TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ HĨA HỌC PHÂN TÍCH CƠNG NGHIỆP CHUN ĐỀ 7: PHÂN TÍCH KIM LOẠI_2 Giáo viên hướng dẫn: Ts.Trần Quang Hải Nội dung Các khái niệm số tính chất lý của: gang, thép Ảnh hưởng nguyên tố C; Si; Mn; Cr đến tính chất lí gang thép Nguyên tắc phân tích hàm lượng Mn, Cr gang thép Một số ý tiến hành giải thích Nội dung Gang, thép Khái niệm Một số tính chất lí Gang Khái niệm Thép Gang hợp kim Fe-C với hàm lượng bon lớn Thép hợp kim với thành phần sắt (Fe), với cacbon (C), từ 2-5 % gang ln có nguyên tố khác như: 0.02% đến 1.7% theo trọng lượng, số nguyên tố hóa học khác Si, Mn, P S 2.Thành phần 2-5% Hàm lượng Crom mẫu Phương trình phản ứng:  2- + 3H4L + 8H+  Cr(HL)2+ + Cr3+ + H2L + 8H2O 3.1.2 Điều kiện tiến hành: • Phá mẫu: Phá mẫu hỗn hợp axit HCl HNO3, Crom mẫu bị phân hủy tạo Cr 3+ Q trình hồn tan mẫu cần đung nóng để mẫu hồn tan nhanh để đuổi khí NO, NO Cr + 3HCl + 3HNO3  CrCl3 + 3No2 + 2H2O • Sau hòa tan mẫu, axit hóa dung dịch H2SO4 để tạo muối Cr2SO4, cách đem khơ mẫu để đuổi HCl • Oxi hóa Cr3+ thành CrO42- KMnO4 dư mơi trường kiềm Na2CO3 Cr2(SO4)3 + 2KMnO4 + 4Na2CO3  Na2CrO4 + 2MnO2 ↓ + 2Na2SO4 + K2SO4 + 4CO2↑ • Trong điều kiện này, oxi hóa khử CrO42- MnO4- là: nên phản ứng xảy hồn tồn • Thực phản ứng mơi trường kiềm, loại bỏ ảnh hưởng Fe 3+ , Ni2+ dạng hidroxit kết tủa ion tạo màu với thuốc thử Lọc bỏ kết tủa MnO2 hdroxit kim loại giấy lọc băng vàng • Tạo phức màu Cr(VI) với diphenylcacbazit, môi trường pH= 1,5 - 2,5 Dung dịch sau oxi hóa Cr(III) đem axit hóa H2SO4 tạo mơi trường thích hợp • Nếu pH q thấp phản ứng tạo phức giải phóng SO2 • Sau tạo phức đem đo giá trị mật độ quang bưosc sóng hấp thụ cực đại 536nm 3.2 Nguyên tắc phân tích hàm lượng Mn gang thép Một số ý tiến hành giải thích 3.2.1 Nguyên tắc xác định hàm lượng Mn Phá mẫu hỗn hợp axit H2SO4, HNO3, H3PO4 Chuẩn độ MnO4 sinh muối Mohr Oxi hóa Mn 2+ thành MnO4 2- 2bằng persulfat S2O8 , xúc tác AgNO3 Na3AsO3 Phương trình phản ứng • Phá mẫu 2MnS + 14HNO3  3Mn(NO3)2 + 3H2SO4 + 4H2O 3MnC + 8HNO3  3Mn(NO3)2 +2NO + 3C + 4H2O • Oxi hóa Mn2+ → MnO42Mn 2+ 2- +5S2O8 2+ + 8H20  2MnO4 + 10SO4 +16H • Chuẩn độ AsO3 3- 32+ + MnO4 + NO2  AsO4 + Mn + NO3 + 2H2O Cơng thức tính: % Mn = mĐg Mn (C N V ) AsO 3− G Trong đó: 3C: nồng độ đương lượng dung dịch AsO mĐg Mn M Mn = 100 n.10 100 3.2.2 Điều kiện tiến hành • Phá mẫu hỗn hợp axit  HNO3 có tác dụng hòa tan mẫu kim loại oxi hóa Fe2+ thành Fe3+ làm mẫu tan nhanh 3MnO2 + 4H3PO4 → Mn3(PO4)2 + 6H2O  Hỗn hợp H2SO4 + H3PO4 làm cho độ sôi ổn định, q trình phá mẫu triệt để • Điều kiện oxi hóa  Oxi hóa hồn tồn Mn2+ thành MnO4- lượng dư S2O82- có AgNO3 xúc tác Nếu khơng có xúc tác AgNO3 dễ sinh ra: Mn2+ + S2O82- + 3H2O → MnO(OH)2↓ + 2SO42- + 4H+ → Khi có AgNO3 tránh kết tủa sinh ra: 2AgNO3 + (NH4)2S2O8 → Ag2S2O8 + 2NH4NO3  Ag2S2O8 bền, thủy phân Ag2O2 có tính oxi hóa cao (E0Ag2+/Ag+ = 1,98V) Ag2S2O8 + 2H2O → Ag2O2 + 2H2SO4 Ag2O2 → Ag2O + [O]  Chính [O] tác nhân oxi hóa Mn2+ → MnO45Ag2O2 + 2Mn(NO3) + 6HNO3 → 2HMnO4 + 10AgNO3 + 2H2O • 2Loại bỏ lượng dư S2O8 xúc tác AgNO3 cách đun kỹ dung dịch đến hết bọt khí O 2: 22S2O8 SO4 + SO3 + ẵ O2 Loi b xúc tác AgNO3 lượng dư NaCl, dung dịch nguội AgNO3 + NaCl → AgCl↓ + NaCl → Nếu dung dịch nóng có nguy MnO + 2+ MnO4 + 2Cl + H → Cl2 + Mn + 4H2O 2- • Điều kiện chuẩn độ  Chuẩn độ Na3AsO3 môi trường axit vừa phải 3- 5AsO3 • + 32+ + 2MnO4 + 6H → AsO4 + 2Mn + 3H2O Mục đích:  Làm tăng tính oxi hóa dung dịch MnO4 Làm tăng tính khử AsO33- làm cho phản ứng chuẩn độ hoàn toàn ... Ag2S2O8 + 2NH4NO3  Ag2S2O8 bền, thủy phân Ag2O2 có tính oxi hóa cao (E0Ag2+/Ag+ = 1,98V) Ag2S2O8 + 2H2O → Ag2O2 + 2H2SO4 Ag2O2 → Ag2O + [O]  Chính [O] tác nhân oxi hóa Mn2+ → MnO45Ag2O2 + 2Mn(NO3)... 3H2SO4 + 4H2O 3MnC + 8HNO3  3Mn(NO3 )2 +2NO + 3C + 4H2O • Oxi hóa Mn2+ → MnO42Mn 2+ 2- +5S2O8 2+ + 8H20  2MnO4 + 10SO4 +16H • Chuẩn độ AsO3 3- 32+ + MnO4 + NO2  AsO4 + Mn + NO3 + 2H2O Cơng thức... Mn2+ thành MnO4- lượng dư S2O 82- có AgNO3 xúc tác Nếu khơng có xúc tác AgNO3 dễ sinh ra: Mn2+ + S2O 82- + 3H2O → MnO(OH )2 + 2SO 42- + 4H+ → Khi có AgNO3 tránh kết tủa sinh ra: 2AgNO3 + (NH4)2S2O8