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磷化液的简便分析方法

作者:邢工 上传时间:2013-12-20 11:21:34 分享到:

    本测试所用的磷化液为锌系磷化液,它是由磷酸、氧化锌、硝酸锌及促进剂配制而成。一般分析它的总酸度、二价锌离子(Zn2+)、游离酸、磷酸根(PO43-)、硝酸根(NO3-)。硝酸根在磷化槽中变化不大,不必经常分析,但要控制在一定的范围。如果硝酸根在磷化槽中比例失调,将影响磷化反应的速度。中温磷化液中的铁离子主要以FeSO4析出,微量的Fe2+可忽略不计,一般不分析。但由于人为操作不当,如磷化槽体积过小、温度低、比例失调等原因,不能及时将Fe2+氧化为Fe3+,而Fe2+除不干扰Zn2+的分析外,将干扰所有其他成分的分析。
1磷化液的分析机制
1.1试剂的配置
    重铬酸钾标准溶液c(K2Cr 2O7)=0.089 53mol/L;氢氧化钠标准溶液c(NaOH)=0.200 0mol/L;EDT A标准溶液c(EDT A)=0.200 0 mol/L;硫磷混酸是用体积比为1∶1∶3的分析纯的硫酸、磷酸和水配制而成;尿素为固体。二苯胺磺酸钠指示剂用1.0 g二苯胺磺酸钠溶于100 mL体积分数为2.0%的硫酸溶液制得;二甲酚橙指示剂用0.2 g二甲酚橙溶于100 mL体积分数为10%的乙醇溶液制得;溴甲酚绿指示剂用0.3g溴甲酚绿溶于100 mL体积分数为20%的乙醇溶液制得;酚酞指示剂用1.0 g酚酞试剂溶于100 mL分析纯乙醇制得;草酸钾溶液用15 g草酸钾溶100 mL的水中制得;乙酸-乙酸钠缓冲溶液是用温水溶解100 g无水乙酸钠,冷却后滴加冰乙酸9.0mL,用水稀释至1 L,此时pH≈5.5(用精密pH试纸检查)。

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2分析及计算
2.1二价铁离子的分析
    在250 mL锥形瓶中,加水约50 mL,移取磷化液5.0 mL,加硫磷混酸5.0 mL,二苯胺磺酸钠指示剂3~4滴,用重铬酸钾标准溶液滴定到蓝紫色,30 s内不消失即为滴定终点。

ρ(Fe2+)=cVM/VO

=0.089 53×55.85V/5.0

=1.0V(1)


式(1)中:
ρ(Fe2+)―二价铁离子的质量浓度,g/L;
c―重铬酸钾标准溶液的摩尔浓度,mol/L;
V―重滴定消耗的重铬酸钾标准溶液的体积,mL;
M―重二价铁离子的摩尔质量,g/mol;
V0―重磷化液的体积,mL。
2.2总酸度与二价锌离子的分析
    在250 mL锥形瓶中,加水约50 mL,移取磷化液5.0 mL,加酚酞指示剂3~4滴,用氢氧化钠标准溶液滴定到红色且不褪色即为滴定终点。
总酸度(点)=100c 1V1/V0
=0.200 0×100V1/5.0
=4.0V1(2)
式(2)中:
c 1―氢氧化钠标准溶液的摩尔浓度,mol/L;
V1―滴定消耗的氢氧化钠标准溶液的体积,mL;
V0―磷化液的体积,mL。
    在分析总酸度后的溶液中,加入pH=5.5缓冲溶液5.0 mL,二甲酚橙指示剂2~3滴,用EDT A标准溶液滴定到纯黄色为终点。

 

ρ(Zn2+)=c2V2M2/VO

=0.2000×65.38V 2/5.0
=26V2
式(3)中:
ρ(Zn2+)―二价锌离子的质量浓度,g/L;
c2―EDTA标准溶液的摩尔浓度,mol/L;
V2―滴定消耗的EDTA标准溶液的体积,mL;
M2―二价锌离子的摩尔质量,g/mol;
V0―移取磷化液的体积,mL。
2.3游离酸与磷酸根的分析
    在250 mL锥形瓶中,加水约50 mL,移取磷化液5.0 mL,加溴甲酚绿指示剂2~3滴,用氢氧化钠标准溶液滴定到蓝绿色为终点。
游离酸(点)=100c 3V3/V0
=0.200 0×100V3/5.0
=4.0V3(4)
式(4)中:
c 3―氢氧化钠标准溶液的摩尔浓度,mol/L;
V3―滴定消耗的氢氧化钠标准溶液的体积,mL;
V0―磷化液的体积,mL。
    在分析游离酸后的溶液中,加入体积质量15 g/mL的草酸钾溶液20 mL,酚酞指示剂3~4滴,用氢氧化钠标准溶液滴定到紫色为终点。

ρ(PO3-)=c4V4M4/VO

=0.2000×94.97V 4/5.0

=3.8V4
式(5)中:
ρ(PO43-)―磷酸根的质量浓度,g/L;
c 4―氢氧化钠标准溶液的摩尔浓度,mol/L;
V4―滴定消耗的氢氧化钠标准溶液的体积,mL;
M4―磷酸根的摩尔质量,g/mol;
V0―移取磷化液的体积,mL。
2.4关系分析
    根据长期的实践,发现测定磷化液各成分时各试剂的用量存在一定关系:V1=V2+V3+V4。在此基础上可以只测定其中的3个量,从而推导出另1个量,这样就节约了试剂和测试时间。准确度最高的是对Zn2+的分析,这是因为磷化液中其他成分都不会干扰Zn2+的分析。分析误差最大的是总酸度,由于Zn2+的干扰,滴定终点褪色。
2.5注意事项
    由于Fe2+易氧化为Fe3+,应先分析。分析磷化液中的Fe2+时,如滴定终点反应不灵敏可在滴定前加尿素约0.5 g,盖上胶塞摇匀,放置到溶液澄清后再进行滴定。因为空气中还原性气体和灰尘都能与Cr 2O72-缓慢作用使溶液褪色,所以到达终点30 s内不消失即为终点分析总酸度时,加入酚酞指示剂的量与滴定标准溶液的速度,都将影响终点的灵敏度。
二甲酚橙指示剂配制成水溶液后,如放置时间过长易发生聚合和氧化反应,不能敏锐指示终点,故加体积分数为10%的乙醇以防止聚和和氧化。分析磷酸根时若终点反应不灵敏,应稍加温或增加草酸钾溶液的用量。
3结语
    总酸度、游离酸的化验操作简便,成本低。磷酸根的检验成本高,可由化验总酸度、二价锌离子、游离酸时所消耗标准溶液的体积数,来推算出磷酸根的含量,这比原化验方法操作简便、成本低,滴定终点更接近于理论终点。

 

 

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