任务硅酸盐中氧化钾、氧化钠的测定

Question

如题所述

Answer 1

实训准备

岩石矿物分析

任务分析

一、氧化钾、氧化钠测定方法

钾和钠的测定方法有重量法、滴定法、火焰光度法和原子吸收分光光度法、等离子体发射光谱法等。

二、火焰光度法

火焰光度法测定钾和钠是基于在火焰光度计上钾和钠原子被火焰热能（空气-乙炔焰、空气-煤气焰）激发后射出具有固定波长的特征辐射。钾的火焰为紫色，波长766.5nm；钠的火焰为黄色，波长589.0nm，可分别用765～770nm（K）和558～590nm（Na）的滤光片将钾、钠的辐射分离，以光电池或光电管和检流计进行检测。由于光电流的大小即特征辐射的强度，与试样中钾、钠的含量有关，故可用标准比较法或标准曲线法确定钾、钠含量。

介质与酸度条件，一定量

的存在均不影响测定结果，即可在HCl、H₂SO₄、HClO₄、HNO₃等介质中进行测定。但在HNO₃介质中的测定结果比较稳定，重现性较好。因此常在0.5% 的HNO₃溶液中进行测定，常用HF和H₂SO₄分解试样，也可用锂盐或铵盐分解试样。若试样分解时使用了HF，则应在试样分解完全后加热除F，并转为HNO₃介质，尽快测定，以防F^-对器皿腐蚀而使测定结果偏高。

三、原子吸收分光光度法

原子吸收分光光度法测定钾和钠是一种干扰少，灵敏度高、简便快速的分析方法。该方法是于浓度小于0.6mol/L的盐酸、硝酸或过氯酸介质中，用空气-乙炔火焰激发，分别在756.5 nm和589.0 nm波长下测定钾和钠的吸光度。氧化钾和氧化钠的浓度小于5mg/mL时，线性关系良好，其灵敏度分别为：氧化钾0.12μg/mL，氧化钠0.054μg/mL。

由于钾和钠易电离，在火焰中钾和钠的基态原子的电离将导致其吸光度降低。钾的这一现象尤其明显。对此，可以通过适当提高燃烧器高度或加入氯化锂至锂的浓度达到2μg/mL来消除。

技能训练

火焰光度法检测氧化钾、氧化钠

（一）检测流程

岩石矿物分析

（二）试剂配制

（1 ）氧化钾、氧化钠标准溶液的配制（1.000mg/mL ）：称取1.5829 g已于105～110℃烘过2 h 的氯化钾及 1.8859 g 已于 105～110℃烘过 2 h 的氯化钠，精确至0.0001g，置于烧杯中，加水溶解后，移入1000mL容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀。贮存于塑料瓶中。

（2）氢氟酸（1.15～1.18g/mL）：质量分数40%。

（3）硫酸（1＋1）。

（4）甲基红指示剂：称取0.2g甲基红溶于100mL无水乙醇中。

（5）碳酸铵（100g/L）：将10g碳酸铵溶于100mL水中，用时现配。

（三）操作步骤

1.绘制工作曲线

吸取 1mg/mL 的氧化钾及氧化钠的标准溶液 0mL、2.50mL、5.00mL、10.00mL、15.00mL、20.00mL分别放入500mL容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀，贮存于塑料瓶中。将火焰光度计调节至最佳工作状态，按仪器使用规程进行测定，记录测得的检流计读数，绘制工作曲线。

2.测定

称取约0.2g试样，精确至0.0001g，置于铂皿中，加入少量水润湿，加入5～7mL氢氟酸和15～20滴硫酸，放入通风橱内低温电热板上加热，近干时摇动铂皿，以防溅失，待氢氟酸驱尽后逐渐升高温度，继续将三氧化硫白烟驱尽，取下冷却。加入40～50mL热水，压碎残渣使其溶解，加入1滴甲基红指示剂，用氨水中和至黄色，再加入10mL碳酸铵溶液，搅拌，然后放入通风橱内电热板上加热至沸并继续微沸20～30min。用快速滤纸过滤，以热水充分洗涤，滤液及洗液收集于100mL容量瓶中，冷却至室温。用盐酸中和至溶液呈微红色，用水稀释至标线，摇匀。在火焰光度计上，按仪器使用规程，进行测定。在工作曲线上分别查出氧化钾和氧化钠的含量。

3.结果计算

K₂O和Na₂O的质量分数按下式计算：

岩石矿物分析

岩石矿物分析

式中：w（Na₂O）和w（K₂O）分别为Na₂O和K₂O的质量分数，%；m₁为自工作曲线上查得的Na₂O或K₂O量，mg；m为称取试样量，g。

实验指南与安全提示

如果试样中铝含量高，会使钾、钠的辐射光谱减弱，可先用氨水中和，使铝成为氢氧化铝［Al（OH）₃］沉淀，经过滤除去。

在测定过程中空气和乙炔气的压力必须始终保持稳定。

拓展提高

硅酸盐化学成分快速分析仪

硅酸盐成分快速分析仪器是针对硅酸盐行业长期以来采用重量法、容量法、分光光度法、火焰光度法及原子吸收光度法联合进行材料分析的化学分析时流程长，不能满足生产工艺控制要求而研制的。可在数小时内完成一个试样的全分析，其分析准确度达到或优于国家相关分析方法标准中对硅酸盐材料分析精度的要求。适用于陶瓷、耐火材料、无机非金属矿产、建材、地质等领域的定量分析。

快速分析仪的测量精确度可达到或优于国家分析方法标准中对相关元素精确度的要求。分析速度快，从称样开始，2h完成8个常规项目的化学成分分析全过程。4h完成所有项目的分析，可以同时测定多个元素。

相关标准

1.DZ/T 0130-2006，地质矿产实验室测试质量管理规范.

2.GB/T 14506-2010，硅酸盐岩石化学分析方法.

3.GB/T176-2008，水泥化学分析方法.

练习与思考

1.组成硅酸盐岩石矿物的主要元素有哪些？硅酸盐全分析通常测定哪些项目？

2.何谓岩石全分析？它在工业建设中有何意义？

3.硅酸盐试样中的水分有哪些存在形式？各有何特点？各用什么符号表示？

4.何谓系统分析和分析系统？一个好的分析系统必须具备哪些条件？硅酸盐分析的主要分析系统有哪些？硅酸盐经典分析系统与快速分析系统各有什么特点？

5.试列出水泥分析中基准法和代用法的分析流程。

6.硅酸盐中二氧化硅的测定方法有哪些？其测定原理是什么？各有何特点？

7.EDTA滴定法测定铝的滴定方式有哪几种？

8.直接滴定法测定氧化铝时，采用EDTA-Cu和PAN指示液有何优点？滴定终点的颜色如何变化？

9.EDTA返滴定法测定氧化铝的原理是什么？酸度如何控制？滴定终点的颜色如何变化？

10.简述氟化铵置换EDTA配位滴定法测定铝的方法原理。

11.简述EDTA配位滴定法测定硅酸盐系统分析溶液中铁、铝、钙、镁的主要反应条件。

12.硅酸盐中铁的测定方法有哪些？基准法中的反应温度和酸度对测定有何影响？

13.在钛的测定中，过氧化氢光度法和二安替比林甲烷光度法的显色介质是什么？为什么？两种方法各有何特点？

14.在钙、镁离子共存时，用EDTA配位滴定法测定其含量，如何克服相互之间的干扰？当大量镁存在时，如何进行钙的测定？