三價(jià)鉻鍍鉻液中三價(jià)鉻的碘量法分析

郭崇武

(廣州超邦化工有限公司，廣東廣州 510460)

三價(jià)鉻鍍鉻液中三價(jià)鉻的碘量法分析

郭崇武

(廣州超邦化工有限公司，廣東廣州 510460)

改進(jìn)了三價(jià)鉻鍍鉻液中三價(jià)鉻的分析方法。在弱酸性條件下，用過硫酸銨作氧化劑將三價(jià)鉻氧化成六價(jià)鉻，用碘量法測(cè)定六價(jià)鉻，得到三價(jià)鉻的質(zhì)量濃度。實(shí)驗(yàn)表明，在弱酸性條件下，不加硝酸銀作催化劑，用過硫酸銨能將三價(jià)鉻完全氧化成六價(jià)鉻。分析結(jié)果的相對(duì)平均偏差為0.13%。本法簡(jiǎn)單而準(zhǔn)確，分析成本低，標(biāo)準(zhǔn)溶液穩(wěn)定，優(yōu)于傳統(tǒng)方法。

三價(jià)鉻鍍鉻液;三價(jià)鉻;催化劑;硫代硫酸鈉;碘量法;分析

引 言

分析硫酸鹽體系三價(jià)鉻鍍鉻液中的三價(jià)鉻時(shí)，一般以硝酸銀作催化劑，用過硫酸銨將三價(jià)鉻氧化成六價(jià)鉻，然后用亞鐵滴定法測(cè)定六價(jià)鉻［1］。但硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液不夠穩(wěn)定，每次使用時(shí)都要對(duì)其進(jìn)行標(biāo)定，比較費(fèi)時(shí)。分析氯化物體系三價(jià)鉻鍍鉻液時(shí)，不宜采用硝酸銀作催化劑，需要用過氧化鈉氧化三價(jià)鉻，然后用碘量法滴定六價(jià)鉻［2］，但過氧化鈉分解速度慢，需要煮沸20～30min，耗時(shí)較長。也可以采用分光光度法測(cè)定三價(jià)鉻［3］，分析速度快，但準(zhǔn)確度較低，而且許多電鍍廠不配備分光光度計(jì)。為此，制定了在不加硝酸銀條件下用過硫酸銨氧化三價(jià)鉻的方法［4］，用碘量法分析六價(jià)鉻。

1 分析方法

1.1 方法要點(diǎn)

在弱酸性條件下，用過硫酸銨將三價(jià)鉻完全氧化成六價(jià)鉻，過量的過硫酸銨經(jīng)煮沸后分解成硫酸銨、硫酸和氧氣。在酸性條件下，六價(jià)鉻與碘化鉀反應(yīng)定量生成碘分子，用氟氫化銨掩蔽鐵，以淀粉作指示劑，用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定碘，從而得到三價(jià)鉻的質(zhì)量濃度。

1.2 試劑

硫酸溶液［V(硫酸)∶V(H2O)=1∶3］;過硫酸銨;10g/L淀粉指示劑;80g/L碘化鉀溶液;氟化氫銨;0.1mol/L硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液。

1.3 分析方法

用移液管吸取鍍液1～2mL于250mL錐形瓶中(根據(jù)鍍液中三價(jià)鉻的濃度選擇吸樣量)，加水50mL，2g過硫酸銨，煮沸至冒大氣泡2min左右，冷卻，2g加氟化氫銨(分析硫酸鹽體系三價(jià)鉻鍍液可不加)，10mL硫酸溶液，10mL碘化鉀溶液，以硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定至試液呈淡黃綠色，加1mL淀粉指示劑，繼續(xù)滴定至試液由藍(lán)色變?yōu)榫G色為終點(diǎn)。

如果向試液中先加淀粉指示劑，然后用硫代硫酸鈉滴定，滴定終點(diǎn)變色不敏銳，將導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果產(chǎn)生誤差。試驗(yàn)表明，當(dāng)試液中碘的濃度較高時(shí)，對(duì)淀粉指示劑有破壞作用，因此，需要用硫代硫酸鈉滴定至試液呈淡黃綠色，大部分碘分子被還原成碘離子，然后再加淀粉指示劑。

1.4 計(jì)算

式中:c為硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的濃度，mol/L;V為消耗硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積，mL;常數(shù) 17.33=52.00/3，52.00 為鉻的相對(duì)原子質(zhì)量，3為六價(jià)鉻被還原成三價(jià)鉻得到的電子數(shù)，V樣為吸取鍍液的體積，mL;本法吸取試樣1或2mL。

2 方法探討

2.1 三價(jià)鉻的氧化

用Trich-9551三價(jià)鉻鍍液進(jìn)行測(cè)試，鍍液中三價(jià)鉻質(zhì)量濃度約15g/L。分別吸取試樣2mL于兩只250mL錐形瓶中，各加水 50mL，1份加10mL［V(硫酸)∶V(H2O)=1∶1］硫酸(試液中氫離子的濃度為3mol/L)，加10mL 1%硝酸銀溶液，另一份不加硫酸和硝酸銀(試液pH≈5)，然后向兩份試液中各加過2g硫酸銨，加熱煮沸至冒大氣泡，冷卻，以苯基代鄰氨基苯甲酸作指示劑，用亞鐵滴定法測(cè)定六價(jià)鉻，兩個(gè)試樣的測(cè)定結(jié)果相同。實(shí)驗(yàn)表明，在弱酸性條件下用過硫酸銨能將試液中的三價(jià)鉻完全氧化成六價(jià)鉻。以下兩個(gè)電極反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電極電位為［5］

過硫酸根電極反應(yīng)的電極電位不受酸度的影響，而重鉻酸根的電極電位受酸度的影響較大。假設(shè)重鉻酸根和三價(jià)鉻離子的濃度都等于1mol/L，當(dāng)氫離子濃度為3mol/L時(shí)，按能斯特方程計(jì)算，電極反應(yīng)方程式(2)的電極電位 φ1=1.43V，當(dāng) pH=5時(shí)，該反應(yīng)的電極電位φ2=0.67V，氫離子濃度從3mol/L下降至1×10－5mol/L，其電極電位負(fù)移0.76 V。由此可見，在強(qiáng)酸性溶液中，用過硫酸銨將三價(jià)鉻氧化成六價(jià)鉻反應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)較小，反應(yīng)速度慢，需要使用硝酸銀作催化劑。而在弱酸性條件下，過硫酸銨氧化三價(jià)鉻的電動(dòng)勢(shì)增大，不加硝酸銀作催化劑，三價(jià)鉻也能被完全氧化成六價(jià)鉻。

2.2 碘量法的選擇

按傳統(tǒng)方法［1］測(cè)定三價(jià)鉻，以硝酸銀作催化劑用過硫酸銨將三價(jià)鉻氧化成六價(jià)鉻，如果向試液中加碘化鉀，銀離子則與碘化鉀生成體積較大的紅棕色碘化銀沉淀，用碘量法測(cè)定時(shí)終點(diǎn)難以判斷，因此，在方法［1］中只能采用亞鐵滴定法。本法不使用硝酸銀作催化劑，因此，可以采用碘量法測(cè)定三價(jià)鉻。

2.3 硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的穩(wěn)定性

硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液呈弱堿性，其穩(wěn)定性較高［6］。實(shí)踐表明，硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液存放在棕色磨口瓶中一個(gè)月標(biāo)定一次即可，其穩(wěn)定性比硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液高得多。

2.4 試樣吸取量

不同的三價(jià)鉻鍍鉻液中三價(jià)鉻的質(zhì)量濃度相差較大，氯化物體系三價(jià)鉻鍍液中三價(jià)鉻質(zhì)量濃度較高，可吸取試樣1mL，硫酸鹽體系三價(jià)鉻鍍液中三價(jià)鉻濃度較低，應(yīng)吸取試樣2mL。

2.5 掩蔽劑氟化氫銨

氯化物體系三價(jià)鉻鍍鉻液含有必要的鐵成分，用碘量法滴定時(shí)需要用氟化氫銨掩蔽鐵。硫酸鹽體系三價(jià)鉻鍍鉻液不含鐵成分，只可能含有微量的鐵雜質(zhì)，對(duì)測(cè)定的影響很小，因此，測(cè)定時(shí)不需要用氟化氫銨作掩蔽劑。

2.6 分析結(jié)果的精密度

對(duì)Trich-9551三價(jià)鉻鍍鉻液進(jìn)行分析，一個(gè)試樣平行測(cè)定8次，結(jié)果列于表1。本法測(cè)定三價(jià)鉻的相對(duì)平均偏差為0.13%，其精密度較高。

表1 分析結(jié)果的精密度

3 結(jié)論

不加硝酸銀作催化劑，在弱酸性條件下用過硫酸銨將三價(jià)鉻氧化成六價(jià)鉻，然后用碘量法測(cè)定，所用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液穩(wěn)定性好。本法與傳統(tǒng)方法相比，簡(jiǎn)化了分析過程，并降低了分析成本。

［1］徐紅娣，鄒群.電鍍?nèi)芤悍治黾夹g(shù)［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2003:3-5.

［2］陳永順.淺談三價(jià)鉻電鍍液使用及維護(hù)［C］//天津市電鍍工程學(xué)會(huì)第十屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集.天津:天津市電鍍工程學(xué)會(huì)，2006:94-96.

［3］郭崇武.三價(jià)鉻鍍液中三價(jià)鉻的快速分析［J］.電鍍與精飾，2009，31(1):41-43.

［4］郭崇武.鍍鉻溶液中三價(jià)鉻分析方法的改進(jìn)［J］.電鍍與精飾，2008，30(8):37-39.

［5］張?jiān)收\，胡如南，向榮，等.電鍍手冊(cè)(上冊(cè))［M］.北京:國防工業(yè)出版社，1997:1226.

［6］天津大學(xué)無機(jī)教研室.無機(jī)化學(xué)(下冊(cè))［M］.北京:高等教育出版社，1994:393，484.

Determination of Trivalent Chromium in Trivalent Chromium Plating Bath by Iodimetry

GUO Chong-wu
(Guangzhou Ultra Union Chemicals Ltd，Guangzhou 510460，China)

An analytical method of trivalent chromium in trivalent chromium plating bath was improved.The trivalent chromium is oxidized to form hexavalent chromium by using ammonium persulfate as oxidant under weak acidic conditions and without silver nitrate as activator.The hexavalent chromium is determined by iodimetry，and then the mass concentration of trivalent chromium is obtained.The tests show that the trivalent chromium can be oxidized completely by ammonium persulfate under under weak acidic condition without activator.The relative average deviation of the determination result was 0.13%.The method is simple，exact，lower anlaysing cost，and has a stable standard solution.So it is superior to the conventional method.

trivalent chromium plating solution;trivalent chromium;activator;sodium hyposulfite;iodimetry;analysis

TG115.31

A

1001-3849(2012)08-0044-03

2012-03-10

2013-04-13