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摘要:電解液的酸度和銅通常分別測定，不僅耗時，且操作繁瑣。實驗采用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液和硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液連續(xù)滴定法實現(xiàn)了銅電解液的酸度和銅的快速分析測定。以甲基橙作為指示劑，氫氧化鈉測定酸度;測定完酸度的試液中加入2mL氟化氫銨飽和溶液掩蔽鐵，碘量法測定銅。該方法測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0．12%～0．61%，加入標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)回收率為100．3%～100．5%，準(zhǔn)確度和精密度良好，且方法耗時短、操作簡單，適合銅電解液的酸度和銅的測定。

關(guān)鍵詞:銅電解液;連續(xù)滴定;快速測定;酸度;銅

引言

火法冶煉銅過程中，銅精礦經(jīng)側(cè)吹爐、轉(zhuǎn)爐、陽極爐熔煉后澆筑成陽極板，陽極板經(jīng)電解提純后生成陰極銅。電解系統(tǒng)中的銅電解液是由硫酸和硫酸銅組成的水溶液。電解液中銅含量過低時，會使陰極銅疏松，表面易長粒子，嚴(yán)重時甚至呈粉末狀，并有雜質(zhì)析出，如砷、銻、鉍等;銅含量過高時，陰極沉積物的結(jié)晶粗糙，電解液的密度和黏度增大，陰極長粒子的機率增加，導(dǎo)致陰極板外觀不合格。電解液的電阻隨酸度的增加而降低，但酸度過高，設(shè)備防腐性能也要相應(yīng)的提高，從而導(dǎo)致成本增加。因此，電解液中的銅、酸度需分別控制在40～50g/L、150～180g/L。目前，電解液酸度的測定主要有酸堿滴定法和自動庫倫滴定法［1］;銅的測定主要有光度法［2－4］、碘量法［5］及離子選擇電極法。這些方法大部分是單獨測定酸度和銅，不能進(jìn)行連續(xù)測定;極少文獻(xiàn)［6－7］采用連續(xù)滴定法測定酸度和銅，但需要添加溴氧化雜質(zhì)，處理過程較長。本文采用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定酸度，之后直接用碘量法測定銅，實現(xiàn)銅電解液的酸度和銅的連續(xù)測定。該方法操作簡便、快捷，精密度好，滿足快速分析要求。

1實驗部分

1．1儀器與試劑PHS－3CpH計，pH復(fù)合電極。純銅(w(Cu)≥99．999%):將純銅放入微沸的乙酸(1+3)中，保持1min，取出后用水和無水乙醇分別沖洗2次以上，在100℃烘干箱中烘干4min，冷卻，置于磨口瓶中，備用。0．1%甲基橙:稱取0．1g甲基橙，溶于100mL水中。乙酸－乙酸銨緩沖溶液(300g/L):稱取90g乙酸銨置于400mL燒杯中，加入150mL水、100mL冰乙酸，溶解后用水稀釋至300mL，混勻。碘化鉀溶液(400g/L):稱取400g碘化鉀，加水溶解，并稀釋至1000mL。淀粉溶液(5g/L):稱取0．5g可溶性淀粉置于200mL燒杯中，用少量水調(diào)成糊狀，將100mL沸水緩慢倒入其中，繼續(xù)煮沸至溶液透明，取下冷卻。現(xiàn)用現(xiàn)配。硫氰酸鉀溶液(200g/L):稱取500g硫氰酸鉀溶于2500mL水中，加入70mL碘化鉀溶液、35mL淀粉溶液，滴加碘溶液(0．1mol/L)至溶液變?yōu)樗{(lán)色，并放置數(shù)小時。若溶液顏色仍未褪去，則用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至藍(lán)色剛好消失。氫氧化鈉飽和溶液:稱取1100g氫氧化鈉溶于1000mL無二氧化碳的水中，搖勻，轉(zhuǎn)移到聚乙烯容器中，密閉放置至溶液澄清。氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液(0．5mol/L):取278mL氫氧化鈉飽和溶液上清液，用無二氧化碳的水稀釋至10L，搖勻。硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液(0．04mol/L):稱取10g五水硫代硫酸鈉(Na2S2O3•5H2O)置于300mL燒杯中，用蒸餾水溶解，加入0．1g碳酸鈉，溶解后移入1000mL容量瓶中，定容。于暗處放置2周后標(biāo)定。銅標(biāo)準(zhǔn)溶液(30g/L):稱取3．0000g純銅于500mL三角燒杯中，加入50mL硝酸(1+2)，蓋上表面皿，于電熱板低溫加熱至完全溶解，取下，用水沖洗表面皿及杯壁，加入1mL飽和溴水，低溫加熱蒸至近干，吹水約20mL，煮沸，取下冷卻至室溫，移入100mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。氟化氫銨飽和溶液，酚酞(10g/L)，三氯化鐵，碘化鉀，實驗用水為純水。

1．2標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)定1)氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)定。稱取3．6g(精確至0．00001g)于105℃～110℃烘干箱中干燥至恒重的基準(zhǔn)試劑鄰苯二甲酸氫鉀，加入80mL無二氧化碳的水溶解，加入2滴酚酞指示劑(10g/L)，用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液呈粉紅色，并保持30s。同時做空白實驗。2)硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)定。稱取0．08g(精確至0．00001g)處理過的純銅，置于500mL三角燒杯中，加入10mL硝酸(1+1)，蓋上表面皿，于電熱板低溫加熱至完全溶解，取下，用水沖洗表面皿及杯壁，加入1mL三氯化鐵溶液(100g/L)，混勻，蒸至近干，吹水約20mL，煮沸，取下冷卻至室溫。向溶液中滴加乙酸－乙酸銨緩沖溶液至紅色不再加深，并過量3～5mL，再滴加氟化氫銨飽和溶液至紅色消失，并過量1mL，搖勻，沿杯壁吹少量水。向溶液中加入5mL碘化鉀溶液，輕微晃動搖勻，迅速用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至淺黃色，加入2mL淀粉溶液，繼續(xù)滴定至淺藍(lán)色，再加入2mL硫氰酸鉀溶液，劇烈振蕩至藍(lán)色加深，繼續(xù)滴定至藍(lán)色恰好消失。

1．3實驗方法準(zhǔn)確移取2mL銅電解液于250mL三角燒杯中，加水至20mL左右，滴加2滴甲基橙指示劑，用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至橙黃色，記錄消耗的體積，計算酸度;在試液中加入2mL氟化氫銨飽和溶液、5mL碘化鉀溶液，輕微晃動搖勻，迅速用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至淺黃色，加入2mL淀粉溶液，滴定至淺藍(lán)色，再加入2mL硫氰酸鉀溶液，劇烈振蕩至藍(lán)色加深，繼續(xù)滴定至藍(lán)色恰好消失，記錄消耗的體積，計算銅含量。

2結(jié)果與討論

2．1指示劑的選擇根據(jù)GB437—1993《硫酸銅》中對酸度的測定可知，酸度滴定終點的pH值為4．00。實驗選用甲基橙作為指示劑，其變色pH值范圍3．1～4．4，滴定指數(shù)為4．0，終點顏色變化明顯，易于觀察。選取5份電解液，按照實驗方法測定酸度，并用pH計測定溶液pH。實驗結(jié)果見表1。從表1可以看出，選用甲基橙作為指示劑測定電解液的酸度，滴定終點pH值均在4．00左右，符合酸度滴定終點pH的要求。

2．2氟化氫銨飽和溶液用量在滴定銅的過程中Fe3+會氧化I－，對測定過程存在干擾。實驗采用加入氟化氫銨飽和溶液進(jìn)行掩蔽，同時氟化氫銨作為一種酸堿緩沖劑，能控制溶液的pH值在3．0～4．0，防止銅鹽的水解。在滴定完酸度的試液中分別加入0，1，2，3，4和5mL氟化氫銨飽和溶液，按照實驗方法進(jìn)行處理，考察氟化氫銨飽和溶液用量對銅測定結(jié)果的影響。實驗結(jié)果見表2。從表2可以看出:未加入氟化氫銨飽和溶液時，F(xiàn)e3+的干擾導(dǎo)致銅測定結(jié)果偏低，且滴定終點顏色不穩(wěn)定，容易返色。氟化氫銨飽和溶液用量為1～5mL時，銅測定結(jié)果無顯著差異。綜合考慮，實驗選擇加入2mL氟化氫銨飽和溶液。

2．3方法的精密度按照實驗方法對2份銅電解液進(jìn)行5次平行測定，實驗結(jié)果見表3。從表3可以看出，該方法酸度測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0．15%～0．19%，銅測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0．12%～0．61%，表明方法的精密度良好。

2．4加入標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)回收率實驗移取2mL銅電解液，分別加入2mL、3mL、4mL銅標(biāo)準(zhǔn)溶液，按照實驗方法進(jìn)行處理，在滴定完酸度后測定試液的pH，之后進(jìn)行銅加入標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)回收率實驗，結(jié)果見表4。從表4可以看出，滴定完酸度后，pH值均在4．00左右。酸度測定之前加入銅標(biāo)準(zhǔn)溶液，因為其呈酸性，在測定銅之前先用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液中和部分酸，使試液的pH值為3．00～4．00，滿足碘量法測定銅對pH的要求，同時考察了以甲基橙作為指示劑測定酸度時，終點pH不受銅含量增加的影響。銅加入標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)回收率在100．3%～100．5%，方法的準(zhǔn)確度符合要求。

3結(jié)語

建立直接滴定法連續(xù)測定銅電解液的酸度和銅的方法，利用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定酸度后，碘量法測定銅。實驗確定了甲基橙作為指示劑及氟化氫銨飽和溶液用量。該方法精密度和準(zhǔn)確度良好，大大縮短了分析周期，提高了分析效率，適用于銅電解液酸度和銅的快速分析測定。

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作者：戴秋香 陳宇 于鯤 劉玉玲 單位：吉林紫金銅業(yè)有限公司