bài giảng thực hành xi măng

Dung dịch lọc và nước rửa để nguội, gọp chung và định mức thành 250 ml dung dịch 1, dùng để xác định Fe3+,Al3+… Chuyển giấy lọc chứa kết tủa vào chén nung đã biết trước khối lượng, đem h

Phần II PHÂN TÍCH XIMĂNG

Ximăng là một loại silicát nhân tạo, là chất dính kết dùng làm vật liệu xây dựng, theo phương pháp ướt Xi măng được điều chế từ hai thành phần chủ yếu là đất sét và đá vôi, được nghiền và trộn thành tít bùn theo tỷ lệ thích hợp và nung với than cốc ở 14500C trong lò quay, bán thành phẩm glinke này, sau một tuần ủ để rã hơi vôi, được nghiền với thạch cao CaSO4 với pizơlan và 1 số phụ gia khác

Ximăng có nhiều loại nhưng phổ biến là ximăng pooclăng do nhà máy ximăng Hải Phòng sản xuất

Thành phần hóa học của ximăng pooclăng Hải Phòng :

- Độ ẩm: 0.3-1%

- Lượng MKN: 1-3,5%

- SiO2 : 20-22%

- CaO : 62-68%

- Al2O3:6-8%

…

Trong phần này trình bày cách phân tích các chỉ tiêu trong mẫu Ximăng theo đường lối phân tích hệ thống

Bài 1 PHÁ MẪU XIMĂNG VÀ XÁC ĐỊNH SiO2

(Phương pháp khối lượng)

Trong ximăng thành phần SiO2 qui định từ 20-22% (ximăng poolăng) là thành phần

dễ hút ẩm, tăng độ dẻo và khả năng dính kết của ximăng với vật liệu xây dựng Hàm lượng tạp chất không tan thường nhỏ so với hàm lượng SiO2 nên thường gộp chung để xác định

1 Nguyên tắc

Phá mẫu ximăng bằng HCl đặc, dung dịch nóng có mặt chất điện ly mạnh NH4Cl,

để chuyển hóa hòan toàn thành SiO2 vào dung dịch dưới dạng keo H2SiO3

CaSiO3 + 2HCl  CaCl2 + H2SiO3

Fe2O3 + 6HCl  2FeCl3 + 3H2O CaSO4 + 2HCl  CaCl2 + H2SO4

Rồi làm đông tụ keo silic (kết tủa keo silic) bằng cách cô khô mẫu với HCl đặc rồi đem lọc rửa kết tủa, sấy, nung ở nhiệt độ cao 8500C thì H2SiO3 bị phân hủy

H2SiO3  SiO2 + H2O

Từ khối lượng dạng cân SiO2 thu được và lượng mẫu cân ban đầu ta tính được hàm lượng SiO2 theo công thức sau:

Trong đó : f=1

a(g) : khối lượng dạng cân SiO2 G(g) : Khối lượng mẫu cân

2 Điều kiện xác định

a Phá mẫu và chuyển hóa mẫu vào trong dung dịch

Trong đó HCl ngoài tác dụng làm dung môi hòa tan mẫu còn làm đông tụ keo silic còn muối NH4Cl hổ trợ cho khả năng đông tụ keo silic

b Phương pháp làm đông tụ keo silic(Phương pháp dùng keo Giêlatin)

- Cô khô mẫu với HCl đậm đặc trên bếp cách thủy và thêm 1 lượng Gielatin để dạng keo H2SiO3 được chuyển thành kết tủa hoàn toàn

100

G

a f

- Tránh môi trường Axit quá cao dễ làm cho keo Gielatin bị quăn và cháy, khi sử dụng keo Gielatin cần cho liều lượng vừa đủ

- Tránh khuấy nhiều dễ làm nát keo, cần duy trì nhiệt độ cô khô mẫu khỏang

105÷1100C là tốt nhất (nên dùng bếp cách thủy) Nếu nhiêt độ quá cao sẽ làm FeCl3 có hiện tượng thủy phân

FeCl3 + 2HOH  2HCl + Fe(OH)2Cl↓

Kết tủa này thường nát vụn làm cho quá trình lọc keo chậm, lâu và không sạch, khi nung thì Fe2O3 sẽ lẫn vào SiO2 gây sai số lớn

c Điều kiện chế hoá kết tủa, nung và cân

- Khi lọc, rửa keo silic, để tránh hiện tượng keo hoá cần lọc và rửa kết tủa bằng nước cất nóng

- Nung nhiệt độ 8500C, khi cân cần cân nhanh vì SiO2 dễ hút ẩm

3 Hoá chất

- HCl đặc

- HCl 1%

- NH4Cl tinh thể

- AgNO3 1%

- Keo Gielatin 1% (pha trong nước cất nóng khoảng 700C)

4 Qui trình xác định

Cân chính xác 1±0,0002g mẫu ximăng (đã được nghiền mịn, sấy khô) chuyển vào bát sứ họăc cốc thủy tinh chịu nhiệt 250ml, tẩm ướt bằng 10ml nước cất, thêm 1g NH4Cl tinh thể và 10ml HCl đậm đặc, khuấy đều, cô khô mẫu trên bếp cách thuỷ đến khi mẫu khô trắng

Lấy xuống để nguội trong tủ hút, thêm 5ml HCl 1/1 và 7÷8 giọt Gielatin 1%, thêm 20ml nước cất sôi, khuấy đều rồi đem lọc qua giấy lọc băng vàng

Rửa kết tủa vài lần bằng HCl 1%, nóng, sau rửa bằng nước cất sôi cho sạch Cl- (thử bằng AgNO3) Dung dịch lọc và nước rửa để nguội, gọp chung và định mức thành 250 ml (dung dịch 1, dùng để xác định Fe3+,Al3+…)

Chuyển giấy lọc chứa kết tủa vào chén nung đã biết trước khối lượng, đem hoá tro trên bếp điện đến khi tro hóa hoàn toàn rồi nung ở 8500C khoảng 1÷1,5giờ, lấy ra để nguội trong bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng rồi đem cân và tính kết quả theo công thức trên

2 Tính kết quả

% SiO2 f a 100

G

= × × Trong đó :f=1

a(g)= KL chén và mẫu sau khi nung-KL chén nung (khối lượng dạng cân SiO2) G(g) : Khối lượng mẫu cân

Bài 2 XÁC ĐỊNH THÀNH R2O3 ,Fe2O3 VÀ Al2O3

I XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN R 2 O 3 (Phương pháp khối lượng)

Thành phần R2O3 còn gọi là ôxit tam nhị bao gồm Fe2O3, Al2O3 và TiO2 Trong mẫu ximăng hàm lượng TiO2 thấp nên chủ yếu là Fe2O3 và Al2O3 Ta xác định tổng 2 lượng Oxit này theo phương pháp khối lượng

1 Nguyên tắc

Sau khi phá mẫu, loại bỏ keo silic, trong dung dịch chứa các muối sắt và nhôm, ôxy hóa hòan toàn Fe2+ lên Fe3+ bằng HNO3, dung dịch nóng

3Fe2+ + HNO3 + 3H+  3Fe3+ + NO + 2H2O

Đem kết tủa hoàn toàn các muối nhôm, sắt dưới dạng R(OH)3 bằng NH4OH trong điều kiện dung dịch nóng, pH = 5-6 có mặt chất điện ly mạnh NH4Cl

RCl3 + 3NH4OH  R(OH)3 ↓ + 3NH4Cl

Đem lọc, rửa, sấy và nung kết tủa ở 8500C ta thu được dạng cân R2O3

2R(OH)3  R2O3 + 3H2O

Để nguội rồi đem cân và tính kết quả theo công thức sau:

% 2 3 đm 100

xđ

V a

R O f

G V

Trong đó f=1

2 Điều kiện xác định

a Phá mẫu

Dung dịch mẫu đem xác định là dung dịch đã qua khâu phá mẫu, lọai bỏ keo silic

và được định mức thành dung dịch 1 (như ở bài 2)

b Điều kiện kết tủa R(OH)3

- Kết tủa trong môi trường pH = 5 - 6 theo chỉ thị MR, nếu môi trường cao hơn Al(OH)3 sẽ tan Cần oxy hoá Fe2+ thành Fe3+

- Các hydroxyt sắt và nhôm là những kết tủa vô định hình, dễ nát vụn, dễ keo hoá vì thế phải kết tủa trong dung dịch loãng, khi cho thuốc thử NH4OH tránh khuấy nhiều

- Cần thêm chất điện ly mạnh NH4Cl để tăng vận tốc kết tủa

- Khi làm kết tủa R(OH)3 ngoài thuốc thử NH4OH người ta còn có thể dùng thuốc thử urotropin Thuốc thử này có nhiều ưu điểm như kết tủa nhanh, hoàn toàn, sạch Kỹ thuật làm kết tủa tương tự như làm kết tủa với NH4OH, phương trình phản ứng:

RCl3 + (C2H6)6N4 + HCl + 9H2O → R(OH)3 ↓ + 6HCHO + 4NH4Cl

c Điều kiện chế hoá và nung kết tủa

- Vì R(OH)3 dễ bị keo hoá nhất là trong điều kiện dung dịch nguội nên cần lọc, rửa trong điều kiện nóng

Để tránh keo hoá cần rửa sơ bộ kết tủa bằng NH4NO3 loãng, nóng sau đó rửa bằng nước cất nóng cho sạch ion Cl-

3 Hoá chất

- HNO3 đặc

- NH4OH 10% hoặc urotropin

- NH4Cl tinh thể

- NH4NO3 1%

- MR 0,1% trong cồn 600

4 Qui trình xác định

Hút chính xác 25ml dung dịch 1 sau khi đã loại bỏ keo silic chuyển vào cốc thuỷ tinh 250ml, thêm 7-8 giọt HNO3 đặc đun sôi nhẹ vài phút

Để nguội bớt, thêm 2 giọt chỉ thị MR 0,1%, dùng NH4OH 10% trung hoà đến khi dung dịch chuyển từ màu hồng sang màu vàng

Rửa kết tủa vài lần bằng NH4NO3 1% nóng, sau rửa bằng nước cất sôi cho sạch Cl-

thành 250 ml (dung dịch 1, dùng để xác định Fe3+,Al3+…)

Chuyển giấy lọc chứa kết tủa vào chén nung đã biết trước khối lượng, đem hoá tro trên bếp điện và nung ở 8500C khỏang 1 giờ, lấy ra để nguội trong bình hút ẩm tới nhiệt

độ phòng rồi đem cân nhanh trên cân phân tích Tính kết quả như công thức đã nêu

II XÁC ĐỊNH Fe 2 O 3 THEO PHƯƠNG PHÁP OXY HÓA KHỬ

Trong ximăng hàm lượng sắt thường chiếm khoảng 2,5-4%, được đưa vào từ nguyên liệu đầu (đất sét, đá vôi)

Nếu hàm lượng Fe2O3 lớn sẽ làm giảm độ bền cơ học cho ximăng, làm cho ximăng đóng rắn chậm

Trong phân tích hệ thống, thường xác định bằng phương pháp phức chấthay phương pháp oxy hoá khử KMnO4 hoặc K2Cr2O7

1 Chuẩn độ bằng KMnO 4

a Nguyên tắc

Sau khi hoà tan mẫu và loại bỏ keo silic, trong dung dịch 1 chứa Fe2+, Fe3+, khử hoàn toàn Fe2+ thành Fe3+ bằng thuốc thử SnCl2 trong môi trường HCl, dung dịch nóng 2Fe3+ + Sn2+  2Fe2+ + Sn4+

Loại bỏ ảnh hưởng của Sn2+ bằng HgCl2 bão hoà trong dung nguội và loãng

2HgCl2 + SnCl2  Hg2Cl2 + SnCl4

Đem chuẩn Fe2+ bằng KMnO4 trong môi trường H2SO4, có mặt MnSO4 và H3PO4 MnO4- + 5Fe2+ + 8H+  Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O

Tại điểm tương đương dung dịch xuất hiện màu hồng nhạt bền trong 30giây, nếu dùng chỉ thị điphenyl amin thì dung dịch xuất hiện màu xanh tím, nếu dùng chỉ thị axit phenylantranilic thì dung dịch xuất hiện màu tím hồng

2 3

xđ

Fe O

=

2 3

2 3 2.103

Fe O

Fe O

M

b Điều kiện xác định

- Điều kiện khử Fe3+ về Fe2+

+ Khử hoàn toàn Fe3+ thành Fe2+ bằng lượng dư SnCl2 thích hợp trong HCl dung dịch nóng

+ Tiến hành khử Fe3+ trong môi trường HCl là để tránh tạo kết tủa hydroxyt, dung dịch nóng để muối FeCl3 dễ tạo phức màu vàng đậm:

FeCl3 + 3HCl  H3[FeCl6]

Dựa vào phức màu vàng này vịêc khử thuận lợi hơn

+ Lượng chất khử của muối SnCl2 cần cho dư thích hợp Nếu cho dư nhiều, khi loại

bỏ ảnh hưởng của SnCl2 bằng HgCl2 sẽ không sinh ra vân lụa mà dễ sinh ra kết tủa trắng Lượng kết tủa này nhiều, sẽ kết hợp với SnCl2 dư thành Hg màu đen có tính khử lớn gây sai số cho phép chuẩn độ

Hg2Cl2 + SnCl2  2Hg + SnCl4

+ Về mặt kỹ thuật khi khử cần cho từ từ từng giọt SnCl2 lắc mạnh bình mẫu trên nền trắng cho tới khi hết màu vàng, cho dư vài giọt SnCl2, lúc này dung dịch phải trong suốt không màu

+ Loại bỏ ảnh hưởng của chất khử SnCl2 bằng lượng dư chất oxy hoá bão hoà HgCl2

trong điều kiện dung dịch nguội và loãng, tăng nồng độ HgCl2 một cách đột ngột tránh hiện tượng sinh ra kết tủa trắng Hg2Cl2 và kết tủa đen Hg tránh sai số khi xác định

- Điều kiện chuẩn độ

Chuẩn độ trong môi trường axit H2SO4 có mặt MnSO4 và H3PO4

+ Trong môi trường H2SO4 sẽ tăng tính oxy hoá của KMnO4,

+ Cần thêm MnSO4 để tránh phản ứng phụ giữa ion Cl- và MnO4-

2MnO4- + 10Cl- + 16H+  5Cl2 + 2Mn2+ + 8H2O

+ Dùng H3PO4 để tạo phức Fe3+, tránh hiện tượng cộng màu tại điểm tương đương

Fe3+ + 2H3PO4  H3[Fe(PO4)2] + 3H+

+ Bản thân chất KMnO4 là chất tự chỉ thị nhưng đôi khi để nhận biết điểm tương đương một cách chính xác hơn ta dùng chỉ thị chỉ thị diphenylamin tại điểm tương đương dung dịch xuất hiện màu xanh tím, hoặc nếu dùng chỉ thị axit phenylantranilic thì ssẽ xuất hiện màu hồng sẫm

c Hoá chất

- HNO3 đặc

- HCl đặc.

- NH4Cl tinh thể

- NH4NO3 3%

- SnCl2 10%

- HgCl2 bão hoà (6%)

- Hỗn hợp bảo vệ MnSO4 + H2SO4 + H3PO4 :

- KMnO4 0,02N hiệu chỉnh bằng H2C2O4 0,02N

d Qui trình xác định

Hút 25-50ml dung dịch sau khi phá mẫu loại bỏ keo silic (dung dịch 1) chuyển vào bình nón 250ml, thêm 5ml HCl đặc và 6-7giọt HNO3 đặc đun sôi nhẹ vài phút

Chuyển bình mẫu lên nền trắng, cho từ từ từng giọt SnCl2 10% lắc đều tới khi vừa mất màu vàng, cho thêm 2-3 giọt SnCl2 nữa, thêm nước cất tới thể tích chung 150ml, làm nguội dung dịch trong chậu nước lạnh Thêm nhanh 10ml HgCl2 bão hoà (6%), dung dịch xuất hiện vân lụa trắng, cho thêm 2-3 giọt SnCl2 nữa (nếu không có vân lụa trắng mà có kết tủa trắng cần tiến hành làm lại)

Thêm 2-3 giọt chỉ thị diphenylamin 1%, lắc đều đem chuẩn bằng KMnO4 0,02N tới khi xuất hiện màu xanh tím

(Hoặc thêm 1-2 giọt chỉ thị Axit Phenylantranilic 0,2% chuẩn tiếp đến khi dung dịch có màu tím hồng)

Kết quả tính theo công thức đã nêu

2 Chuẩn độ bằng K 2 Cr 2 O 7 tiêu chuẩn

a Nguyên tắc

-Khử hoàn toàn Fe3+ thành Fe2+ như phần 1

Chuẩn lượng trong môi trường H2SO4 có mặt H3PO4

6Fe2+ + Cr2O72- + 14H+  2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O

Nhận biết điểm tương đương bằng chỉ thị oxy hoá khử Điphenylamin, tại điểm tương đương dung dịch xuất hiện màu xanh tím

Kết quả được tính theo công thức:

2 3 2 2 7

2 3

% Fe O K Cr O đm.100

xđ

Fe O

=

b Điều kiện xác định

- Phá mẫu và loại bỏ keo silic (bài 2)

- Điều kiện chuẩn độ bằng hệ oxy hoá K2Cr2O7

- Phản ứng thực hiện trong môi trường axit H2SO4 có mặt H3PO4 nhận biết điểm tương đương bằng chỉ thị oxy hoá khử diphenylamin

- Axit H3PO4 có tác dụng che dấu Fe3+ Nếu dùng chỉ thị oxy hoá khử axit phenylantranilic thì khi nồng độ Fe3+ giảm, sự đổi màu chỉ thị này càng rõ ràng hơn, vì thế điểm đổi màu này sẽ lọt hẳn trong bước nhảy thế của đường định phân

c Hoá chất

- K2Cr2O7 0,02N

- Chỉ thị Diphenylamin 1% trong H2SO4 đặc

- Axit Phenylantranilic 0,2%: cân 0,2gAxit Phenylantranilic pha trong 100ml nước cất nóng có pha thêm 2g Na2CO3

d Qui trình xác định

Hút 25-50ml dung dịch sau khi phá mẫu loại bỏ keo silic (dung dịch 1) chuyển vào bình nón 250ml, thêm 5ml HCl đặc và 6-7giọt HNO3 đặc đun sôi nhẹ vài phút

Chuyển bình mẫu lên nền trắng, cho từ từ từng giọt SnCl2 10% lắc đều tới khi vừa mất màu vàng, cho thêm 2-3 giọt SnCl2 nữa, thêm nước cất tới thể tích chung 150ml, làm nguội dung dịch trong chậu nước lạnh Thêm nhanh 10ml HgCl2 bão hoà (6%), dung dịch

xuất hiện vân lụa trắng, cho thêm 2-3 giọt SnCl2 nữa (nếu không có vân lụa trắng mà có kết tủa trắng cần tiến hành làm lại)

Thêm 2-3 giọt chỉ thị diphenylamin 1%, lắc đều đem chuẩn bằng K2Cr2O7 0,02N tới khi xuất hiện màu xanh tím

Kết quả tính theo công thức trên

III XÁC ĐỊNH Fe2O3 THEO PHƯƠNG PHÁP PHỨC CHẤT

1 Nguyên tắc

Phá mẫu Ximăng, loại bỏ tạp chất không tan và keo Silic, trong dung dịch có chứa

Fe2+, Fe3+, đem Oxy hóa hoàn toàn Fe2+ thành Fe3+ bằng HNO3 đặc, dung dịch nóng

3Fe3+ + NO3- + 4H+  3Fe3+ + NO + 2H2O Chuẩn độ Fe3+ bằng dung dịch EDTA tiêu chuẩn trong môi trường pH=2-3, dung dịch nóng

Fe3+ + H2Y2-  FeY- + 2 H+

Nhận biết điểm tương đương bằng chỉ thị H2SSal, tại điểm tương đương dung dịch chuyển từ màu đỏ nho sang màu vàng nhạt

Kết quả được tính theo công thức:

2 3

2 3

xđ

Fe O

=

4.10

Fe O

Fe O

M

N: Nồng độ dung dịch EDTA tiêu chuẩn V(ml): thể tích dung dịch EDTA tiêu tốn

G(g): khối lượng mẫu cân

Vđm(ml): thể tích định mức của dung dịch mẫu sau khi loại

bỏ keo Silic và tạp chất không tan

Vxđ(ml): thể tích dung dịch mẫu đem đi xác định

2 Điều kiện xác định

a Điều kiện phá mẫu và loại bỏ keo Silic (bài 2).

b Điều kiện chuẩn độ.

- Cần Oxy hóa hoàn toàn Fe2+ thành Fe3+ vì trong điều kiện môi trường chuẩn độ chỉ

có Fe3+ hình thành phức bền với EDTA

- Trong môi trường pH=2-3 phức FeY- hình thành hoàn toàn, triệt để, chỉ thị đổi màu rõ rệt, do đó ta dùng kỹ thuật chuẩn độ trực tiếp Đồng thời trong môi trường này loại bỏ được ảnh hưởng của Al3+

- Cơ sở của sự đổi màu tại điểm tương đương: EDTA có khả năng phá vỡ phức màu của Fe3+ và chỉ thị vì phức FeY- bền hơn phức tạo thành giữa Fe3+ và chỉ thị

- Sự đổi màu của chỉ thị tại điểm tương đương được giải thích như sau:

+ Trước khi chuẩn độ: khi cho chỉ thị vào dung dịch mẫu

Fe3+ + H2SSal  [Fe(SSal)]+ + 2H+

(đỏ nho)

+ Trong quá trình chuẩn độ:

Fe3+ + H2Y2-  FeY- + 2H+

+ Tại điểm tương đương khi dư 1 giọt EDTA , phức màu đỏ nho bị phá vỡ

[Fe(SSal)]+ + H2Y2-  FeY- + H2SSal (đỏ nho ) (vàng nhạt)

3 Hóa chất

- HNO3 đặc

- NH4OH 10%

- HCl 2N

- H2SSal 5%

- EDTA 0,02N

4 Qui trình xác định

Hút chính xác 20-25ml dung dịch 1 chuyển vào bình nón 250ml, thêm 7-8 giọt HNO3 đặc, đun sôi nhẹ dung dịch khoảng 5 phút Để nguội dung dịch, dùng NH4OH 10% trung hòa tới khi vừa xuất hiện vẫn đục, dùng HCl 2N axit hóa tới trong suốt, cho dư thêm 1-2ml axit nữa, thêm nước cất đến thể tích chung 100ml

Thêm 7-8 giọ chỉ thị H2SSal 5%, đun nóng dung dịch 70-800C rồi đem chuẩn bằng EDTA 0,02N tới khi dung dịch chuyển từ màu đỏ nho sang màu vàng nhạt (hoặc không màu nếu hàm lượng sắt thấp)

Ghi thể tích EDTA tiêu tốn, tính kết quả theo công thức đã nêu

Dung dịch chuẩn xong giữ lại để xác định Al3+ theo phương pháp phức chất, chuẩn

độ đồng thời với Fe3+

IV XÁC ĐỊNH %AL 2 O 3 THEO PHƯƠNG PHÁP HIỆU SỐ:

Trong phân tích hệ thống Al2O3 được tính sau khi đã xác định Fe2O3 như sau :

%Al2O3 = %R2O3 - %Fe2O3

Phương pháp này cho kết quả đánh tin cậy, hàm lượng TiO2 chỉ là vết nên không ảnh hưởng đến kết quả tính toán nhiều

V XÁC ĐỊNH Al 2 O 3 THEO PHƯƠNG PHÁP PHỨC CHẤT:

Phương pháp này chỉ dùng khi hàm lượng Al203 < 3%

1 Chuẩn dộ đồng thời với Fe 3+ :

a Nguyên tắc:

Dung dịch mẫu sau khi đã xác định theo phương pháp phức chất ta cho dư chính xác một lượng EDTA tiêu chuẩn trong môi trường pH = 5-6, dung dịch nóng

Al3+ + H2Y2-  AlY-+ 2H+

Chuẩn lượng dư EDTA bằng Zn(Ac)2 tiêu chuẩn

Zn2+ + H2Y2-  ZnY2-+ 2H+

Nhận biết điểm tương đương bằng chỉ thị Xylenon da cam, dung dịch xuất hiện màu hồng nhạt

Hoặc chuẩn lượng dư EDTA dung dịch Fe3+.tiêu chuẩn trong môi trường đệm acetat, nhận biết điểm tương đương bằng chỉ thị H2Ssal

Kết quả được tính theo công thức:

2 3

2 3

/

2 3

Al O

xđ

+ +

−

=

2 3

2 3 4.103

Al O

Al O

M

N1: Nồng độ dung dịch EDTA tiêu chuẩn

V1(ml): Thể tích dung dịch EDTA cho dư

N2 : Nồng độ dung dịch Zn2+ tiêu chuẩn

V2(ml): Thể tích dung dịch Zn2+ chuẩn phần dư EDTA

G(g): Khối lượng mẫu cân

Vđm(ml): Thể tích định mức của dung dịch mẫu

Vxđ(ml): Thể tích dung dịch mẫu đem đi xác định

b Điều kiện xác định :

- Phá mẫu, loại bỏ tạp chất không tan và keo silic

- Trước khi xác định Al2O3 theo phương pháp này cần phải xác định Fe3+ bằng EDTA trước vì Fe3+ có khả năng tạo phức với EDTA ở nhiều môi trường khác nhau

- Chuẩn độ Al3+ bằng EDTA thực hiện trong môi trường pH = 5-6 Phản ứng chuẩn

độ diễn ra chậm nên ta dùng kỹ thuật chuẩn độ phần dư , dung dịch nóng

tương đương bằng chỉ thị Xylenon da cam hoặc hỗn hợp chỉ thị Feri, Fero, Bezidin

c Hoá chất:

- EDTA 0,05N

- Zn(Ac) 0,05N

- NH4OH 1%

- H2Ssal 5%

- Fe3+ 0,05N

- MO 0,2%

- Xylenon da cam 1%

- Đệm acetat

d Qui trình xác định:

Dung dịch mẫu sau khi đã xác định Fe3+ theo phương pháp phức chất, cho dư chính

vàng

Thêm 10ml đệm acetat, đun sôi nhẹ vài phút rồi để nguội đến nhiệt độ phòng, thêm một ít chỉ thị Xylenon da cam 1%, chuẩn bằng Zn(Ac)2 0,05N đến khi xuất hiện màu hồng nhạt

Hoặc sau khi đun sôi để nguội bớt rồi thêm 7-8 giọt chỉ thị H2Ssal 5%, đem chuẩn bằng Fe3+ 0,05N đến khi dung dịch xuất hiện màu đỏ nâu

2 Chuẩn riêng phần có NaF tham gia:

a Nguyên tắc:

Dung dịch sau khi loại bỏ keo Silic ta cho vào một lượng dư EDTA để hình thành phức bền với Al3+, Fe3+ và Ti4+ , các phản ứng thực hiện trong môi trường pH=5-6, dung dịch nóng

Fe3+ + H2Y2-  FeY- + 2H+

Al3+ + H2Y2-  AlY- + 2H+

Ti4+ + H2Y2-  TiY + 2H+

Dùng Zn(Ac)2 để loại bỏ lượng EDTA dư với chỉ thị Xilenol da cam

Zn2+ + H2Y2-  ZnY2- + 2H+

Tiếp tục cho vào dung dịch một lượng dư NaF trong cùng điều kiện trên thì phức AlY- và Ti3+ bị phá vỡ đẩy ra một lượng EDTA tương đương

AlY- + 6NaF + 2H+  Na3AlF6 + 3Na+ + H2Y2-

TiY + 6NaF + 2H+  Na2TiF6 + 4Na+ + H2Y2- Đem chuẩn lượng EDTA sinh ra bằng dung dịch Zn(Ac)2 tiêu chuẩn với chỉ thị Xylenol da cam Tại điểm tương đương dung dịch chuyển từ màu vàng sáng sang màu hồng nhạt

Zn2+ + H2Y2-  ZnY2- + 2H+

Kết quả được tính theo công thức:

2 3

2 3

Al O

xđ

V NV

Trong đó:

N: nồng độ đương lượng của Zn(Ac)2

V(ml): thể tích dung dịch Zn(Ac)2

0,638: hàm lượng TiO2 được tính đổi từ Al2O3 bằng công thức : 2 3

2 2

Al O TiO

M M

b Điều kiện xác định:

- Phá mẫu, loại bỏ tạp chất không tan và keo Silic (bài 2)

- Điều kiện Oxy hoá Fe2+ thành Fe3+ :

Trong dung dịch sau khi phá mẫu loại bỏ keo silic có chứa cả Fe2+ và Fe3+, khi cho EDTA vào sẽ tạo phức FeY2- Vì pKFeY -= 14,33 < pKAlY-= 16,13 nên khi cho NaF thì

phức FeY2- cũng bị phá vỡ đẩy ra lượng EDTA không xác định Do đó caafn Oxy hoá

Fe2+ thành Fe3+ trước khi cho EDTA

- Lượng EDTA phải cho dư trong điều kiện dung dịch nóng để các phản ứng xảy ra hoàn toàn

vàng của chỉ thị MO rồi cho một lượng đệm acetat , đun sôi dung dịch (nếu thiếu EDTA thì dung dịch bị đục do tạo kết tủa R(OH)3 cần axit hóa trở lại rồi cho thêm EETA đến khi hết đục)

- Điều kiện cho NaF: cho NaF trong điều kiện dung dịch nóng

Trước khi cho NaF phải loại bỏ chính xác lượng EDTA dư nếu không sẽ gây sai số

c Hóa chất.

- Dung dịch EDTA 0,0N

- Dung dịch NaF bão hoà (5%)

- Dung dịch NH4OH 10%

- Dung dịch Đệm Acetat

- Dung dịch dung dịch Zn(Ac)2 0,05N

- Chỉ thị Xylenol da cam 1%

- Chỉ thị MO 0,2%

d Qui trình xác định:

Hút chính xác 25ml dung dịch 1 chuyển vào bình nón 250ml, thêm 3-4 giọt HNO3

đặc, đun sôi nhẹ vài phút, thêm 10ml EDTA 1% và 1 giọt MO 0,2% dùng NH4OH trung hòa tới màu vàng , thêm 15ml đệm acetat, đun sôi nhẹ dung dịch vài phút rồi để nguội tới nhiệt độ phòng

Thêm một ít Xylenol da cam, dùng Zn(Ac)2 0,05N loại trừ chính xác lượng EDTA

dư (tới khi dung dịch có màu hồng nhạt)

Thêm 10ml NaF bão hòa , đun sôi nhẹ vài phút, để nguội dung dịch tới nhiệt độ phòng, thêm lượng chỉ thị Xylenol da cam như trên rồi tiếp tục huẩn bằng Zn(Ac)2 0,05N tới khi dung dịch chuyển sang màu hồng nhạt

Tính kết quả theo công thức đã nêu

Bài 3 XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN CaO VÀ MgO

(Phương pháp thể tích oxalat)

Trong ximăng Pooclang CaO 62-68% là thành phần oxyt chủ yếu quyết định độ cứng của xi măng khi sử dụng CaO tăng tính bền cơ học cho ximăng Trong ximăng CaO có thể tồn tại ở 2 dạng : tự do và kết hợp

Đối với CaO tự do: có thể xác đinh thành phần này bằng cách hoà tan mẫu trong glycerin sạch để tạo thành canxi glyxerat Rồi chuẩn thành phần này bằng axit benzoic theo chỉ thị PP

Để xác định CaO chung người ta dùng phương pháp thể tích oxalat

I XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN CaO

1 Nguyên tắc

Sau khi phá mẫu loại bỏ tạp chất không tan và các thành phần trong R2O3, trong dung dịch có chứa ion Ca2+, đem kết tủa hoàn toàn ion này dưới dạng CaC2O4 bằng thuốc thử (NH4)2C2O4 ở môi trường pH = 4-5, dung dịch nóng

CaCl2 + (NH4)2C2O4  2NH4Cl + CaC2O4

Lọc rửa kết tủa cho sạch ion C2O42-, hoà tan bằng H2SO4 để đẩy ra lượng H2C2O4

tương đương

CaC2O4 + H2SO4  CaSO4 + H2C2O4

Rồi chuẩn H2C2O4 sinh ra bằng KMnO4 tiêu chuẩn, phản ứng thực hiện trong môi trường axit, dung dịch nóng

Ở điểm tương đương xuất hiện màu hồng nhạt

CaO

xđ

V NV

CaO mÐg

=

2 Điệu kiện xác định

a Phá mẫu và loại bỏ keo silic (như bài 2).

b Loại bỏ thành R 2 O 3

Trong điều kiện môi trường kết tủa CaC2O4 nếu không loại bỏ R2O3 dễ sinh ra hydroxyt kim loại làm nhiễm bẩn kết tủa hoặc tạo muối oxalat gây sai số lớn cho việc xác định

- Kỹ thuật loại bỏ R2O3 (như bài 3)

c.Điều kiện kết tủa :

- Kết tủa CaC2O là kết tủa tinh thể hạt mịn, có thính axit yếu nên cần kết tủa ở pH=4-5, dùng HAc để điều chỉnh môi trường

- Kết tủa trong điều kiện dung dịch nóng

- Để lắng kết tủa từ 2-4 giờ

d Điều kiện chế hóa và hoà tan kết tủa

- Lọc rửa kết tủa cho sạch C2O42- , rửa kết tủa lúc đầu bằng (NH)4C2O4 1%, sau rửa bằng nước cất

- Hoà tan kết tủa bằng H2SO4 2N

e Điều kiện chuẩn độ.

Phản ứng chuẩn độ diễn ra trong môi trường axit H2SO4, dung dịch nóng

3 Hóa chất

-HCl 1/1

-(NH4)2C2O4 4%

-(NH4)2C2O41%

-NH4OH 10%

- H2SO4 2N

-Chỉ thị MR 0.2%

-KMnO4 0,05N

IV.QUÁ TRÌNH XÁC ĐỊNH.

Hút chính xác 50ml dung dịch 2 (dung dịch thu được sau khi lọc R2O3)chuyển vào cốc thuỷ tinh chịu nhiệt 250ml, thêm nước cất tới thể tích chung 100ml và 1-2giọt MR 0,2%, dùng HCl 1/1 trung hoà dung dịch tới màu hồng, đun nóng già dung dịch thêm từ

từ 20ml (NH4)2C2O4 4%, khuấy đều5 phút, để lắng kết tủa 2-4 giờ

Lọc kết tủa qua giấy lọc định lượng, rửa gạn lắng kết tủa vài lần bằng (NH4)2C2O4

1%, nóng, sau rửa bằng nước cất nóng cho sạch ion C2O42- (thử bằng AgNO3)

Dung dịch lọc, rửa gộp chung, cô cạn để xác định MgO (dung dịch 3)

Chuyển giấy lọc chứa kết tủa vào cốc làm kết tủa, hoà tan kết tủa bằng 30ml H2SO4

2N, thêm nước cất tới thể tích chung 100ml, đun nóng già dung dịch, kéo giấy lọc lên thành cốc, chuẩn bằng KMnO4 0,05N tới khi xuất hiện màu hồng nhạt Cả giấy lọc ngâm trong nền hồng bền trong 30 giây

Kết quả tính theo công thức đã nêu

II XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN MgO (Phương pháp khối lượng)

Hàm lượng MgO trong ximăng từ 1-4% Khi nung glinke có mặt MgO các phản ứng phân huỷ diễn ra chậm Nhưng khi sử dụng ximăng MgO hút nước tạo thành Mg(OH)2 làm thể tích ximăng tăng, quá trình trộn ximăng với vôi sữa sẽ đồng đều

Trong phân tích hệ thống thành phần MgO sẽ được xác định theo phương pháp khối lượng Mg2P2O7