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非水滴定法测定钢铁中的碳

发布时间:2014-12-30 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:1602

一、方法要点

试样在氧气流中经高温燃烧后,生成二氧化碳,将其导入含有百里酚蓝百里酚酞指示剂的二亚乙基三胺-乙醇-丙酮的混合液中吸收,以醇钾标准溶液滴定,根据消耗醇钾溶液的量换算碳含量。

(1)配制滴定液时,生成醇钾反应:

C2H5OH+KOU←→C3H5OK + H2O

CH2(OH)CH2(OH)+ KOH←→CH2(OK)CH2(OH)+H2O

乙二醇还有第二级反应:

CH2(OK)CH2(OH)+KOH ←→ CH2(OK)CH2(OK)+H2O

(2)吸收液吸收二氧化碳的反应:

RNH2+CO2←→RNH-COOH

(有机胺中具有两个以氨基者,则反应将分级进行。)

(3)滴定时的反应:

RHNCOOH + C2H5OK←→C2H5-O-COOK+RNH2

RHNCOOH +CH2(OK)CH2(OK)←→CH2(-OCOOK)CH2CH+ RNH2

2RHNCOOH +CH2(OK)CH2(OH)←→CH2(-OCOOK)CH2(-OCOOK)+ 2RNH2

本法适用于含碳量为0.005%~0.2%的测定。

二、试剂

(1)二亚乙基三胺。

(2)乙醇-丙酮溶液(1+5)。

(3)指示剂溶液:称取百里酚酞0.5g及百里酚蓝0.15g,使其溶入l00mL乙醇一丙酮溶液(1+5)中摇匀。

(4)吸收液:按每15mL二亚乙基三胺加2mL指示剂溶液的比例,最后用乙醇一丙酮溶液(1+5)稀释至100mL即可。

(5)滴定液:称取约0.6g氢氧化钾,置于小烧杯中,加入乙二醇50rnL及适量乙醇一丙酮溶液(1+5),玻璃棒捣碎使之溶解后,移入1000mL容量瓶中,加入指示剂溶液20mL并以乙醇一丙酮溶液(1+5)稀释至刻度,摇匀备用(对1g试样而言,此溶液每毫升约相当于0.0l%碳)。

滴定度的标定:

(1)称取苯甲酸40g(放在硫酸或硅胶干燥器中干燥两昼夜后再用),置于150mL锥形瓶中,以预先滴至刚呈蓝色终点的吸收液(取10mL,以滴定之)。将其溶解,再以滴定液滴至终点(本为蓝色,但由于溶液体积增大而呈蓝紫色),记下所消耗的体积。

按下式计算滴定液对碳的滴定度T(g/mL)

T=(G×0.09835×10-3)/V

式中T——滴定液对碳的滴定度,g/mL;

V——标定时消耗滴定液的体积,mL;

G——标定时所取苯甲酸的质量;

0.09835一苯甲酸对碳的换算系数。

(2)标准钢样标定法日常生产中,为简便起见,可称取结果可靠的低碳钢标样或将中碳钢标样减量称量,按分析程序进行标定。此时需扣除助熔剂、瓷舟及氧气所带来的空白。

(3)无水碳酸钠标定法将经1300℃高温通氧处理的瓷舟预先称重,再于其内置人经250℃烘2h的无水碳酸钠约10mL,再次称重,求得无水碳酸钠的净重后,将其推人1300℃高温炉中,按分析程序进行吸收滴定,记下所消耗滴定液的体积。

作出瓷舟及氧气所带来的空白,按下式计算滴定液对碳的滴定度:

T=(G×0.1133×10-3)/ (V1一V2)

式中T——滴定液对碳的滴定度,g/mL;

G——标定时所取无水碳酸钠的质量,mg;

V1——通氧灼烧碳酸钠所消耗滴定液的体积,mL;

V2——瓷舟及氧气所带来的空白;

0.1133——碳酸钠对碳的换算系数。

三、分析步骤

将装置装好,使炉温升至1350~1400℃,检查分析系统至确实严密,不漏气后。于参比吸收器及分析吸收器内,各加入20mL吸收液,通过单通活塞,三通活塞15、16的调整,在氧气的搅拌下,分别用滴定液将两吸收器内的溶液均滴定至蓝色终点(由苹果绿变成纯蓝)出现,并尽量使二者色泽强度相同。此后固定三通活塞16的位置,使其只与分析用吸收器管路相通。

根据试样含碳量的高低,称取0.1000~1.0000g试样于(经1300~1350℃高温通氧灼烧过的)瓷舟内,覆以适当的助熔剂,将瓷舟推入瓷管中温度最高处,立即用橡胶塞将瓷管塞住,预热1min后,通入氧气,其速度以见洗气瓶内冒出连续的气泡为止。当燃烧后的气体进入吸收器中,使吸收液开始褪色时,即用滴定液滴定至不再有二氧化碳放出后,反复旋转三通活塞15,使不断接通大气及通氧搅拌,将吸收芯内浮子室内附着的吸收液所吸收的二
氧化碳完全浸出,最后用滴定液滴至与参比溶液的色泽相同,记下所消耗滴定液的体积,拔开橡胶塞,依次关闭活塞,停止通氧,将瓷舟取出,并将废液放出。
同上,控制时间与分析试样的时间大体相同,作出助熔剂、瓷舟连同氧气的空白值。

计算:

w(C)=T(V1-V2)×100%/G

式中T——滴定液对碳的滴定度,g/mL;

V1——试样所消耗滴定液的体积,mL;

V2——助熔剂、瓷舟及氧气所消耗滴定液的体积,mL;

G——试样质量,g。

四、注意事项

(1)配吸收液时,在无二亚乙基三胺情况下,也可用无水乙二胺或乙醇胺代替。但在倒取无水乙二胺时,须防其烧伤皮肤。另外吸收液在刚配完时,溶液微微发绿,数分钟后即成全黄,此时即可使用。

(2)配制滴定液时,亦可用数滴水恰将氢氧化钾固体溶解后再加乙二醇等。、

(3)易熔高温合金加锡粒0.5g即可,镍基等难熔高温合金须用0.5g锡粒与1g纯铁组成混合熔剂。如无纯铁,亦可用含碳均匀的低碳钢代替。但所用助熔剂均须精确定量称量,并作出其相应的空白予以扣除。

(4)试样预热时,燃烧管内因耗氧而会造成一定负压,虽吸收器内有浮子的保护,但有时浮子会因抽吸过缓而失灵。因此操作时仍需防止倒吸。

(5)当需吸收液兼滴定液时,不加二亚乙基三胺或改加乙醇胺混配即成,但此时终点敏锐性将稍会变差。

(6)分析中所用的无水乙醇也可用95%乙醇代替,因5%水对本分析影响较微。

(7)滴定时,为便于终点观察,于吸收器后面可装一个8W日光灯。

(8)吸收液和滴定液中的丙酮系惰性稀释剂,起减弱体系极性、降低表面张力、分散气流的作用,以促使滴定终点更为明显,并增加对二氧化碳的吸收能力,引入乙二醇的主要目的是防止滴定液中乙醇钾沉淀析出。

(9)本体系对人体几乎无毒,但由于其组分均为易燃有机溶剂,所以仍将分析系统密封并使气体导出室外为好。这样既可减弱室内气味,同时也可减少火灾发生的可能。

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