工业分析复习.docx
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工业分析复习
1绪论
1、工业分析：
研究鉴定工业生成中的原料、辅助材料、燃料、中间产品、最终产品、副产品和各种废弃物的组成及测定其中各组分的含量和赋存状态的分析方法及其原理的一门学科，是工业生产中的物质信息与测量科学。
2、快速分析:
操作简单而能在极短时间内得出结果的分析方法。
（要求能迅速得到分析结果，而对准确度则允许在符合生产要求的限度内适当降低。
）
3、标准分析
通过标准局或有关业务主管部委审核、批准并作为一种约定的方法。
通过这种方法，能够得到准确分析结果的方法。
4、标准物质
标准物质是具有一种或多种足够均匀和很好确定了的特性值，用以校准设备，评价测量方法或给材料赋值的材料或物质
5、标准物质的制备
标准物质作为统一量值的计量单位，必须具备定值准确、稳定性好、均匀性好三个基本条件。
除此之外，还要考虑能小批量生产、具备制备上再现性好等。
标准物质通常有下列几条途径获取。
纯物质制备：
1）直接由高纯度的物质作为标准物质2）由生产物料中选取
如无机固体物、矿物、化肥、水泥、钢铁等，可以从生产物料中选取有代表性的样品，按照试样的制备方法制得标准物质。
特殊的制备：
可以用柱分离技术制得。
如高聚物分子量窄分布的标准物质
6、国际标准
国际标准化组织（ISO）下设162个技术委员会（TC），制定各种标准方法。
以ISO标准每５年复审一次．但ISO标准不带强制性。
国家标准（GB）由国家技术监督局或有关主管业务行办审核、批准并作为“法律”公布施行，代号GB。
我国在国家标准管理方法中规定国家标准实施５年内要进行复审，即国家标准有效期一般为５年。
7、行业标准
由我国各主管部、委（局）批准发布，在全国某个行业范围内统一、由行业标准归口部门统一管理的标准，称为行业标准。
8、地方标准
地方标准又称为区域标准：
对没有国家标准和行业标准而又需要在省、自治区、直辖市范围内统一的工业产品的安全、卫生要求，可以制定地方标准。
地方标准由省、自治区、直辖市标准化行政主管部门制定，并报国务院标准化行政主管部门和国务院有关行政主管部门备案，在公布国家标准或者行业标准之后，该地方标准即应废止。
地方标准属于我国的四级标准之一。
9、企业标准
是对企业范围内需要协调、统一的技术要求，管理要求和工作要求所制定的标准。
企业标准由企业制定，由企业法人代表或法人代表授权的主管领导批准、发布。
企业标准一般以“Q”作为企业标准的开头。
是我国标准体系中最低层次的标准
2、试样的采集与制备
一、名词解释
1、子样：
在规定的采样点上采集规定的物料
2、送检样（或原始平均试样）：
合并所有的子样得到的试样
3、分析化验单位：
应采取一个送检样的物料总量。
4、最低可靠质量：
对于不均匀的物料进行取样而其误差在可忽略范围之内的最少取样量。
二、填空
1、在工业分析工作中，常需要从大批物料中或大面积的矿山上采取实验室样品。
分析试样就必须有较高的代表性。
采取有代表性的实验室样品时，应根据物料的堆放情况及颗粒大小，从不同部位和深度选取多个采样点，采取一定量的样品，混合均匀。
采取的份数越多越有代表性。
但是采样量过大，会给后面的制样带来麻烦。
三、问答题
1、固体试样的取样方式有哪几种？
随机取样：
将物料的全体化分成不同编号的部分，应用随机数进行取样。
分层取样：
将物料分成几个层次，按层数大小比例取样
系统取样：
按已知变化规律取样（时间或区间）。
二步取样：
首先用随机方式从物料中取出若干个一次取样单元，然后从各个单元中取出几个试样
2、固体试样的制样程序，怎样对样品进行缩分？
分四步骤：
1）破碎：
可分为粗碎、中碎、细碎和粉碎四个阶段。
根据实验室样品的颗粒大小、破碎的难易程度，可采用人工或机械的方法逐步破碎，直至达到规定的粒度。
2）过筛：
物料在破碎过程中，每次磨碎后均需过筛，未通过筛孔的粗粒再磨碎，直至样品全部通过指定的筛子为止。
3）混匀：
混匀法通常有圆锥法或环锥法、掀角法和机械混匀法。
4）缩分：
是在不改变物料的平均组成的情况下，逐步缩小试样量的过程（理查德－乔切特公式Q≥Kd2）。
若制样某一阶段时其粒度为d，质量为Q’，则依缩分公式：
Q’/Kd2=n
1.n＜1，说明送检样量不足，应重新取样。
2.1≤n＜1，应先破碎，后缩分
3.n≥2，可以先混匀、缩分，再取部分进行破碎。
若以每次缩减一半而论，则缩分次数m可以依公式。
n=2m
常用的有锥形四分法、正方形挖取法和分样器缩分法。
四、计算题
1、固体试样量的计算（理查德－乔切特公式Q＝kda）
3、固体试样的分解
一名词解释
1、湿法分解法：
一种直接分解法，将试样与溶剂相互作用，使样品中待测组分转变为可供分析测定的离子或分子存在于溶液中。
2、干法分解法：
一种间接分解法，针对那些不能完全被溶剂所分解的样品，将它们与熔剂混匀后在高温下作用，使之转变为易被水或酸溶解的新的化合物。
然后以水或酸浸取，使样品中待测组分转变为可供分析测定的离子或分子进入溶液。
二选择题
1、HCl、H2F2、HNO3、H3PO4、HClO4的使用范围及注意事项
HCl（m37%,d1.185M12.0bmax108.6）
用途：
分解金属、合金，氧化物。
HCl+H2O2或KClO3可分解磁铁矿，黄铜矿（CuFeS2），辉钼矿（MoS2），方铅矿（PbS），铀矿和辰矿（HgS）。
注意：
分解试样宜用玻璃、陶瓷、塑料和石英，不宜用金、铂、银等器皿
H2F2（m48%,d1.18,M27bmax108.6）
应用：
1、可分解除尖晶石（镁铝氧化物）、电气石（镁铝铁硼硅酸盐）、锆石（ZrSiO4）绿柱石（铍铝硅酸盐）、石榴石（铝钙硅酸盐）、斧石（钙铝硼等硅酸盐）外的一切硅酸盐2、H2F2＋HClO4分解长石、云母、石英、磁铁矿、绿柱石、黄铁矿（FeS2）
注意：
分解试样不宜用玻璃、银、镍等器皿，宜用塑料和铂
HNO3（m65-68%,d1.391-1.405,M14.36-15.16bmax120.5）
应用：
分解碳酸盐、磷酸盐、硫化物、氧化物、以及铁、铜、镍、钼等金属及其合金。
分解硫化物通常与盐酸（或硫酸，氯酸钾，溴，H2O2等混合使用）
王水（盐酸：
硝酸1：
3）逆王水（盐酸：
硝酸3：
1）
注意：
不宜分解硅、钛、锆、铌、钽、钨、钼、锡、锑样品,与这些样品反应，会生成沉淀洗出
H3PO4（m85%,d1.71,M14.8）
应用：
分解铬铁矿（铬铁氧化物）、钛铁矿（FeTiO3）、金红石（TiO2）、磷钇矿（YPO4）磷铈镧矿（Ce,La）PO4、刚玉（Al2O3）和铝土矿，以及蓝晶石（Al2SiO4、红柱石（Al2SiO5）、十字石（鉄铝硅酸盐）、榍石（CaTiOSiO4）、电气石；H3PO4+H2F2分解硅酸盐H3PO4＋H2O2分解锰矿石
注意：
温度不宜太高，时间不宜过长，对玻璃腐蚀比较严重
HClO4（m70-72%,d≥1.675,M11.7-12,bmax71.6）
应用：
分解硫化物、有机碳、氟化物、氧化物、碳酸盐、以及铀、钍、稀土的磷酸盐等矿物
注意：
易爆炸（HClO4=Cl2+O2+2H2O）
HClO4＋HNO3可以用于湿法分解有机物质，并不致于爆炸
2、干法分解法碱金属碳酸盐分解法的适用范围和注意事项
1.Na2CO3分解硅酸盐、硫酸盐、磷酸盐、碳酸盐、氧化物、氟化物，温度950－1000ºC；分解锆石、铬铁矿、铝土矿
2.Na2CO3+K2CO3，减低熔点，可用于硅酸盐中氯和氟的试样分解
3.Na2CO3+氧化剂（如Na2O2,KNO3,KClO3）,能提高氧化能力。
Na2CO3+Na2O2分解矿石和铁合金中硫、铬、钒、锰、硅、磷、钨、钼、钍、稀土、铀等试样的分解
4.Na2CO3+还原剂（S，C，酒石酸氢钾），能提高还原能力
Na2CO3+S分解含砷、锑、铋、锡、钨和钒的样品
5.Na2CO3+ZnO分解硫化物矿
6.Na2CO3+NH4Cl可烧结分解测定硅石中的钾、钠
7.Na2CO3+ZnO-KMnO4烧结分解，可用于B,Se,Cl,F测定
苛性碱熔融分解法的适用范围和注意事项
应用：
分解硅酸盐以及铝、铬、钡、铌、钽等两性氧化物
注意：
分解试样只能在铁、镍、银、金、刚玉坩锅中进行，不能使用铂坩锅
4.硅酸盐分析
1.填空题水泥分析主要测定项目，硅酸盐分解的方法
SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO、烧失量
方法：
碳酸钠熔融分解；苛性钠熔融分解；锂硼酸盐熔融分解；氢氟酸分解
问答题
2.氟硅酸钾容量法测二氧化硅原理
在强酸介质中，在KF、KCl存在下，可溶性硅酸盐与F-作用，定量的析出氟硅酸钾沉淀，该沉淀在沸水中水解析出氢氟酸，可用NaOH标准溶液滴定，并间接计算样品中二氧化硅的含量。
沉淀反应：
水解反应：
滴定反应：
为使上述反应进行完全必须控制好条件。
3.HCl-NH4Cl蒸干脱水重量法测定二氧化硅原理，及NH4Cl作用
原理：
在含硅酸的浓盐酸液中，加入足量NH4Cl，水浴加热10-15min，硅酸迅速脱水析出。
NH4Cl作用（脱水过程）：
a、由于NH4Cl的水解，夺取硅酸中的水分，加速硅酸的脱水。
b、NH4Cl存在降低了硅酸对其它组分的吸附，得到纯净的沉淀。
（SiO2↓吸附的NH4Cl在灼烧时挥发）。
计算题
4.氟硅酸钾容量法测二氧化硅（反应方程式在上述问答题2中）
设计题
5.EDTA配位法测定水泥样品中的铁和铝（自己写）
5、金属材料分析
计算题
铝合金中镁的测定
设计题
铝合金中镁的测定（EDTA滴定法）
（1）试样的分解，沉淀洗涤
（2）如何测定铝合金中的铝（方法），其原理是什么（沉淀剂，滴定剂，指示剂，滴定反应方程式，终点颜色变化，滴定方式，计算依据）？
如何消除干扰（酸度、沉淀分离，掩蔽）
Mg的测定：
EDTA滴定法是用NaOH分解试样，再用盐酸-硝酸混合酸分解合金中Cu、Fe、Mg等金属成分，在pH5～6范围内，用铜试剂分离Cu2+、Fe3十等干扰离子，取滤液调节pH=l0，以铬黑T为指示剂，直接用EDTA标准滴定溶液滴定。
铝中铝的测定：
原理：
纯铝中铝的测定方法可采用EDTA置换滴定法。
该法在微酸性溶液中加入过量的一定量的EDTA标准滴定溶液，使铁、锌、铜等元素与之形成配合物然后在乙酸存在下，煮沸使铝全部形成配合物，以XO为指示剂，用硝酸铅标准滴定溶液回滴过量的EDTA。
加入氟化物使Al—EDTA解蔽，释放出与铝等量的EDTA，再用硝酸铅标准滴定溶液滴定，由此计算铝的质量分数。
锡、钛与EDTA形成的配合物，同样被氟化物所取代，而释放出等量的EDTA，结果偏高。
但通常纯铝中的锡、钛含量很低，可不考虑其干扰。
若含量较高时，可采用碱分离进行测定。
6、肥料分析
问答题
1.凯氏定氮法测尿素中的氮的原理
酰胺态氮是有机态氮，首先尿素与H2SO4共热，然后，对所得的（NH4）2SO4用蒸馏法或甲醛法测定。
2.磷钼酸喹啉容量法测磷肥中的磷原理
容量法：
（C9H7N）3H3（PO4.12MoO3）.H2O+26OH-=HPO42-+12MoO42-+3C9H7N+15H2O
H++OH-=H2O
3.卡尔-费休法测定尿素中的水分
（1）原理：
计算题
1.甲醛法测氮肥中的氮
2.磷钼酸喹啉容量法测磷肥中的磷
设计题
1.容量法测定复合肥中N和P的测定（自己写）
7、化工生产分析
计算题
1、有一混合气体100.00mL，通入KOH后读数为75.00mL，再通入焦性没子酸碱液中读数55.0mL，通入氯化亚铜的氨性溶液吸收后，读数为5mL，通入氧气燃烧后，体积缩减了3mL，求CO2、O2、CO、H2、N2含量。
CO2:
可被NaOH和KOH溶液吸收
O2:
可被邻苯三酚的碱性溶液（即焦性没子酸碱液）吸收
CO:
采用Cu2Cl2的氨性溶液吸收。
2、举例说明气体吸收--容量滴定法在硫酸生产过程分析中应用。
SO2浓度的测定
原理：
气体中的SO2通过定量的含有淀粉指示剂的碘标准滴定溶液时被氧化成硫酸，反应式为：
SO2＋I2＋2H2O＝H2SO4＋2HI
碘液作用完毕时，淀粉指示剂的蓝色刚刚消失，即将其余气体收集于量气管中，根据碘标准滴定溶液的用量和剩余气的体积可以算出被测气体中二氧化硫的含量。
8、水质分析
1、酚酞碱度、酚酞后碱度和甲基橙碱度定义及关系，碱度与硬度的关系
酚酞碱度：
以酚酞为指示剂，用盐酸标液滴定所测得的含量，记作P。
酚酞后碱度：
酚酞变色后，以甲基橙为指示剂，用盐酸标液继续滴定，计算所测得含量，记作M。
甲基橙碱度：
直接以甲基橙做指示剂测得的碱度称为甲基橙碱度，也称总碱度。
A=P+M
硬度：
含有较多钙、镁化合物的水称为硬水，钙、镁化合物的含量称为硬度。
碱度越高，钙与镁析出的越多，硬度就会降低。
水中的硬度的大小与碱度的大小之比，能判别是碱性水或非碱性水。
当碱度大于硬度，即［HCO3-］+［CO32-］＞［Ca2+］+［Mg2+］，是碱性水。
当硬度大于碱度，［Ca2+］+［Mg2+］＞［HCO3-］+［CO32-］，此时水中有非碳酸盐硬度存在，是非碱性水。
2、测得某水样总碱度A为18.00mM，pH值为11.0，计算OH-、CO32-和HCO3-三种碱度成分的浓度，以甲基橙为指示剂，已知H2CO3的Ka1=4.2×10-7，Ka2=5.6×10-11。
9、水质监测
1982年制订《大气环境质量标准》规定现阶段的常规分析指标为那几项？
SO2、总悬浮颗粒物、NOx、CO和总氧化剂
举例说明溶液吸收法和固体阻留法在工业废气采样中的应用。
1）、溶液吸收法：
主要用于吸收气态或蒸汽态污染物。
常用的吸收剂有水、水溶液和有机溶剂。
吸收剂必须能与污染物发生快速的化学反应或能把污染物迅速溶解，以便于有机进行分析操作。
2）、固体阻留法:
主要是通过固体吸附剂的吸附或阻留作用，以达到浓缩有害物质的目的。
固体吸附剂有颗粒状吸附剂和纤维状吸附剂两种。
常用的颗粒吸附剂有硅胶、素陶瓷等，用于气态、蒸汽态和颗粒物的采样；纤维状吸附剂有滤纸、滤膜、脱脂棉、玻璃棉等，吸附作用主要是物理性的阻留，用于采集颗粒物。
某些情况下，可先用化学试剂浸渍处理吸附剂，使污染物同它发生化学作用而被吸附，增强吸附剂对气态或蒸汽污染物的吸附。
简述工业废气中的SO2、NOx和CO测定原理。
SO2的测定-品红-甲醛分光光度法：
用四氯汞钠吸收采样空气中的SO2，生成稳定的二氯亚硫酸合汞酸离子，此络合物能与甲醛
作用生成羟甲基磺酸，再与盐酸副玫瑰苯胺反应生成紫色络合物，借以光度测定。
NOx的测定-盐酸萘乙二胺分光光度法
用冰乙酸、对氨基苯磺酸和盐酸萘乙二胺配制成吸收显色液吸收NO2，生成亚硝酸和硝酸，在冰乙酸存在下，亚硝酸与对氨基苯磺酸发生重氮反应，再与盐酸萘乙二胺耦合生成玫瑰红色的偶氮染料，借此进行分光光度法测定
CO的测定-对磺胺苯甲酸银法
碱性对磺胺苯甲酸银溶液与CO反应，生成黄棕色的银胶以进行比色测定。
在溶液中Ag+实际上以不稳定的络合阴离子形态存在，用I-、Br-、Cl-、SCN-、CN-可检定出溶液中的Ag+，加减后沉淀又重新溶解。
CO还原对磺胺苯甲酸银生成黄棕色胶状银
黄棕色银胶溶液适于420nm测吸光。
工业废水怎样采样布点及检测项目？
a.在车间或车间设备出口处应布点采样测定一类污染物。
这些污染物主要包括汞、镉、砷、铅和它们的无机化合物，六价铬的无机化合物，有机氯和强致癌物质等。
b.在工厂总排污口处应布点采样测定二类污染物。
这些污染物有：
悬浮物、硫化物、挥发酚、氰化物、有机磷化合物、石油类、铜、锌、氟及它们的无机化合物、硝基苯类、苯胺类。
c.有处理设施的工厂应有处理设施的排出口处布点。
为了解对废水的处理效果，可在进水口和出水口同时布点采样。
d.在排污渠道上，采样点应设在渠道较直、水量稳定、上游没有污水汇入处。
e.某些二类污染物的监测方法尚不成熟，在总排污口处布点采样监测因干扰物质多而会影响监测结果。
这时，应将采样点移至车间排污口，按废水排放量的比例折算成总排污口废水中的浓度。
工业废水采样后，哪些项目需要现场测定，如何保存水样？
水质分析中，对于水温、外观、透视度、色度、浊度、气味、pH、电导率、残留氯、溶解氧、亚硫酸根等项目的监测，一般应在现场就地进行或者试样采集后尽快完成测试。
1、氮化物（NH4+、NO2-、NO3-、有机氮化合物）：
一般将水样用硫酸或盐酸调至pH2以下，冷冻保存；NO2-应在酸调之后24h内进行。
2、金属元素：
一般将水样用硝酸调至pH1保存；Fe2+应用盐酸酸化保存；六价铬的水样可加NaOH碱化至pH9~10保存
3、酚类：
一般加硫酸铜防止微生物的作用，同时还要加磷酸酸化至pH4
4、油脂类：
一般用盐酸酸化至pH4下保存
5、氰化物：
加NaOH调至pH12左右，在5～10℃冷藏下保存。
6、硫化物（S2-）：
一般加醋酸锌使以硫化锌状态固定保存。
7、卤族化合物（F-、Cl-、Br-、I-）:
水样用NaOH调至pH10保存
8、有机磷农药：
用盐酸调至微酸性保存
9、磷化合物：
用硫酸或盐酸调至pH2以下保存。
名词解析
化学需氧量是指水样在一定条件下，通过加入强氧化剂，氧化1L水样中还原性物质所消耗的氧化剂的量，以氧的mg/L表示
生化需氧量是指在有溶解氧的条件下，好氧微生物在分解水中有机物的生物化学氧化过程中所消耗的溶解氧量。
问答题
冷原子吸收法测定水样中无机汞和有机汞的原理
适用于各种水体中汞的测定，其最低检测浓度为0.1-0.5μg/L。
① 方法原理
汞原子蒸气对253.7nm的紫外光有选择性吸收。
在一定浓度范围内，吸光度与汞浓度成正比。
水样中的无机汞和有机汞可分别在酸性和碱性溶液中用亚锡还原为汞，吹入空气随同载气一起逸出，然后用高锰酸钾-硫酸吸收汞蒸气。
吸收液依次加入盐酸羟胺和氯化亚锡还原，用冷原子吸收测定汞。
铜试剂测定水样中的铅和镉的原理
二乙基二硫代氨基甲酸（铜试剂DDTC）萃取分离－二硫腙比色法：
从含有柠檬酸铵和三乙醇胺的碱性溶液（pH8.5-9）中，用氯仿萃取铅、镉及铜、汞、镍、钴、锌等铜试剂络合物。
再从有机相中用1.2M盐酸反萃取铅镉（锌），铜、汞、钴、镍等均留于有机相中，然后用二硫腙比色法测定铅和镉。
水中砷的形态分析
水中砷的形态：
HAsO2、H3AsO3、CH3AsO（OH）2、（CH3）3As、（CH3）2AsO（OH）、（CH3）3AsO等
方法原理：
水样中的各种形态的砷的化合物的分析，是基于在不同的pH条件下用NaBH4选择性的还原，各种形态的砷化合物还原成相应的砷化氢的衍生物。
以氦气作为载气从发生瓶中将砷化氢及其衍生物带出来，在液氮冷却的U形管冷阱中将砷化氢及其衍生物冷凝捕集，然后将U形管的冷阱升温使各种砷化氢的衍生物分馏挥发。
最后分别用原子吸收测定。
重铬酸钾法测定化学需氧量原理
在强酸性溶液中，一定量的重铬酸钾加热回流氧化水样中还原性物质，过量的重铬酸钾以试亚铁灵作指示剂、用硫酸亚铁铵溶液回滴。
根据用量算出水样中还原性物质消耗氧的量。
重铬酸钾与有机物的反应：
2Cr2O72-＋16H+＋3C（代表有机物）→4Cr3+＋CO2
过量的重铬酸钾以亚铁灵为指示剂，以硫酸亚铁铵溶液回滴发生的反应：
Cr2O72-＋14H+＋6Fe2+→2Cr3+＋6Fe3+＋7H2O
计算公式：
CODCr（O2，mg/L）=（V0-V1）·C×8×1000/V
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