bài giảng thực hành xi măng

Khoa Công nghệ Hoá Bài giảng Thực tập chuyên môn 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 1450 0 C trong lò quay, bán thành phẩm glinke này, sau một tuần ủ để rã hơi vôi, được nghiền với thạch cao CaSO 4 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%. - SiO 2 : 20-22%. - CaO : 62-68%. - Al 2 O 3 :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 SiO 2 (Phương pháp khối lượng) Trong ximăng thành phần SiO 2 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 SiO 2 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 NH 4 Cl, để chuyển hóa hòan toàn thành SiO 2 vào dung dịch dưới dạng keo H 2 SiO 3 CaSiO 3 + 2HCl  CaCl 2 + H 2 SiO 3 Fe 2 O 3 + 6HCl  2FeCl 3 + 3H 2 O CaSO 4 + 2HCl  CaCl 2 + H 2 SO 4 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 850 0 C thì H 2 SiO 3 bị phân hủy. H 2 SiO 3  SiO 2 + H 2 O Từ khối lượng dạng cân SiO 2 thu được và lượng mẫu cân ban đầu ta tính được hàm lượng SiO 2 theo công thức sau: Trong đó : f=1 a(g) : khối lượng dạng cân SiO 2 . G(g) : Khối lượng mẫu cân . 2. Điều kiện xác định a. Phá mẫu và chuyển hóa mẫu vào trong dung dịch Phá mẫu bằng HCl đậm đặc, dung dịch nóng có mặt chất điện ly mạnh NH 4 Cl. Trong đó HCl ngoài tác dụng làm dung môi hòa tan mẫu còn làm đông tụ keo silic còn muối NH 4 Cl 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 H 2 SiO 3 được chuyển thành kết tủa hoàn toàn. 11 100 % 2 G a fSiO = Khoa Công nghệ Hoá Bài giảng Thực tập chuyên môn - 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÷110 0 C là tốt nhất (nên dùng bếp cách thủy). Nếu nhiêt độ quá cao sẽ làm FeCl 3 có hiện tượng thủy phân FeCl 3 + 2HOH  2HCl + Fe(OH) 2 Cl ↓ Kết tủa này thường nát vụn làm cho quá trình lọc keo chậm, lâu và không sạch, khi nung thì Fe 2 O 3 sẽ lẫn vào SiO 2 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 850 0 C, khi cân cần cân nhanh vì SiO 2 dễ hút ẩm. 3. Hoá chất - HCl đặc - HCl 1% - NH 4 Cl tinh thể - AgNO 3 1% - Keo Gielatin 1% (pha trong nước cất nóng khoảng 70 0 C) 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 NH 4 Cl 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 AgNO 3 ). Dung dịch lọc và nước rửa để nguội, gọp chung và định mức thành 250 ml (dung dịch 1, dùng để xác định Fe 3+ ,Al 3+ …) 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 850 0 C 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 2 % 100 a SiO f G = × × Trong đó :f=1 a(g)= KL chén và mẫu sau khi nung-KL chén nung (khối lượng dạng cân SiO 2 ) G(g) : Khối lượng mẫu cân Bài 2 XÁC ĐỊNH THÀNH R 2 O 3 ,Fe 2 O 3 VÀ Al 2 O 3 I. XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN R 2 O 3 (Phương pháp khối lượng) Thành phần R 2 O 3 còn gọi là ôxit tam nhị bao gồm Fe 2 O 3 , Al 2 O 3 và TiO 2 . Trong mẫu ximăng hàm lượng TiO 2 thấp nên chủ yếu là Fe 2 O 3 và Al 2 O 3 .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 Fe 2+ lên Fe 3+ bằng HNO 3 , dung dịch nóng. 3Fe 2+ + HNO 3 + 3H +  3Fe 3+ + NO + 2H 2 O 12 Khoa Công nghệ Hoá Bài giảng Thực tập chuyên môn Đem kết tủa hoàn toàn các muối nhôm, sắt dưới dạng R(OH) 3 bằng NH 4 OH trong điều kiện dung dịch nóng, pH = 5-6 có mặt chất điện ly mạnh NH 4 Cl. RCl 3 + 3NH 4 OH  R(OH) 3 ↓ + 3NH 4 Cl Đem lọc, rửa, sấy và nung kết tủa ở 850 0 C ta thu được dạng cân R 2 O 3 2R(OH) 3  R 2 O 3 + 3H 2 O Để nguội rồi đem cân và tính kết quả theo công thức sau: 2 3 % 100 đm 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 Fe 2+ thành Fe 3+ - 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 NH 4 OH tránh khuấy nhiều. - Cần thêm chất điện ly mạnh NH 4 Cl để tăng vận tốc kết tủa . - Khi làm kết tủa R(OH) 3 ngoài thuốc thử NH 4 OH 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 NH 4 OH, phương trình phản ứng: RCl 3 + (C 2 H 6 ) 6 N 4 + HCl + 9H 2 O → R(OH) 3 ↓ + 6HCHO + 4NH 4 Cl 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 NH 4 NO 3 loãng, nóng. sau đó rửa bằng nước cất nóng cho sạch ion Cl - . 3. Hoá chất - HNO 3 đặc - NH 4 OH 10% hoặc urotropin - NH 4 Cl tinh thể - NH 4 NO 3 1% - MR 0,1% trong cồn 60 0 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 NH 4 OH 10% trung hoà đến khi dung dịch chuyển từ màu hồng sang màu vàng. Rửa kết tủa vài lần bằng NH 4 NO 3 1% nóng, sau rửa bằng nước cất sôi cho sạch Cl - (thử bằng AgNO 3 1%). Dung dịch lọc và nước rửa để nguội, gộp chung và định mức thành 250 ml (dung dịch 1, dùng để xác định Fe 3+ ,Al 3+ …) Chuyển giấy lọc chứa kết tủa vào chén nung đã biết trước khối lượng, đem hoá tro trên bếp điện và nung ở 850 0 C 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 Fe 2 O 3 lớn sẽ làm giảm độ bền cơ học cho ximăng, làm cho ximăng đóng rắn chậm. 13 Khoa Công nghệ Hoá Bài giảng Thực tập chuyên môn Trong phân tích hệ thống, thường xác định bằng phương pháp phức chấthay phương pháp oxy hoá khử KMnO 4 hoặc K 2 Cr 2 O 7 . 1. Chuẩn độ bằng KMnO 4 a. Nguyên tắc Sau khi hoà tan mẫu và loại bỏ keo silic, trong dung dịch 1 chứa Fe 2+ , Fe 3+ , khử hoàn toàn Fe 2+ thành Fe 3+ bằng thuốc thử SnCl 2 trong môi trường HCl, dung dịch nóng. 2Fe 3+ + Sn 2+  2Fe 2+ + Sn 4+ Loại bỏ ảnh hưởng của Sn 2+ bằng HgCl 2 bão hoà trong dung nguội và loãng. 2HgCl 2 + SnCl 2  Hg 2 Cl 2 + SnCl 4 Đem chuẩn Fe 2+ bằng KMnO 4 trong môi trường H 2 SO 4 , có mặt MnSO 4 và H 3 PO 4 . MnO 4 - + 5Fe 2+ + 8H +  Mn 2+ + 5Fe 3+ + 4H 2 O 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 4 2 3 ( ) % . .100 Fe O KMnO đm xđ mÐg NV V Fe O G V = 2 3 2 3 3 2.10 Fe O Fe O M mÐg = b. Điều kiện xác định - Điều kiện khử Fe 3+ về Fe 2+ + Khử hoàn toàn Fe 3+ thành Fe 2+ bằng lượng dư SnCl 2 thích hợp trong HCl dung dịch nóng. + Tiến hành khử Fe 3+ trong môi trường HCl là để tránh tạo kết tủa hydroxyt, dung dịch nóng để muối FeCl 3 dễ tạo phức màu vàng đậm: FeCl 3 + 3HCl  H 3 [FeCl 6 ] Dựa vào phức màu vàng này vịêc khử thuận lợi hơn. + Lượng chất khử của muối SnCl 2 cần cho dư thích hợp. Nếu cho dư nhiều, khi loại bỏ ảnh hưởng của SnCl 2 bằng HgCl 2 sẽ không sinh ra vân lụa mà dễ sinh ra kết tủa trắng. Lượng kết tủa này nhiều, sẽ kết hợp với SnCl 2 dư thành Hg màu đen có tính khử lớn gây sai số cho phép chuẩn độ. Hg 2 Cl 2 + SnCl 2  2Hg + SnCl 4 + Về mặt kỹ thuật khi khử cần cho từ từ từng giọt SnCl 2 lắc mạnh bình mẫu trên nền trắng cho tới khi hết màu vàng, cho dư vài giọt SnCl 2 , lúc này dung dịch phải trong suốt không màu. + Loại bỏ ảnh hưởng của chất khử SnCl 2 bằng lượng dư chất oxy hoá bão hoà HgCl 2 trong điều kiện dung dịch nguội và loãng, tăng nồng độ HgCl 2 một cách đột ngột tránh hiện tượng sinh ra kết tủa trắng Hg 2 Cl 2 và kết tủa đen Hg tránh sai số khi xác định. - Điều kiện chuẩn độ Chuẩn độ trong môi trường axit H 2 SO 4 có mặt MnSO 4 và H 3 PO 4 . + Trong môi trường H 2 SO 4 sẽ tăng tính oxy hoá của KMnO 4 , + Cần thêm MnSO 4 để tránh phản ứng phụ giữa ion Cl - và MnO 4 - . 2MnO 4 - + 10Cl - + 16H +  5Cl 2 + 2Mn 2+ + 8H 2 O + Dùng H 3 PO 4 để tạo phức Fe 3+ , tránh hiện tượng cộng màu tại điểm tương đương . Fe 3+ + 2H 3 PO 4  H 3 [Fe(PO 4 ) 2 ] + 3H + + Bản thân chất KMnO 4 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 - HNO 3 đặc. 14 Khoa Công nghệ Hoá Bài giảng Thực tập chuyên môn - HCl đặc. - NH 4 Cl tinh thể - NH 4 NO 3 3% - SnCl 2 10% - HgCl 2 bão hoà (6%) - Hỗn hợp bảo vệ MnSO 4 + H 2 SO 4 + H 3 PO 4 : - KMnO 4 0,02N hiệu chỉnh bằng H 2 C 2 O 4 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 HNO 3 đặc đun sôi nhẹ vài phút. Chuyển bình mẫu lên nền trắng, cho từ từ từng giọt SnCl 2 10% lắc đều tới khi vừa mất màu vàng, cho thêm 2-3 giọt SnCl 2 nữa, thêm nước cất tới thể tích chung 150ml, làm nguội dung dịch trong chậu nước lạnh. Thêm nhanh 10ml HgCl 2 bão hoà (6%), dung dịch xuất hiện vân lụa trắng, cho thêm 2-3 giọt SnCl 2 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 KMnO 4 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 Fe 3+ thành Fe 2+ như phần 1 Chuẩn lượng trong môi trường H 2 SO 4 có mặt H 3 PO 4 . 6Fe 2+ + Cr 2 O 7 2- + 14H +  2Cr 3+ + 6Fe 3+ + 7H 2 O 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 ( ) % . .100 Fe O K Cr O đm xđ mÐg NV V Fe O G V = b. Điều kiện xác định - Phá mẫu và loại bỏ keo silic (bài 2) - Điều kiện chuẩn độ bằng hệ oxy hoá K 2 Cr 2 O 7 - Phản ứng thực hiện trong môi trường axit H 2 SO 4 có mặt H 3 PO 4 nhận biết điểm tương đương bằng chỉ thị oxy hoá khử diphenylamin - Axit H 3 PO 4 có tác dụng che dấu Fe 3+ . Nếu dùng chỉ thị oxy hoá khử axit phenylantranilic thì khi nồng độ Fe 3+ 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 - K 2 Cr 2 O 7 0,02N - Chỉ thị Diphenylamin 1% trong H 2 SO 4 đặc. - Axit Phenylantranilic 0,2%: cân 0,2gAxit Phenylantranilic pha trong 100ml nước cất nóng có pha thêm 2g Na 2 CO 3 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 HNO 3 đặc đun sôi nhẹ vài phút. Chuyển bình mẫu lên nền trắng, cho từ từ từng giọt SnCl 2 10% lắc đều tới khi vừa mất màu vàng, cho thêm 2-3 giọt SnCl 2 nữa, thêm nước cất tới thể tích chung 150ml, làm nguội dung dịch trong chậu nước lạnh. Thêm nhanh 10ml HgCl 2 bão hoà (6%), dung dịch 15 Khoa Công nghệ Hoá Bài giảng Thực tập chuyên môn xuất hiện vân lụa trắng, cho thêm 2-3 giọt SnCl 2 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 K 2 Cr 2 O 7 0,02N tới khi xuất hiện màu xanh tím. Kết quả tính theo công thức trên III. XÁC ĐỊNH Fe 2 O 3 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 Fe 2+ , Fe 3+ , đem Oxy hóa hoàn toàn Fe 2+ thành Fe 3+ bằng HNO 3 đặc, dung dịch nóng. 3Fe 3+ + NO 3 - + 4H +  3Fe 3+ + NO + 2H 2 O Chuẩn độ Fe 3+ bằng dung dịch EDTA tiêu chuẩn trong môi trường pH=2-3, dung dịch nóng. Fe 3+ + H 2 Y 2-  FeY - + 2 H + Nhận biết điểm tương đương bằng chỉ thị H 2 SSal, 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 ( ) % . .100 Fe O EDTA đm xđ mÐg NV V Fe O G V = Trong đó: 2 3 2 3 3 4.10 Fe O Fe O M mÐg = N: Nồng độ dung dịch EDTA tiêu chuẩn . V(ml): thể tích dung dịch EDTA tiêu tốn. G(g): khối lượng mẫu cân. V đm (ml): thể tích định mức của dung dịch mẫu sau khi loại bỏ keo Silic và tạp chất không tan. V xđ (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 Fe 2+ thành Fe 3+ vì trong điều kiện môi trường chuẩn độ chỉ có Fe 3+ 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 Al 3+ . - Cơ sở của sự đổi màu tại điểm tương đương: EDTA có khả năng phá vỡ phức màu của Fe 3+ và chỉ thị vì phức FeY - bền hơn phức tạo thành giữa Fe 3+ 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 Fe 3+ + H 2 SSal  [Fe(SSal)] + + 2H + (đỏ nho) + Trong quá trình chuẩn độ: Fe 3+ + H 2 Y 2-  FeY - + 2H + + Tại điểm tương đương khi dư 1 giọt EDTA , phức màu đỏ nho bị phá vỡ. [Fe(SSal)] + + H 2 Y 2-  FeY - + H 2 SSal (đỏ nho ) (vàng nhạt) 3. Hóa chất - HNO 3 đặc - NH 4 OH 10% - HCl 2N - H 2 SSal 5% 16 Khoa Công nghệ Hoá Bài giảng Thực tập chuyên môn - 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 HNO 3 đặc, đun sôi nhẹ dung dịch khoảng 5 phút. Để nguội dung dịch, dùng NH 4 OH 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 H 2 SSal 5%, đun nóng dung dịch 70-80 0 C 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 Al 3+ theo phương pháp phức chất, chuẩn độ đồng thời với Fe 3+ . IV. XÁC ĐỊNH %AL 2 O 3 THEO PHƯƠNG PHÁP HIỆU SỐ: Trong phân tích hệ thống Al 2 O 3 được tính sau khi đã xác định Fe 2 O 3 như sau : %Al 2 O 3 = %R 2 O 3 - %Fe 2 O 3 Phương pháp này cho kết quả đánh tin cậy, hàm lượng TiO 2 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 Al 2 0 3 < 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. Al 3+ + H 2 Y 2-  AlY - + 2H + Chuẩn lượng dư EDTA bằng Zn(Ac) 2 tiêu chuẩn . Zn 2+ + H 2 Y 2-  ZnY 2- + 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 Fe 3+. tiêu chuẩn trong môi trường đệm acetat, nhận biết điểm tương đương bằng chỉ thị H 2 Ssal Kết quả được tính theo công thức: 2 3 2 3 / 2 3 ( ) ( ) % . .100 EDTA Zn Feđm Al O xđ NV NV V Al O mÐg G V + + − = 2 3 2 3 3 4.10 Al O Al O M mÐg = N 1 : Nồng độ dung dịch EDTA tiêu chuẩn . V 1 (ml): Thể tích dung dịch EDTA cho dư. N 2 : Nồng độ dung dịch Zn 2+ tiêu chuẩn . V 2 (ml): Thể tích dung dịch Zn 2+ chuẩn phần dư EDTA. G(g): Khối lượng mẫu cân. V đm (ml): Thể tích định mức của dung dịch mẫu. V xđ (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 Al 2 O 3 theo phương pháp này cần phải xác định Fe 3+ bằng EDTA trước vì Fe 3+ có khả năng tạo phức với EDTA ở nhiều môi trường khác nhau. - Chuẩn độ Al 3+ 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. - Chuẩn lượng dư EDTA bằng Zn(Ac) 2 trong cùng môi trường. Nhận biết điểm tương đương bằng chỉ thị Xylenon da cam hoặc hỗn hợp chỉ thị Feri, Fero, Bezidin. 17 Khoa Công nghệ Hoá Bài giảng Thực tập chuyên môn c. Hoá chất: - EDTA 0,05N - Zn(Ac) 0,05N - NH 4 OH 1%. - H 2 Ssal 5% - Fe 3+ 0,05N - MO 0,2%. - Xylenon da cam 1% - Đệm acetat. d. Qui trình xác định: Dung dịch mẫu sau khi đã xác định Fe 3+ theo phương pháp phức chất, cho dư chính xác 10ml EDTA 0,05N, thêm 1 giọt MO 0,2% rồi dùng NH 4 OH 1% trung hoà tới màu 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 H 2 Ssal 5%, đem chuẩn bằng Fe 3+ 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 Al 3+ , Fe 3+ và Ti 4+ , các phản ứng thực hiện trong môi trường pH=5-6, dung dịch nóng. Fe 3+ + H 2 Y 2-  FeY - + 2H + Al 3+ + H 2 Y 2-  AlY - + 2H + Ti 4+ + H 2 Y 2-  TiY + 2H + Dùng Zn(Ac) 2 để loại bỏ lượng EDTA dư với chỉ thị Xilenol da cam. Zn 2+ + H 2 Y 2-  ZnY 2- + 2H + Tiếp tục cho vào dung dịch một lượng dư NaF trong cùng điều kiện trên thì phức AlY - và Ti 3+ bị phá vỡ đẩy ra một lượng EDTA tương đương. AlY - + 6NaF + 2H +  Na 3 AlF 6 + 3Na + + H 2 Y 2- TiY + 6NaF + 2H +  Na 2 TiF 6 + 4Na + + H 2 Y 2- 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. Zn 2+ + H 2 Y 2-  ZnY 2- + 2H + Kết quả được tính theo công thức: 2 3 2 3 ( ) % . .100 0.638 đm EDTA Al O xđ V NV Al O mÐg G V = − Trong đó: N: nồng độ đương lượng của Zn(Ac) 2 . V(ml): thể tích dung dịch Zn(Ac) 2 . 0,638: hàm lượng TiO 2 được tính đổi từ Al 2 O 3 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 Fe 2+ thành Fe 3+ : Trong dung dịch sau khi phá mẫu loại bỏ keo silic có chứa cả Fe 2+ và Fe 3+ , khi cho EDTA vào sẽ tạo phức FeY 2- .Vì pK FeY -= 14,33 < pK AlY -= 16,13 nên khi cho NaF thì 18 Khoa Công nghệ Hoá Bài giảng Thực tập chuyên môn phức FeY 2- cũng bị phá vỡ đẩy ra lượng EDTA không xác định. Do đó caafn Oxy hoá Fe 2+ thành Fe 3+ trước khi cho EDTA. - Lượng EDTA phải cho dư trong điều kiện dung dịch nóng để các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Về kỹ thuật: sau khi cho dư EDTA điều chỉnh môi trường bằng NH 4 OH tới màu 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 NH 4 OH 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 HNO 3 đặc, đun sôi nhẹ vài phút, thêm 10ml EDTA 1% và 1 giọt MO 0,2% dùng NH 4 OH 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 R 2 O 3 , trong dung dịch có chứa ion Ca 2+ , đem kết tủa hoàn toàn ion này dưới dạng CaC 2 O 4 bằng thuốc thử (NH 4 ) 2 C 2 O 4 ở môi trường pH = 4-5, dung dịch nóng. CaCl 2 + (NH 4 ) 2 C 2 O 4  2NH 4 Cl + CaC 2 O 4 Lọc rửa kết tủa cho sạch ion C 2 O 4 2- , hoà tan bằng H 2 SO 4 để đẩy ra lượng H 2 C 2 O 4 tương đương. CaC 2 O 4 + H 2 SO 4  CaSO 4 + H 2 C 2 O 4 19 Khoa Công nghệ Hoá Bài giảng Thực tập chuyên môn Rồi chuẩn H 2 C 2 O 4 sinh ra bằng KMnO 4 tiêu chuẩn, phản ứng thực hiện trong môi trường axit, dung dịch nóng. Ở điểm tương đương xuất hiện màu hồng nhạt. ( ) % . .100 đm EDTA CaO xđ V NV CaO mÐg G V = 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 CaC 2 O 4 nếu không loại bỏ R 2 O 3 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 R 2 O 3 (như bài 3). c.Điều kiện kết tủa : - Kết tủa CaC 2 O 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 C 2 O 4 2- , rửa kết tủa lúc đầu bằng (NH) 4 C 2 O 4 1%, sau rửa bằng nước cất . - Hoà tan kết tủa bằng H 2 SO 4 2N . e. Điều kiện chuẩn độ. Phản ứng chuẩn độ diễn ra trong môi trường axit H 2 SO 4 , dung dịch nóng. 3. Hóa chất -HCl 1/1 -(NH 4 ) 2 C 2 O 4 4% -(NH 4 ) 2 C 2 O 4 1% -NH 4 OH 10% - H 2 SO 4 2N -Chỉ thị MR 0.2% -KMnO 4 0,05N IV.QUÁ TRÌNH XÁC ĐỊNH. Hút chính xác 50ml dung dịch 2 (dung dịch thu được sau khi lọc R 2 O 3 ) 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 (NH 4 ) 2 C 2 O 4 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 (NH 4 ) 2 C 2 O 4 1%, nóng, sau rửa bằng nước cất nóng cho sạch ion C 2 O 4 2- (thử bằng AgNO 3 ). 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 H 2 SO 4 2N, thêm nước cất tới thể tích chung 100ml, đun nóng già dung dịch, kéo giấy lọc lên thành cốc, chuẩn bằng KMnO 4 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 Mg 2 P 2 O 7 . 20 [...]... trên Bài 4 XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN SO3 (Phương pháp chuẩn độ Iôt) Trong sản xuất ximăng người ta thường cho thêm vào một lượng thạch cao CaSO 4 vào bán thành phẩm Glinke Sự có mặt của thạch cao làm cho ximăng trong xây dựng không bị nứt mạch xây, trát chống khô, giảm độ đông quánh, lượng thạch cao thêm vào khoảng 3-4%, tính ra theo SO3 khoảng 1,4-1,8% Trong phân tích công nghiệp người ta xác định thành... lượng dạng cân G(g):khối lượng mẫu cân 2 Điều kiện xác định a Phá mẫu xi măng và loại bỏ keo silic (bài2 ) b Loại bỏ các thành phần trở ngại Vì đây là phương pháp phân tích khối lượng có hê thống, tiến hành trong môi trường kiềm, nên cần loại bỏ các thành phần Fe 3+ và Al3+ nếu không chúng sẽ kết tủa hydroxyt kim loại gây bẩn kết tủa (bài 3) Riêng Ca2+ khi kết tủa dễ sinh ra kết tủa CaHPO 4 Vì thế cần... trường axit nhe (pH=5-6), dung dịch nóng Kỹ thuật tiến hành: Vì lúc đầu môi trường của dung dịch mẫu là axit nên khi cho thuốc thử huyền phù BaCrO4 nó sẽ chuyển thành BaCr2O7 màu vàng cam Nhưng khi kiềm hoá bằng NH4OH 10% thì phản ứng 1 hình thành đồng thời kết tủa Fe(OH) 3 cũng hình thành Tuỳ theo hàm lượng SO 42- trong mẫu mà lượng kết tủa BaSO 4 hình thành nhiều hay ít và được lọc bỏ cùng với Fe(OH) 3... nước rửa cho sạch kết tủa (hết màu vàng của ion CrO42-) 22 Khoa Công nghệ Hoá Bài giảng Thực tập chuyên môn e Điều kiện chuẩn độ: Tuân thủ các điều kiện của phép chuẩn độ Iôt 3 Hóa chất -HNO3 đặc -HCl đặc 1/1 -NH4OH 10% -Huyền phù BaCrO4: Cân 24,4g BaCl2.2H2O pha thành 500ml (dung dịch có nồng độ 0,2M) Cân 19,4g K2CrO4 pha thành 500ml (dung dịch có nồng độ 0,2M) Đun nóng hai dung dịch sau đó cho từ từ... người ta xác định thành phần này bằng phương pháp chuẩn độ Iôt 1 Nguyên tắc Hoà tan mẫu ximăng bằng HCl, lượng thạch cao được hoà tan CaSO4 + 2HCl  CaCl2 + H2SO4 Đem kết tủa hoàn toàn SO42- bằng BaCrO4 dư trong môi trường axit nhẹ để đẩy ra lượng CrO42BaCrO4 + SO42-  BaSO4 + CrO42- (1) Rồi loại bỏ ảnh hưởng của các thành phần trở ngại, đem xác định ion CrO 42- bằng phương pháp chuẩn độ Iôt 2 CrO42-... mẫu -Hoà tan mẫu Ximăng bằng HCl, dung dịch nóng, silic sẽ đông tụ dưới dạng keo H2SiO3 và được loại bỏ cùng với BaSO4 b.Loại bỏ ảnh hưởng của ion Fe2+ Vì đây là phép chuẩn độ Iôt nên cần loại bỏ sắt dưới dạng kết tủa Fe(OH)3 Khi làm kết tủa và loại BaSO4 thành phần này sẽ được loại bỏ theo c.Điều kiện xác định SO42- Để xác định SO42- ta dùng lượng dư huyền phù BaCrO4 môi trường axit nhe (pH=5-6),... trình xác định Dung dịch 3 sau khi kết tủa Ca2C2O4 được gọp lại, cô cạn tới thể tích khoảng 5060ml, để nguội cho thêm vài giọt chỉ thị MR 1%, trung hoà bằng NH 4OH 10% tới màu 21 Khoa Công nghệ Hoá Bài giảng Thực tập chuyên môn vàng nhạt, thêm từ từ 20-30ml (NH 4)2HPO4 5% thêm NH4OH đặc tới mùi khai nhẹ, khuấy 30 phút, để lắng 2-4h Lọc kết tủa qua giấy định lượng băng vàng Rửa kết tủa cho sạch Cl -, chuyển...Khoa Công nghệ Hoá Bài giảng Thực tập chuyên môn 1 Nguyên tắc Dung dịch 3 thu được sau khi loại bỏ keo silic, R 2O3 và Ca2+ có chứa ion Mg2+ Đem kết tủa hoàn toàn ion này dưới dạng MgNH 4PO4 bằng thuốc thử photphat trong môi... tính kiềm, quá trình tạo mầm chậm và dễ hấp thu các ion lạ, nên cần kết tủa trong dung dịch nóng, môi trường kiềm amoniac Giai đoạn tạo mầm cần khuấy kỹ, để lắng từ 2-4 giờ Trong thực tế khi làm mất kết tủa MgNH 4PO4 trong mẫu ximăng khi cho thuốc thử trong điều kiện dung dịch nóng, nhưng khi trung hoà mẫu bằng dung dịch amoniac, dung dịch nguội, dần khuấy kỹ hạt kết tủa sẽ to và chắc hạt Sau khi kết tủa... Chuyển kết tủa vào chai nâu đổ nước cất ngập kết tủa 1cm Khi dùng phải khuấy đều và lấy cả phần nước lẫn phần kết tủa -Na2S2O3 0,02N -KI 5% -Hồ tinh bột 1% 4 Qui trình xác định Cân chính xác 0,2g mẫu Ximăng (mẫu đã được nghiền mịn, sấy kỹ ở 105 0C), chuyển vào cốc thuỷ tinh chịu nhiệt 250ml, thêm 10ml nước cất và 2ml HCl 1/1, đun sôi mẫu trong 5 phút, thêm 2ml HNO3 đặc, đun sôi tiếp dung dịch 2 phút . trong mẫu Ximăng theo đường lối phân tích hệ thống. Bài 1 PHÁ MẪU XIMĂNG VÀ XÁC ĐỊNH SiO 2 (Phương pháp khối lượng) Trong ximăng thành phần SiO 2 qui định từ 20-22% (ximăng poolăng) là thành phần. Bài giảng Thực tập chuyên môn 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. CaSO 4 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%. -