实验题目：硅酸盐水泥中SiO2，Fe2O3等含量的测定一、摘要对要测定的水泥样品进行综合处理，利用重量分析方法测得其中SiO2的含量为34.32%。

另外采用络合滴定的方法，根据待测组分的不同选用不同的指示剂及适宜的反应环境，测得水泥样品中含Fe2O31.47% ，Al2O32.71% ，CaO26.55% ，MgO 1.27%。

关键词：硅酸盐水泥，重量分析，络合滴定二、前言随着社会发展，作为重要建筑材料的水泥在经济生活中重要性越来越明显，为了保证生产、施工能够安全有效的进行，对水泥组分的分离、鉴定也变得十分必要。

本实验尝试优化测定硅酸盐水泥中的SiO2及各种金属氧化物的含量过程中各项操作，为探索新方法、新标准提供实验依据。

三、实验原理本实验所采用的硅酸盐水泥一般较易为酸所分解。

对于SiO2的测定，采用氯化铵法,将试样与7—8倍固体NH4Cl混匀后，再加HCl溶液分解试样，HNO3氧化Fe2+为Fe3+。

经过沉淀分离、过滤洗涤后的SiO2·nH2O在瓷坩埚中于950℃灼烧至恒重。

如果不测定SiO2，则试样经HCl溶液分解、HNO3氧化后，用均匀沉淀法使Fe(OH)3，Al(OH)3与Ca2+，Mg2+分离。

以磺基水杨酸为指示剂，用EDTA络合滴定Fe；以PAN为指示剂，用CuSO4标准溶液返滴定法测定Al。

Fe，Al含量高时，对Ca2+，Mg2+测定有干扰。

可以用尿素分离Fe，Al后，再用钙指示剂及铬黑通过络合滴定来测定Ca2+，Mg2+含量。

四、实验仪器和试剂仪器：电子分析天平、酸式滴定管（1个）、容量瓶（1000mL一个,250ml 两个）、锥形瓶（250ml 3个）、移液管（25ml、10mL 和100ml）、试剂瓶 500ml 虹吸管、瓷坩埚、马福炉。

试剂：乙二胺四乙酸二钠盐、ZnCl2、六亚甲基四胺、CuSO4、NH4Cl、尿素、NH4NO3、氯乙酸、醋酸铵、醋酸钠（上述试剂均为分析纯）、NaOH溶液（10%）、HCl溶液（6mol/L、3mol/L）、浓HNO3、氨水溶液（1+1）、AgNO3溶液（0.1mol/L）、二甲酚橙（2g/L）、磺基水杨酸钠（100g/L）、PAN指示剂（3g/L）、溴甲酚绿（1g/L）、酚酞指示剂（10g/L）、铬黑T、钙指示剂、水泥试样五、实验步骤1、实验相关试剂的配制：（1）、EDTA溶液（0.02mol/L）：在台秤上称取4g 乙二胺四乙酸二钠，用100ml 蒸馏水溶解后，定量转移到试剂瓶中，再用蒸馏水稀释至500ml，摇匀。

（2）ZnO标准溶液（0.02mol/L）：用分析天平称取ZnO基准试剂 0.4g于200ml烧杯中，加入1+1HCl溶液，立即盖上表面皿，待锌完全溶解，以少量蒸馏水冲洗表面皿和烧杯内壁，定量转移Zn2+标准溶液至250ml容量瓶中，再用蒸馏水稀释至刻度，摇匀。

（3）六亚甲基四胺溶液（200g/L）：在台秤上称取100g 六亚甲基四胺用200ml蒸馏水溶解后定量转移至试剂瓶中，再用蒸馏水稀释到500ml，摇匀。

（4）缓冲溶液：①、氯乙酸—醋酸铵缓冲溶液（pH=2）：850mL 0.1mol/L氯乙酸与85mL 1mol/L NH4Ac 混匀。

②、氯乙酸—醋酸钠缓冲溶液（pH=3.5）：250mL 2mol/L氯乙酸与500mL 1mol/L NaAc混匀。

③、NaOH强碱缓冲溶液（pH=12.6）：10g NaOH与10g Na2B4O7·10H2O溶于适量水后，稀释至1L。

④、氨水—氯化铵缓冲溶液（pH=10）：用台秤称取33.5g NH4Cl溶解于适量蒸馏水中，加入260ml浓氨水，稀释至500ml，定量转移至500ml试剂瓶中。

2、EDTA标准溶液的标定：移取10.00ml Zn2+标准溶液于锥形瓶中，加入2滴二甲酚橙指示剂，滴加200g/L六亚甲基四胺至溶液呈现稳定的紫红色，再加5ml六亚甲基四胺溶液，用EDTA滴定，当溶液由紫红色恰转变为黄色且保持30s不变色即为滴定终点。

平行滴定三次，计算EDTA的浓度。

3、CuSO4标准溶液的标定：移取10.00ml CuSO4溶液于250ml锥形瓶中，加入5mlpH=3.5的缓冲溶液和35ml蒸馏水，加热至80℃后，加入4滴PAN指示剂，趁热用EDTA滴定溶液由红色变为绿色保持30s不变色，即为滴定终点，记录消耗EDTA溶液的体积。

平行测定三次，计算CuSO4标准溶液浓度。

4、SiO2含量的测定：准确称取0.4g 试样置于干燥的100ml烧杯中，加入2.5～3g 固体NH4Cl，用玻璃棒混合均匀，滴加浓HCl溶液至试样全部润湿，并滴加2～3滴浓HNO3，搅拌均匀。

小心压碎块状物，盖上表面皿，置于沸水浴上，加热10min，加热水约40ml，搅动，以溶解可溶性盐类。

过滤，用热水洗涤烧杯和沉淀，直至滤液中无Cl-为止（用AgNO3检验），弃去滤液。

将沉淀连同滤纸放入已恒重的瓷坩埚中，低温干燥、炭化并灰化后，置于950℃马福炉中灼烧2h后取下，置于干燥器中冷却至室温，称重。

计算水泥试样中SiO2的质量分数。

5、Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO的测定：（1）溶样：准确称取2 g水泥试样于250 ml烧杯中，加入8 g NH4Cl，用一端平头的玻璃棒压碎块状物，仔细搅拌20 min 搅拌均匀。

加入12 ml 浓HCl溶液，使试样全部润湿，再滴加浓HNO34～8滴，搅拌均匀，盖上表面皿，置于电炉上加热20～30min，直至无黑色或灰色的小颗粒为止。

取下烧杯，稍冷后加热水40 ml，搅拌使盐类溶解。

冷却后，连同沉淀一起转移到500 ml 容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀后放置1～2小时，使其澄清。

然后用洁净干燥的虹吸管吸取溶液于洁净干燥的400 ml烧杯中保存，作为测定Fe、Al、Ca、Mg等元素之用。

（2）、Fe2O3、Al2O3含量的测定：准确移取25 ml试液于250 ml锥形瓶中，加入10滴磺基水杨酸、10 mlpH=2的缓冲溶液，将溶液加热至70℃，用EDTA标准溶液缓慢地滴定至由酒红色变为无色（滴定时溶液温度应在60℃左右），记下消耗EDTA标准溶液的体积。

平行滴定三次。

计算Fe2O3的含量。

于滴定Fe后的溶液中加入1滴溴甲酚绿，用1+1氨水调至黄绿色，然后，加入15.00ml 过量的EDTA标准溶液，加热煮沸1min ，加入10 mlpH=3.5的缓冲溶液，4滴PAN指示剂，用CuSO4标准溶液滴至茶红色即为终点。

记下消耗的CuSO4标准溶液的体积。

平行滴定三次，计算Al2O3的含量。

（3）、CaO和MgO含量的测定：由于Fe3+，Al3+干扰Ca2+，Mg2+的测定，须将它们预先分离。

为此，取试液100ml于200ml烧杯中，滴入1+1氨水至红棕色沉淀生成时，再滴入2 mol/L HCl 溶液使沉淀刚好溶解。

然后加入25ml尿素溶液，加热约20min,不断搅拌，使Fe 3+，Al 3+完全沉淀，趁热过滤，滤液用250ml 烧杯承接，用1% NH 4NO 3热水洗涤沉淀至无Cl －为止（用AgNO 3溶液检验）。

滤液冷却后转移至250ml 容量瓶中，稀释至刻度，摇匀。

滤液用于测定Ca 2+,Mg 2+。

用移液管移取25.00ml 试液于250 ml 锥形瓶中，加入10 ml 10%的NaOH 溶液，再加入10 mg 钙指示剂，摇匀，用EDTA 标准溶液滴定溶液由紫红色变为纯蓝色，稳定30s 不退色即为滴定终点，记录消耗EDTA 标准溶液的体积。

平行滴定三次，计算CaO 的含量。

移取25.00ml 试液于250ml 锥形瓶中，加入10ml pH=10的缓冲溶液，再加入10mg 铬黑T 指示剂，用EDTA 标准溶液滴定至溶液由紫红色变为纯蓝色，保持30s 不退色即为滴定终点，记录消耗EDTA 标准溶液的体积。

平行滴定三次，计算MgO 的含量。

六、数据处理1.原始数据整理如下表所示：2.EDTA 与CuSO 4标准溶液浓度标定计算举例：2+ZnO Zn ZnO ZnO m 0.4134C 0.02032mol /L M V 81.380.2500===⨯⨯2+2+Zn Zn EDTA 1EDTAC V 0.0203210.00C 0.02057mol /L V 9.88⨯⨯===，同样方法计算：EDTA,2C 0.02050mol /L =，EDTA,3C 0.02059mol /L = 计算平均值：EDTA 0.020570.020500.02059C 0.02055mol/L 3++==单次测定绝对偏差：110.020570.020550.00002mol/L d x x =-=-= 平均相对偏差：0.000020.000050.00004100%0.18%30.02055d ++=⨯=⨯4CuSO 4EDTA EDTA CuSO 1C V 0.020558.83C 0.01815mol /L V 10.00⨯⨯===，同样方法计算：4CuSO ,2C 0.01819mol /L =，4CuSO ,3C 0.01817mol /L =4444CuSO ,1CuSO ,2CuSO ,3CuSO C +C +C 0.01815+0.01819+0.01817C 0.01817mol /L 33===单次测定绝对偏差计算：110.018150.018170.00002mol/L d x x =-=-=- 相对平均偏差计算：0.000020.000000.00002100%0.07%30.01817d ++=⨯=⨯将计算结果汇总如下：3. Fe 2O 3、Al 2O 3含量的测定计算举例：232313EDTA Fe O 2Fe O 1CV M 0.50.020550.9510159.69W %=100%100% 1.48%25m 4.17481000-⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=⨯，水泥（）同样方法计算：23Fe O ,2W 1.46%=，23Fe O ,3W 1.47%=计算平均含量：23232323Fe O ,1Fe O ,2Fe O ,3Fe O W +W +W 1.48%+1.46% 1.47%W 1.47%33+===单次测定绝对偏差：11 1.48% 1.47%0.01%d x x =-=-= 相对平均偏差：0.01%0.01%100%0.45%3 1.47%d +=⨯=⨯423231EDTA CuSO Al O 2Al O 13CV CV ]M W %=100%m 0.5(15.000.020550.0181713.90)10101.96100% 2.72%254.17481000--⨯⨯⨯⨯-⨯⨯⨯=⨯=⨯，水泥[(）（） 同样方法计算：23Al O ,2W 2.71%=，23Al O ,3W 2.69%=计算平均含量：23232323Al O ,1Al O ,2Al O ,3Al O W +W +W 2.71%+2.69%+2.72%W 2.71%33===单次测定绝对偏差：11 2.72% 2.71%0.01%d x x =-=-=相对平均偏差：0.01%0.02%100%0.37%3 2.71%d +=⨯=⨯，将计算结果汇总如下：4. CaO 和MgO 含量的测定计算举例：3EDTA CaOCaO,1CV M 9.640.020551056W =100%100%26.60%10025m 4.17481000250-⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=⨯⨯水泥（） 另外两组数据：CaO,2W 26.49%=，CaO,3W 26.57%=平均含量：CaO,1CaO,2CaO,3CaO W +W +W 26.60%+26.49%+26.57%W 26.55%33===单次测定绝对偏差：1126.60%26.55%0.05%d x x =-=-= 相对平均偏差：0.05%0.06%0.02%100%0.15%326.55%d ++=⨯=⨯3EDTA CaO+MgO CaO MgOMgO,1C V V M 0.02055(10.269.64)1040W =100%100% 1.22%10025m 4.17481000250-⨯-⨯⨯-⨯⨯⨯=⨯=⨯⨯水泥（）同样方法计算：MgO,2W 1.34%=，MgO,3W 1.26%= ，平均含量为：MgO,1MgO,2MgO,3MgO W +W +W 1.22%+1.34%+1.26%W 1.27%33===单次测定绝对偏差：1 1.27% 1.22%0.05%i d x x =-=-= 相对平均偏差：0.05%0.07%0.01%100% 2.13%3 1.27%d ++=⨯=⨯，计算结果汇总如下：5. SiO 2含量的测定：2SiO 37.1012-36.9520W %=100%=34.32%0.4347⨯七、实验结果八、实验讨论1.实验中滴定Al时采用PAN指示剂，由于PAN与EDTA的络合物的水溶性较差，因此CuSO4回滴过量DETA时加2滴乙醇可以增大其溶解性，并应趁热滴定，如果温度降为80℃以下时滴定，温度降低使置换速度放慢，滴定终点判断不准确，可能会出现反终点现象，应先测定结果，因此加热至沸1min后趁热滴定。