硅酸盐水泥的分析实验报告

测定时溶液的温度以60～75℃为宜，当温度高于75℃，并有Al3+离子存在时，Al3+离子可能与EDTA络合，使Fe2O3的测定结果骗高，而使得Al2O3的结果偏低。当温度低于50℃时，则反应速度缓慢，不易得出准确的终点。（适用于Fe2O3含量不超过30mg）。
以PAN为指示剂的铜盐回滴法是普遍采用的一种测定铝的方法。
PAN3 g·L-1乙醇溶液；
铬黑T1 g·L-1称取0.1g铬黑T溶于75mL三乙醇胺和25mL乙醇中；
GBHA0.4 g·L-1乙醇溶液。
缓冲溶液
氯乙酸-醋酸铵缓冲液（pH=2）850mL mol·L-1氯乙酸与85mL mol·L-1NH4Ac混匀；
氯乙酸-醋酸钠缓冲液（pH=）250mL 2 mol·L-1氯乙酸与500mL 1 mol·L-1NaAc混匀；
水泥中的铁、铝、钙、镁等组分以Fe3+、Al3+、Mg2+离子形式存在于过滤SiO2沉淀后的滤液中，它们都与EDTA形成稳定的络离子。但这些络离子的稳定性有显着的差别，因此只要控制适当的酸度，就可用EDTA分别滴定它们。
1.
2.
SiO2的测定可分成容量法和重量法。本实验采用重量法测定其含量。重量法又因使硅酸凝聚所用物质的不同分为盐酸干固法、动物胶法、氯化铵法等，本实验采用氯化铵法。在水泥经酸分解后的溶液中，采用加热蒸发近干和加固体氯化铵两种措施，使水溶性胶状硅酸尽可能全部脱水析出。蒸干脱水是将溶液控制在100℃左右下进行。由于HCl的蒸发，硅酸中所含的水分大部分被带走，硅酸水溶胶即成为水凝胶析出。由于溶液中的Fe3+、Al3+等离子在温度超过110℃时易水解生成难溶性的碱式盐而混在硅酸凝胶中，这样将使SiO2的结果偏高，而Fe2O3，Al2O3等的结果偏低，故加热蒸干宜采用水浴以严格控制温度。
NaOH强碱缓冲液（pH=）10gNaOH与10gNa2B4O7·10H2O（硼砂）溶于适量水后，稀释至1L；
氨水-氯化铵缓冲液（pH=10）67gNH4Cl溶于适量水后，加入520mL浓氨水，稀释至1L。
NH4Cl（固体）；氨水（1+1）；
NaOH溶液200 g·L-1；HCl溶液浓，6 mol·L-1，2 mol·L-1；
于滴定铁后的溶液中，加入1滴溴甲酚绿，用（1+1）氨水调至黄绿色，然后，加入过量的EDTA标准溶液，加热煮沸1min，加入10mL pH=的缓冲溶液，13滴PAN指示剂，用铜标准溶液滴至茶红色即为终点。记下消耗的铜标准溶液的体积。平行滴定3份。计算Al2O3含量：
水泥熟料中碱性氧化物占60%以上，因此宜采用酸分解。水泥熟料主要为硅酸三钙（3CaO·SiO2）、硅酸二钙（2CaO·SiO2）、铝酸三钙（3CaO·Al2O3）和铁铝酸四钙（4CaO·Al2O3·Fe2O3）等化合物的混合物。这些化合物与盐酸作用时，生成硅酸和可溶性的氯化物，反应式如下：
2CaO·SiO2+4HCl→2CaCl2+H2SiO3+H2O
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，950℃灼烧30min取下，置于干燥器中冷却至室温，称量。再灼烧、称量，直至恒重。计算试样中SiO2的质量分数。
4.3.1溶样
准确称取约2g水泥试样于250mL烧杯中，加入8gNH4Cl，用一端平头的玻璃棒压碎块状物，仔细搅拌20min。加入12mL浓HCl溶液，使试样全部润湿，再滴加浓HNO34~8滴，搅匀，盖上表面皿，置于已预热的沙浴上加热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40mL，搅拌使盐类溶解。冷却后，连同沉淀一起转移到500mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀后放置1~2h，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400mL烧杯中保存，作为测定Fe，Al，Ca，Mg等元素之用。
加入固体氯化铵后由于氯化铵易离解生成NH3·H2O和HCl，加热时它们易于挥发逸去，从而消耗了水，因此能促进硅酸水溶胶的脱水作用，反应式如下：
NH4Cl+H2O→+HCl
含水硅酸的组成不固定，故沉淀经过过滤、洗涤、烘干后，还需经950-1000℃高温灼烧成固体成分SiO2，然后称量，根据沉淀的质量计算SiO2的质量分数。
3CaO·SiO2+6HCl→3 CaCl2+H2SiO3+H2O
3CaO·Al2O3+12HCl→3 CaCl2+2AlCl3+6H2O
4CaO·Al2O3·Fe2O3+20HCl→CaCl2+AlCl3+2FeCl3+H2O
硅酸是一种很弱的无机酸，在水溶液中绝大部分以溶胶状态存在，其化学式以SiO2·nH2O表示。在用浓酸和加热蒸干等方法处理后，能使绝大部分硅胶脱水成水凝胶析出，因此可利用沉淀分离的方法把硅酸与水泥中的铁、铝、钙、镁等其他组分分开。
控制酸度为pH=。试验表明，溶液酸度控制得不当对测定铁的结果影响很大。在pH=时，结果偏低；pH>3时，Fe3+离子开始形成红棕色氢氧化物，往往无滴定终点，共存的Ti和Al3+离子的影响也显着增加。
滴定时以磺基水杨酸为指示剂，它与Fe3+离子形成的络合物的颜色与溶液酸度有关，pH=～时，络合物呈红紫色。由于Fe3+—磺基水杨酸络合物不及Fe3+—EDTA络合物稳定，所以临近终点时加入的EDTA便会夺取Fe3+—磺基水杨酸络合物中的Fe3+离子，使磺基水杨酸游离出来，因而溶液有红紫色变为微黄色，即为终点。磺基水杨酸在水溶液中是无色的，但由于Fe3+—EDTA络合物是黄色的，所以终点时由红紫色变为黄色。
因为Al3+离子与EDTA的络合作用进行得较慢，所以一般先加入过量的EDTA溶液，并加热煮沸，使Al3+离子与EDTA充分络合，然后用CuSO4标准溶液回滴过量的EDTA。
Al-EDTA络合物是无色的，PAN指示剂在pH为的条件下是黄色的，所以滴定开始前溶液呈黄色。随着CuSO4标准溶液的加入，Cu离子不断与过量的EDTA络合，由于Cu-EDTA是淡兰色的，因此溶液逐渐有黄色变绿色。在过量的EDTA与Cu离子完全络合后，继续加入CuSO4，过量的Cu离子即与PAN络合成深红色络合物，由于兰色的Cu-EDTA的存在，所以终点呈紫色。滴定过程中的主要反应如下：
硅酸盐水泥的分析实验报告
硅酸盐水泥中的SiO2，Fe2O3，Al2O3，CaO和MgO含量的测定
摘要
硅酸是一种很弱的无机酸，在水溶液中绝大部分以溶胶状态存在在用浓酸和加热蒸干等方法处理后，能使绝大部分硅酸水溶胶脱水成水凝胶析出，因此可以利用沉淀分离的方法把硅酸与水泥中的铁、铝、钙、镁等其他组分分开重量法测定SiO2的含量，Fe2O3、Al2O3、CaO和MgO的含量以EDTA配位滴定法测定。
尿素500 g·L-1水溶液；HNO3浓；
NH4F200 g·L-1；AgNO3mol·L-1；
NH4NO310 g·L-1。。
马弗炉，瓷坩埚，干燥器ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ长、短坩埚钳，酸、碱式滴定管，烧杯，容量瓶，锥形瓶和滴管等。
4.
用移液管准确移取10mL 标准溶液，加入5mL pH=的缓冲溶液和35mL水，加热至80℃后，加入4滴PAN指示剂，趁热用EDTA滴定至由红色变为绿色，即为终点，记下消耗EDTA溶液的体积。平行3次。计算EDTA浓度。
4.3.2
准确移取25mL试液于250mL锥形瓶中，加入10滴磺基水杨酸、10mL pH=2的缓冲溶液，将溶液加热至70℃，用EDTA（稀释了十倍）标准溶液缓慢地滴定至由酒红色变为无色（终点时溶液温度应在60℃左右），记下消耗的EDTA体积。平行滴定3次。计算Fe2O3含量：
这里，ms为实际滴定的每份试样质量。
of the weight determination of SiO2,Fe2O3,Al2O3,CaO,and MgO content of the weight determination ofSiO2,Fe2O3,Al2O3,CaO,and MgO content of the EDTA titrimetric method.
Al3++H2Y2→→AlY-(无色)+2H+
H2Y2-+Cu2+→CuY2-(兰色)+2H+-
Cu2++PAN（黄色）→Cu-PAN(深红色)
这里需要注意的是，溶液中存在三种有色物质，而它们的含量又在不断变化之中，因此溶液的颜色特别是终点时的变化就较复杂，决定于Cu-EDTA、PAN和Cu-PAN的相对含量和浓度。滴定终点是否敏锐的关键是兰色的Cu-EDTA浓度的大小，终点时Cu-EDTA的量等于加入的过量的EDTA的量。一般来说，在100mL溶液中加入的EDTA标准溶液（浓度在L附近的）,以过量10mL左右为宜。
恒重法
准确称取0.4g试样，置于干燥的50mL烧杯中，加入~3g固体NH4Cl，用玻璃棒混匀，滴加浓HCl溶液至试样全部润湿（一般约需2mL），并滴加2~3滴浓HNO3，搅匀。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-反应为止（用AgNO3检验）弃去滤液。
Keywords:SiO2, Fe2O3, Al2O3, CaO and MgO, EDTA
前言
水泥主要由硅酸盐组成。按我国规定，分成硅酸盐水泥（熟料水泥），普通硅酸盐水泥（普通水泥），矿渣硅酸盐水泥（矿渣水泥），火山灰质硅酸盐水泥（火山灰水泥），粉煤灰硅酸盐水泥（煤灰水泥）等。水泥熟料是由水泥生料经1400℃以上高温煅烧而成。硅酸盐水泥由水泥熟料加入适量石膏而成，其成分与水泥熟料相似，可按水泥熟料化学分析法进行测定。
灼烧时，硅酸凝胶不仅失去吸附水，并进一步失去结合水，灼烧所得的SiO2沉淀是雪白而又疏松的粉末。如所得沉淀呈灰色，黄色或红棕色，说明沉淀不纯。