高锰酸钾法测定石膏中钙的含量

程钱夏

（江西铜业集团有限公司 贵溪冶炼厂,江西 贵溪 335424）

1 引言

石膏是一种广泛的工业材料和建筑材料，对于一些单位来说石膏的准确测定直接影响产品的品位。石膏的主要化学成分是硫酸钙(CaSO4)，理论 组 成 约 为CaO：32.5%，SO3：46.6%，H2O：20.9%［1］。但由于一般废水处理使用的生石灰产生的石膏有许多干扰元素，用酸处理测钙存在样品溶解不完全的问题，不能满足要求，本文采用碱熔法处理样品，通过试验论证其切实可行，确定了能够准确、快速的对石膏中钙量进行测定的有效方法。

2 实验试剂

（1）氧化钾；

（2）草酸；

（3）甲基橙指示剂（1g/L）；

（4）氨水（1+1）；

（5）硫酸（1+9）；

（6）氧化钙标准；

（7）盐酸(6mol/L)；

（8）CaCl2溶液（0.5mol/L）；

（9） 高锰酸钾标准溶液的配制（c(1/5KMnO4)=0.0500mol/L）：称取1.6g 固体高锰酸钾放于2000mL 烧杯中，加入1000mL 煮沸的蒸馏水，放置数日后，用玻璃漏斗过滤，保存在棕色试剂瓶中。

标定：称取0.2000g 预先在105℃干燥2 h 的无水草酸钠（优级纯）于250mL 烧杯中，加热溶解后，加入30mL6mol/L1/2H2SO4溶液，用水稀释至150mL，加热至70～80℃，用高锰酸钾标准滴定溶液，滴定至粉红色且在15s 内不退色为止。2.0草酸溶液（20g/L）；

除非另有说明，在分析中仅使用确认为分析纯的试剂和蒸馏水、去离子水或相当纯度的水。

3 实验方法

在50mL 镍坩埚底铺1 g 氢氧化钾，称取0.5000g试样于此坩埚中，再在样品上铺2 g 氢氧化钾，在电炉上脱水、摇匀后盖上坩埚盖。放入700℃马弗炉中，10min 之后取出。稍冷，将镍坩埚放入装有50mL 热水的200mL 的烧杯中浸取，冷却。

样品定容250mL（若有沉淀进行干过滤），分取50mL 溶液于500mL 三角烧杯中，滤液用水稀释至200 ～250mL，加热至60℃，边搅拌边加入1g草酸，加热至近沸，加3 滴甲基橙指示剂，用氨水中和至有显著的氨味，用草酸溶液中和过量氨水至氨味消失，指示剂保持黄色 (此时溶液的PH 为4左右)，在搅拌下煮沸5 ～10min，然后在电热板上微沸保持0.5 ～1h，使沉淀陈化。待溶液自然冷却后用慢速定性滤纸过滤，用草酸铵溶液洗涤3 ～4次，再用蒸馏水洗涤至无草酸离子为止（在洗涤近完成时，用小表面皿接取约1mL 滤液，加入CaCl2溶液，无浑浊现象，证明已经洗涤干净）。将滤纸打开，贴在原烧杯壁上，用热硫酸将沉淀洗下来，并将滤纸放入并捣碎，吹洗杯壁3 至5 次，用硫酸稀释至约100mL，加热至70 ～80℃［2］，用高锰酸钾标准滴定溶液滴定，采用由慢到快的速度滴定至粉红色且在30s 内不消失为止［3］。

4 结果与讨论

4.1 选择酸或碱熔样试验

实验中涉及到样品溶解采用酸溶法还是碱熔法的选择，采用碱熔氢氧化钾的加入量、马弗炉中溶样的温度和时间，生成沉淀的酸度和滴定温度等因素的确定问题［4］。现就这几个影响因素进行条件实验。

（1）用酸溶解样品。

称取石膏如下两个样品0.5000g 于250ml 三角烧杯中，加少量蒸馏水润湿，盖上表面皿，从烧杯嘴处慢慢滴加HCL 溶液15ml，不断轻摇至不冒泡，低温加热2min。之后用试验方法测定石膏中钙含量，结果见表1。

表1 酸法溶解样品试验结果

在溶解过程中可以看到用酸溶解后，烧杯底部仍然有一块不溶物，样品不能溶解完全，测定两个样品中钙含量平均值分别是14.45%和46.48%。

（2）用碱熔法溶解样品。

选取相同两个石膏样品，采用碱熔法溶解样品，称取0.5000g 样品后，加入3g 氢氧化钾，在700℃的高温马弗炉中熔融10min，采用相同试验方法测得的结果如表2。

表2 碱熔法溶解样品试验结果

试验结果可以看到采用碱熔法样品能完全溶解，采用碱熔法熔解的样品，不仅测出的钙分析值的极差较小，而且分析结果更加稳定［5］。

4.2 氢氧化钾加入量试验

称取8 杯C-600 样品各0.5000g，加入不同量的氢氧化钾，采用碱熔法溶解试样所测得的结果如表3。

从表3 中可以看出，氢氧化钾加入量小于3.0g时样品溶解不完全，测定结果偏低，当大于等于3g 后样品溶解完全，测定结果较稳定，但加入量过多会造成试剂浪费，且在出炉浸取时碱量越多越剧烈，容易引起样品飞溅，因此最佳氢氧化钾加入量为约3g。

表3 氢氧化钾加入量试验

4.3 碱熔熔融温度试验

取相同8 个脱好水的样品放入马弗炉中，我们将马弗炉温度设定为400℃、500℃、600℃、650℃、700℃、750℃、800℃、900℃，通过实验测出石膏中钙含量，结果见表4。

表4 碱熔熔融温度试验

试验结果可以看出马弗炉温度在700℃时，结果最佳。温度过低，样品不能溶解完全，温度过高时会造成样品飞溅，造成样品损失。

4.4 碱熔熔融时间试验

取同样6 个样品进700℃马弗炉，分别保温5min,10min,15min,20min, 25min, 30min,测定石膏中钙含量，结果见表5。

表5 碱熔熔融时间试验

结果表明样品在700℃马弗炉中保温时间过短，样品反应不充分，若时间过长样品蒸干，造成结果损失，因此在700℃马弗炉中样品的最佳时间为10 min ～15min。

4.5 草酸钙沉淀酸度试验

取0.5000gC-600 石膏样品，分取试样体积、沉淀剂量均已确定的情况下，讨论溶液的pH 值对结果的影响，如表6 所示。

表6 溶液pH 值对钙含量测定的影响

从上述试验数据可以看出：溶液的酸度对结果有明显的影响，溶液的pH 值应控制在3.5 到4.5 之间，若酸度过高一方面受酸效应影响，沉淀不完全；另一方面会使H2C2O4分解。酸度过低，KMnO4会分解成MnO2。

4.6 滴定温度试验

在同等条件下，0.5000gC-600 石膏样品，做滴定温度确定实验。温度对钙含量影响如表7。

表7 滴定温度对测定结果的影响

从表7 中可以看出最佳滴定温度控制在75℃～85℃之间，若温度低，反应速度缓慢，会引起度数误差，若温度高于90℃，草酸会分解，导致结果偏低。

4.7 精密度实验

选取2 组实验样品分别进行精密度实验、准确度实验和标准加入实验，两个样品的钙含量分别为：C-600 样品中钙含量14%，A-1200 样品中钙含量47%。

选用2 个实验样品采用上述方法进行比较，结果见表8。定值为管理样品值。

表8 精密度试验

从表8 可以看出，实验所得结果极差较小，且与标准定值相吻合。精密度好，完全能够满足分析要求。

4.8 准确度实验

选用C-600 样品和A-1200 样品进行准确度实验结果见表9。

表9 准确度试验

由表9 可以看出，实验所得最终结果极差小且与标准方法定值接近，说明该方法准确度高。

4.9 加标回收率试验

称取三杯样品0.5000g,进一步做了加标回收实验，实验数据如表10。

表10 加标回收试验

从表10 可以看出：此方法回收率为99.00%～100.06%，一般认为实验方法的回收率为99.00%～101.00%之间为可靠数据，从而进一步说明采用此方法满足检测要求，数据准确可靠［6］。

5 结论

石膏通过以上碱熔时氢氧化钾的加入量、熔融时的最佳温度和熔融时间等条件试验，表明该方法能够准确的测定含量在10%～50%左右的石膏，该方法精密度好，准确度高、快速简便等。