的桥式结构沉淀等原因,定组成上有一些困难,另外,过滤再滴则氢氧化物过滤较慢,吸杂严重,洗涤次数过多,不滤吧,絮状沉淀会吸附指示剂,终点变色不敏锐,因此,很少用酸碱滴定法(返滴定)测定金属离子浓度。不过楼主已经做了实验,表明精密度可以,方法还是可行的,建议用标准样多做几组试验,尤其是不同浓度、不同温度的标准液测定试验(浓度高时表面吸收会更严重),看有没有很好的重现性和准确度。
    锆的返滴定法测量,还是建议用EDTA络合滴定法。你用直接滴定法肯定是不行的,因为锆氧离子的水解性很强,不可能在PH4-5下测定,建议在水溶液中加入过量EDTA,调PH1左右,适当加热促进络合,然后在室温下用醋酸钠或六次甲基四胺溶液小心中和到PH5-5.5,用铅标准溶液滴定或锌标准溶液滴定(XO指示)。这样就可避免锆的水解了。
    锆溶液直接加过量EDTA,由于PH值急剧升高(EDTA溶液的PH值4.4左右),水解比络合来得快,因此出现白色混浊,沉淀一旦生成,再通过络合作用来溶解就困难一些了。
chenshaoj
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原文由 zlhuang0132(zlhuang0132) 发表:
    返滴定法是滴定分析中比较常用的方法,它可用于滴定反应慢,没有合适指示剂,试液会封闭指示剂等情况。
    四价锆测定比较常用的方法是EDTA滴定,用酸碱滴定的返滴定法原理也是可以测定的,但加碱生成氢氧化物沉淀后,再用酸返滴定时,由于高价金属离子的氢氧化物体积疏松,吸留和包夹现象比较明显,还可能生成碱式盐、多氢氧基的桥式结构沉淀等原因,定组成上有一些困难,另外,过滤再滴则氢氧化物过滤较慢,吸杂严重,洗涤次数过多,不滤吧,絮状沉淀会吸附指示剂,终点变色不敏锐,因此,很少用酸碱滴定法(返滴定)测定金属离子浓度。不过楼主已经做了实验,表明精密度可以,方法还是可行的,建议用标准样多做几组试验,尤其是不同浓度、不同温度的标准液测定试验(浓度高时表面吸收会更严重),看有没有很好的重现性和准确度。
    锆的返滴定法测量,还是建议用EDTA络合滴定法。你用直接滴定法肯定是不行的,因为锆氧离子的水解性很强,不可能在PH4-5下测定,建议在水溶液中加入过量EDTA,调PH1左右,适当加热促进络合,然后在室温下用醋酸钠或六次甲基四胺溶液小心中和到PH5-5.5,用铅标准溶液滴定或锌标准溶液滴定(XO指示)。这样就可避免锆的水解了。

谢谢提出宝贵意见,我就是想用EDTA返滴定法来测定,但苦于没有方法,直接加入过量的EDTA硫酸锆早就水解了,根本不能与EDTA络合,你的意思是先将硫酸锆溶液调节至PH=1,然后在加入EDTA加热络合吗?
    锆溶液直接加过量EDTA,由于PH值急剧升高(EDTA溶液的PH值4.4左右),水解比络合来得快,因此出现白色混浊,沉淀一旦生成,再通过络合作用来溶解就困难一些了。
chenshaoj
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原文由 zlhuang0132(zlhuang0132) 发表:
    返滴定法是滴定分析中比较常用的方法,它可用于滴定反应慢,没有合适指示剂,试液会封闭指示剂等情况。
    四价锆测定比较常用的方法是EDTA滴定,用酸碱滴定的返滴定法原理也是可以测定的,但加碱生成氢氧化物沉淀后,再用酸返滴定时,由于高价金属离子的氢氧化物体积疏松,吸留和包夹现象比较明显,还可能生成碱式盐、多氢氧基的桥式结构沉淀等原因,定组成上有一些困难,另外,过滤再滴则氢氧化物过滤较慢,吸杂严重,洗涤次数过多,不滤吧,絮状沉淀会吸附指示剂,终点变色不敏锐,因此,很少用酸碱滴定法(返滴定)测定金属离子浓度。不过楼主已经做了实验,表明精密度可以,方法还是可行的,建议用标准样多做几组试验,尤其是不同浓度、不同温度的标准液测定试验(浓度高时表面吸收会更严重),看有没有很好的重现性和准确度。
    锆的返滴定法测量,还是建议用EDTA络合滴定法。你用直接滴定法肯定是不行的,因为锆氧离子的水解性很强,不可能在PH4-5下测定,建议在水溶液中加入过量EDTA,调PH1左右,适当加热促进络合,然后在室温下用醋酸钠或六次甲基四胺溶液小心中和到PH5-5.5,用铅标准溶液滴定或锌标准溶液滴定(XO指示)。这样就可避免锆的水解了。

谢谢提出宝贵意见,我就是想用EDTA返滴定法来测定,但苦于没有方法,直接加入过量的EDTA硫酸锆早就水解了,根本不能与EDTA络合,你的意思是先将硫酸锆溶液调节至PH=1,然后在加入EDTA加热络合吗?
   
chenshaoj
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原文由 魅力星光(kikiaa) 发表:
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