氟硅酸钾法测定二氧化硅.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流氟硅酸钾法测定二氧化硅.精品文档.氟硅酸钾法测定二氧化硅方法的原理、实践、应用详细讨论了氟硅酸钾沉淀生成的条件测定二氧化硅方法的原理干扰及消除、使用实践操作中常遇到的问题及解决、介绍两个应用操作规程 氟硅酸钾法测定二氧化硅方法的原理、实践、应用:上世纪七十年代以前,常量硅的测定主要应用重量法,1862年Stolba、1926年Trevere曾提出过氟硅酸钾使用于测定硅的滴定法,但都因为不稳定未能推广开来.上世纪七十年代初,国内外提出了许多实用的方法,也有许多实验室提出了用于不同样品的操作规程,当时问题较多,七十年代中期氟硅酸钾滴定法国内日见成
2、熟并且得到推广和普及.实际使用中证明氟硅酸钾滴定法测定硅,是测定常量硅的快、准的方法之一,虽然它使用较多的乙醇,但从总的来看成本不会超过重量法,又能达到快速准确测定硅的目的,所以推广的非常好非常快,这都是深入研究克服了许多缺点,才能有强有力的生命力。上个世纪.七十年代中后期它代替了大多数原来是由重量法测定的样品.成为测定常量二氧化硅广泛使用的方法之一。一. 原理: 二氧化硅滴定分析方法都是间接测定方法,氟硅酸钾容量法是应用最广泛的一种,确切的说应该是氟硅酸钾沉淀分离酸碱碱滴定法。其原理是含硅的样品,经与苛性碱、碳酸钠等共融时生成可溶性硅酸盐,可溶性硅酸盐在大量氯化钾及F-存在下定量生成氟硅酸钾
3、(K2SiF6)沉淀。氟硅酸钾在沸水中分解析出氢氟酸(HF),以标准氢氧化钠溶液滴定。间接计算出二氧化硅的含量。主要反应: SiO22NaOHNa2SiO3H2O (1) Na2SiO32HClH2SiO32NaCl (2) H2SiO33H2F2H2SiF6+3H2O (3) H2SiF6+2KClK2SiF62HCl (4)K2SiF63H2O = 4HFH2SiO32KF (5) HF NaOH = NaFH2O (6)上面(1)是表示含硅样品的分解,也可用HF分解样品。(2)分解后的试样中的硅酸盐在HCl存在下转化为可溶性的H2SiO3(3)(4)H2SiO3在大量氯化钾及F存在下生成
4、K2SiF6沉淀(5)K2SiF6沉淀溶解生成HF(6)以氢氧化钠标准溶液滴定HF,间接测定硅含量。虽然表面看起来这个过程就是样品溶解生成K2SiF6使K2SiF6溶解析出HF以标准氢氧化钠溶液滴定计算硅含量,并不复杂,实际应用时却必须注意一些关键的环节,才能得到准确的测定结果。二.实践:试液的制备: 应用氟硅酸钾滴定法,首先必须使样品中的硅完全转化为可溶性的H2SiO3或SiF4样品用碱(NaOH、KOH、Na2CO3、Na2O2)熔融,使硅完全转化为硅酸钠或硅酸钾。一般使用氢氧化钠熔融,具有温度低、速度较快,含氟较高的试样中的硅不致呈SiF4挥发损失,含铝、钛高的样品,应用氢氧化钾。实践过
5、程中证明:如果能使用氢氧化钾熔融的样品尽量使用氢氧化钾,这是因为一方面用它可以提供更多的K+,另一方面制成的试液清澈便于观察。一般样品熔融不加过氧化钠,只有样品不能被氢氧化钾完全分解时,可在加氢氧化钾的同时加入少量过氧化钠助熔.熔融的容器多用银、镍、铁等坩埚.其中使用镍坩埚的比较多,因为镍坩埚耐用,制备的溶液清澈混入的杂质较少.使用镍坩埚时,新的镍坩埚应先用无水乙醇擦去油污,放入马弗炉650灼烧30min取出于空气中冷却,形成一层很薄的氧化膜可更加耐腐蚀,延长使用寿命,熔融时应预先在电炉上加热将氢氧化钾中的水分赶尽,再入马弗炉600650熔融510min或直至熔融完全。碱熔处理样品普遍用于测定
6、各种样品的含硅量.熔融物的浸取一般用4050ml沸水20ml盐酸和10ml硝酸,一般控制体积80ml50ml,体积太大会影响氟硅酸钾沉淀,如果单称样品0.1g测定,这样就可以了,若是样品碱熔后,酸化制成的一定体积试液,然后分液测定硅(二氧化硅含量高的样品如硅酸盐等碱熔酸化制成的一定体积试液,然后分液测定硅是不适宜的,因为含硅量高样品在浸取、酸化、稀释到一定体积的试液制备时酸度降低很多,很快会析出硅胶,从而影响测定结果。即使含量较低的样品,也应在试液制备好后立即分液,否则放置时间过长也会有硅胶析出造成结果误差),则分取的部分试液中应补加20ml盐酸和10ml硝酸。用氟酸处理样品:用氟酸处理样品,
7、一般还要加硝酸共同分解样品,对于硅系列的铁合金,由于硅及其它主要成分呈单质状态存在,与氟酸加硝酸溶解反应剧烈往往还要冷却,否则会有样品的散失.对于硅呈化合物状态存在的样品,还需要在加氟酸和硝酸后加热,如果不加热样品分解不完全,但加热温度超过70SiF4会挥发损失,在聚四氟乙烯烧杯中低温蒸发至最后一定剩余1015ml体积,这样使样品分解完全硅不会损失.1947年Munter做一实验, 低温蒸发至最后氟酸体积大于1ml,氟硅酸就可以存在在溶液中,氟酸处理含硅样品时,低温蒸发至一定程度时,就会生成氟硅酸、氟酸和水的恒沸三元体系,恒沸点是116恒沸混合物的组成为:硅氟酸36%氟酸10%水54%,1ml
8、恒沸混合物含Si66mg换算为硅氟酸(H2SiF6)约0.5g.有人用氟酸处理样品测定矿石的含硅量也取得了满意的测定结果。.生成氟硅酸钾沉淀的最佳条件::杂质干扰最少是该方法的前题,由氟硅酸钾生成的反应看到:SiO32-2K6F-6H=K2SiF63H2O欲使该反应进行到底,得到完全的氟硅酸钾沉淀,K、F-、H的浓度要有足够。. 沉淀的介质和酸度:介质可以是盐酸、硝酸或盐酸和硝酸的混合酸。在盐酸的介质中沉淀时,铝、钛允许量较小,沉淀速度较慢。但可允许大量铁、钙、镁共存;在硝酸介质中沉淀,铝钛生成的氟铝酸钾和氟钛酸钾的溶解度比在盐酸中大,因此减少铝钛的干扰,但如果同时有大量钙存在时有影响。所以样
9、品中含钙、钛、铝均高时采用盐酸硝酸混合酸较好。所以一般情况使用纯硝酸或盐酸硝酸混合酸结果较好氟硅酸钾沉淀可以完全,一般酸度在34mol/L介质中进行(这里的酸度是指硝酸如果是盐酸则要酸度更高,使用纯盐酸介质结果不理想很少有人用)。氟离子和钾离子的浓度是沉淀的必要因素。氟离子和钾离适当的过量可抑制氟硅酸钾沉淀的离解,有助于降低氟硅酸钾沉淀的溶解度。一般F-的浓度要适当一般控制KF约100g/L,为了保证已生成的K2SiF6沉淀不复溶。沉淀反应最好在饱和氯化钾或饱和硝酸钾溶液中进行(有人研究提出氯化钾的最小浓度25时为100g/L、35时为120g/L的条件下氟硅酸钾沉淀完全.)。 另外温度也是不
10、可忽视的,在饱和氯化钾或饱和硝酸钾溶液中,只有在室温5mg即生成KBF4)干扰测定硅,可以使用含1g/LNaF、120g/LKCl、PH=5.3的洗液洗涤,可消除硼的干扰。终点的确定指示剂的选择:氟硅酸钾滴定法测定硅,是酸碱滴定有许多指示剂可用, 实际上并非如此,因为氟硅酸钾水解后生成了两种酸:H2F2 和H2SiO3,氢氟酸的电离常数(Ka7.2104)比硅酸大的多,以氢氧化钠滴定时,氢氟酸是强酸(H2F2)首先被滴定,不希望硅酸被滴定干扰测定,为防止硅酸(H2SiO3)分解被氢氧化钠滴定,就必须控制滴定终点pH值为7.58.0范围内,若pH8.5则部分硅酸分解被滴定。所以应选择适用的指示剂
11、:一般选用中性红(pH=6.88.0红至亮黄)、酚红(pH =6.88.0黄至红)、混合指示剂溴百里酚蓝酚红(100ml 水溶液中含溴百里酚蓝、酚红各0.1gpH7.5黄至亮蓝紫色)也有用,硝嗪黄(黄变浅红PH 67.1)、酚酞、百里酚蓝酚红、次甲基蓝酚红。实践证明用混合指示剂较为灵敏,而酚酞终点拖的太长,不稳定,只有很少人使用,一般不使用氟硅酸钾滴定中。规程中规定标定氢氧化钠标液使用酚酞,使用酚酞标定时应注意酚酞指示剂的用量应该多一些,一般用510滴左右,, 酚酞刚变红即是终点,. 几份平行溶液终点的红色深浅应一致。实践证明标定氢氧化钠标液改用混合指示剂并不合适. 使用溴百里酚蓝酚红指示剂时
12、因为指示剂的质量和生产批次不同应注意蓝红的比例,要调解到终点时为亮蓝紫色.6.滴定方式: 第一终点即氟硅酸钾沉淀及滤纸上洗涤后少量的残余酸,用氢氧化钠标准溶液滴定至终点,第二终点,是滴定(第一终点后加入中和水)氟硅酸钾水解生成的H, 第二终点可以有两种方法确定:一为返滴定,加过量的氢氧化钠溶液再用酸标准溶液滴定过量的氢氧化钠标准溶液,终点时溶液由蓝紫色变为黄色.另一为直接滴定. 第一终点具体操作:将洗净的沉淀及滤纸打开放入预先加了10mlKCl(饱和)乙醇洗,加2ml指示剂,滤纸上的沉淀倒入溶液中,滤纸贴于杯壁,先滴加氢氧化钠标准溶液中和绝大部分酸,然后将滤纸捅下捣碎继续滴定(这里如果一开始就
13、将滤纸捣碎就很困难,待部分酸中和后再捣碎就会很容易.中和时烧杯壁和搅棒上沾的残余酸不可忽视,一定要以滤纸擦净并仔细中和),溶液由黄变为蓝紫色终点很明显,中和残余酸不计数.第一终点时要求氟硅酸钾一定丝毫没有溶解,这里包括两个意思:一是氟硅酸钾在洗涤过程中不仅一定要洗净而且一定丝毫没有溶解,二是在滴定第一终点时氟硅酸钾一定丝毫没有溶解.因此洗涤氟硅酸钾沉淀时要尽量洗净余酸,一般洗沉淀78次不能少。滤纸上,残余酸越少越好,这样滴定终点时生成的水量少,可保证第一终点氟硅酸钾一定丝毫没有溶解,实际操作时中和剩余酸氢氧化钠标准溶液用量应控制在5ml左右,如果氢氧化钠标液用量超过10ml有可能使氟硅酸钾沉淀
14、部分溶解,测定结果偏低(如果采用抽滤并洗涤沉淀为中性,可以将沉淀用沸水溶解后直接滴定,不需要两个终点的操作)。第二终点的具体操作:第一终点后,氟硅酸钾沉淀水解过程是:K2SiF6沉淀溶解于热水中,SiF6-2 先离解为SiF4,接着四氟化硅(SiF4)迅速反应,水解生成H2F2 。SiF4水解是吸热反应,加入沸水有利于氟硅酸钾水解完全,一般操作规程加入150ml沸腾的中和水(或称中性水pH7.5在此不仅考虑到氟硅酸钾的水解完全,也考虑到蒸馏水中溶解的CO2、酸度等影响酸碱滴定的因素因此使用煮沸的加指示剂并用氢氧化钠标准溶液中和的水)。 K2SiF62KSiF6-2SiF6-2= SiF42FS
15、iF6-2= SiF42F SiF43H2O2H2F2H2SiO3 HF NaOH = NaFH2O150ml沸腾的中和水足以使3mol/L7.5mol/L硝盐混酸;氯化钾饱和操作溶液;氟化钾浓度10g/L;室温低于35.;搅拌2min,放置片刻(10min);滤纸必须用洗液洗涤平衡。缺一不可,条件完全符合时试样溶液中硅酸的Si才能完全转化为氟硅酸钾沉淀。.使氟硅酸钾纯净又没有损失:洗涤氟硅酸钾沉淀时要洗净还要保证氟硅酸钾沉淀不溶解。一般用50%乙醇氯化钾饱和溶液(饱和硝酸钾溶液或氯化钾50g/L 50乙醇溶液)洗涤氟硅酸钾沉淀78次,将滤纸取下于原烧杯中,以氢氧化钠标准溶液中和残余酸,即可得
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- 硅酸 测定 二氧化硅
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