книги из ГПНТБ / Ахметов Т.Г. Аналитические методы контроля производства бариевых и сульфитных солей

Определение щелочности

Щелочность определяют методом нейтрализации, предварительно связав сульфит-ионы формальдегидом.

Реактивы

Соляная кислота, 0,1 и. раствор.

Этиловый спирт, ректификованный, высшей очистки. Фенолфталеин, 1%-ный спиртовой раствор.

Формальдегид, 40%-ный раствор, нейтрализованный по фенолфталеину.

Ход определения. Помещают 1—5 г исследуемого раствора в кони­ ческую колбу вместимостью 250 мл. В колбу предварительно наливают 100 мл воды, 15 мл нейтрализованного по фенолфталеину 40%-ного раствора формальдегида. Раствор титруют 0,1 н. раствором соляной кислоты в присутствии 2—3 капель фенолфталеина до обесцвечива­ ния.

Расчет. Щелочность (х) в % в пересчете на гидроокись натрия вычисляют по формуле:

Определение хлорида натрия

Определение проводят меркуриметрическим методом (см. стр. 21).

Реактивы см. на стр. 22.

Ход определения. В мерную колбу вместимостью 250 мл поме­ щают 10 г исследуемого раствора, объем раствора доводят до метки водой и тщательно перемешивают (раствор 1). Переносят 5—25 мл раствора 1 (в зависимости от содержания хлоридов) в коническую колбу вместимостью 300 мл, вносят 5 мл азотной кислоты плот­ ностью 1,4 г/см3, 10—15 мл воды и кипятят. Анализ продолжают, как описано на стр. 22.

Расчет. Содержание хлорида натрия (х) в % вычисляют по фор­

муле:

Ѵ-.К-250-0,005844-100

£-Ѵа

где Ѵа— аликвотная часть раствора 1, мл. Остальные обозначения см. на стр. 57.

Г л а в а VII

Анализ отходов производства

сульфитных солей

Анализ колчеданных огарков и пыли

Определяют содержание нерастворимого в воде остатка, общей серы, общего железа и железа(П), мышьяка, сульфидной серы, меди, цинка.

Определение нерастворимого в воде остатка

Реактивы

Соляная кислота плотностью 1,19 г/см3, разбавленная (1 : 1).

Хлорат калия.

Ход определения. В стакан вместимостью 300 мл помещают 1 г тщательно измельченного анализируемого вещества, прибавляют 50 мл соляной кислоты (1 : 1) и 1 г хлората калия. Смесь кипятят до тех пор, пока цвет нерастворившегося остатка не перейдет из красного в серовато-зеленый. Если во время разложения объем смеси значительно уменьшится, в стакан приливают еще 20—25 мл соляной кислоты, добавляют 50 мл воды и нагревают до кипения. Раствор фильтруют, промывают горячей водой, остаток с фильтром помещают в фарфоровый тигель, прокаливают 1 ч в муфеле при ■850 °С, охлаждают в эксикаторе и взвешивают.

Расчет. Содержание нерастворимого остатка (х) в % вычисляют

по формуле:

ft-ЮО

где gx — масса остатка, г; g — навеска образца, взятая для анализа, г.

Определение сульфидной серы

Сульфидную серу определяют методом УНИХИМ, описанным для анализа колчедана (см. стр. 123).

Определение общей серы

В е с о в о й ме т о д

Ход анализа и формулы расчета указаны в гл. V (см. стр. 121). Перед добавлением раствора аммиака для выделения осадка гидро­ окиси железа в стакан дополнительно прибавляют несколько кри­

161

сталлов хлората калия или приливают несколько миллилитров 3%-ного раствора перекиси водорода.

У с к о р е н н ы й м е т о д о п р е д е л е н и я о б щ е й с е р ы

При прокаливании огарка с гидрокарбонатом натрия сера окис­ ляется до растворимого состояния с образованием сульфата:

4FeS2 + 16NaHC03 + 150„ = 2Fe203 + 8Na2SO„ + 16С02 + 8Н20

После выщелачивания плава сульфат-ион переходит в раствор. В растворе сульфат-ион определяют иодометрическим или ком-

плексонометрическим методом. Оба метода по точности определения равноценны, выбор метода обусловливается главным образом нали­ чием тех или иных примесей. Иодометрический метод несколько более длительный.

И о д о м е т р и ч е с к и й ме т о д

В полученном растворе после нейтрализации по метиловому оранжевому аммиаком осаждают сульфат-ион раствором хромата бария (одновременно аммиаком осаждаются и полуторные окислы). При этом выделяется в раствор эквивалентное количество хроматиона:

Na2S04 + ВаСгО,! = BaS04 + Na2CrOj

Избыток хромата бария выделяется в осадок после нейтрализа­ ции кислого раствора аммиаком. Осадок отфильтровывают. Остав­ шиеся в растворе хромат-ионы при действии йодида калия в сильно кислой среде окисляют иодид-ион:

2Na2CrO„ 4- 6Щ + 16НС1 = ЗІ2 + 2CrCI3 + 4NaCl + 6КС1 + 8Н,0

Образовавшийся иод оттитровывают раствором тиосульфата нат­ рия.

Иодометрический метод неприменим, если в исследуемом раство­ ре имеются окислители или восстановители.

Реактивы

Гидрокарбонат натрия.

Соляная кислота, плотностью 1,19 г/см3, разбавленная (1 : 1). Аммиак, 25%-ный раствор.

Иодид калия, 10%-иый раствор.

Тиосульфат натрия, 0,1 н. раствор.

Крахмал, 0,5%-ный раствор (приготовление см. на стр. 27).

Хромат бария, 0,1 н. раствор. Смешивают 0,44 г хромата бария в стакане со 100 мл воды, прибавляют 18 мл соляной кислоты плотностью 1,19 г/см3 и нагревают до полного растворения. Полученный раствор после охлаждения количественно перемесят в мерную колбу вместимостью 1 л, доводят до метки водой и тщательно перемешивают.

Ход определения. Смешивают 1 г тонко измельченного огарка с 15 г гидрокарбоната натрия в фарфоровом тигле и осторожно на­ гревают 5 мин на горелке или на электроплитке, затем 10—15 мин

162

в муфельной печи при 600—700 °С. Охлажденную массу выщелачи­ вают горячей водой в мерной колбе вместимостью 100 мл, раствор охлаждают, объем его доводят до метки дистиллированной водой, тщательно перемешивают и фильтруют, отбрасывая первые порции фильтрата (фильтрат 1).

В мерную колбу вместимостью 250 мл помещают 50 мл фильтра­ та 1, осторожно добавляют соляную кислоту плотностью'^!, 19 г/см3 до слабокислой реакции и нагревают до кипения. Прибавляют 20 — 25 мл 0,1 н. раствора хромата бария, нейтрализуют 25%-ным рас­ твором аммиака до чисто желтой окраски, охлаждают, доводят объем раствора до метки водой и взбалтывают. Фильтруют раствор в чистый сухой стакан, отбрасывая первые порции фильтрата (филь­ трат 2).

К 100 мл фильтрата 2 прибавляют 10 мл соляной кислоты (1 : 1) и 20 мл 10%-ного раствора иодида калия. Выделившийся иод оттитровывают 0,1 н. раствором тиосульфата натрия до обесцвечива­ ния раствора, прибавляя в конце титрования 0,5%-ный раствор крахмала.

Расчет. Содержание серы (х) в % вычисляют по формуле:

У-Д-0,001066-250-100-100 £-50-100

где V — объем 0,1 н. раствора тиосульфата натрия, израсходованного на титро­

К о м п л е к с о н о м е т р и ч е с к и й мет од.

Реактивы

Гидрокарбонат натрия.

Остальные реактивы см. на стр. 10.

Ход определения. По 25 мл фильтрата 1 (см. предыдущую мето­ дику), отбирают в две конические колбы вместимостью 500 мл, до­ бавляют по 1 капле раствора индикатора метилового красного и растворы доводят до слабокислой реакции соляной кислотой плот­ ностью 1,19 г/см3. Анализ продолжают, как описано на [стр. 19.

Расчет. Содержание общей серы (х) в % вычисляют по формуле:

где 0,001603 — количество серы, соответствующее 1 мл точно 0,05 М раствора ЭДТА.

Остальные обозначения см. на стр. 58.

Определение мышьяка

Определение аналогично определению мышьяка в колчедане (см. стр. 130).

163

Определение общего железа без выделения его в осадок

Огарок разлагают кипячением с разбавленной соляной кислотой (1 : 1). Железо определяют хроматным методом (см. стр. 126).

Реактивы

Соляная кислота, плотность 1,19 г/см3. Азотная кислота, плотность 1,4 г/см3. Остальные реактивы см. на стр. 126.

Ход определения. Навеску 0,2 г тонко измельченного огарка помещают в стакан вместимостью 250 мл, приливают 25 мл царской водки (3 объема азотной кислоты и 1 объем соляной кислоты) и кипятят до перехода красной окраски в оранжево-желтую. Прибав­ ляют 50 мл воды и нагревают до кипения. Прибавляют небольшими порциями раствор аммиака (1 : 1) до появления неисчезающего за­ паха аммиака и избыток его 5 мл и продолжают анализ, как описано на стр. 127.

Расчет. Содержание общего железа в огарке вычисляют по фор­ муле:

Ѵ -К -0,0055847-100

g

Обозначения см. на стр. 127.

Определение железа (11) и сульфидной серы

Колчеданный огарок или материал со сводов обжиговых печей разлагают соляной кислотой при кипячении в токе инертного газа. При этом протекают реакции:

Из уравнений видно, что часть сероводорода в момент выделения восстанавливает железо(Ш) до железа(ІІ) с выделением эквивалент­ ного количества серы.

|Д ля нахождения истинного количества железа(П), содержащего­ ся в пробе, вводят поправку на железо(ІІ), полученное в результате восстановления железа(ІІІ) сероводородом в процессе анализа. Для этого определяют количество выделившейся серы, растворяя ее в растворе сульфита натрия (0,4 н. раствор). Образовавшийся раствор тиосульфата натрия оттитровывают 0,01 н. раствором иода в присутствии 2 мл 0,5%-ного раствора крахмала. Железо(П), находящееся в растворе, определяют хроматным методом (см. стр. 126).

Сероводород, выделяющийся в процессе разложения соляной кислотой-, поглощают 0,1 н. раствором иода. Избыток последнего

164

оттитровывают 0,1 и. раствором тиосульфата натрия в присутствии 2 мл 0,5%-ного раствора крахмала.

Реактивы и аппаратура Иод, 0,1 и. и 0,01 н. раствор.

Иодид калия, 10%-ііый раствор.

Азот или двуокись углерода (из баллона). Медная стружка.

Соляная кислота плотностью 1,19 г/см3.

Серная кислота плотностью 1,84 г/см3, 10%-ный раствор. Кислота фосфорная плотностью 1,7 г/см3.

Дифениламин, 1%-ный раствор в серной кислоте плотностью 1,84 г/см3.

Бихромат калия, 0,1 н. раствор.

Формальдегид, нейтрализованный по фенолфталеину, 40%-ный раствор.

Уксусная кислота, 10%-ный раствор. Сульфит натрия, 4 н, раствор.

Крахмал, 0,5%-ный раствор (приготовление см. на стр. 27).

Тиосульфат натрия, 0,1 н. раствор.

Рис. 8. Установка для определения железа (II) и сульфидной серы:

Установка для определения железа(ІІ) и сульфидной серы (рис. 8). Раз­ ложение ведут в колбе 3 вместимостью 750 мл с капельной воронкой вмести­ мостью 100 мл. Выделяющиеся при разложении газы улавливаются в поглоти­ тельных сосудах 5, 7—9. В качестве поглотительного сосуда 5 применяют ко­ ническую колбу вместимостью 500 мл, помещенную в сосуд 6 со льдом.

Для создания инертной среды через установку пропускают азот или дву­ окись углерода из баллона 1. Для очистки от кислорода газ, поступающий из баллона, предварительно пропускают через фарфоровую трубку, наполненную медными стружками, которую помещают в электрическую печь ?, нагретую до 450 °С.

Ход определения. Навеску 0,5 г тонко измельченного анализи­ руемого вещества помещают в колбу 3 для разложения. В погло­ тительный сосуд 5 наливают 50 мл 0,1 н. раствора иода и 150 мл воды. В поглотительный сосуд 7 наливают 10 мл 0,1 н. раствора иода и 60 мл воды; в поглотительные сосуды 8 и 9 наливают по 30 мл 10%-ного раствора свежеприготовленного раствора иодида калия для улавливания улетучивающегося иода. Во избежание возгонки иода поглотительный сосуд 5 помещают в сосуд 6, наполненный льдом или холодной проточной водой. Собирают прибор, как пока­

165

вводят в колбу 3 из капельной воронки 100 мл соляной кислоты плотностью 1, 19 г/см3. Затем снова пропускают газ и, включив элек­ троплитку 4, кипятят содержимое колбы 3 до уменьшения объема раствора вдвое. Выключают плитку, охлаждают раствор, в приборе создают вакуум и, прекратив подачу газа, вводят через воронку 100 мл воды. Затем пропускают газ и снова кипятят раствор до тех пор, пока в колбе не останется около 50 мл раствора.

Включают плитку и, не прекращая подачи газа, охлаждают колбу. Для определения железа(ІІ) отсоединяют колбу 3 от поглотительных сосудов, стенки колбы и трубки ополаскивают 10 мл 10%-ного раствора серной кислоты и вливают в нее 5 мл фосфорной кислоты плотностью 1,17 г/см3. Содержимое колбы титруют 0,1 н. раствором бихромата калия в присутствии индикатора дифениламина до появ­ ления слабой синей окраски. При титровании бихроматом калия определяют все железо(ІІ), полученное в результате разложения анализируемого вещества соляной кислотой.

Раствор, оттитрованный бихроматом калия, кипятят 15 мин и отфильтровывают остаток и элементарную серу через плотный бу­ мажный фильтр. Осадок на фильтре промывают несколько раз горя­ чей водой и вместе с фильтром переносят в коническую колбу вмести­ мостью 250 мл. В колбу приливают 100 мл 5%-ного раствора суль­ фита натрия и кипятят 1 ч.

Для предотвращения упаривания раствора горло колбы закры­ вают запаянной внизу воронкой, в которую наливают холодную воду. По мере нагревания воды ее сливают и наливают холодную.

Раствор охлаждают, приливают 20 мл нейтрализованного по фе­ нолфталеину 40%-ного раствора формальдегида, 40 мл 10%-ного раствора уксусной кислоты и титруют 0,01 н. раствором иода в при­ сутствии 1мл 0,5%-ного крахмала до появления синей окраски.

Для определения серы, выделившейся в виде сероводорода, со­ держимое поглотителей 5, 7—9 количественнр переносят в колбу вместимостью 750 мл и оттитровывают избыток иода 0,1 н. раство­ ром тиосульфата натрия в присутствии 2 мл 0,5%-ного раствора крахмала до исчезновения синей окраски.

166

1,19 г/см3, кипятят несколько минут, прибавляют 5 мл азотной кис­ лоты плотностью 1,4 г/см3 и снова нагревают несколько минут. Прибавляют 10 мл серной кислоты (1:1) и 5 капель 3%-ного раство­ ра перекиси водорода. Раствор упаривают на песочной бане до появления паров серной кислоты. После охлаждения прибавляют 40 мл воды и кипятят до растворения осадка сульфатов. Затем в колбу прибавляют 25%-ный раствор аммиака до образования осад­ ка гидроокиси железа, избыток раствора аммиака 10 мл и оставляют в теплом месте до коагуляции осадка.

Осадок гидроокиси железа отфильтровывают через бумажный фильтр и промывают 2—3 раза горячей водой, собирая вместе филь­ трат и'промывные воды в мерную колбу вместимостью 250 мл (филь­ трат 1). Осадок гидроокиси железа смывают с фильтра горячей водой в колбу, в которой проводили разложение пробы, прибавляют 10 мл серной кислоты (1 : 1) и снова осаждают железо 25%-ным раствором аммиака, после чего прибавляют 15 мл избытка раствора аммиака. Осадок отфильтровывают, промывают и полученный филь­ трат 2 присоединяют к фильтрату 1. Раствор охлаждают до комнат­ ной температуры, объем раствора доводят до метки водой и тща­ тельно перемешивают.

Часть полученного раствора помещают в электролизер и про­ должают анализ, как указано при построении калибровочного гра­ фика.

Концентрацию цинка и меди в растворах находят по калибровоч­ ному графику.

Расчет. Содержание металла (х) в % вычисляют по формуле:

а-250-100

£-1000

. Обозначения аналогичны приведенным на стр. 47.

Определение селена и теллура при их совместном

4Присутствии

{-'У.- ■

Селен, и теллур перейодят в растворимое состояние нагреванием пробы шлама со смесью азотной и соляной кислот. Из раствора вы­ деляют селен с помощью солянокислого гидроксиламина. Затем выделяют с помощью сернистого ангидрида теллур..

І68