钢铁中锰含量的测定-(2)

实验报告钢铁中锰含量的测定——银盐氧化光度法班级：应111-1姓名：王海花学号：201169503147指导老师：王老师一．实验目的：1.通过实验，了解钢铁中锰的存在形式，测定意义。2.了解测定钢铁中锰含量的测定方法。3.掌握钢铁中锰含量的测定原理。4.熟练掌握分光光度计的使用，进一步训练移液管、容量瓶的正确使用。5.掌握用比色法测定钢材中锰含量的方法二．实验原理：1.锰在钢铁中主要以MnC、MnS、FeMnSi或固溶体状态存在。生铁中一般含锰0.5％～6％，普通碳素钢中锰含量较低，含锰0.8％～14％的为高锰钢，含锰12％～20％的铁合金称为镜铁，含锰60％～80％的铁合金称为锰铁。2.锰溶于稀酸中，生成锰(Ⅱ)。锰化物也很活泼，容易溶解和氧化。在化学反应中，由于条件的不同，金属锰可部分或全部失去外层价电子，而表现出不同的价态，分析上主要有锰(Ⅱ)、锰(Ⅲ)、锰(Ⅳ)、锰(Ⅶ)，少数情况下亦有锰(Ⅵ)，这就为测定锰提供了有利条件。3.常用测定方法：一般碳素钢，低合金钢，生铁试样常以HNO3（1+3）或硫磷混酸溶解。难溶的高合金钢以王水溶解，加HClO4或H2SO4冒烟溶解。溶解试样的酸主要依靠H2SO4，HCl，HNO3，因H2SO4－HCl可使MnS分解。HNO3分解碳化物（Mn3C）生成CO2逸出，加磷酸可使Fe3+配合成无色而消除Fe3+的干扰。同时因为磷酸的存在，防止了MnO2沉淀的生成和HMnO4的分解。4.主要反应方程式：3MnS+12HNO3=3Mn(NO3)2+6HNO3+3SO2+6H2O3Mn3C+28HNO3=29Mn(NO3)2+3CO2+10NO+14H2OMnS+H2SO4=MnSO4+H2S2AgNO3+(NH4)2S2O8=Ag2S2O8+2NH4NO3Ag2S2O8+2H2O=Ag2O2+2H2SO45Ag2O2+2Mn(NO3)2+6HNO3=2HMnO4+10AgNO3+2H2O三．实验仪器及试剂：1.实验仪器：721型分光光度计，分析天平，容量瓶(50mL)，移液管(1ml，2ml，3ml)，滴管，洗耳球，电炉2.实验试剂：硝酸溶液（1:3），王水（1浓硝酸+3浓盐酸）硫磷混酸（700ml水中加入150ml磷酸及硫酸150ml，摇匀），0.5%硝酸银溶液，20%过硫酸铵溶液，5%EDTA，锰标准溶液（0.1mg/ml）四．实验步骤：1.溶样：钢样0.2630g于50ml烧杯，加5mlH2O，15ml王水溶解，（可稍热）2mlHClO4加热至冒白烟2min冷却，加硫磷混酸10ml加热至冒白烟，除尽Cl-冷却，定量转移至50ml容量瓶定容，摇匀，备用。2.显色：移取试样溶液5ml4份于4个小烧杯，加H2O5ml，硫磷混酸5ml依次加入锰标准溶液0.00ml，1.00ml，2.00ml，3.00ml，AgNO32ml，(NH3)2S2O85.0ml，煮沸20-40s放置1min，冷水冷却转移定容至50ml容量瓶。3.测定A：在530nm的波长下，测定溶液的吸光度，比色皿b=1cm，以水为参比溶液。4.实验数据处理：Ax=KCA=Ao+Ax=K(Co+Cx)Cx=Ax/(Ao-Ax)*CoMn%=[0.01*Vx*50/5.00/1000/m]*100%五．实验注意事项：1.方法关键在于使锰(Ⅱ)完全氧化为锰(Ⅶ)，并且生成的高锰酸切勿分解。酸度过高氧化不完全，过低则硝酸银失去催化活性，易形成锰(Ⅳ)沉淀。煮沸及放置可以保证氧化完全，还可使过剩的过硫酸铵分解。2.如若遇到碳含量较高的试样，加硫磷混酸后，应该蒸发至冒白烟，以破坏碳化合物，或者接近冒烟时滴加硝酸破坏碳化物。六．实验数据及数据处理：1.实验原始数据：名称/组号0123所加锰标液的体积（V/ml)0123溶液吸光度A0.1460.2380.3330.433称取试样的质量m/g0.26302.实验数据处理：Ax=KCA=Ao+Ax=K(Co+Cx)Cx=Ax/(Ao-Ax)*CoMn%=[0.01*Vx*50/5.00/1000/m]*100%3.实验结果计算：由图像的相关线性关系为y=0.0956x+0.1441由标准加入法的计算得知：外延直线与x轴的相交即相应于原点与交点的距离，即为所求的待测元素浓度Cx。在此实验中对应的为Vx。所以：y=0.0956x+0.1441，解知：Vx=1.51mlMn%=[0.1*Vx*50/5.00/1000/m]*100%=[0.1*1.51*50/5.00/1000/0.2630]*100%=0.57%七．实验总结1.加HNO3破坏碳化物后，必须将氮氧化物NO除尽，否则会使Mn（Ⅶ）还原，使结果偏低。2.混酸中的磷酸可以增加高锰酸的稳定性，防止二氧化锰的生成，并且磷酸与三价铁生成无色配合物，终点易于控制。当试样中含钨量高时，磷酸还可与钨配合生成易溶性磷钨酸，避免生成黄色的钨酸沉淀影响观察终点，硝酸可使碳化物氧化生成二氧化碳而逸出。3.发烟时间不宜过长，否则会有焦磷酸盐粘于瓶底不易溶解，使分析无法进行，一定要掌握好；如果发烟时间太长，易析出焦磷酸盐，对结果有影响。4.第二次发烟时间尽量短，否则会产生沉淀导致实验失败。八．思考题1.本实验中硝酸银的作用是作为催化剂。2.实验要求控制一定酸度且磷酸的存在可使锰氧化成磷酸锰络合物，使锰顺利地氧化到七价，避免在氧化过程中生成二氧化锰。3.消除底色空白可用，氧化后的部分溶液加EDTA溶液褪去七价锰的颜色，以此为空白。4.显色溶液不允许CI-存在原因：CI-在热的酸性溶液中会还原高价的锰，因此要除去。5.操作中控制煮沸时间是因为，过硫酸铵氧化二价锰时煮沸时间不足或者过长会导致高锰含量过高或者过低。