任务实施
一、仪器和试剂准备
1.玻璃仪器:烧杯,漏斗。
2.瓷坩埚。
3.马弗炉。
4.氯化铵。
5.硝酸(ρ1.42)。
6.高氯酸(ρ1.67)。
7.盐酸洗液:10ml盐酸,加水稀释至500mL。
8.氨水(1+1)。
9.过氧化氢 30%
10.氯化铵洗液 2%,用氨水调pH为10.
11.盐酸(ρ1.19);(1+1);(1+4);(2+98);0.225mol/L。
12.草酸溶液 5%;1%洗液。
13.间甲酚紫指示剂 0.1%,乙醇溶液。
二、分析步骤
称取0.25克左右样品置于300mL烧杯中,加5mL水,4mL浓盐酸,1mL过氧化氢(30%),5mL高氯酸(ρ1.67g/mL)【含铈高的试料加入10mL硝酸(1+1)溶解】,加热至溶解完全。继续加热至冒高氯酸白烟,并蒸至1mL左右。取下,稍冷后,加入10mL浓盐酸,10mL水,加热使盐类溶解至清。用定量慢速滤纸过滤,滤液接收于300mL烧杯中,用盐酸洗液(2+98)洗涤烧杯和滤纸5-6次,弃去滤纸。
滤液加水至约150 mL,加2g氯化铵,加热至沸,取下,用氨水(1+1)中和至氢氧化物沉淀析出。加15-20滴过氧化氢,并过量加20 mL氨水(1+1),加热至沸,取下,冷至室温。此溶液pH大于9。用慢速滤纸过滤,用pH=10的氯化铵溶液洗涤烧杯2-3次,洗沉淀7-8次。
将沉淀连同滤纸放入原烧杯中,加10 mL盐酸,加热将滤纸煮烂、溶解沉淀。加水至约80 mL,加热至沸,加4滴间甲酚紫指示剂,取下。加100 mL热的5%草酸溶液,用氨水(1+1)调节pH约1.8,溶液由深粉色变为浅粉色。在电热板上保温2h,取下,静置4h或过夜,用慢速滤纸过滤。用1%草酸洗液洗烧杯3-5次,用小块滤纸擦净烧杯,放入沉淀中,洗沉淀8-10次。
将沉淀连同滤纸置于已恒重的瓷坩埚中,低温灰化后,置于950℃马弗炉中灼烧40分钟,取出,放入干燥器中冷却30min,称重,重复操作至恒重。
三、结果计算:
式中:m1——瓷坩埚重量,g;
m2——沉淀加坩埚重量,g;
m——试样重,g。
四、质量表格填写
任务分析
一、方法原理
草酸盐重量法测定稀土是利用草酸盐沉淀分离稀土,然后将稀土草酸盐于950℃灼烧成稀土氧化物进行称量测定。
二、主要干扰元素及其消除方法
1.锌、钒、钨、钼、铜、镍、钴等。消除方法:将含有相当于0.4g稀土氧化物的盐酸或硝酸溶液,加水至约120mL,加热至沸,在不断搅拌下加入氨水至溶液pH值大于10,再补加氨水5mL,将沉淀放置1h,并间歇搅拌,过滤。
2.铌、钽、钛、锆、钨、铀和铁等。消除方法:在3%HCl和10%HF介质中进行沉淀,过滤。
3.钍。在许多矿物中钍是与稀土共存的,如独居石、氟碳铈矿等。草酸盐沉淀法、氢氧化物沉淀法、氟盐沉淀法都不能使稀土与钍分离。目前对钍的分离通常采用六次甲基四胺沉淀法、苯甲酸沉淀法、碘酸盐沉淀法。在含50g/LNH4Cl的六次甲基四胺溶液中,当pH5.0-5.5时,钍沉淀而稀土不沉淀。为了防止Ce4+同时沉淀,应先将铈还原成Ce3+。具体步骤如下:调整稀土和钍的混合溶液约为50-60mL的体积,加入0.2g左右抗坏血酸,加2滴甲基橙指示剂,用氨水中和至刚变橙色,若有混浊,滴加(1+1)盐酸至溶液清亮。加热至近沸,在搅拌下加入六次甲基四胺至甲基橙刚变黄色(pH4.4-5.0),补加抗坏血酸少许,冷至室温过滤。
三、草酸盐重量法测定各类稀土样品中稀土总量的样品处理技术
在实际测定中,还有各种样品需要测定稀土总量,如稀土金属、氧化稀土、氢氧化稀土、氟化稀土、稀土精矿、稀土硅铁合金、钕铁硼等,这些样品中稀土总量的测定一般都采用草酸盐重量法,所不同的是样品的前处理技术。根据样品性质和杂质的不同,处理方法有一定的区别。其具体处理方法如下:
1.稀土金属 称取1克左右样品置于300mL烧杯中,加入20mL水,10mL盐酸(1+1),低温加热至溶解完全,蒸发至1mL左右。加入20mL水,加热使盐类溶解。过滤,滤液接收于100mL容量瓶中,用盐酸洗液(2+98)洗涤烧杯和滤纸5-6次,弃去滤纸。用水稀释滤液至刻度,混匀。移取20mL试液于300mL烧杯中。以下按分析方法中的氨水分离和草酸沉淀进行测定。
2.氧化稀土、氢氧化稀土 称取0.25克左右样品置于300mL烧杯中,加入20mL水,5mL盐酸(1+1)【含铈高的试料加入5mL硝酸(1+1)溶解】及1mL过氧化氢(30%),低温加热至溶解完全,蒸发至1mL左右。加入20mL水,加热使盐类溶解至清。过滤,滤液接收于300mL烧杯中,用盐酸洗液(2+98)洗涤烧杯和滤纸5-6次,弃去滤纸。以下按分析方法中的氨水分离和草酸沉淀进行测定。
3.氟化稀土 称取0.4克左右样品置于200mL烧杯中,加10mL硝酸(1+1)、1mL过氧化氢(30%)及5mL高氯酸(ρ1.67g/mL),低温加热至冒高氯酸烟,待试料完全溶解,蒸发至1mL左右,取下,稍冷。加5mL浓盐酸,20mL水,加热使盐类溶解至清。过滤,滤液接收于300mL烧杯中,用盐酸洗液(2+98)洗涤烧杯和滤纸5-6次,弃去滤纸。以下按分析方法中的氨水分离和草酸沉淀进行测定。
4.稀土精矿 称取约0.3g(精确至0.0001g)试样于预先盛有3g氢氧化钠(事先烘去水分)的镍坩埚中,加入约3g过氧化钠,加盖,先在电炉上烘烤,然后放入750℃马弗炉中熔融,取出,冷却。将坩埚置于400 mL烧杯中,加150 mL温水,加热浸取,待剧烈作用停止后,洗出坩埚和盖,将溶液煮沸2min,取下,冷却至室温。用慢速滤纸过滤,以氢氧化钠洗液洗烧杯2-3次,洗沉淀5-6次。
将沉淀连同滤纸放入原烧杯中,加20 mL浓盐酸及10-15滴过氧化氢,将滤纸搅碎,加热溶解沉淀。溶液及纸浆移入250 塑料烧杯中,加热水至约100 mL,在不断搅拌下加入15 mL氢氟酸,在60℃水浴保温30-40min。每隔10min搅拌一次,取下冷却到室温,用慢速滤纸过滤,以氢氟酸-盐酸洗液洗涤烧杯2-3次,洗涤沉淀8-10次(用小块滤纸擦净塑料烧杯内壁放入沉淀中),用水洗沉淀两次。
将沉淀连同滤纸放入原玻璃烧杯中,加25 mL硝酸及5 mL高氯酸,盖上表面皿,加热破坏滤纸和溶解沉淀。待剧烈作用停止后继续加热冒烟并蒸至体积约为2-3 mL,取下,放冷。加5mL浓盐酸,20mL水,加热使盐类溶解至清。过滤,滤液接收于300mL烧杯中,用盐酸洗液(2+98)洗涤烧杯和滤纸5-6次,弃去滤纸。以下按分析方法中的氨水分离和草酸沉淀进行测定。
以下按分析方法中的氨水分离和草酸沉淀进行测定。
5.稀土硅铁合金、稀土镁硅铁合金 称取0.3克左右样品置于干燥黄金皿中,缓缓滴加5mL浓硝酸,5mL氢氟酸,待试料溶解反应平静后,加3-5mL高氯酸,加热至冒高氯酸烟,取下稍冷,用水冲洗皿壁,继续加热至高氯酸大烟冒尽。取下冷却,加20mL盐酸(1+1)于黄金皿中,加热溶解盐类并转移至300mL烧杯中,用带胶皮头的玻璃棒将皿擦净,用水分次冲洗皿壁。以下按分析方法中的氨水分离和草酸沉淀进行测定。
6.钕铁硼 称取0.3克左右样品置于300 mL锥形瓶中,加10 mL硫磷混酸(1+1),置于高温电炉上加热,中间摇动几次使试样分解完全,继续加热使硫酸烟与溶液分层,并腾空至瓶口。取下,冷却(用手可摸),用热水吹洗器壁,加20 mL热水,摇匀(必要时,在电炉上加热)。立即将溶液移入250 mL塑料烧杯中,补加热水至约100 mL。在热的试液中加入少许纸浆,在不断搅拌下加入15 mL氢氟酸,于沸水浴保温30-40min,每隔10min搅拌一次。取下,冷却至室温,用定量慢速滤纸过滤。用氢氟酸洗液(2+98)洗塑料烧杯3-4次,沉淀和滤纸10-12次。将沉淀和滤纸置于400 mL烧杯中,加入30 mL硝酸,5 mL高氯酸,加热使沉淀和滤纸溶解完全,继续加热至冒高氯酸白烟,并蒸至近干。取下,冷却后,加入10 mL盐酸,10 mL热水,加热使盐类溶解至清。用定量慢速滤纸过滤,滤液接收于300mL烧杯中,用盐酸洗液(2+98)洗涤烧杯和滤纸5-6次,弃去滤纸。以下按分析方法中的氨水分离和草酸沉淀进行测定。
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