鉻質(zhì)引流劑中三氧化二鉻含量檢驗(yàn)的研究

李月華

摘要：介紹了用過氧化鈉熔融試樣，加硫酸、磷酸浸取。在硝酸銀存在條件下，用過硫酸銨氧化，將三價(jià)鉻氧化為高價(jià)鉻，用硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，從而檢測(cè)鉻質(zhì)引流劑中三氧化二鉻含量的方法。結(jié)果準(zhǔn)確度和精密度均較高，解決了精確測(cè)定鉻質(zhì)引流劑中三氧化二鉻含量的問題。

關(guān)鍵詞 鉻質(zhì)引流劑 三氧化二鉻 硝酸銀 過硫酸銨 滴定法

滴定分析法是化學(xué)分析法中重要的一類分析方法，具有簡(jiǎn)便、快速、準(zhǔn)確度高的特點(diǎn)，適合常量分析。

鉻質(zhì)引流劑是針對(duì)鋼鐵工業(yè)連鑄工藝中存在鋼包自開率不高，燒氧過度、甚至造成連鑄工藝中斷問題，而出現(xiàn)的工業(yè)用品。它由優(yōu)質(zhì)鉻礦砂、精制石英砂和高耐火度材料組成，具有流動(dòng)性好、比重大、流速快、適當(dāng)?shù)臒Y(jié)層厚度、抗鋼水侵蝕和滲透的優(yōu)點(diǎn)。其中三氧化二鉻含量高低直接影響使用效果，因此，精確測(cè)定樣品中的三氧化二鉻含量對(duì)于指導(dǎo)生產(chǎn)和入廠檢驗(yàn)都很重要。本文研究了用過氧化鈉熔融試樣，加硫酸、磷酸浸取，在硝酸銀存在條件下，用過硫酸銨氧化，將三價(jià)鉻氧化為高價(jià)鉻，用硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，從而檢測(cè)鉻質(zhì)引流劑中三氧化二鉻含量的方法。結(jié)果準(zhǔn)確度和精密度均較高，解決了精確測(cè)定鉻質(zhì)引流劑中三氧化二鉻含量的問題。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1主要試劑

（1）過氧化鈉。

（2）硫酸，1+1。

（3）磷酸， 1.70g/mL。

（4）硝酸銀，10g/L。

（5）過硫酸銨，200g/L，現(xiàn)用現(xiàn)配。

（6）氯化鈉，25g/L。

（7）N-苯代鄰氨基苯甲酸指示劑，2g/L。稱取 2g于300mL燒杯中，加2g無水碳酸鈉，加100mL水，加熱溶解，用水稀釋至1000mL，混勻。

（8）硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液，0.1mol/L。在已盛有300ml水的燒杯中，加入30ml硫酸（ 1.84g/mL），冷卻后加入40g硫酸亞鐵銨[（NH）2Fe（SO4）2·6H2O]，待完全溶解后再加約700ml水，混勻。標(biāo)定后使用。

1.2試驗(yàn)方法

稱取0.1000g試樣，精確至0.0002g。先加2g過氧化鈉于剛玉坩堝中，再在試樣上覆蓋1g過氧化鈉，置于馬弗爐850℃中熔融，關(guān)門8-15分鐘，中途搖晃觀察幾次，使之均勻熔融直至試樣完全溶解，取出冷卻，置于600mL燒杯中，加100mL熱水，浸出熔塊，洗出坩堝，再轉(zhuǎn)移至500mL錐形瓶中，加入20mL硫酸（1.1.2）酸化，加10mL磷酸（1.1.3），用水稀釋至體積約為200mL，加5mL硝酸銀溶液（1.1.4），加10mL過硫酸銨（1.1.5），煮沸5分鐘，溶液至紅色，并使過量的過硫酸銨分解。加10mL氯化鈉（1.1.6）煮沸，溶液呈橙黃色，用流水冷卻，加4滴N-苯代鄰氨基苯甲酸指示劑（1.1.7），用硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液（1.1.8）滴定至亮綠色為終點(diǎn)。

2結(jié)果與討論

2.1結(jié)果的計(jì)算

2.2助溶劑、熔融溫度及時(shí)間的選擇

試樣的分解是分析工作的重要組成部分，它不僅關(guān)系到待測(cè)組分是否轉(zhuǎn)變?yōu)檫m合的形態(tài)，也關(guān)系到以后的分離和測(cè)定。鉻質(zhì)引流劑由鉻礦砂、石英砂和高耐火度材料組成，不容易分解，借鑒高鉻的分解方法，選擇堿熔的方法進(jìn)行溶解，經(jīng)查閱資料，并根據(jù)鉻質(zhì)引流劑的性質(zhì)及樣品量，反復(fù)試驗(yàn)觀察現(xiàn)象，本試驗(yàn)最終選擇先加2g過氧化鈉于剛玉坩堝中，再在試樣上覆蓋1g過氧化鈉，置于馬弗爐850℃中熔融，關(guān)門8-15分鐘，中途搖晃觀察幾次，使之均勻熔融直至試樣完全溶解，冷卻后用熱水浸出。

2.3酸度試驗(yàn)

在本試驗(yàn)中，硫酸參加氧化還原反應(yīng)，酸度變化直接影響電對(duì)的電極電位，是影響氧化還原反應(yīng)進(jìn)行程度和反應(yīng)速率的重要因素。選擇GBW（E）010257高鉻標(biāo)樣，分別加入12mL、15mL、18mL、20mL、22mL體積濃度為1+1的硫酸，按照1中試驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)定，計(jì)算回收率。

可以看出，酸度過低回收率明顯偏低，反應(yīng)不完全，反應(yīng)速度慢。加入18mL硫酸時(shí)，回收率已達(dá)到99.78%，已基本滿足要求，為了保證反應(yīng)進(jìn)行完全和反應(yīng)速率滿足檢測(cè)要求，本試驗(yàn)選擇20mL硫酸。

2.4催化劑選擇試驗(yàn)

在分析化學(xué)中，經(jīng)常利用催化劑來改變反應(yīng)速率，催化劑有正催化劑和負(fù)催化劑之分。正催化劑加快反應(yīng)速率，負(fù)催化劑減慢反應(yīng)速率。過硫酸銨做氧化劑時(shí)用銀鹽做催化劑是氧化還原反應(yīng)中比較經(jīng)典的方法，能大大加快反應(yīng)速率，有利于試驗(yàn)進(jìn)行，所以本試驗(yàn)選擇硝酸銀做催化劑。選擇GBW（E）010257高鉻標(biāo)樣，分別加入0mL、2mL、5mL、7mL、10mL濃度為10g/L的硝酸銀。按照1中試驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)定，計(jì)算回收率。

從圖2可以看出，不加催化劑時(shí)回收率明顯偏低，反應(yīng)速度慢，不能滿足檢測(cè)需要。加入2mL硝酸銀時(shí)，回收率已達(dá)到99.69%，已基本滿足要求，為了保證反應(yīng)速率，本試驗(yàn)選擇加入5mL硝酸銀做催化劑。

2.5氧化劑用量試驗(yàn)

本試驗(yàn)中選擇過硫酸銨作為氧化劑，將溶液中的鉻氧化成橙黃色的鉻酸，如果試樣中含有錳也同時(shí)被氧化。

過硫酸銨用量和質(zhì)量直接影響反應(yīng)進(jìn)行。過硫酸銨預(yù)熱易分解，試驗(yàn)中為保證試劑質(zhì)量和試驗(yàn)效果，過硫酸銨要保證現(xiàn)用現(xiàn)配。選擇GBW（E）010257高鉻標(biāo)樣，分別加入2mL、5mL、8mL、10mL、12mL濃度為200g/L的過硫酸銨。

過硫酸銨量少時(shí)回收率明顯偏低，反應(yīng)不完全。加入5mL過硫酸銨時(shí)，回收率已達(dá)到99.95%，已滿足檢測(cè)要求，實(shí)際生產(chǎn)時(shí)鉻質(zhì)引流劑多為混合物，成分具有不確定性，試樣中含錳等還原性物質(zhì)也需要過硫酸銨進(jìn)行氧化，考慮到這個(gè)問題，為了保證反應(yīng)進(jìn)行完全，滿足實(shí)際檢測(cè)要求，又不造成太多的試劑浪費(fèi)。本試驗(yàn)選擇加入10mL過硫酸銨做氧化劑。加完過硫酸銨后要煮沸5分鐘，使過量的過硫酸銨分解。

2.6氯化鈉用量的選擇

在催化反應(yīng)中，催化劑參加反應(yīng)后，又變回原來的物質(zhì)，為了不影響下步反應(yīng)的進(jìn)行，在滴定前需要將催化劑除去，本試驗(yàn)中選擇氯化鈉破壞催化劑硝酸銀，氯化鈉與硝酸銀反應(yīng)，生成白色絮狀沉淀氯化銀，從而從溶液中除去銀離子。另外如果試樣中含錳，在過硫酸銨的作用下氧化成了高錳酸，氯化鈉還起到還原高錳酸的作用。選擇GBW（E）010257高鉻標(biāo)樣，分別加入2mL、5mL、8mL、10mL、12mL濃度為25g/L的氯化鈉。

加入2mL時(shí)溶液略顯渾濁，終點(diǎn)顏色變化不是太明顯，其余幾個(gè)現(xiàn)象均正常，回收率也都能滿足要求。由于鉻質(zhì)引流劑是混合物，成分具有不確定性，如果樣品中含有錳等物質(zhì)也會(huì)消耗氯化鈉，另外本試驗(yàn)中稍過量的氯化鈉也不會(huì)對(duì)試驗(yàn)產(chǎn)生影響，所以本試驗(yàn)選擇加入10mL濃度為25g/L的氯化鈉。

2.7精密度和準(zhǔn)確度試驗(yàn)

選擇2個(gè)不同含量的高碳鉻鐵標(biāo)樣，2個(gè)鉻質(zhì)引流劑試樣，每個(gè)樣品平行分析9次，分析結(jié)果及精密度如表1?！禛B/T4699.2-2008鉻鐵和硅鉻合金 鉻含量的測(cè)定 過硫酸銨氧化滴定法和電位滴定法》中規(guī)定，鉻含量25-50%時(shí)，Cr的允差為0.40%，對(duì)應(yīng)Cr2O3的允差為0.58%;鉻含量≧50%時(shí)，Cr的允差為0.60%，對(duì)應(yīng)Cr2O3的允差為0.88%。由表1可以看出，檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)樣品和鉻質(zhì)引流劑試驗(yàn)時(shí)，方法分析的精密度和準(zhǔn)確度均能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，周期較國標(biāo)短，更適合生產(chǎn)檢驗(yàn)。

3結(jié)論

本文研究了用過氧化鈉熔融試樣，加硫酸、磷酸浸取。在硝酸銀存在條件下，用過硫酸銨氧化，將三價(jià)鉻氧化為高價(jià)鉻，用硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，從而檢測(cè)鉻質(zhì)引流劑中三氧化二鉻含量的方法。結(jié)果準(zhǔn)確度和精密度均較高，解決了精確測(cè)定鉻質(zhì)引流劑中三氧化二鉻含量的問題。為生產(chǎn)使用和入廠檢驗(yàn)提供了成分依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] GB/T5687.11-2006，鉻鐵欽含量的測(cè)定二安替比林甲烷分光光度法[S].

[2] GB/T4699.2-2008，鉻鐵和硅鉻合金鉻含量的測(cè)定過硫酸銨氧化滴定法和電位滴定法[S].

[3] 華東理工大學(xué)分析化學(xué)教研組，成都科學(xué)技術(shù)大學(xué)分析化學(xué)教研組.分析化學(xué)[M].北京：高等教育出版社，1982.