一种碳酸锶中锶钙钡的测定方法

摘要

本发明涉及一种碳酸锶中锶钙钡的测定方法，该方法包括以下步骤：(1)配制氨-氯化铵缓冲溶液；(2)配制并标定0.02mol/L EDTA标准溶液；(3)配制0.1％PAN指示剂溶液；(4)配制0.02mol/L铜标准溶液；(5)配制乙酸-乙酸钠缓冲溶液；(6)配制及标定高锰酸钾标准液；(7)按常规方法配制及标定0.01mol/L硫代硫酸钠标准溶液；(8)试样溶解后经干过滤，收集滤液；(9)容量分析：①锶的分析及含量计算；②钙的分析及含量计算；③钡的分析及含量计算。本发明测定方法操作简单，滴定终点的突变明显，减少了碳酸锶中钙锶钡的测定时间，提高测定的准确性。

说明书

技术领域

本发明涉及无机材料技术领域，尤其涉及一种碳酸锶中锶钙钡的测定方 法。

背景技术

碳酸锶是一种重要的锶盐，广泛应用于磁性材料、医学和化学制剂、颜 料、涂料、陶瓷、电解锌、烟火及各种类型的显示器等领域。各企业碳酸锶 产品质量检测主要以分析化工行业标准为依据。工业碳酸锶中一般同时含有 其中锶钙钡三种元素，锶钙钡均是碱土金属元素，性质相近，测定时存在相 互干扰，不易分离，其分析方法目前尚不够完善。针对这三种元素常用的分 析方法有重量法、容量法、X-射线荧光光谱法。

重量法主要用于钡和锶的测定。钡的重量法是用醋酸-醋酸钠调整至 pH＝4.5时加入重铬酸钠得到铬酸钡沉淀来实现的。锶的重量法是通过在 pH＝4.5的溶液中加入硫酸铵生成硫酸锶和硫酸钡沉淀，差减硫酸钡的量得到 硫酸锶的量来实现的。

容量法是常用的方法。在EDTA存在下用铬酸钡沉定—碘量法测定钡量， 再以间接络合滴定法即以EDTA络合溶液中锶和钡，使之形成EDTA络合物， 继用MgSO₄沉淀锶和钡，最后用EDTA标准溶液滴定过量的Mg²⁺，测定锶和 钡的总量，由差减法求出锶量。

X-射线荧光光谱法中，主要是在元素的干扰方面进行研究。李绍卿等指 出在用原子吸收法测定镁、锰和钾元素的量时，大量锶的存在，可使微量镁 和锰的消光值减弱，使微量钾的消光值增加。钡的存在，可使微量镁和锰的 消光值减弱，并且随着钡量的增加而明显地降低；使钾的电离受到抑制，吸 收强度增大。

这些方法各有其优缺点，重量法准确性较好，但操作费时。容量法作为 化工行业标准，是适用范围较广的一种方法，也存在操作繁琐，对结果的影 响因素较多的问题。X-射线荧光光度法操作简单，元素之间的干扰明显，对 组成复杂的样品大多存在基体干扰。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种操作简单且快速准确的碳酸锶中 锶钙钡的测定方法。

为解决上述问题，本发明所述的一种碳酸锶中锶钙钡的测定方法，包括 以下步骤：

(1)配制氨-氯化铵缓冲溶液：将40.5克氯化铵于1L、1mol/L氨水中，使 其pH值为9.4±0.1，即得氨-氯化铵缓冲溶液；

(2)配制并标定0.02mol/L EDTA标准溶液：将7.4gEDTA溶于60～100℃水 中，冷却后用水稀释至1L，摇匀，即得EDTA溶液；吸取20mL、按常规方 法配制的0.02mol/L锌标准溶液置于锥形瓶中，依次加入10mL按常规方法 配制的pH值为10的氨-氯化铵缓冲、4～5滴质量浓度0.2％的为铬黑T指示 剂，用所述EDTA溶液滴定至溶液呈绿色为终点，即得0.02mol/L EDTA标准 溶液；

(3)配制0.1％PAN指示剂溶液：将0.1g PAN溶于100mL无水乙醇中， 即得0.1％PAN指示剂溶液；

(4)配制0.02mol/L铜标准溶液：在1.2709g纯铜中加入30mL、体积比为 1∶3的硝酸后，在60～80℃温度下加热溶解后，移入1000mL容量瓶中，以 水稀释至刻度，摇匀，即得0.02mol/L铜标准溶液；

(5)配制乙酸-乙酸钠缓冲溶液：将41g无水乙酸钠溶于水，然后加入110mL 冰乙酸，并用水稀释至500mL，即得乙酸-乙酸钠缓冲溶液；

(6)配制及标定高锰酸钾标准液：溶解1.58g KMnO₄结晶于1L蒸馏水中， 煮沸10分钟，冷却，放置过夜，以滤纸过滤即得高锰酸钾；将所述高锰酸钾 稀释至0.01mol/L，取0.01mol/L草酸钠溶液2mL，加入2mL、2mol/LH₂SO₄， 于70～80℃水浴中用所述高锰酸钾滴定至刚出现红色为止，即得高锰酸钾标 准液；

(7)按常规方法配制及标定0.01mol/L硫代硫酸钠标准溶液；

(8)试样溶解：将精确至0.0002g的1g试样置于250mL烧杯中，加水润湿， 盖上表面皿，滴加3mL、质量浓度为36～38％的盐酸溶液使其溶解，并加热煮 沸至溶液澄清，冷却后，加1滴质量浓度为0.1％的甲基红指示液，用氨水溶液 中和至溶液刚呈黄色为止；然后全部移入500mL容量瓶中，用水稀释至刻度， 摇匀；最后，用中速定性滤纸干过滤，弃去30～50mL前滤液，收集滤液；

(9)容量分析：

①锶的分析——吸取所述滤液20mL，依次加入4mL所述氨-氯化铵缓冲 溶液、15mL所述EDTA标准溶液、6～8滴所述PAN指示剂，并控制pH值 在9.25±0.2，最后用所述铜标准溶液滴定至出现稳定的紫色即可；同时做空 白试验，并进行含量计算：

$X=\frac{c(V_0-V)\times 0.1476}{m\times \frac{20}{500}}\times 100-{\mathrm{BaCO}}_3\%\times 0.7481-{\mathrm{CaCO}}_3\%\times 1.4750$

式中：X——以质量百分数表示的碳酸锶含量；

V——滴定实验溶液消耗铜离子标准滴定溶液的体积，mL；

V_o——滴定空白试验溶液消耗铜离子标准滴定溶液的体积，mL；

C——铜离子标准滴定溶液的实际浓度，mL；

M——试样的质量，g；

0.1476——与1.00mL铜标准滴定溶液[c(Cu²⁺)＝1.00mol/L]相当的以克表 示的碳酸锶的质量，g；

0.7481——碳酸钡换算成碳酸锶的系数；

1.4750——碳酸钙换算成碳酸锶的系数；

②钙的分析——吸取所述滤液20mL，依次加入10mL体积比为1∶10且 质量浓度为8.5～9.0％的硫酸、10mL无水乙醇，静置后用致密滤纸过滤，并 用20mL无水乙醇分次洗烧杯和沉淀，合并过滤液；然后在该过滤液中加入 10mL且质量浓度为20％的草酸，加热至沸，加2～4滴质量浓度为0.4％的溴 酚蓝指示剂，在不断搅拌下滴加氨水，使其中和至紫色；其次在70～80℃保 温15分钟，用致密滤纸过滤，并用水冲洗烧杯和沉淀；最后，依次用5mL 且体积比为1∶10的质量浓度为3.2％～3.5％的60～80℃盐酸、2mL体积比为 1∶10且质量浓度为8.5～9.0％的的硫酸淋洗滤纸，并用所述高锰酸钾标准液 滴至红色刚出现即可；同时做空白试验，并进行含量计算：

$X=\frac{c(V_0-V)\times 0.2502}{m\times \frac{20}{500}}\times 100$

式中：X——以质量百分数表示的碳酸钙含量；

V-滴定实验溶液高锰酸钾标准滴定溶液的体积，mL；

V_o-滴定空白试验溶液消耗高锰酸钾标准滴定溶液的体积，mL；

c-高锰酸钾标准滴定溶液的实际浓度，mL；

m-试样的质量，g；

0.2502-与1.00mL高锰酸钾标准滴定溶液[c(KMnO₄)＝1.00mol/L]相当 的以克表示的碳酸钙的质量，g；

③钡的分析——吸取所述滤液20mL，加2滴质量浓度为0.1％的甲基红 指示剂，用体积比为1∶1的氨水调节溶液为黄色；然后用体积比为1∶4且 质量浓度为7.2～7.6％的盐酸调制淡红色刚出现时，加10mL所述乙酸-乙酸钠 缓冲溶液，加热至70～80℃取下，在不断搅拌下逐滴加入5mL、质量浓度为 10％的重铬酸铵溶液，在继续搅拌下逐滴加5mL所述EDTA标准溶液；其次， 将烧杯置于80～90℃加热2小时，取下，静置2～3小时，得到沉淀；所述沉 淀用致密滤纸过滤，并用质量浓度为1％的乙酸铵溶液洗涤沉淀至滤纸上的橙 色消失；用15mL、体积比为1∶4且质量浓度为7.2％～7.6％的盐酸将沉淀溶 解，用60～80℃热水洗净滤纸；随后加10mL、质量浓度为20％的碘化钾溶液， 搅匀，用所述硫代硫酸钠标准溶液滴定至溶液呈淡黄色，最后加2mL、质量 浓度为1％的淀粉溶液，继续滴加至蓝色消失为终点即可；同时做空白试验， 并进行含量计算：

$X=\frac{c(V-V_0)\times 0.06578}{m\times \frac{20}{500}}\times 100$

式中：X——以质量百分数表示的碳酸钡含量；

V-滴定实验溶液消耗硫代硫酸钠标准滴定溶液的体积，mL；

V_o-滴定空白试验溶液消耗硫代硫酸钠标准滴定溶液的体积，mL；

c-硫代硫酸钠标准滴定溶液的实际浓度，mL；

m-试样的质量，g；

0.06578-与1.00mL硫代硫酸钠标准滴定溶液[c(Na₂S₂O₃)＝1.00mol/L] 相当的以克表示的碳酸钡的质量，g。

所述步骤(6)中的0.01mol/L草酸钠溶液是指将0.6701g NaC₂O₄用水溶解 后，再加水稀释至1L所得的溶液。

用下述方法代替权利要求1中所述步骤②钙的分析：吸取所述滤液20mL， 依次加入10mL体积比为1∶10且质量浓度为8.5～9.0％的硫酸、10mL无水乙醇， 静置后用致密滤纸过滤，并用20mL无水乙醇分次洗烧杯和沉淀，合并过滤液； 然后在该过滤液中加入10mL按常规方法配制的pH值为10的氨-氯化铵缓冲， 用所述EDTA标准溶液滴定至溶液呈蓝色为终点即可。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明工作原理：

试样经酸溶后，加入过量的EDTA与锶钙钡完全络合，在PAN指示剂存 在的情况下，用铜离子标准溶液滴定，当铜离子与过量的EDTA完全反应后， 显示PAN指示剂与二价铜离子的络合物的稳定的紫色。PAN指示剂与二价铜 离子的络合物稳定性好，颜色较深，得到钙锶钡的合量。

取适量溶解后的试样，在乙醇存在的条件下，加入稀硫酸，锶和钡被沉 淀。钙存在于滤液中，加入草酸使钙完全沉淀。当在酸性条件下草酸钙与高 锰酸钾作用，Mn⁷⁺被还原为Mn²⁺，而使溶液无色。当高锰酸钾有微量过剩时， 溶液中呈现Mn⁷⁺的微红色。由消耗高锰酸钾的体积计算碳酸钙的体积。 2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄→2MnSO₄+10CO₂+8H₂O+K₂SO₄

取适量溶解后的试样在在pH＝5.9条件下，钡离子与重铬酸钾生成铬酸 钡沉淀，沉淀经过滤、洗涤，用盐酸溶解后，用硫代硫酸钠标准滴定溶液进 行滴定，由消耗标准滴定溶液的体积计算出碳酸钡的含量。

2、本发明测定方法操作简单，滴定终点的突变明显，减少了碳酸锶中钙 锶钡的测定时间，提高测定的准确性。

3、本发明缩短了测定工业碳酸锶的操作步骤，测定锶钙钡三种元素时均 采用容量分析法，突变点明显，灵敏度高，测定快速，结果准确。

4、本发明测定锶钙钡的合量和钙的含量时，提出了控制测定过程中pH 的准确控制方法，使滴定突变点更加容易判断，提高了测定的准确性。

具体实施方式

实施例1一种碳酸锶中锶钙钡的测定方法，包括以下步骤：

(1)配制氨-氯化铵缓冲溶液：将40.5克氯化铵于1L、1mol/L氨水中，使 其pH值为9.4±0.1，即得氨-氯化铵缓冲溶液。

(2)配制并标定0.02mol/L EDTA标准溶液：将7.4gEDTA溶于60～100℃水 中，冷却后用水稀释至1L，摇匀，即得EDTA溶液；吸取20mL、按常规方 法配制的0.02mol/L锌标准溶液置于锥形瓶中，依次加入10mL按常规方法 配制的pH值为10的氨-氯化铵缓冲、4～5滴质量浓度0.2％的为铬黑T指示 剂，用EDTA溶液滴定至溶液呈绿色为终点，即得0.02mol/L EDTA标准溶液。

(3)配制0.1％PAN指示剂溶液：将0.1g PAN(1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚)溶 于100mL无水乙醇中，即得0.1％PAN指示剂溶液。

(4)配制0.02mol/L铜标准溶液：在1.2709g纯铜中加入30mL、体积比为 1∶3的硝酸后，在60～80℃温度下加热溶解后，移入1000mL容量瓶中，以 水稀释至刻度，摇匀，即得0.02mol/L铜标准溶液。

(5)配制乙酸-乙酸钠缓冲溶液：将41g无水乙酸钠溶于水，然后加入110mL 冰乙酸，并用水稀释至500mL，即得乙酸-乙酸钠缓冲溶液。

(6)配制及标定高锰酸钾标准液：溶解1.58g KMnO₄结晶于1L蒸馏水中， 煮沸10分钟，冷却，放置过夜，以滤纸过滤即得高锰酸钾；将高锰酸钾稀释 至0.01mol/L，取0.01mol/L草酸钠溶液2mL，加入2mL、2mol/LH₂SO₄，于 70～80℃水浴中用高锰酸钾滴定至刚出现红色为止，即得高锰酸钾标准液。

其中：0.01mol/L草酸钠溶液是指将0.6701g NaC₂O₄用水溶解后，再加水 稀释至1L所得的溶液。

(7)按HG/T 2958.2-1988天青石矿石中钡含量的测定-铬酸钡容量法配 制及标定0.01mol/L硫代硫酸钠标准溶液。

(8)试样溶解：将精确至0.0002g的1g试样置于250mL烧杯中，加水润湿， 盖上表面皿，滴加3mL、质量浓度为36～38％的盐酸溶液使其溶解，并加热煮 沸至溶液澄清，冷却后，加1滴质量浓度为0.1％的甲基红指示液，用氨水溶液 中和至溶液刚呈黄色为止；然后全部移入500mL容量瓶中，用水稀释至刻度， 摇匀；最后，用中速定性滤纸干过滤，弃去30～50mL前滤液，收集滤液。

(9)容量分析：

①锶的分析——吸取滤液20mL，依次加入4mL氨-氯化铵缓冲溶液、 15mL EDTA标准溶液、6～8滴PAN指示剂，并控制pH值在9.25±0.2，最后 用铜标准溶液滴定至出现稳定的紫色即可；同时做空白试验，并进行含量计 算：

$X=\frac{c(V_0-V)\times 0.1476}{m\times \frac{20}{500}}\times 100-{\mathrm{BaCO}}_3\%\times 0.7481-{\mathrm{CaCO}}_3\%\times 1.4750$

式中：X——以质量百分数表示的碳酸锶含量；

V——滴定实验溶液消耗铜离子标准滴定溶液的体积，mL；

V_o——滴定空白试验溶液消耗铜离子标准滴定溶液的体积，mL；

C——铜离子标准滴定溶液的实际浓度，mL；

M——试样的质量，g；

0.1476——与1.00mL铜标准滴定溶液[c(Cu²⁺)＝1.00mol/L]相当的以克表 示的碳酸锶的质量，g；

0.7481——碳酸钡换算成碳酸锶的系数；

1.4750——碳酸钙换算成碳酸锶的系数；

②钙的分析——吸取滤液20mL，依次加入10mL体积比为1∶10且质量 浓度为8.5～9.0％的硫酸、10mL无水乙醇，静置后用致密滤纸过滤，并用20mL 无水乙醇分次洗烧杯和沉淀，合并过滤液；然后在该过滤液中加入10mL且 质量浓度为20％的草酸，加热至沸，加2～4滴质量浓度为0.4％的溴酚蓝指示 剂，在不断搅拌下滴加氨水，使其中和至紫色；其次在70～80℃保温15分钟， 用致密滤纸过滤，并用水冲洗烧杯和沉淀；最后，依次用5mL且体积比为1∶ 10的质量浓度为3.2％～3.5％的60～80℃盐酸、2mL体积比为1∶10且质量浓 度为8.5～9.0％的的硫酸淋洗滤纸，并用高锰酸钾标准液滴至红色刚出现即可； 同时做空白试验，并进行含量计算：

$X=\frac{c(V_0-V)\times 0.2502}{m\times \frac{20}{500}}\times 100$

式中：X——以质量百分数表示的碳酸钙含量；

V-滴定实验溶液高锰酸钾标准滴定溶液的体积，mL；

V_o-滴定空白试验溶液消耗高锰酸钾标准滴定溶液的体积，mL；

c-高锰酸钾标准滴定溶液的实际浓度，mL；

m-试样的质量，g；

0.2502-与1.00mL高锰酸钾标准滴定溶液[c(KMnO₄)＝1.00mol/L]相当 的以克表示的碳酸钙的质量，g；

③钡的分析——吸取滤液20mL，加2滴质量浓度为0.1％的甲基红指示 剂，用体积比为1∶1的氨水调节溶液为黄色；然后用体积比为1∶4且质量 浓度为7.2～7.6％的盐酸调制淡红色刚出现时，加10mL乙酸-乙酸钠缓冲溶液， 加热至70～80℃取下，在不断搅拌下逐滴加入5mL、质量浓度为10％的重铬 酸铵溶液，在继续搅拌下逐滴加5mL所述EDTA标准溶液；其次，将烧杯置 于80～90℃加热2小时，取下，静置2～3小时，得到沉淀；沉淀用致密滤纸 过滤，并用质量浓度为1％的乙酸铵溶液洗涤沉淀至滤纸上的橙色消失；用 15mL、体积比为1∶4且质量浓度为7.2％～7.6％的盐酸将沉淀溶解，用60～80℃ 热水洗净滤纸；随后加10mL、质量浓度为20％的碘化钾溶液，搅匀，用硫 代硫酸钠标准溶液滴定至溶液呈淡黄色，最后加2mL、质量浓度为1％的淀 粉溶液，继续滴加至蓝色消失为终点即可；同时做空白试验，并进行含量计 算：

$X=\frac{c(V-V_0)\times 0.06578}{m\times \frac{20}{500}}\times 100$

式中：X——以质量百分数表示的碳酸钡含量；

V-滴定实验溶液消耗硫代硫酸钠标准滴定溶液的体积，mL；

V_o-滴定空白试验溶液消耗硫代硫酸钠标准滴定溶液的体积，mL；

c-硫代硫酸钠标准滴定溶液的实际浓度，mL；

m-试样的质量，g；

0.06578-与1.00mL硫代硫酸钠标准滴定溶液[c(Na₂S₂O₃)＝1.00mol/L] 相当的以克表示的碳酸钡的质量，g。

实施例2一种碳酸锶中锶钙钡的测定方法，包括以下步骤：

(1)配制氨-氯化铵缓冲溶液同实施例1。

(2)配制并标定0.02mol/L EDTA标准溶液同实施例1。

(3)配制0.1％PAN指示剂溶液同实施例1。

(4)配制0.02mol/L铜标准溶液同实施例1。

(5)配制乙酸-乙酸钠缓冲溶液同实施例1。

(6)配制及标定高锰酸钾标准液同实施例1。

(7)按常规方法配制及标定0.01mol/L硫代硫酸钠标准溶液；

(8)试样溶解同实施例1。

(9)容量分析：

①锶的分析及含量计算同实施例1。

②钙的分析——吸取滤液20mL，依次加入10mL体积比为1∶10且质 量浓度为8.5～9.0％的硫酸、10mL无水乙醇，静置后用致密滤纸过滤，并用 20mL无水乙醇分次洗烧杯和沉淀，合并过滤液；然后在该过滤液中加入10mL 按常规方法配制的pH值为10的氨-氯化铵缓冲，用EDTA标准溶液滴定至 溶液呈蓝色为终点即可。同时做空白试验，并进行含量计算：

$X=\frac{c(V_0-V)\times 0.2502}{m\times \frac{20}{500}}\times 100$

式中：X——以质量百分数表示的碳酸钙含量；

V-滴定实验溶液高锰酸钾标准滴定溶液的体积，mL；

V_o-滴定空白试验溶液消耗高锰酸钾标准滴定溶液的体积，mL；

c-高锰酸钾标准滴定溶液的实际浓度，mL；

m-试样的质量，g；

0.2502-与1.00mL高锰酸钾标准滴定溶液[c(KMnO₄)＝1.00mol/L]相当 的以克表示的碳酸钙的质量，g；

③钡的分析及含量计算同实施例1。