主题：【第六届原创】氟硅酸钾滴定法在测定矿石中二氧化硅的应用

氟硅酸钾滴定法在测定矿石中二氧化硅的应用

实验原理：测定二氧化硅的氟硅酸钾法，是根据硅酸在有过量的氟离子和钾离子存在下的强酸性溶液中，能与氟离子作用生成氟硅酸离子 SiF 6 2- ，并进而与钾离子作用生成氟硅酸钾（K₂ SiF 6 ）沉淀。该沉淀在热水中定量水解生成相应的氢氟酸，因此可以用酚酞作指示剂，用 NaOH 标准溶液来滴定至溶液呈微红色即为终点。其反应方程式如下：SiO₃^2- + 6F^- + 6H⁺[img=,51,30]file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image001.jpg[/img]SiF₆^2- + 3H₂O

SiF₆^2- + 2K⁺[img=,51,30]file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image001.jpg[/img]K₂ SiF₆

K₂ SiF₆ + 3H₂ O [img=,51,30]file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image001.jpg[/img]2KF + H ₂ SiO₃+ 4HF

4HF + NaOH [img=,51,30]file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image001.jpg[/img]NaF + H₂ O

1.方法适应性：

该方法适用于铁矿石、岩石，矿石及冶金炉渣中，二氧化硅含量≥1％～70％的试样，（操作的溶液中含Si量在0.5mg～50mg的范围内）含二氧化硅量的测定。

2.方法概要：

试样用碱熔酸化，在含有3mol/L硝酸（含有盐酸但浓度以硝酸计）的溶液中，加KCl使呈KCl的饱和溶液，于该溶液中加入KF，使Si呈K₂SiF₆↓，用KCl饱和的30％～50％乙醇溶液洗涤氟硅酸钾沉淀中所含残余的游离酸。纯净的氟硅酸钾在沸水中水解，析出游离酸，用氢氧化钠标准溶液滴定游离酸，间接计算SiO₂的含量。

3.试剂

3.1氢氧化钾（钠）

3.2氯化钾

3.3硝酸：ρ＝1.42 g/ml（分析纯）

3.4盐酸ρ＝1.19g/ml  （分析纯）

3.5氟化溶液 200g/L 于塑料器皿（瓶）中配制或保存

3.6氯化钾—乙醇洗液乙醇＋水＝1＋2加KCl至饱和

3.7溴麝香草酚蓝—酚红指示剂溴麝香草酚蓝及酚红指示剂，各取0.2g溶解于20ml无水乙醇中，加30ml热水，搅拌使完全溶解，混匀。

3.8中和水将本次测定所需的中和水盛于300ml锥形瓶中，于电炉上煮沸加2ml溴麝香草酚蓝—酚红指示剂，滴加氢氧化钠标准溶液（3.9）至呈蓝紫色。

3.9氢氧化钠标准溶液

3.9.1氢氧化钠储备溶液：c（NaOH）≈0.1mol/L 称取4gNaOH溶解于1000ml，煮沸过的蒸馏水中，并加10ml浓度为200g/L的Ba(OH)溶液，储存于塑料瓶中。置暗处3天～4天后使用。

3.9.2氢氧化钠标准溶液配制：c（NaOH）≈0.0020mol / L。取20ml氢氧化钠储备液（3.9.1），以新煮沸并冷却至室温的蒸馏水稀释至1000ml，混匀。

氢氧化钠标准溶液的标定：

标定法有多种，介绍一种直接标定法：

称取0.1000g～0.5000g基准苯二甲酸氢钾（经105℃干燥1h，并在干燥器中冷却至室温）三份，分别于经烘干的250 ml三角瓶中，加100ml沸水，及3~5滴酚酞指示剂（酚酞10g/L乙醇溶液），用待标定的氢氧化钠标准溶液（3.9.2），滴定至呈粉红色为终点。计算：

        T＝0.002032（mg/mL）

式中：T＝滴定度：每ml标准溶液相当的mg二氧化硅含量（mg/L）

4.试样

样品应用K＝0.1的缩分系数加工、粉碎、研磨至通过150目（φ0.1mm）筛孔，送化验试样总量大于250g（重要的样品或因需要应在粉碎至φ1mm时留大于250g付样保存），待测定的部分试样还应于100℃～110℃烘干1h，于干燥器中冷却至室温，并保存于干燥器中。

5.分析步骤

5.1试料

称取试样0.1000g，当SiO₂含量小于5％时称取0.2000g试样。

5.2空白试验

随同试料作空白试验

5.3测定

5.3.1将试料（5.1）置于60ml锆坩埚中，加入4g氢氧化钾（3.1），于高温电炉上加热驱除水分，直至氢氧化钾熔融。移入600℃～650℃马弗炉中继续熔融5min～10min。取出冷却至室温。

5.3.2用湿棉球将坩埚底擦净，卧放于250ml的特氟龙烧杯中，加入50ml沸水缓缓摇动，使与熔块接触，待剧烈反应停止后，缓缓加入20ml盐酸（3.4），用镊子取出坩埚并用热水洗净坩埚。往溶液中加10ml硝酸（3，3）。冷却至室温（若在冬季因有时气温太低，冷却会出现氯化钾的晶体析出，因该晶体中包含有残余酸，洗不净会与氟硅酸钾沉淀在一起，影响测定，所以遇此情况时，可加热溶液使KCl结晶溶解，再进行下面步骤，但是要注意一定将温度控制在＞35℃。当夏季室温超过35℃，会影响氟硅酸钾沉淀不完全，也需要控制在＞35℃），逐渐地边搅拌边加KCl粉，如溶解则再加，直至在搅拌下有少量KCl粉不溶解剩余下来（此时溶液已成为氯化钾饱和溶液），约加KCl（3.2）粉3g～5g。加少许泸纸浆，用塑料量杯加10ml氟化钾溶液（3.5），以塑料棒搅拌1min～2min，放置片刻。

5.3.3在塑料漏斗上用氯化钾—乙醇洗液（3.6）将快速滤纸调好（用水调的滤纸，调完后要用氯化钾—乙醇洗液洗涤3次以上），过滤，当溶液流完后，用氯化钾—乙醇洗液（3.6）洗塑料烧杯2～3次，洗沉淀5～7次，洗去绝大部分游离酸。展开滤纸及沉淀，贴在原塑料烧杯壁上（如要短时间存放则浸入氯化钾—乙醇洗液中）加入10ml氯化钾—乙醇洗液（3.6）。

5.3.4加2ml溴麝香草酚蓝－酚红指示剂（3.7），用氢氧化钠标准溶液，小心滴定中和残余的游离酸至蓝紫色为第一终点（可不计数）。加入150ml沸腾的中和水（3.8），搅拌使氟硅酸钾分解析出游离酸，用氢氧化钠标准溶液（3.9.2）滴定至亮蓝紫色为（第二）终点，记下消耗的体积。

6.分析结果的计算

按下式计算二氧化硅的质量分数：

w（SiO2)%=T（V-V₀ ）*100/m_s

式中：T—氢氧化钠标准溶液对二氧化硅的滴定度（mg/mL）

      V—滴定第二终点时消耗氢氧化钠标准溶液的体积（ml）

      V₀  -滴定空白时消耗氢氧化钠标准溶液的体积（ml）

      m_s—试料量（g）