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铬质引流剂中三氧化二铬含量检验的研究

范文

李月华

摘要：介绍了用过氧化钠熔融试样，加硫酸、磷酸浸取。在硝酸银存在条件下，用过硫酸铵氧化，将三价铬氧化为高价铬，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定，从而检测铬质引流剂中三氧化二铬含量的方法。结果准确度和精密度均较高，解决了精确测定铬质引流剂中三氧化二铬含量的问题。

关键词铬质引流剂三氧化二铬硝酸银过硫酸铵滴定法

滴定分析法是化学分析法中重要的一类分析方法，具有简便、快速、准确度高的特点，适合常量分析。

铬质引流剂是针对钢铁工业连铸工艺中存在钢包自开率不高，烧氧过度、甚至造成连铸工艺中断问题，而出现的工业用品。它由优质铬矿砂、精制石英砂和高耐火度材料组成，具有流动性好、比重大、流速快、适当的烧结层厚度、抗钢水侵蚀和渗透的优点。其中三氧化二铬含量高低直接影响使用效果，因此，精确测定样品中的三氧化二铬含量对于指导生产和入厂检验都很重要。本文研究了用过氧化钠熔融试样，加硫酸、磷酸浸取，在硝酸银存在条件下，用过硫酸铵氧化，将三价铬氧化为高价铬，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定，从而检测铬质引流剂中三氧化二铬含量的方法。结果准确度和精密度均较高，解决了精确测定铬质引流剂中三氧化二铬含量的问题。

1实验部分

1.1主要试剂

（1）过氧化钠。

（2）硫酸，1+1。

（3）磷酸， 1.70g/mL。

（4）硝酸银，10g/L。

（5）过硫酸铵，200g/L，现用现配。

（6）氯化钠，25g/L。

（7）N-苯代邻氨基苯甲酸指示剂，2g/L。称取 2g于300mL烧杯中，加2g无水碳酸钠，加100mL水，加热溶解，用水稀释至1000mL，混匀。

（8）硫酸亚铁铵标准溶液，0.1mol/L。在已盛有300ml水的烧杯中，加入30ml硫酸（ 1.84g/mL），冷却后加入40g硫酸亚铁铵[（NH）2Fe（SO4）2·6H2O]，待完全溶解后再加约700ml水，混匀。标定后使用。

1.2试验方法

称取0.1000g试样，精确至0.0002g。先加2g过氧化钠于刚玉坩埚中，再在试样上覆盖1g过氧化钠，置于马弗炉850℃中熔融，关门8-15分钟，中途摇晃观察几次，使之均匀熔融直至试样完全溶解，取出冷却，置于600mL烧杯中，加100mL热水，浸出熔块，洗出坩埚，再转移至500mL锥形瓶中，加入20mL硫酸（1.1.2）酸化，加10mL磷酸（1.1.3），用水稀释至体积约为200mL，加5mL硝酸银溶液（1.1.4），加10mL过硫酸铵（1.1.5），煮沸5分钟，溶液至红色，并使过量的过硫酸铵分解。加10mL氯化钠（1.1.6）煮沸，溶液呈橙黄色，用流水冷却，加4滴N-苯代邻氨基苯甲酸指示劑（1.1.7），用硫酸亚铁铵标准溶液（1.1.8）滴定至亮绿色为终点。

2结果与讨论

2.1结果的计算

2.2助溶剂、熔融温度及时间的选择

试样的分解是分析工作的重要组成部分，它不仅关系到待测组分是否转变为适合的形态，也关系到以后的分离和测定。铬质引流剂由铬矿砂、石英砂和高耐火度材料组成，不容易分解，借鉴高铬的分解方法，选择碱熔的方法进行溶解，经查阅资料，并根据铬质引流剂的性质及样品量，反复试验观察现象，本试验最终选择先加2g过氧化钠于刚玉坩埚中，再在试样上覆盖1g过氧化钠，置于马弗炉850℃中熔融，关门8-15分钟，中途摇晃观察几次，使之均匀熔融直至试样完全溶解，冷却后用热水浸出。

2.3酸度试验

在本试验中，硫酸参加氧化还原反应，酸度变化直接影响电对的电极电位，是影响氧化还原反应进行程度和反应速率的重要因素。选择GBW（E）010257高铬标样，分别加入12mL、15mL、18mL、20mL、22mL体积浓度为1+1的硫酸，按照1中试验方法进行测定，计算回收率。

可以看出，酸度过低回收率明显偏低，反应不完全，反应速度慢。加入18mL硫酸时，回收率已达到99.78%，已基本满足要求，为了保证反应进行完全和反应速率满足检测要求，本试验选择20mL硫酸。

2.4催化剂选择试验

在分析化学中，经常利用催化剂来改变反应速率，催化剂有正催化剂和负催化剂之分。正催化剂加快反应速率，负催化剂减慢反应速率。过硫酸铵做氧化剂时用银盐做催化剂是氧化还原反应中比较经典的方法，能大大加快反应速率，有利于试验进行，所以本试验选择硝酸银做催化剂。选择GBW（E）010257高铬标样，分别加入0mL、2mL、5mL、7mL、10mL浓度为10g/L的硝酸银。按照1中试验方法进行测定，计算回收率。

从图2可以看出，不加催化剂时回收率明显偏低，反应速度慢，不能满足检测需要。加入2mL硝酸银时，回收率已达到99.69%，已基本满足要求，为了保证反应速率，本试验选择加入5mL硝酸银做催化剂。

2.5氧化剂用量试验

本试验中选择过硫酸铵作为氧化剂，将溶液中的铬氧化成橙黄色的铬酸，如果试样中含有锰也同时被氧化。

过硫酸铵用量和质量直接影响反应进行。过硫酸铵预热易分解，试验中为保证试剂质量和试验效果，过硫酸铵要保证现用现配。选择GBW（E）010257高铬标样，分别加入2mL、5mL、8mL、10mL、12mL浓度为200g/L的过硫酸铵。

过硫酸铵量少时回收率明显偏低，反应不完全。加入5mL过硫酸铵时，回收率已达到99.95%，已满足检测要求，实际生产时铬质引流剂多为混合物，成分具有不确定性，试样中含锰等还原性物质也需要过硫酸铵进行氧化，考虑到这个问题，为了保证反应进行完全，满足实际检测要求，又不造成太多的试剂浪费。本试验选择加入10mL过硫酸铵做氧化剂。加完过硫酸铵后要煮沸5分钟，使过量的过硫酸铵分解。

2.6氯化钠用量的选择

在催化反应中，催化剂参加反应后，又变回原来的物质，为了不影响下步反应的进行，在滴定前需要将催化剂除去，本试验中选择氯化钠破坏催化剂硝酸银，氯化钠与硝酸银反应，生成白色絮状沉淀氯化银，从而从溶液中除去銀离子。另外如果试样中含锰，在过硫酸铵的作用下氧化成了高锰酸，氯化钠还起到还原高锰酸的作用。选择GBW（E）010257高铬标样，分别加入2mL、5mL、8mL、10mL、12mL浓度为25g/L的氯化钠。

加入2mL时溶液略显浑浊，终点颜色变化不是太明显，其余几个现象均正常，回收率也都能满足要求。由于铬质引流剂是混合物，成分具有不确定性，如果样品中含有锰等物质也会消耗氯化钠，另外本试验中稍过量的氯化钠也不会对试验产生影响，所以本试验选择加入10mL浓度为25g/L的氯化钠。

2.7精密度和准确度试验

选择2个不同含量的高碳铬铁标样，2个铬质引流剂试样，每个样品平行分析9次，分析结果及精密度如表1。《GB/T4699.2-2008铬铁和硅铬合金铬含量的测定过硫酸铵氧化滴定法和电位滴定法》中规定，铬含量25-50%时，Cr的允差为0.40%，对应Cr2O3的允差为0.58%;铬含量≧50%时，Cr的允差为0.60%，对应Cr2O3的允差为0.88%。由表1可以看出，检验标准样品和铬质引流剂试验时，方法分析的精密度和准确度均能达到标准要求，周期较国标短，更适合生产检验。

3结论

本文研究了用过氧化钠熔融试样，加硫酸、磷酸浸取。在硝酸银存在条件下，用过硫酸铵氧化，将三价铬氧化为高价铬，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定，从而检测铬质引流剂中三氧化二铬含量的方法。结果准确度和精密度均较高，解决了精确测定铬质引流剂中三氧化二铬含量的问题。为生产使用和入厂检验提供了成分依据。

参考文献

[1] GB/T5687.11-2006，铬铁钦含量的测定二安替比林甲烷分光光度法[S].

[2] GB/T4699.2-2008，铬铁和硅铬合金铬含量的测定过硫酸铵氧化滴定法和电位滴定法[S].

[3] 华东理工大学分析化学教研组，成都科学技术大学分析化学教研组.分析化学[M].北京：高等教育出版社，1982.

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