Лабораторная работа Анализ фосфоритов на содержание р2о5.

Цель работы.

Определить содержание Р₂О₅ в анализируемой пробе.

Пояснения к работе.

Простой суперфосфат образуется при разложении природного фосфата серной кислотой. Обогащенный – получают разложением природного фосфата смесью серной и фосфорной кислот, а двойной – разложением природного фосфата фосфорной кислотой. Эти удобрения отличаются друг от друга концентрацией полезных форм Р₂О₅. Для оценки качества в суперфосфатах определяют общее содержание Р₂О₅.

Фотометрический метод основан на измерении синей окраски раствора фосфорномо-либденовой гетерополикислоты в щелочной среде с помощью фотоэлементов. Световой поток, проходя через окрашенный раствор и попадая на фотоэлемент, возбуждает в нем электрический ток. Сила фотоэлектрического тока пропорциональна интенсивности светового потока, который в свою очередь зависит от концентрации окрашенного вещества в растворе.

Фосфорная кислота с молибдатом аммония в кислой среде обра­зует комплексную фосфорномолибденовую гетерополикислоту.

При действии на фосфорномолибденовую гетерополикислоту аскорбиновой кислотой (восстановитель) образуется комплексное соединение синего цвета, содержащее низшие окислы молибдена.

H₃[P(Mo₃O₁₀)₄] + H₃P0₄-(2Mo0₂-4Mo0₃)₃ + 4H₂0

Н₃[Р(Мо₃О₁₀)₄] +4 Н₃Р0₄(2Мо0₂ -4Мо0₃)₂ +

Восстановлению должны подвергаться, только координированные ионы шестивалентного молибдена, свя­занные с ионом фосфора, так как ими определяется концентрация фосфора в растворе. Шестивалентный молибден, не связанный в комплекс, восстанавливается с большим трудом, чем входящий в состав комплекса. Поэтому восстановитель должен быть не очень сильным, чтобы не восстанавливать в (NH₄)₂MoO₄, и не слиш­ком слабым, чтобы восстановить молибден, входящий в состав комп­лекса. Такими восстановителями являются SnCl₂, FeS0₄, РЬС₂O₄, Na₂SO₃, NaHSO₃, гидразин, гидрохинон, метол, аскорбиновая кис­лота и др.

Очень важным условием получения воспроизводимых результатов является соблюдение определенной кислотности раствора, количе­ства и последовательности прибавления реактивов.

Задание.

1. Познакомиться с методикой фотометрического метода определения Р₂О₅.

2. Провести испытание по методике.

3. Выполнить необходимые расчеты.

4. Ответить на контрольные вопросы.

Оборудование и реактивы.

1. Спектрофотометр или Фотоэлектроколориметр. Кюветы с толщиной оптического слоя 10мм. Весы лабораторные.

2. Колбы мерные 50, 100, 500, 1000 см³.

3. Пипетки мерные.

4. Цилиндры 250, 100 см³.

5. Основной стандартный раствор К2НРО4: 0,7163 г в 1000 мл.

6. Рабочий раствор 1: в колбу на 100 мл помещаем 10 мл основного раствора и разбавляем дистиллированной водой.

7. Рабочий раствор 2: 50 мл рабочего раствора 1 разбавляем дистиллированной водой до 250 мл.

8. Аскорбиновая кислота: 2,16 г в 100 мл воды.

9. Молибдат аммония: 50 г в 500 мл 10 Н H₂SO₄.

10. Сульфаниловая кислота 10-% раствор.

11. Смешанный раствор: 50 мл молибдата аммония; 50 мл аскорбиновой кислоты; 10 мл сульфаниловой кислоты.

12. Вода дистиллированная.

Расчет концентрации Р₂О₅ в градуировочных растворах:

Концентрация Р₂О₅ в основном растворе:

2Na₂HPO₄ - Р₂О₅

С _Na2HPO4= г/ дм³ - С _Р2О5 г/ дм³

M_2Na2HPO4= г - M _Р2О5= г

С _Р2О5 (г/ дм³) =

С _Р2О5 (мг/ дм³) =

Концентрация Р₂О₅ в рабочем растворе №1:

Концентрация Р₂О₅ в рабочем растворе №2:

Концентрация Р₂О₅ в градуировочных растворах:

Работа в лаборатории.

Построение градуировочного графика.

В мерные колбы вместимостью 50 см³ помещают 1; 5; 10; 20; 35; 50 см³ рабочего раствора №2. Объем в каждой колбе доводят дистиллированной водой до 50 см³, добавляют 2,5 см³ смешанного раствора, через некоторое время 0,5 см³ раствора аскорбиновой кислоты. Перемешивают и оставляют стоять 10 мин. Затем измеряют оптическую плотность градуировочных растворов при длине волны 690 нм и l=10 мм. Раствор сравнения – дистиллированная вода.

Анализ образцов для градуировки проводят в порядке возрастания их концентрации. Для построения градуировочного графика каждый раствор необходимо фотометрировать 3 раза с целью исключения случайных результатов и усреднения данных. При построении градуировочного графика по оси ординат откладывают значения оптической плотности, а по оси абсцисс - величину концентрации вещества в мг/дм³.

Выполнение определени

Исследуемый раствор в мерной колбе на 50 см³ доводят дистиллированной водой до метки. Добавляют 2,5 см³ смешанного раствора, через некоторое время 0,5 см³ раствора аскорбиновой кислоты. Перемешивают и оставляют стоять 10 мин. Затем измеряют оптическую плотность исследуемого раствора при длине волны 690 нм и l=10 мм. Раствор сравнения – дистиллированная вода.

По калибровочной кривой находят концентрацию Р₂0₅, соответствующую значению полученной оптической плотности.

Содержание отчета.

Протокол исследования:

Градуировочных растворов Таблица 1.

Номер образца	Концентрация Р2О5 в градуировочных растворах в мг/дм3	Оптическая плотность растворов
		А1	А2	A3	Аср
1
2
3
4
5
6

Обработка грпадуировочного графика матстатистикой.

№	Xi	Yi	Xi2	Xi∙ Yi	Yiрасч
1
2
3
4
5
6
Σ

Y

ОЛР .00. .

стр

i^расч = a + b ∙Xi

Построить график зависимости А (Yi^расч ) = f (С_P2O5)

Исследуемых растворов Таблица 2.

Номер исслеуемого раствора	Оптическая плотность растворов				Концентрация Р2О5 по графику в исследуемых растворах в мг/дм3
	А1	А2	A3	Аср
1
2

Содержание Р₂О₅ рассчитывают по формеле:

С_гр. - концентрация Р₂О₅, найденная по графику, мг/дм³;

V_к - объем мерной колбы, до которого была разбавлена проба, в см³;

V_пр. – объем пробы, взятый для анализа, см³ .

Для двух параллельных определений получают два значения концентрации С_исл.1 и С_исл.2 и рассчитывают среднее арифметическое:

Значение характеристики относительной погрешности и ее составляющих.

Таблица 3

Диапазон анализируемых содержании, мг/дм3	Наименование метрологической характеристики
	Характеристика погрешности, , %, (Р=0,95)	Характеристика случайной составляющей погрешности, b(l), %, (Р=0,95)	Характеристика систематической составляющей погрешности, , %, (Р=0,95)
От 0,05 до 0,5 вкл.	15	6	9
Св. 0,5 до 1,0 вкл.	10	4	6

Расчет сходимости

d=( )=

d_k( )= =

ВОК сходимости пройден, если d<d_k

Результат с учетом погрешности представляют в виде:

( ± ) мг/дм³, Р=0,95

Значения (в относительных единицах) приведены в таблице 3.

Вывод:

Контрольные вопросы.

1. Как образуется простой, обогащенный и двойной суперфосфат?

2. В какой среде проводится определение?

3. Перечислите, какие восстановители вы знаете?

4. С какой целью необходимо фотометрировать каждый раствор 3 раза?

5. Правила работы в химической лаборатории?

Литература.

Годовская К.И. Технический анализ. Изд. 2-е, испр. и доп. Учеб. Пособие для техникумов. М., «Высш.школа», 1972.