CN103439454A

CN103439454A - 电位滴定法测定五氧化二钒含量的方法

Info

Publication number: CN103439454A
Application number: CN2013103953137A
Authority: CN
Inventors: 冯向琴; 黄蜀豫; 刘松利; 芶淑云; 陶洪早
Original assignee: Panzhihua University
Current assignee: Nantong Mingyi Glass Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2013-09-03
Filing date: 2013-09-03
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2033-09-03
Also published as: CN103439454B

Abstract

本发明公开了一种高含量五氧化二钒样品中五氧化二钒含量的电位滴定分析方法，属于分析化学领域。该方法包括如下步骤：a、取高含量五氧化二钒样品于烧杯中，加水湿润，加氢氧化钠溶液溶解，加硫酸调至溶液呈桔黄色；b、加入高锰酸钾溶液至出现红色不消失；c、加入尿素，滴加亚硝酸钠调至红色消失；d、加入磷酸，滴加N-苯基邻氨基苯甲酸指示剂；e、用硫酸亚铁铵标准溶液，手动滴定，通过电位突跃和指示剂双重作用判断终点，记录消耗硫酸亚铁铵标准溶液体积；f、计算五氧化二钒的质量百分含量。发明方法操作简便，易于掌握，标准YB/T5328-2009相比，缩短了溶样时间，测定的精密度和准确度都有所提高，计算简单方便。

Description

电位滴定法测定五氧化二钒含量的方法

技术领域

本发明属于分析化学领域，具体涉及一种高含量五氧化二钒样品中五氧化二钒含量的电位滴定分析方法。

背景技术

目前，高含量五氧化二钒含量分析国内常用高锰酸钾氧化——硫酸亚铁铵滴定法（中华人民共和国黑色冶金行业标准YB/T5328-2009），该方法采用磷酸和硫酸混合酸分解五氧化二钒样品，通过重铬酸钾标准溶液标定硫酸亚铁铵标准溶液的浓度，采用N-苯基邻氨基苯甲酸的颜色变化来指示滴定终点。这是一个冶金部标准，操作比较简单，但从实际操作中发现，其操作过程还可以进一步简化、并进一步提高测定的精密度和准确度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可提高测定的精密度和准确度的高含量五氧化二钒样品中五氧化二钒含量的电位滴定分析方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：电位滴定法测定五氧化二钒含量的方法，包括如下步骤：

a、取高含量五氧化二钒样品0.1000～0.2000g于烧杯中，加水湿润，再加入氢氧化钠溶液加热溶解，用1+1硫酸调至溶液呈桔黄色再过量一定体积；

b、加入高锰酸钾溶液至出现红色不消失，并过量1～2滴；

c、加入尿素，滴加亚硝酸钠调至红色恰好消失并过量1～2滴；

d、加入磷酸，滴加N-苯基邻氨基苯甲酸指示剂，再将溶液稀释；

e、用硫酸亚铁铵标准溶液，采用电位滴定装置手动滴定，通过电位突跃和指示剂双重作用判断终点，记录滴定所消耗硫酸亚铁铵标准溶液的体积；

f、计算五氧化二钒的质量百分含量：

w (V_{2} O_{5}) = \frac{T \times V}{m} \times 100

式中：T——硫酸亚铁铵标准溶液相对于五氧化二钒的滴定度，单位g/mL；

V——所消耗硫酸亚铁铵标准溶液的体积，单位mL；

m——称取五氧化二钒样品的质量，单位g。

本发明所述1+1硫酸就是浓度为98%左右的浓硫酸用相同体积的水稀释得到的硫酸溶液。

其中，高含量五氧化二钒样品中五氧化二钒含量大于90%。

其中，上述方法步骤a中取高含量五氧化二钒样品重量为0.1500g。

其中，上述方法步骤f中，T的获取方法为：称取至少4份0.1500g光谱纯五氧化二钒，按权利要求1中步骤a至e进行操作，测定消耗硫酸亚铁铵标准溶液的体积，由至少4次的测定结果取平均值，再由以下公式计算得到：

T = \frac{m_{0}}{V_{0}}

式中：m₀——光谱纯五氧化二钒的质量，单位g；

V₀——所消耗硫酸亚铁铵标准溶液的体积，单位mL。

其中，上述方法步骤a中，氢氧化钠溶液浓度为200g/L，加入体积为4～6mL。

其中，上述方法步骤a中，用硫酸调至溶液呈桔黄色再过量的体积是40～50mL。

其中，上述方法步骤b中，加入浓度为20g/L的高锰酸钾溶液至出现红色不消失，并过量1～2滴，再放置3～5分钟。

其中，上述方法步骤c中，加入尿素为分析纯固体试剂0.5～1.0g，滴加浓度为10g/L的亚硝酸钠调至红色恰好消失并过量1～2滴，放置1min。

其中，上述方法步骤d中，加入磷酸5mL，滴加3滴浓度为2g/L的N-苯基邻氨基苯甲酸指示剂，再将溶液稀释至200～250mL。

其中，上述方法步骤e中，硫酸亚铁铵标准溶液的浓度为0.06000mol/L。

其中，上述方法步骤e中，电位滴定装置主要由电位仪和和磁力搅拌器组合构成。

本发明的有益效果是：本发明针对背景技术存在的问题提出了电位滴定法测定五氧化二钒含量的方法，采用电位滴定法对五氧化二钒含量测定进行了条件试验，建立了电位滴定法测定五氧化二钒含量的方法，本发明主要从以下3个方面进行改进：（1）采用氢氧化钠溶液溶解样品，结果表明比磷酸和硫酸混合酸分解五氧化二钒样品更容易，更彻底；（2）用电位的突跃和指示剂双重作用判断滴定终点比单独用N-苯基邻氨基苯甲酸的颜色变化来指示滴定终点更加准确，精度更高，用本发明方法使测定结果的精密度和准确度均比冶金部标准好。其原因是：a单独用N-苯基邻氨基苯甲酸的颜色变化来指示滴定终点，会因为人为的视觉误差影响测定的精密度；b实验中发现，在电位还没突跃前约为0.3～0.5mL处，N-苯基邻氨基苯甲酸指示剂由红色变为亮绿色，表明单独用指示剂指示终点可能造成测定结果偏低；c本发明采用N-苯基邻氨基苯甲酸指示剂正好起到给操作人员提醒电位即将突跃到达终点的作用，对于操作不太熟练的人也不会操作失败；(3)采用光谱纯五氧化二钒对硫酸亚铁铵标准溶液打滴定度，与上述冶金部标准中重铬酸钾标准溶液标定硫酸亚铁铵标准溶液的浓度的操作方法相比更具有分析过程的一致性，能减少系统误差，同时使计算更方便快捷。本发明建立了一种电位滴定法测定五氧化二钒含量分析方法；该发明方法操作简便，易于掌握；与冶金部标准YB/T5328-2009相比，缩短了溶样时间，测定的精密度和准确度都有所提高，计算简单方便。

附图说明

图1为滴定曲线示意图；A点所对应的横坐标就是滴定终点所消耗的硫酸亚铁铵标液的体积，A点所对应的纵坐标B点就是终点所对应的电位值。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进一步说明。

本发明电位滴定法测定五氧化二钒含量的方法，包括如下步骤：

b、加入高锰酸钾溶液至出现红色不消失，并过量1～2滴；

e、用硫酸亚铁铵标准溶液，采用电位滴定装置手动滴定，通过电位突跃和指示剂双重作用判断终点（有利于相互检验），记录滴定所消耗硫酸亚铁铵标准溶液的体积；

f、计算五氧化二钒的质量百分含量：

w (V_{2} O_{5}) = \frac{T \times V}{m} \times 100

V——所消耗硫酸亚铁铵标准溶液的体积，单位mL；

m——称取五氧化二钒样品的质量，单位g。

本发明的主要原理：五氧化二钒为两性氧化物，但以酸性为主，极易溶于碱，在弱碱性条件下即可生成钒酸盐（VO₃ ^-）。

电位滴定法是根据滴定过程中电池电动势的变化来确定滴定终点的滴定分析方法。若Mn+是待滴定的离子，在滴定过程中，电极电位E_Mn+/M将随aMⁿ⁺（Mⁿ⁺离子的浓度）改变而变化，E也随之变化。在化学计量点附近，E_Mn+/M呈现明显的突跃，通过测量E的变化就可以确定滴定终点。如图1滴定曲线所示，A点所对应的横坐标就是滴定终点所消耗的硫酸亚铁铵标液的体积，A点所对应的纵坐标B点就是终点所对应的电位值。

本发明通过实验发现：起始电位与取样量和酸度有关，但电位突跃的初始电位均在650mV左右，突跃范围的大小与取样量的多少关系不大，与酸度的大小关系较大，实验结果见表1和表2。

表1电位突跃范围与取样量的关系（硫酸量（1+1）40mL）

试样量（g）	电位突跃范围/mV	突跃值/mV	开始电位/mV
				0.2000	646～538	108	924
0.1500	660～547	113	914
				0.1000	652～549	103	905

表2酸度对五氧化二钒测定的影响（称取的五氧化二钒试样均为0.1500g）

硫酸量（1+1）/ml	电位突跃范围/mV	电位突跃值/mV	起始电位
				10	613～570	43	835
20	657～595	61	850
				30	673～576	97	906
40	669～565	104	935
				50	655～550	105	945

从表1可见，硫酸用量相同的情况下，称样量0.1～0.2g范围内起始电位随称样量的增加而增加，电位突跃值相差不大，称样量为0.1500g时突跃值略为大一些，电位突跃越大，终点判断越明显。故本专利选择称样量为0.1500g。

从表2可见，样品和称取量相同的情况下，随硫酸用量的增加，电位突跃值增加，但硫酸（1+1）用量大于40mL时，电位突跃基本稳定，酸度越低，电位突跃初始值也较低，因此本发明选择硫酸（1+1）用量为40mL。

T = \frac{m_{0}}{V_{0}}

式中：m₀——光谱纯五氧化二钒的质量，单位g；

V₀——所消耗硫酸亚铁铵标准溶液的体积，单位mL。

优选的，上述方法步骤a中，氢氧化钠溶液浓度为200g/L，加入体积为4～6mL。

优选的，上述方法步骤a中，用硫酸调至溶液呈桔黄色再过量的体积是40～50mL。

优选的，上述方法步骤b中，加入浓度为20g/L的高锰酸钾溶液至出现红色不消失，并过量1～2滴，再放置3～5分钟。

优选的，上述方法步骤c中，加入尿素为分析纯固体试剂0.5～1.0g，滴加浓度为10g/L的亚硝酸钠调至红色恰好消失并过量1～2滴，放置1min。

优选的，上述方法步骤d中，加入磷酸5mL，滴加3滴浓度为2g/L（配制方法可为：称取0.20gN-苯基邻氨基苯甲酸指示剂溶于100mL微热的2g/L碳酸钠溶液中）的N-苯基邻氨基苯甲酸指示剂，再将溶液稀释至200～250mL。

优选的，上述方法步骤e中，硫酸亚铁铵标准溶液的浓度为0.06000mol/L。本领域技术人员可以理解的是，硫酸亚铁铵标准溶液的浓度可以一定范围内波动，只要不影响最终测定的准确度即可，比如在5%的范围内波动。

优选的，上述方法步骤e中，电位滴定装置主要由电位仪(采用铂电极和甘汞电极构成的原电池)和和磁力搅拌器组合构成。本发明采用手动滴定，成本会比自动滴定装置要低，并比自动滴定装置更精确，手动滴定一滴可以控制在＜0.2mL。

下面通过实施例对本发明的具体实施方式做进一步的说明，但并不因此将本发明保护范围限制在实施例之中。

实施例一

取2个五氧化二钒试样质量均为0.1500克，按照本发明的方法进行三次平行测定，检验其测定方法的精密度并与YB/T5328-2009分析结对照，过程如下，所得结果见表3。

a.称取质量为0.1500g的试样，放于500mL的烧杯中。

b.加水润湿，加入浓度为200g/L氢氧化钠溶液5ml加热溶解，用硫酸（1+1）调至溶液呈现桔黄色（PH=7～8）过量40mL。

c.加入浓度为20g/L高锰酸钾溶液至出现红色不消失，并过量1滴，放置4分钟。

d.加入分析纯固体试剂0.5g，滴加浓度为10g/L亚硝酸钠调至红色恰好消失并过量1滴，放置1min。

e.加入5mL磷酸，滴加3滴浓度为2g/LN-苯基邻氨基苯甲酸指示剂，将溶液稀释至200mL。

f.用浓度为0.06mol/L硫酸亚铁铵标准溶液，采用采用电位仪(采用铂电极和甘汞电极构成的原电池)和磁力搅拌器组合构成的电位滴定装置手动滴定，通过电位突跃和指示剂双重作用判断终点，记录滴定所消耗硫酸亚铁铵标准溶液的体积。

g.根据以下公式计算五氧化二钒的百分含量：

w (V_{2} O_{5}) = \frac{T \times V}{m} \times 100

式中：T——硫酸亚铁铵标准溶液相对于五氧化二钒的滴定度，g/mL；

V——所消耗硫酸亚铁铵标准溶液的体积，mL；

m——称取五氧化二钒样品的质量，g。

T的获取方法为：称取0.1500g光谱纯五氧化二钒4份，按上述步骤平衡测定，由4次测定结果取平均值，计算公式如下：T=m₀/V₀

式中：m₀——光谱纯五氧化二钒的质量，g;V₀——所消耗硫酸亚铁铵标准溶液的体积，mL。

表3五氧化二钒中五氧化二钒（V₂O₅%）分析结果

从表3中数据可见，按本发明的方法测定五氧化二钒样品中五氧化二钒，测定结果重现性较好；极差小于0.10%。

实施例二

取同一五氧化二钒标样（内控）（V₂O₅%＝98.18）三份，质量均为0.1500g按实施例一相同方法平衡测定并与YB/T5328-2009分析结对照，其结果见表4：

表4五氧化二钒标样测定V2O5（标准值98.15%）结果

从表2测定结果可见，采用本发明的电位滴定法测定五氧化二钒含量分析方法对五氧化二钒（内控）标准样品中五氧化二钒的测定，结果与YB/T5328-2009方法测定结果和标准值均吻合较好，表明本发明所建立的方法比较准确。

Claims

1.电位滴定法测定五氧化二钒含量的方法，其特征在于包括如下步骤：

b、加入高锰酸钾溶液至出现红色不消失，并过量1～2滴；

f、计算五氧化二钒的质量百分含量：

w (V_{2} O_{5}) = \frac{T \times V}{m} \times 100

V——所消耗硫酸亚铁铵标准溶液的体积，单位mL；

m——称取五氧化二钒样品的质量，单位g。

2.根据权利要求1所述的电位滴定法测定五氧化二钒含量的方法，其特征在于：步骤f中，T的获取方法为：称取至少4份0.1500g光谱纯五氧化二钒，按权利要求1中步骤a至e进行操作，测定消耗硫酸亚铁铵标准溶液的体积，由至少4次的测定结果取平均值，再由以下公式计算得到：

T = \frac{m_{0}}{V_{0}}

式中：m₀——光谱纯五氧化二钒的质量，单位g；

V₀——所消耗硫酸亚铁铵标准溶液的体积，单位mL。

3.根据权利要求1或2所述的电位滴定法测定五氧化二钒含量的方法，其特征在于：步骤a中，氢氧化钠溶液浓度为200g/L，加入体积为4～6mL。

4.根据权利要求1或2所述的电位滴定法测定五氧化二钒含量的方法，其特征在于：步骤a中，用硫酸调至溶液呈桔黄色再过量的体积是40～50mL。

5.根据权利要求1或2所述的电位滴定法测定五氧化二钒含量的方法，其特征在于：步骤b中，加入浓度为20g/L的高锰酸钾溶液至出现红色不消失，并过量1～2滴，再放置3～5分钟。

6.根据权利要求1或2所述的电位滴定法测定五氧化二钒含量的方法，其特征在于：步骤c中，加入尿素为分析纯固体试剂0.5～1.0g，滴加浓度为10g/L的亚硝酸钠调至红色恰好消失并过量1～2滴，放置1min。

7.根据权利要求1或2所述的电位滴定法测定五氧化二钒含量的方法，其特征在于：步骤d中，加入磷酸5mL，滴加3滴浓度为2g/L的N-苯基邻氨基苯甲酸指示剂，再将溶液稀释至200～250mL。

8.根据权利要求1或2所述的电位滴定法测定五氧化二钒含量的方法，其特征在于：步骤e中，硫酸亚铁铵标准溶液的浓度为0.06000mol/L。

9.根据权利要求1或2所述的电位滴定法测定五氧化二钒含量的方法，其特征在于：步骤e中，电位滴定装置主要由电位仪和和磁力搅拌器组合构成。