Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://www.students.chemport.ru/materials/zzad/zzad23.doc Дата изменения: Mon Jan 10 22:37:14 2011 Дата индексирования: Mon Oct 1 21:24:13 2012 Кодировка: koi8-r Поисковые слова: сурьма

Московский Государственный Университет

имени М. В. Ломоносова

Химический факультет

Кафедра аналитической химии

Зачетная задача по аналитической химии

Студент II курса Xxx группы: Xxx
Преподаватель: Xxx

Москва 20XX
Содержание


1. Цель исследования 3


2. Качественный анализ объекта 4


2. 1. Предварительные испытания 4


2. 2. Ход качественного анализа. 4


2. 3. Выводы 5


3. обоснование выбора методики для проведения количественного анализа 6


3. 1. Методы разложения медных руд. 6


3. 2. Методы определения. Достоинства и недостатки 7


4. Экспериментальная часть. 13


4. 1. Схема количественного анализа. 13


4. 2. Расчет и результаты взвешивания навески образца. 14


4. 3. Разложение и растворение образца. 14


4. 4. гравиметрическое определение кремния 15


4. 5. титриметрическое определение меди. 17


5. Заключение 20


6. Список литературы 21


1. Цель исследования

Целью настоящей работы является качественный анализ промышленного или
природного объекта и количественное определение в нём двух элементов из
числа присутствующих методами гравиметрического и титриметрического
анализов.
2. Качественный анализ объекта

2.1 Предварительные испытания
Исследуемый объект представляет собой порошок черного цвета.
Предварительные испытания по растворимости его в кислотах и щелочах
показали, что:
. образец плохо растворим в щелочах;
. при растворении в горячей 6 М HCl растворимость выше, однако, все так
же незначительна, появился запах сероводорода (присутствуют сульфиды
металлов);
. значительная растворимость достигается в горячем растворе царской
водки, на дне присутствует осадок темного цвета, раствор приобретает
темно-зеленый цвет.

2.2 Ход качественного анализа.
Образец растворили в царской водке. После отделения жидкости от
образовавшегося осадка, с раствором провели дробный анализ, результаты
которого занесены в табл.1.
Осадок представляет собой кремневую кислоту.

Таблица 1. Ход дробного анализа
|? |Реагент |Наблюдения |Выводы |
|1 |K4[Fe(CN)6] |Синий осадок |Присутствуе|
| | | |т Fe3+ |
| |NH4SCN |Интенсивно-красный раствор | |
|2 |NH3 |Интенсивно-синий раствор |Присутствуе|
| | | |т Cu2+ |
|3 |Ализариновый красный, ацетат |Характерные хлопья не выпали |Присутствуе|
| |натрия | |т Al3+ |
| |8-Оксихинолин 1%-ный р-р в |Органическая фаза окрашена в | |
| |хлороформе, ацетатный буферный |желтый цвет | |
| |р-р | | |
|4 |Тиоцианат аммония в |Органическая фаза бесцветна |Отсутствует|
| |уксусно-кислом р-ре с | |Co2+ |
| |добавлением фторид-иона | | |
| |Нитрит калия |Видимых признаков реакции нет| |
|5 |Тетрароданомеркурат (II) |Голубой осадок |Присутствуе|
| |аммония | |т Zn2+ |
|6 |Диметилглиоксим (пары аммиака |Бумага, на которую была |Отсутствует|
| |для маскирования меди) |нанесена капля раствора, не |Ni2+ |
| | |окрасилась в красный цвет | |
|7 |Пероксид водорода в щелочной |Слой эфира бесцветен |Отсутствует|
| |среде с последующей экстракцией| |Cr3+ |
| |в эфир | | |
|8 |Висмутат калия в кислой среде |Нет малинового окрашивания |Отсутствует|
| | | |Mn2+ |


Наличие всех найденных металлов подтверждено бумажной хроматографией.

2. 3. Выводы:
. данный образец является рудным концентратом, основной элемент - медь;
. в качестве примесей присутствуют железо, цинк, алюминий, оксид
кремния.
3. Обоснование выбора методики для проведения

количественного анализа

3. 1. Методы разложения медных руд.
Сульфидные руды. К навеске руды, смоченной несколькими каплями воды,
приливают 10 мл царской водки или смеси азотной соляной и азотной кислот (2
: 3) и оставляют на холоду до прекращения бурного выделения оксидов азота.
Затем упаривают досуха. К остатку приливают 15 мл серной кислоты (1 : 1) и
упаривают до густых паров.
Руды, представленные в основной массе халькопиритом, ковеллином,
пиритом, растворяют в 10 мл обратной царской водки, выдерживают на холоду,
затем упаривают почти досуха. Смачивают 10 мл соляной кислоты и снова
упаривают. Приливают 15 мл серной кислоты (1 : 1) и упаривают до густых
паров серной кислоты.
Окисленные руды разлагают азотной кислотой. К навеске руды, смоченной
несколькими каплями воды, прибавляют на холоду небольшимим порциями 10 - 12
мл азотной кислоты, нагревают и упаривают почти досуха. Остаток упаривают
с 10 мл соляной кислоты, затем с 15 мл серной кислоты (1 : 1) до густых
паров серной кислоты.
Концентраты, содержащие в основном сульфиды, целесообразнее сначала
обработать соляной кислотой при нагревании для удаления основной массы серы
в виде сероводорода. [1]
3. 2. Методы определения.

Достоинства и недостатки
Таблица 2. Si; обзор методов определения
|Метод определения |Инд. для титр. |Достоинства и недостатки |
| |методов; промывная | |
| |жидкость и осадители | |
| |для грав. методов | |
|Гравиметрические методы |
|Дегидратация в кислой среде. |Раствор разбавленной |Искажение результатов |
|Метод основан на выделении |кислоты, чаще всего |может произойти при |
|безводной полимерной двуокиси |HCl, поскольку кислота|быстром озолении в |
|кремния. |проста в обращении и |недостатке воздуха, так |
|Основные операции: |не требует особых мер |как образуется карбид |
|разложение навески кислотами |предосторожности. |кремния. |
|или сплавлением с последующим | |Не подходит для |
|растворением плава; | |определения малых |
|выпаривание кислого раствора; | |количеств кремния, |
|растворение оксидов | |поскольку велики |
|сопутствующих элементов; | |относительные потери. |
|фильтрование кремневой кислоты.| |После промывания в осадке |
| | |могут остаться |
|Выпаривать лучше два раза. | |адсорбированные примеси. |
|Вторичное выпаривание с | |Метод достаточно прост и |
|кислотой производят для более | |успешно применим к |
|полного осаждения. В дальнейшем| |объектам с высоким |
|повторении операции | |содержанием кремния. [2] |
|дегидратации нет смысла. | | |
|Коагуляция кремневой кислоты |Желатина, столярный |Замена трехкратного |
|желатиной. |клей, альбумин, |выпаривания однократным. |
|Однократная предварительная |казеин, агар-агар. |Осадок кремниевой кислоты |
|дегидратация выпариванием с |Температура выделения |получается чище и не |
|кислотами. |70 - 75 (С. |требует кислотной |
|Быстрота фильтрования и |Минимальное кол - во |обработки. |
|промывания коагулированного |желатины 40 мг на |Значительно ускорено |
|осадка. |0,2818 г SiO2. |фильтрование и промывание |
|Осаждение из солянокислого | |осадка. |
|раствора, введение желатины | |Содержание SiO2 в целом |
|возможно без предварительного | |ниже по сравнению с |
|выпаривания. | |классическим определением.|
| | | |
| | |Истиннорастворенная |
| | |кремневая кислота |
| | |желатиной не осаждается. |
| | |Ниобий, тантал, цирконий, |
| | |молибден, вольфрам мешают |
| | |определению. [2] |
|Метод осаждения |8-Оксихинолин осаждает|Трудоемкая методика, |
|кремнесодержащих |кремне-12-молибдено-ву|требующая тщательного |
|гетерополикислот органическими |ю кислоту при рН 1,3 -|соблюдения методики |
|основаниями. |1,5. |осаждения. |
|Метод основан на осаждении |Многократное |Необходимо сплавление |
|главным образом |промывание декантацией|объекта с карбонатами |
|кремне-12-молибденовой кислоты |насыщенным водным |щелочных металлов или со |
|органическими реагентами. Он |раствором |щелочами. |
|требует переведения кремневой |кремнемолибдата |Требуется специальная |
|кислоты в мономерную формы, что|8-Оксихинолина. Для |посуда. |
|достигается сплавлением навески|пород, содержащих 40 -|Фосфор, ванадий, мышьяк, |
|со щелочами или карбонатами |70% оксида кремния, |германий мешают |
|щелочных металлов. |точные результаты дает|определению. [2] |
| |осаждение | |
| |2,4-диметилхинолин. | |
| |Возможно осаждение | |
| |амидопирином, | |
| |гексиламином, | |
| |триметиламином, | |
| |диантипирилметаном, | |
| |пиридином. | |

|Титриметрические методы |
| |Крахмал, |1. Высокая точность |
|Окислительно-восстановительное |1% - ный раствор. |используемого метода |
|титрование. |Молибденовая синь, |йодометрии. |
|Кремнемолибденовую кислоту |образующаяся в ходе |Возможно |
|восстанавливают йодидом калия с |титрования. |нестехиометричное |
|последующим титрованием |Крахмал, |протекание реакции. |
|выделившегося йода раствором |1% - ный раствор. |2. Недостаток - |
|тиосульфата; | |сплавление в платиновом |
|Восстановление кремнемолибденовой| |тигле с содой. |
|кислоты с использованием сульфита| |Железо, ниобий мешают |
|натрия и последующее титрование | |определению. |
|восстановленной молибденовой сини| |3. Метод длителен и |
|раствором перманганата калия. | |трудоемок, однако, ошибка|
|Осаждение кремнемолибденовой | |метода не превышает 0,2%.|
|кислоты 8-Оксихинолином и | |[2] |
|титрование его избытка осадителя | | |
|бромит-броматным методом. | | |
|Кислотно-основное титрование. | |Стандартное отклонение |
|Метод заключается в осаждении | |0,006 - 0,02%. [2] |
|кремнемолибденовой кислоты | | |
|8-Оксихинолином. Осадок | | |
|растворяют в щелочи, избыток | | |
|которой оттитровывают. | | |
|Комплексонометрический метод. |Эриохром черный Т. |Используется для |
|Силикат-ион переводят в | |определения кремния в |
|кремнемолибденовую кислоту. Ее | |кремнийорганических и |
|отделяют экстракцией изоамиловым | |элементокремнийорганическ|
|или бутиловым спиртом, а затем | |их соединениях, а также в|
|разрушают под действием щелочей, | |некоторых силицидах. |
|в результате чего образуется | |Необходимо специальное |
|молибдат-ион, который определяют | |оборудование. |
|комплексометрически | |Фосфор, мышьяк, германий |
| | |мешают определению. [2] |
Таблица 3. Cu; обзор методов определения
|Метод определения |Инд. для титр. |Достоинства и недостатки |
| |методов; промывная | |
| |жидкость и | |
| |осадители для грав.| |
| |методов | |
|Титриметрические методы |
|Комплексонометрический метод. |Мурексид, |Высокая точность |
|Метод основан на способности меди |глицинтимоловый |определения, четкое |
|образовывать прочный комплекс с |синий, хромазурол |визуальное определение |
|ЭДТА. |S, ксиленоловый |конца титрования. |
|Cu2+ + Y4- ( CuY2- |оранжевый и др. |Множество металлов |
|Разработано множество методик |Применяются в |образовывают комплексы с |
|титрования. |зависимости от |комплексоном III. |
| |необходимой |Мешают все катионы |
| |кислотности среды и|металлов, образующие |
| |цвета образующегося|комплексы с титрантом, |
| |комплекса металла с|титрование происходит при|
| |индикатором. |определенном pH, |
| | |необходимо создавать |
| | |определенную среду и |
| | |контролировать ее |
| | |кислотность. [1] |
|Йодометрический метод. |Крахмал, 1% - ный |Возможно выпадение осадка|
|Основан на реакции восстановления |раствор. |Cu2I2 и дальнейшая |
|йодидом калия меди (II) до меди | |адсорбция йода на нем. |
|(I), при этом выпадает практически | |[3] |
|нерастворимый иодид меди и | |Высокая точность |
|элементарный йод. | |определения. |
|Выделившийся йод титруют раствором | |Метод прост, быстр и |
|тиосульфата натрия. | |доступен. |
|3I2 +2S2O32- ( 2I- +S4O62- | |Железо (III), мышьяк |
|Среда слабокислая. | |(III), сурьма (III). |
| | |Влияние последних |
| | |устраняется переводом их |
| | |в пятивалентную форму и |
| | |поддержанием |
| | |pH 3,5 в среде бифталата |
| | |натрия. |
| | |Железо маскируется |
| | |избытком фторид-ионов. |
| | |[1] |
|Гравиметрические методы |
|Осаждение в виде |Раствор осадителя. |Определению меди не |
|тетрароданомеркурата меди. | |мешают равные количества |
|Медь осаждают, из нагретого до | |железа (III), алюминия, |
|кипения раствора содержащего серную| |хрома (III), нитрат-, |
|или азотную кислоту, действием | |сульфат-, и фосфат- |
|K2[Hg(SCN)4]. Осадок высушивают при| |ионов. |
|100 - 110 њС и взвешивают. | |Мешает цинк. [1] |
|Cu2+ + [Hg(SCN)4]2- ( Cu[Hg(SCN)4](| | |
|8-Оксихинолин. |Раствор осадителя. |В уксуснокислом растворе |
|Осаждает медь в уксуснокислом, | |возможно определение в |
|аммиачном и щелочном растворах при | |присутствии бериллия, |
|рН 5,33 - 14,55. Осадок, высушенный| |магния, кальция, кадмия, |
|при 105-110 њС, соответствует | |свинца, мышьяка, |
|составу Сu(С9Н6ОN)2. Безводное | |марганца. |
|соединение устойчиво до 300њС. | |При совместном наличии |
|При 500 - 700 (С оно превращается в| |тартрата и гидроксида |
|оксид меди. | |натрия возможно |
|Cu2+ + 2HOx ( Cu(Ox)2( + 2H+ | |определение в присутствии|
| | |алюминия, свинца, олова |
| | |(IV), мышьяка (V), сурьмы|
| | |(V), висмута хрома (III),|
| | |железа (III). [1] |
Причины отказа от титриметрических методов определения кремния:
. необходимо предварительное отделение двуокиси кремния, что, в
общем, подразумевает выполнение тех же шагов, что и при
гравиметрическом анализе;
. трудоемкий многостадийный процесс, много сложнее и дольше, чем
гравиметрическое определение этого элемента;
. необходимо специальное оборудование.

Из гравиметрических методов выбран классический метод, так как:
. погрешность определения с применением коагулянта в целом выше,
чем у вышеуказанного;
. истиннорастворенная кремневая кислота желатиной не осаждается.

Причины отказа от гравиметрических методов определения меди:
. Гравиметрическое определение меди содержит много больше стадий,
чем титриметрическое;
. Титриметрическое определение не уступает в точности
гравиметрическому.

Из титриметрических методов выбран метод йодометрии, поскольку:
. высокая точность определения;
. метод прост, быстр и доступен;
. в случае использования метода комплексонометрии пришлось бы
маскировать все катионы металлов, находящиеся в растворе, а в
выбранной методике - лишь железо (III)
4. Экспериментальная часть.
4. 1. Схема количественного анализа.
[pic]
4. 2. Расчет и результаты взвешивания навески образца.
Содержание меди в образце составляет порядка 50%, кремния - 20%.
Массу навески для титриметрического определения меди берут из расчета,
что концентрация меди в 100 мл полученного раствора будет составлять
приблизительно 0,05 М.

mнавески= Vраствора * Ccu * Mcu / (cu


таким образом,

mнавески = 100 * 63,55 * 0,05 / 0,5 = 0,53 г.
Массу навески для гравиметрического определения кремния берут из
расчета, что масса полученной после прокаливания гравиметрической формы
SiO2 будет составлять приблизительно 0,1 г, F = 0,4674

mнавески = mSiO2 * F / (Si

таким образом,
mнавески = 0,1 * 0,4674 / 0,2 = 0,23 г
Следовательно, для гравиметрического и титриметрического определения
достаточно одной навески.
Результаты взвешивания
mбюкса с объектом = 7,8707 г
mпустого бюкса = 7,2550 г
mнавески = mбюкса с объектом - mпустого бюкса = 0,6157 г

4. 3. Разложение образца.
К навеске руды, смоченной несколькими каплями воды добавили 15 мл
HClконц для удаления основной массы серы в виде сероводорода и нагревали до
прекращения растворения. Добавили 5 мл HNO3конц и оставили при комнатной
температуре до прекращения бурного выделения оксидов азота, упарили раствор
до влажных солей. К остатку прилили H2SО4 2М и упарили на песчаной бане до
густых паров серной кислоты. Затем добавили 40 мл горячей дистиллированной
воды. Раствор приобрел голубую окраску, на дне образовался объемный осадок
кремневой кислоты.
Раствор отфильтровали через фильтр «белая лента» и количественно
перенесли в мерную колбу на 100,0 мл. Осадок на фильтре промыли несколько
раз небольшими порциями горячей 0,05М HCl, промывные воды перенесли в
мерную колбу с фильтратом, разбавили до метки и хорошо перемешали.

4. 4. Методика гравиметрического определения кремния
Для проведения анализа необходимо довести тигель до постоянной массы.
В качестве постоянной массы берется последнее значение взвешивания, если
оно не отличается более чем на 2*10-4 г.
Результаты взвешивания тигля

m1 = 15,5172 г
m2 = 15,5165 г
m3 = 15,5155 г
m4 = 15,5153 г

Фильтр озолили, осадок прокалили на газовой горелке и довели до
постоянной массы в муфельной печи при 800(С. [4] Масса тигля с осадком
составила


Результаты взвешивания тигля с осадком


m1 = 15,7492 г
m2 = 15,7493 г


Таким образом, масса осадка составила
mосадка = 0,2340 г

Расчет содержания кремния в навеске

(Si,% = mSiO2 * F * 100 / mнавески
таким образом,
(Si, % = 0,2340 * 0,4674 * 100 / 0,6157 = 17,76

Массовая доля кремния в объекте составляет 17,76%.
4. 5. Методика титриметрического определения меди.

Приготовление стандартного раствора K2Cr2O7 [6]
Стеор (1/6 K2Cr2O7) = 0,05000 М
Vколбы = 200,0 мл
mтеор = С * Vколбы * f * М / 1000 = 0,00167 * 294,189 = 0,4903 г

Результаты взвешиваний, г
масса стаканчика с веществом = 7,8945
масса пустого стаканчика = 7,4032
масса вещества (по разности) = mпракт= 0,4913

Спракт = mпракт * Стеор / mтеор

Спракт = 0,4913 * 0,05000 / 0,4903 = 0,05010 М

Стандартизация раствора тиосульфата натрия по K2Cr2O7
Титровать тиосульфат непосредственно дихроматом калия нельзя, так как
он реагирует со всеми сильными окислителями нестехиометрично. Поэтому
применяют метод замещения, вначале используя стехиометрическую реакцию
между дихроматом и йодидом: [5]

Сr2О72- + 6I- + 14H+ ( 2Сr3+ + 3I2 + 7Н2О
Йод, выделившийся в эквивалентном дихромату количестве, оттитровывают
стандартным раствором тиосульфата:

3I2 +2S2O32- ( 2I- +S4O62-
Реагенты
Дихромат калия, K2Cr2O7, 0,05010 М (1/6 K2Cr2O7) станд. раствор.
Серная кислота, H2SO4, 1M раствор.
Йодид калия, KI, 5%-ный раствор.
Крахмал, свежеприготовленный 1%-ный раствор.
Тиосульфат натрия, Na2S2O3*5Н2О, 0,05 М раствор.
Выполнение определения [6]
В бюретку наливают раствор тиосульфата, и закрывают бюретку
хлоркальциевой трубкой. В коническую колбу для титрования вместимостью

250 мл вносят мерным цилиндром 10 мл серной кислоты, 10 мл раствора иодида
калия (раствор должен оставаться бесцветным) и пипеткой 10,00 мл раствора
дихромата калия. Оставили стоять 3 - 5 мин в темном месте, накрыв часовым
стеклом. Затем в колбу добавили 100 мл воды и быстро титровали раствором
тиосульфата до бледно-желтой окраски раствора. Добавили

1 - 2 мл раствора крахмала и продолжили титрование при энергичном
перемешивании до исчезновения синей окраски раствора.
Результаты титрования, мл
V1 = 12,39
V2 = 12,42
V3 = 12,44
Vср = 12,42

Cтиосульфата = Сдихромата * Vдихромата / Vтиосульфата

Таким образом,
Cтиосульфата = 0,05010 * 10,00 / 12,42 = 0,04034 М.

Определение меди

Реагенты
Серная кислота, H2SO4, 2М раствор, конц. с плотностью 1,84.
Тиосульфат натрия, Na2S2O3*5Н2О, 0,04034 М стандартный раствор.
Йодид калия, KI, 5% - ный раствор.
Фторид натрия, NaF, 5% - ный раствор.
Крахмал, свежеприготовленный 1%-ный раствор.

Выполнение определения [6]
Заполнили бюретку раствором тиосульфата и закрыли хлоркальциевой
трубкой. В колбу для титрования вместимостью 100 мл внесли аликвоту 10,00
мл раствора меди, 2 мл 2М H2SO4, 15 мл раствора NaF, оставили на минуту,
затем добавили 30 мл раствора KI и титровали раствором тиосульфата до
желтой окраски суспензии. Затем добавили несколько капель крахмала и
продолжили медленно титровать до белого цвета суспензии. Рассчитали
содержание меди в образце. [5]

Результаты титрования, мл
V1 = 10,72
V2 = 10,76
V3 = 10,77
Vср = 10,75

(меди, % = Стиосульфата * Vтиосульфата *Мcu * 100 / Vмеди * 1000 *
mнавески

Таким образом,
(меди, % = 0,04034 * 10,75 * 100,00 * 63,55* 100 / 1000 * 10,00 * 0,6157 =
44,76

Массовая доля меди в объекте составляет 44,76%
5. Заключение


В результате проведенного анализа было установлено, что анализируемый
объект представляет собой образец медного концентрата. В качестве примесей
в исследуемом образце помимо меди находятся железо, алюминий, цинк,
кремний. Содержание кремния определяли гравиметрически, а содержание меди -
титриметрически.
(Si = 17,76%.
(Cu = 44,76%.
6. Список литературы

1. Подчайнова В.И., Симонова Л.Н. Аналитическая химия элементов. Медь. М.:
Наука, 1990. С.69 - 78, 154.
2. Мышляева Л.В., Краснощекое В.В. Аналитическая химия кремния. М.:Наука,
1972, С.51 - 61, 66 - 75.
3. Гиллербранд В.Ф., Мендель Г.Э., и др. Практическое руководство по
неорганическому анализу. М.: Химия, 1966. С.290 - 293.
4. Шарло Г. Методы аналитической химии. Количественный анализ
неорганических соединений. Ч. 2. М.: Химия, 1969. С.682.
5. Белявская Т.А. Практическое руководство по гравиметрии и титриметрии.
М.:Ньюдиамед. 1996, С.38 - 39, 156.
6. Фадеева В.И., Шеховцова Т.Н., Иванов В.М. Основы аналитической химии.
Практическое руководство. М.: Высшая школа, 2001, с.463.


-----------------------

Навеска


Раствор


Гравиметрическое определение


Титриметрическое определение


Расчет содержания меди


Расчет содержания кремния

HNO3(конц) + HCl(конц) (1 : 3)

фильтрование

Промывные воды