钢铁中磷的测定——磷钼蓝吸光光度法 实
验 报 告 班级：应121-2 姓名：*** 学号：************ 同组人：王双 孙艺 指导老师：王美兰老师 钢铁中磷的测定——磷钼蓝吸光光度法 1 一、实验目的 1、了解钢铁中磷的测定意义。 2、掌握钢铁中磷的测定方法。 3、掌握溶液的定量转移配制，称量等基本操作。 二、实验原理 1、磷的测定是钢铁分析的一个必测指标。磷是典型的非金属元素,它在钢铁及合金中主要以固熔体的磷化铁(Fe2P、Fe3P)形式存在,还有少量的磷酸盐等夹杂物,其来源一般从矿石带入。磷是钢铁的有害元素,它使钢铁发生冷脆,降低冲击韧性和影响锻接,一般钢材P控制不大于0.06%,高级的合金钢在0.03%以下,在某些特殊钢中,为提高其耐磨性而只允许达0.10%左右,因此,钢铁及合金中磷的测定是一项必不可少的项目。 2、工厂实用分析方法有：滴定法，分光光度法。 分光光度法有钒钼黄和钼蓝法两类。钒钼黄是磷酸与钒酸、钼酸作用形成磷钒钼黄杂多酸直接测定。钼蓝法是将磷钼杂多酸还原成钼蓝后进行测定，所用还原剂有氯化亚锡、抗坏血酸、硫酸联胺和亚硫酸盐等。 3、分析方法
方法名称 测定原理 注意事项或特点
重量法 在一定酸度下，磷钼酸与无机或有机沉淀剂沉淀后，灼烧称量测定磷含量。
介质、酸度、
温度等条件
酸 碱 滴定法 在有或无铵根存在下，磷钼酸沉淀，沉淀溶于氢氧化钠后用酸滴定氢氧化钠。 干扰少 效果好
分光光度法 试样酸分解后氧化磷为正磷酸，然后与相应试剂（钼酸铵）显色测定计算磷含量
显色方法
选择
4、本实验采用磷钼蓝吸光光度法 钢铁中磷的测定——磷钼蓝吸光光度法 2 试样用王水溶解，高氯酸冒烟以氧化磷，加钼酸铵使磷转化为磷钼配合离子。用氟化物掩蔽铁离子，以氯化亚锡还原成钼蓝．分光光度法测定。主要反应： 3Fe3P+41HNO3→9Fe(NO3)3+3H3PO4+14NO↑+16H2O Fe3P+13HNO3→3Fe(NO3)3+3H3PO3+4NO↑+5H2O 4H3PO3+HClO4→4H3PO4+HCl H3PO4+12H2MoO4→H3(P(MoO10)4)+12 H2O H3(P(MoO10)4)+8H++4Sn2+→（2Mo2.4MoO3）2.H3PO4+4Sn4++4H2 生成的磷钼蓝络合物的蓝色深浅与磷的含量成正比，据此可比色测定磷的含量。 三、仪器与试剂 1、实验仪器 721分光光度计，分析天平，移液管（10ml，5ml，2ml，1ml），吸耳球，烧杯（100ml 5个，400ml 1个，500ml 1个），50ml容量瓶4个，100ml容量瓶2个，玻璃棒，电炉，量筒（10ml 4个，50ml 1个），秒表，滤纸，洗瓶。 2、实验试剂 王水(盐酸：硝酸=3：1) 高氯酸(浓) 亚硫酸钠溶液(10％) 钼酸铵溶液(5％) 6%的H2SO4溶液：量取466mL蒸馏水至500 mL烧杯中，再量取28 mL浓硫酸缓慢加入水中，用玻璃棒引流并搅拌， 6．氟化钠-氯化亚锡溶液 ：称取2.4g氟化钠溶解于100 mL水中，必要时加热，加入0.2g氯化亚锡，搅拌溶解，当天使用。 7．磷标准溶液（0.01mg/mL）：取10 mL0.1mg/mL磷标准溶液该溶液放入100 mL容量瓶中，并加水稀释至刻度，即得到0.01mg/mL磷标准溶液 8．铬高试样空白参比溶液（于剩余显色液中滴加3%KMnO4至呈红色放置1min以上，滴加Na2SO3溶液至红色消退）
四、实验步骤： 钢铁中磷的测定——磷钼蓝吸光光度法 3 1、样品的消化： 准确称取0.4982g样品——→置于100 mL小烧杯——→加8mL蒸馏水，10 mL王水——→完全溶解（可稍热）→加5 mL HClO4——→电炉上加热至棕色气泡冒尽，冒白烟2min——→取下快速搅拌冷却——→6%H2SO4溶解并定量转移至100 mL容量瓶。 2、样品的测定： 平行移取10 mL样品液于4个小烧杯中——→分别加0.01mg/ mL磷标准溶液0.00,1.00,2.00,3.00 mL——→加1.5 mL 10%的Na2SO3电炉加热至沸腾——→立即加5 mL钼酸铵并摇匀，加20 mL NaF-SnCl2摇匀，——→放置1-2min，流水冷却——→6%的H2SO4溶液定容至50ml容量瓶。 以试剂空白为参比，1cm比色皿，波长为680nm测定溶液的吸光度，做标准曲线，求算样品中P的含量。铬高试样空白参比溶液（于剩余显色液中滴加3%KMnO4至呈红色放置1min以上，滴加Na2SO3溶液至红色消退） 五、数据记录与处理 1、实验数据 钢铁的质量m=0.4982g 组号 0 1 2 3 外加P标液mL 0.00 1.00 2.00 3.00 吸光度 0.073 0.192 0.283 0.406 2、数据图表 钢铁中磷的测定——磷钼蓝吸光光度法
4 3、结果计算 Ax=KC A=Ao+Ax=K(Co+Cx) 磷含量=[0.01×Vx×10-3×（100/10.00）/m] ×100% 由图像的相关线性关系为：y = 0.1090x + 0.0750 标准加入法的计算得知，外延直线与x轴的相交，相应于原点与交点的距离，即为所求的待测元素浓度Cx。在此实验中对应的为Vx。 即：Vx=0.6881ml 所以：P%=[0.01×Vx×10-3（100/10.00）/m]% =[0.01×0.6881×10-3（100/10.00）/m]% =0.0138%
六、实验注意事项 1、测定磷所用的锥形瓶，必须专用且不接触磷酸，因磷酸在高温时(100～150℃)能侵蚀玻璃而形成SiO2·P2O5或是SiO(PO3)2，用水及清洁剂不易洗净，并使测定磷的结果增高。 2、铁、钛、锆的干扰可通过加入氟化钠掩蔽；有高价铬、钒存在时，加入亚硫酸钠将铬、钒还原为低价以消除影响；铬量高时，宜用浓盐酸挥铬。 3、消化条件的控制：一、使用氧化性的酸，不得单独使用盐酸或硫酸，必须使用具有氧化性的硝酸或硝酸及其他酸的混合酸。否则会生成气态PH3而挥发损钢铁中磷的测定——磷钼蓝吸光光度法 5 失。二、必须将亚磷酸转化成正磷酸。因为亚磷酸不能和钼酸生成磷钼杂多酸混合物。三、消化操作、一定注意不能让溶液蒸干，要边加热边摇动溶液，使之变成淡黄色固状物，否则会变成不易溶解的黑褐色的多磷化物。 4、反应条件的控制：一、温度对测定吸光度也有影响，温度高会使测定的吸光度偏低。一般大多在90-100℃左右，温度太低会影响结果的测定。为了消除这种影响，在手工操作时，应在显色反应完成后，冷却至室温，再进行测定。二、酸度。1.6-2.7mol/L。 七、分析讨论 1.磷的测定首先是将磷转化为正磷酸，试料要完全溶解成清亮的溶液。某些合金钢用稀硝酸溶解后仍有黑色碳化物，应加入高氯酸冒烟后再与钼酸铵反应，能取得良好的结果。 2.温度对测定吸光度也有影响，温度高会使测定的吸光度偏低。为了消除这种影响，在手工操作时，应在显色反应完成后，冷却至室温，再进行测定。 3.样品消化过程必须使用氧化性的酸;不能单独使用HCl或者硫酸，否则磷会生成气态的PH3而挥发损失; 4.实验温度会影响磷钼蓝的反应，一般大多在90-100℃左右，温度太低会使磷钼杂多酸还原成钼蓝，影响结果的测定。 八、思考题 1、在什么情况下用标准加入法进行样品测定？它和常用的工作曲线法有什么不同？ ①准加入法一般适用于组份较复杂的未知样品，能消除一些基本成份对测定的干扰，但对测定的未知成分含量要粗略估计一下，加入的标准液要和样品液浓度接近， ②标准曲线法又称校准曲线法，做法是将贮备标准液稀释为所需要的标准系列，用零浓度调仪器零点后，依次由低到高浓度测量标准液的吸光度(或峰高、面积)，同时测定样品和样品空白的吸光度(或峰高、面积)，在坐标纸上以标准液浓度为横坐标，对应的吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。它一般适用于已知样品的基本成分和标准液的基本成分相接近的样品。 钢铁中磷的测定——磷钼蓝吸光光度法 6 标准加入法是分别在数份相同体积样品液中加入不等量的标准液，一定要有一份相同体积样品液中加入的标准液为零，按照上面绘制标准曲线的步骤测量吸光度(或峰高、面积)，在坐标纸上以加入的标准液浓度为横坐标，对应的吸光度为纵坐标，绘制标准曲线，用外推法(延长标准曲线和横坐标相交的数的绝对值)就可得到样品液浓度。 2、测磷的钢铁样品在溶解时是否可以单独使用HCl或HClO4？ 使用氧化性的酸，不得单独使用盐酸或硫酸，必须使用具有氧化性的硝酸或硝酸及其他酸的混合酸。否则会生成气态PH3而挥发损失。 3、样品在酸溶解后为什么要用6%H2SO4 转移定容而不用蒸馏水？ 酸度要控制在1.6-2.7mol/L，蒸馏水中有磷会使实验结果偏高。 4、处理好的样品溶液在进行反应时为什么要控制温度？ 一般大多在90-100℃左右反应，温度太低反应时间太长，自然降温放置1-2min后，反应已发生完全，然后在用流水冷却，获得的磷钼蓝至少可以稳定2小时，这个温度下的纯蓝色钼蓝也不会向天蓝色钼蓝转变，吸光度值也不会下降。所以处理好的样品溶液在进行反应时要控制温度。