主题:【第六届原创】图文再现经典方法中的经典“高氯酸脱水重量法测定硅铁中的硅”

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图文再现经典方法中的经典“高氯酸脱水重量法测定硅铁中的硅”

    重量法测定硅的关键,在于脱水是否完全。用盐酸脱水效果较差,需进行二次脱水;硫酸脱水比盐酸要好一些,但冒烟时产生飞溅;高氯酸脱水所得二氧化硅较纯净,在日常分析中,对于低含量的硅,一次脱水脱水即可。对于高含量的硅,则需要二次脱水,而且数据的稳定性好,绝对是经典方法中的经典方法!!下面就结合图给大家再现一下经典方法。

1 方法原理

用过氧化钠-碳酸钠混合熔剂熔融试料,盐酸酸化,高氯酸二次冒烟,使胶体的硅酸脱水,形成不溶性的硅酸。沉淀于10001100℃灼烧至恒量。加硫酸、氢氟酸处理,使硅呈四氟化硅逸出,再灼烧至恒量。由加氢氟酸处理前后的质量差计算硅的质量分数。

2 试剂
2.1 混合熔剂,过氧化钠+碳酸钠=2+1

2.2 盐酸,r1.19g/mL

2.3 高氯酸,r1.67g/mL

2.4 氢氟酸,r1.15g/mL

2.5 盐酸,11595

2.6 硫酸,11

2.7 硝酸银,10g/L

3 操作步骤

3.1 称样

首先天平要注意归零。称取0.20000g粒度小于0.125mm的试样,精确至0.0001g随同试料做空白试验。

天平万分之一的,绝对称量有保证!



3.2 试料处理

将试料置于盛有6g混合熔剂的镍坩埚中,混匀,再盖2g混合熔剂。先低温烘焙至焦黄色,再于850°C的高温炉中或喷灯上熔融至透明。取出稍冷,用水吹洗净坩埚外壁。将坩埚放入300mL烧杯中,加约100mL近沸水,盖上表面皿。待剧烈作用停止后,用热水及盐酸洗净坩埚并取出。边搅边缓慢向浸出液加盐酸酸化至溶液澄清。

(酸化完全)

于电热板或低温电炉上加热并蒸发至体积约50mL,加50mL高氯酸,加热蒸发至冒高氯酸烟盖严表面皿,继续加热至浅黄色糊状

          (冒高氯酸烟近干)

取下稍冷,缓慢加20mL盐酸(11),加热水至体积约100mL,搅拌使盐类溶解。趁热用中速滤纸过滤于300mL干净烧杯中。用带橡皮头的玻璃棒仔细擦洗玻璃棒及烧杯,用热盐酸(595)洗涤沉淀56次。再用热水洗沉淀至无氯离子[用硝酸银溶液(10g/L)检查,或用pH试纸检查(pH56)]

3

将滤液移入原烧杯中,补加20mL高氯酸,按上述操作再冒烟脱水一次,过滤、洗净,回收滤液中硅(这个如果操作得当一般不需要进行测定),类似图省略。

(二次脱水,浓缩体积中………)

3.3 灰化、灼烧

    将两次沉淀连同滤纸移入铂坩埚中,低温灰化滤纸后,将坩埚置于10001050°C马弗炉中灼烧3040min,取出稍冷,置于干燥器中冷至室温,称量。反复灼烧至恒量(m1)。

(合并滤纸)(准备灰化)



灰化1  灰化2  灰化完成



灼烧后的空白  灼烧后的试样



往铂坩埚中加入4滴硫酸(1+1),加入58mL氢氟酸(浸没沉淀),低温加热蒸发至硫酸烟冒尽。再置于10001050°C马弗炉中灼烧1015min,取出稍冷,置于干燥器中冷至室温,称量。反复灼烧至恒量(m2)。



5 计算

按下式计算硅含量,以质量分数表示:

     Wsi%=100*[(m1-m2)-(m3-m4)]*0.4674/m   

式中:m1—氢氟酸处理前沉淀和铂坩埚的质量,g

            m2—氢氟酸处理后残渣和铂坩埚的质量,g

            m3—氢氟酸处理前空白和铂坩埚的质量,g

            m4—氢氟酸处理后空白残渣和铂坩埚的质量,g

m—试料的质量,g

            0.4674——二氧化硅换算成硅的系数。

(到这一步,才真的有了结果)
4 注意:

1.一般加入20 mL高氯酸脱水就已完全,但是建议多加高氯酸,加入量在40-60 mL之间测定结果较稳。

2.高氯酸冒烟回流保持时间在15-25 min之间,控制高氯酸冒烟,体积近干。

3.该方法的空白一般很低,如果实验空白过高,请排查试剂等实用药品或操作带来的影响,比如环境……

4.该方法周期过长,一般需要3天左右,对于没有耐性的朋友,请选择硅氟酸钾法测定。

5.滤纸的水柱好坏直接决定了分析周期的长短,但是现在的漏斗真不给力,做不住水柱的情况太多太多,一定要有足够的耐心。

6.灼烧的时候,最好先开门,如果有黑点,结果会偏高!

7.二次脱水后的滤液可不测定,含量非常的少!

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zyl3367898
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测定步骤相当繁琐,楼主真有耐心,酸化时冒烟也够炝人的,最不愿意做的就是酸化了。
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原文由 yuduoling(yuduoling) 发表:
适当多加一点高氯酸,能够使结果更稳定。


是的,一般20ML就够用,但是40-60的数据比较稳定,脱水效果也比较好。
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原文由 zyl3367898(zyl3367898) 发表:
测定步骤相当繁琐,楼主真有耐心,酸化时冒烟也够炝人的,最不愿意做的就是酸化了。


相当的繁琐,最不爱做的就是这个,一整3天,迷糊。现在鼻子都不灵了,问不到味道了。
lilongfei14
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原文由 lilongfei14(lilongfei14) 发表:
非常好的分析,这样可以指导大家分析


这个是经典方法啊,不过操作实在是太麻烦了,周期太长了,做的人崩溃。
llf0814
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原文由 llf0814(llf0814) 发表:
做这个含量偏高什么原因


没有洗干净或者灰化不好
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原文由 云☆飘☆逸(denx5201314) 发表:

版面排版老变,我也没办法,就这样将就看吧!主要过程都很清楚。不明白的可交流。


报告!按照此法做了实验,发现在碱融过程中,镍坩埚被严重腐蚀!

我加入无水碳酸钠—过氧化钠(1:2)熔剂9g,镍坩埚中混匀,电热板上低温烘焙至焦黄,放置850℃高温炉中熔融15min取出,冷却后加100mL沸水,此时发现坩埚腐蚀严重,溶液底部有黑色沉淀(此沉淀带有金属光泽,在加盐酸时与酸剧烈反应,伴随气泡产生)
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