应用化学综合与设计实验实验指导书（工业分析与质量管理方向）化学化工学院2020年1月
1 应用化学综合与设计实验 实验指导书 （工业分析与质量管理方向） 化学化工学院 2020 年 1 月
目录实验一铅矿中铅含量的测定实验二钢铁中锰的测定（亚砷酸钠一亚硝酸钠滴定法）实验三锡青铜中铜、锡的含量测定实验四工业硫化钠的质量检验实验五水质综合分析实验实验六煤质分析实验实验七食品添加剂分析实验2
2 目录 实验一 铅矿中铅含量的测定 实验二 钢铁中锰的测定（亚砷酸钠－亚硝酸钠滴定法） 实验三 锡青铜中铜、锡的含量测定 实验四 工业硫化钠的质量检验 实验五 水质综合分析实验 实验六 煤质分析实验 实验七 食品添加剂分析实验
实验一铅矿中铅含量的测定一、实验目的（1）掌握硫化物铅矿石试样的分解方法及测定原理（2）掌握硫酸铅沉淀法分离干扰元素的方法（3）了解用乙酸-乙酸钠溶液从硫酸铅中提取铅的方法二、原理铅在自然界中多以硫化物、碳酸盐等形式存在，其中硫化物约占90%以上，主要含铅矿物有：方铅矿（PbS）、白铅矿、铅钒。由于铅的矿床成因与锌相似，所以方铅矿与闪锌矿常共生。铅矿石常见伴生元素有：铜、金、银、铁、砷、锑、钼等。铅矿石一般可被HCI-HNO3混酸所分解，但铅钒较难溶于HCI。硫化物矿石应先用HCI分解，使大部分硫以硫化氢状态逸出，然后再加硝酸使试样完全分解。为分离铅，试样经HCI-HNO3分解后，再用H2SO4冒烟使生成难溶性的硫酸盐析出而与大部分干扰元素分离，以便以后测定。如需用铂熔融分解试样，必须先用酸分解，滤出残渣，以免损坏铂埚。铅矿石中铅的含量常在百分之一至百分之几十，目前生产中多用EDTA滴定法及铬酸铅滴定法测量。在pH>4的介质中，Pb(II)与EDTA定量配位：Pb2++H2Y2-=PbY2-+2H+生成的配合物相当稳定（lgKpbY=18.04）。常用两种滴定条件，一是在pH5.5滴定，以二甲酚橙作指示剂；另一种是在pH10左右的氨性溶液中，以铬黑T为指示剂，为防止水解效应产生Pb(OH)2沉淀而影响正常的滴定，在溶液碱化前加入酒石酸、三乙醇胺等辅助配位剂将Pb(Il)保持在溶液中。目前多用第一种滴定条件，在微酸性条件下，干扰元素较多，除碱土金属及砷外，其他重金属离子如铜、锌、铁、钴、镍、铋、锑、锡及钛等都干扰测定，为此，必须使铅生成PbSO4沉淀与大量干扰元素分离，然后将PbSO4转化为Pb(AC)2在pH5.5-6.0的乙酸乙酸钠缓冲溶液中以二甲酚橙作指示剂，用EDTA标液滴定。试样中含大量二氧化硅时，析出的硅酸将包裹硫酸铅，影响乙酸-乙酸钠溶液提出硫酸铅，此时可在硫酸铅沉淀前将溶液蒸干脱水去硅，或分解试样时加入一些氟化钠，使硅以四氟化硅逸出。夹杂在硫酸铅沉淀中的少量铁（II）和铜（II)，可分别加入少许抗坏血酸和硫脲掩蔽除去。三、试剂浓盐酸；浓硝酸；H2SO4（1+1)5%;硫脲固体（A.R.）；抗坏血酸（A.R.)；HAC-NaAC溶液（pH5.5-6.0）；称取NaAC.3H20200g，用水溶解后加10mL冰醋酸，定容于100mL容量瓶中，摇匀；二甲酚橙溶液0.2%；EDTA溶液（0.3mol/L）称取11gEDTA钠盐，加热溶解后稀释至1L，摇匀，冷却备用。四、测定步骤3
3 实验一 铅矿中铅含量的测定 一、实验目的 （1）掌握硫化物铅矿石试样的分解方法及测定原理 （2）掌握硫酸铅沉淀法分离干扰元素的方法 （3）了解用乙酸-乙酸钠溶液从硫酸铅中提取铅的方法 二、原理 铅在自然界中多以硫化物、碳酸盐等形式存在，其中硫化物约占 90%以上， 主要含铅矿物有：方铅矿（PbS）、白铅矿、铅钒。由于铅的矿床成因与锌相似， 所以方铅矿与闪锌矿常共生。铅矿石常见伴生元素有：铜、金、银、铁、砷、锑、 钼等。 铅矿石一般可被 HCl-HNO3 混酸所分解，但铅钒较难溶于 HCl。硫化物矿 石应先用 HCl 分解，使大部分硫以硫化氢状态逸出，然后再加硝酸使试样完全 分解。为分离铅，试样经 HCl-HNO3分解后，再用 H2SO4冒烟使生成难溶性的硫 酸盐析出而与大部分干扰元素分离，以便以后测定。如需用 铂坩埚熔融分解试 样，必须先用酸分解，滤出残渣，以免损坏铂坩埚。 铅矿石中铅的含量常在百分之一至百分之几十，目前生产中多用 EDTA 滴 定法及铬酸铅滴定法测量。在 pH>4 的介质中，Pb(II)与 EDTA 定量配位： Pb 2++H2Y2-=PbY2-+2H+ 生成的配合物相当稳定（lgKPbY=18.04）。常用两种滴定条件，一是在 pH5.5 滴定，以二甲酚橙作指示剂；另一种是在 pH10 左右的氨性溶液中，以铬黑 T 为 指示剂，为防止水解效应产生 Pb(OH)2沉淀而影响正常的滴定，在溶液碱化前加 入酒石酸、三乙醇胺等辅助配位剂将 Pb(II)保持在溶液中。目前多用第一种滴定 条件，在微酸性条件下，干扰元素较多，除碱土金属及砷外，其他重金属离子如 铜、锌、铁、钴、镍、铋、锑、锡及钛等都干扰测定，为此，必须使铅生成 PbSO4 沉淀与大量干扰元素分离，然后将 PbSO4 转化为 Pb(AC)2 在 pH5.5-6.0 的乙酸- 乙酸钠缓冲溶液中以二甲酚橙作指示剂，用 EDTA 标液滴定。 试样中含大量二氧化硅时，析出的硅酸将包裹硫酸铅，影响乙酸-乙酸钠溶 液提出硫酸铅，此时可在硫酸铅沉淀前将溶液蒸干脱水去硅，或分解试样时加入 一些氟化钠，使硅以四氟化硅逸出。 夹杂在硫酸铅沉淀中的少量铁（III）和铜（II），可分别加入少许抗坏血酸 和硫脲掩蔽除去。 三、试剂 浓盐酸； 浓硝酸； H2SO4（1+1）5%； 硫脲固体（A.R.）; 抗坏血酸（A.R.）； HAC-NaAC 溶液（pH5.5-6.0）；称取 NaAC.3H2O 200g,用水溶解后加 10mL 冰醋酸，定容于 100mL 容量瓶中，摇匀； 二甲酚橙溶液 0.2%； EDTA 溶液（0.3mol/L）称取 11gEDTA 钠盐，加热溶解后稀释至 1L，摇匀， 冷却备用。 四、测定步骤
（1）EDTA溶液的标定准确称取0.4-0.5g金属锌于150mL烧杯中，加20mL(1+1)HCl，盖上表面皿，低温加热至溶解完毕，用水冲洗表面血及烧杯，冷却后将溶液转入250mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。准确移取上述溶液10.00mL至250mL三角瓶中，加水50mL,pH5.5-6.0的缓冲溶液20mL，二甲酚橙3滴，用EDTA标准溶液滴定至溶液由红色变为黄色为终点。计算EDTA的物质的量浓度。（2）铅矿石中铅的测定准确称取0.15-0.20g试样于250mL烧杯中，加10mL浓盐酸，盖上表面皿低温加热溶解，并蒸发至3mL左右，取下稍冷，加5mL浓硝酸，继续加热至试样分解完全，加（1+1）硫酸20mL，蒸发至冒SO3浓白烟，冷却。冲洗表面血及杯壁，加水50mL，煮沸使可溶性盐类溶解，取下放置四小时或过夜。用致密滤纸过滤，5%硫酸洗杯及沉淀8-10次，将滤纸连同沉淀转入原杯中，将滤纸展开平铺杯底，加入30mL醋酸-醋酸钠溶液，盖上表面皿，低温煮沸15min，使硫酸铅全部溶解，吹洗表面血及杯壁，用水稀释至100mL左右，挑起滤纸贴在杯壁上，加入抗坏血酸、硫脲各0.2-0.3g，搅拌溶解。加二甲酚橙3滴，EDTA标准溶液滴定至溶液呈亮黄色，将滤纸拔下，吹洗杯壁，继续滴至亮黄色为终点。由此计算铅矿石中铅的百分含量。五、思考题（1）分解试样时为什么先加盐酸后加硝酸？硫酸冒烟的作用是什么？冒烟过度有何害处？（2）硫酸铅沉淀为何要用致密滤纸过滤？（3）加硫脲、抗坏血酸各起什么作用？4
4 （1）EDTA 溶液的标定 准确称取 0.4-0.5g 金属锌于 150mL 烧杯中，加 20mL(1+1)HCl，盖上表面 皿，低温加热至溶解完毕，用水冲洗表面皿及烧杯，冷却后将溶液转入 250mL 容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。 准确移取上述溶液 10.00mL 至 250mL 三角瓶中，加水 50mL,pH5.5-6.0 的缓 冲溶液 20mL,二甲酚橙 3 滴，用 EDTA 标准溶液滴定至溶液由红色变为黄色为终 点。计算 EDTA 的物质的量浓度。 （2）铅矿石中铅的测定 准确称取 0.15-0.20g 试样于 250mL 烧杯中，加 10mL 浓盐酸，盖上表面皿 低温加热溶解，并蒸发至 3mL 左右,取下稍冷，加 5mL 浓硝酸，继续加热至试样 分解完全，加（1+1）硫酸 20mL,蒸发至冒 SO3浓白烟，冷却。冲洗表面皿及杯 壁，加水 50mL,煮沸使可溶性盐类溶解，取下放置四小时或过夜。用致密滤纸过 滤，5%硫酸洗杯及沉淀 8-10 次，将滤纸连同沉淀转入原杯中，将滤纸展开平铺 杯底，加入 30mL 醋酸-醋酸钠溶液，盖上表面皿，低温煮沸 15min，使硫酸铅全 部溶解，吹洗表面皿及杯壁，用水稀释至 100mL 左右，挑起滤纸贴在杯壁上， 加入抗坏血酸、硫脲各 0.2-0.3g，搅拌溶解。加二甲酚橙 3 滴，EDTA 标准溶液 滴定至溶液呈亮黄色，将滤纸拔下，吹洗杯壁，继续滴至亮黄色为终点。由此计 算铅矿石中铅的百分含量。 五、思考题 （1）分解试样时为什么先加盐酸后加硝酸？硫酸冒烟的作用是什么？冒烟 过度有何害处？ （2）硫酸铅沉淀为何要用致密滤纸过滤？ （3）加硫脲、抗坏血酸各起什么作用？
实验二钢铁中锰的测定（亚砷酸钠一亚硝酸钠滴定法）一、实验的目的、要求1.掌握亚砷酸钠——亚硝酸钠滴定法测锰的原理及其方法。2.了解设置障碍性实验的方法。3.了解含碳化物试样的处理方法。二、原理试样用硫磷混酸溶解，以HNO,破坏碳化物，AgNO,为催化剂，（NH）S,O氧化Mn（I）为Mn（W），然后用NagAsO-NaNO,混合溶液滴定，主要反应如下：样品分解：MnS+HSO,=MnSO+HS+3MnS+14HNO,=3Mn(NO)2+3H,SO.+8NO++4H,OMnC+3H2SO=3MnSO4+3H++C3MnC+28HNO;=9Mn(NO,)2+10NO++3CO2++14H20锰的氧化：2AgNO, +(NH4)2S,O:=Ag2SOg+2NHNO)Ag2S,Og+2H20=Ag202+2H,S045Ag20,+2Mn(NO)2+6HNO,=2HMnO,+10AgNO,+2H20锰的滴定：5NaAs0,+HMnO,+4HNO=2Mn(NO2+5NaAsO,+3H,5NaNO,+2HMnO+4HNO,=2Mn(NO）2+5NaNO,+3H20样品分解主要靠硫酸及硝酸，磷酸存在主要有以下几方面作用：1.过硫酸铵氧化锰时，常有部分锰被氧化为MnO沉淀，致使锰氧化不完全。而磷酸可使锰转变为稳定的、水溶性的三价锰磷酸盐配合物［Mn（PO.）2]3-，再和过硫酸铵作用，就容易氧化为高锰酸。2.高锰酸不稳定，尤其当锰含量高时，煮沸或加热时间过长，更易发生分解：求鼠，核就微4HMnO=4MnO++2H,0+302个磷酸可增加高锰酸的稳定性，当磷酸存在时，在100ml溶液中有15mg锰可顺利滴定，即使高达100mg锰亦可滴定。若无磷酸存在，只有2mg锰被滴定。3.磷酸能与Fe+生成无色可溶生配合物[Fe(PO4)2]-消除Fe+的颜色干扰，使滴定终点易于判断。锰氧化时酸度应控制在2-4mol/L。超过此酸度锰氧化不完全，或甚至完全不被氧化。若酸度太低，可产生MnO,沉淀析出。氧化锰时多余的（NH）S,O应煮沸使之分解除去：2(NH),S,O+HO-2(NH)SO+2煮沸时间要严格控制，若煮沸时间不够锰氧化不完全，煮沸若过久，高锰酸会分解，般煮沸30-45S，停止煮沸后让热溶液再放置2min，使锰氧化完全。此时溶液中剩余的少量（NH）2SO，经冷却并加NaCI完全除去AgNO,后，氧化Mn（II）的速度极慢，此时立即滴定，不会造成明显误差。此外Ag经NaCI除掉后，滴定剂中NayAsO也不再与Ag*作用生成沉淀而干扰测定。在冷溶液中加入NaCI沉淀AgNO，不致可使CI在酸性热溶液中还原高锰酸。5
5 实验二 钢铁中锰的测定（亚砷酸钠－亚硝酸钠滴定法）