工 业 分 析 实 验

实验一 钢铁中的碳硫测定一、目的要求1 ．了解碳硫测定仪的结构和使用操作。2 ．熟悉用气体吸收法测定碳、硫的过程。二、基本原理 钢铁中碳量是用气体容量法，在特定的

钢铁定碳仪中测定。 气体容量法的实质是使钢铁样品在不断

通入氧气流的特定管式炉中于高温燃烧，

使化合碳及石墨碳氧化生成 CO2 ，硫氧化生成 SO2 。

C+O2→CO2↑

4Fe3C+13O2→4CO2↑+6Fe2O3

Mn3C+3O2→CO2↑+Mn3O4

4FeS+7O2→2Fe2O3+4SO2↑

测量生成的 CO2 及过量的 O2 体积，然后用 KOH 溶准吸收 CO2 ，再测量剩余 O2 体积，两体积之差，则为钢铁中碳生成 CO2 体积，由 CO2 体积可计算出钢铁中碳的含量。

钢铁碳硫仪分析法的工作原理气路原理 氧气瓶有 YQY-6 型减压阀，其减压阀

出口压力应为 0.3-0.35Mpa, 即 0.30-0.35公斤 / 厘米 2 ，经过特效氧气净化后，由一个二们三通电磁阀 DZ1 进行控制，向燃烧炉供氧；另一路由电磁阀 DZ5 控制，向水准瓶加压，实现碳的自动分析。

自动定硫滴定原理 采用一个防腐电磁阀 DZ8 ，完成碘酸钾

滴定液快滴和慢滴过程。滴定开始时，硫吸收溶液颜色很淡，光电转换的输出信号较大，立刻进入模数转换接口电路与快滴基准电压比较，输出高电平，又输送到单片机中，使通用接口输出

控制滴定电磁阀 DZ8 ，进行快滴定。当滴定临近终点时，溶液颜色变深，透光率减小，光电转换输出电压信号变小，快滴定停止，此时慢滴基准电压比较电路仍输出高电平，又输送到单片机中，由接口电路间断输出，控制 DZ8 ，进行慢滴定。当滴定加深到终点颜色时，快滴、慢滴全部结束。假如吸收溶液的颜色脱离了终点颜色，还能进行补滴定，直至到终点颜色。快、慢滴的电压信号由电脑自动记忆，待分析结束，随即进行运算及显示。

自动测碳工作原理 测碳部分共分“准备”“通氧”“对

零”“吸收”“回复”五个程序。分析时，按下引燃炉的“启动”按钮，首先进行“通氧”程序。

通氧时， DZ1 打开向燃烧炉供氧，炉气经过硫吸收器，由 DZ2 进入量气管，同时，硫的自动滴定开始进行；当 CO2 全部进入量气管后，水准瓶液面与电极触针 A2 接触时，“通氧”程序自动转换为“对零”程序。

对零时，量气管顶部经过 DZ4 通大气，量气管液面就自动对零，延时 10 秒左右后，“对零”程序自动转换成“吸收”程序。

吸收时， DZ5 打开给水准瓶加压，量气管内气体经过 DZ3 被赶入吸收器，当量气管液面与 A1 触针接触时，“吸收”程序自动转换为“回复”程序。

回复时，水准瓶上部被解除压力，吸收器内的气体在液位差的自然压力下，经过 DZ3 全部倒回量气管后，蜂鸣器开始鸣叫，当鸣叫六声后停止，立即读碳硫的百分含量；程序维持读数 15 分钟，自动转入“准备”程序。

准备时， DZ4 、 DZ5 电磁阀同时打开，水准瓶加压，量气管液面上升，上部余气经过 DZ4 被排出，当量气管液面上升到与 A1 触针接触时，“准备”程序结束。在“准备”程序中， DZ6 、 DZ7 、 DZ9 三只电磁阀也被同时打开，硫吸收器排放废液，并定量补充淀粉液，滴定管自动充满定液，完成硫分析前的准备工作。

三、试剂 H2SO4（ d=1.84） KOH-KMnO4 溶液 无水 CaCl2

玻璃棉40% KOH 溶液 粒状活性MnO2

25% NaCl封闭液 助溶剂：纯溶剂、铜、铅等

四、测定步骤( 一 ) 准备工作1 ． 打开氧气瓶减压阀总阀口，调节减

压出口压力，一端到引燃炉（ 0.15-0.18Mpa）

2 ． 打开仪器、引燃炉、电子天平、电脑电源开关。

3 ．运行电脑桌面上的 RXHV-4E 程序，进入仪器分析主控画面。画面由上方的主菜单、当前日期、当前时间、滚动字幕、当前状态提示栏、碳数据区、硫数据区、样品信息区、分析参数区、吸收方式切换区、天平重量显示栏及准备、分析、停机三个控制按钮组成。如画面右上方当前状态提示栏显示联机正常。

4 ．按下“准备”按钮，仪器进入准备操作，直至在当前状态提示栏显示“准备结束”，便可以开始进行样品分析了。

5 ．将待测样品适量放入电子天平中称取重量，天平重量显示栏会追踪显示天平所称样品重量，待稳定后点击重量确定键（或按“ F8”键）

6 ．将硅钼粉放入坩埚底部，再铺加约 0.5g的锡粒，然后再称好样品倒入坩埚中，摇匀后放入引燃炉。

7 ．按引燃炉面板上的“启动”键，仪器进入自动分析状态，电脑主控画面会实时控制并显示分析的每个步骤及状态。

8 ．当前状态提示栏显示“分析结束”时，样品检测结束， C 、 S 质量分数也分别在碳数据区、硫数据区醒目显示出来，仪器会自动进入准备状态，本次样品分析结束。

9 ．仪器每次开机后，应先做几个高含量样进行预热。

10 ．做一点法曲线 选取与待测样品 C 、 S 质量分数相近的

一种标样进行几次分析测试后，点击主菜单“碳硫曲线”选择“碳曲线建立”进入分析结果选择窗口选取几个分析结果，点击“作图”按钮进入曲线建立窗口，将显示已建好曲线，可判断保存在曲线库与否。如保存，则这条曲线将成为当前碳曲线，并以此分析计算以后的样品 C 、 S 质量分数。

( 二 ) 测定 精确称取样品，含碳 1.5%以下称 1g 、

在 1.5%～ 6％称 0.25g ，将标样碳含量以及标样重量分别输入电脑程序，称 0.3g 左右硅钼粉， 0.2g 左右锡粒，按硅钼粉 -锡粒 -标样 -纯铁顺序依次放入铜钳埚内，将钳埚放进引燃炉，按实验步骤所述顺序进行自动分析，测试结果显示在电脑屏幕上，平行测定 3次，按实验步骤介绍的方法建立标准曲线后保存，并以此来分析测定试样。

样品测定同上。记录或者打印结果。

五、结果处理 将测定结果进行误差分析，分析误差来源。试查阅文献，说明测定的钢样的型号。

六、思考题1 ． 为什么需要控制氧气流量？2 ． 测定碳硫含量的原理是什么？

一、目的要求1 ．了解大气中监测采样器的结构和使用操

作。2 ．熟悉用气体吸收比色法测定大气中气态污染物的过程。

二、基本原理大气中的氮氧化物主要是一氧化氮和二氧化氮。测定氮氧化物浓度时，先用三氧化铬氧化管将一氧化氮氧化成二氧化氮。

实验二 大气中氮氧化物的测定——盐酸萘乙二胺比色法

二氧化氮被吸收在溶液中形成亚硝酸，与对氨基苯磺酸起重氮化反应，在与盐酸萘乙二胺偶合，生成玫瑰红色偶氮染料。颜色深浅，比色定量，测定结果以 NO2表示。

本法检出限为 0.05微克 /毫升，当采样体积为 6升时，最低检出浓度为 0.01毫克 / 立方米。

三、实验仪器1 ． 多孔玻板吸收管。

2 ． 大气采样器：流量范围 0—1升 / 分。3 ． 分光光度计。4 ． 双球玻璃管。

四、实验试剂 所有试剂均不含亚硝酸盐的重蒸蒸馏

水配置。检验方法是要求该蒸馏水配置的吸收液不呈淡红色。

图 6-3

1. 吸收液：称取 5.0克对氨基苯磺酸，置于200毫升烧杯中，将 50毫升冰醋酸于 900毫升水的混合液分数次加入烧杯中，搅拌使其溶解，并迅速转入 1000毫升棕色容量瓶中，待对氨基苯磺酸溶解后，加入 0.05克盐酸萘乙酸二胺，溶解后，用水稀释至标线，摇匀，贮于棕色瓶中，此为吸收原液，放在冰箱中可保存一个月。

采样时，按四份吸收原液与一份水的比例混合成采样的吸收液。

2. 三氧化铬—砂子氧化管：将河沙洗净、晒干、筛取 20—40 目的部分，用（ 1+2）的盐酸浸泡一夜，用水洗至中性后烘干。将三氧化铬及砂子按（ 1+2）的重量混合，加入少量水调匀，放在红外灯下或烘箱里于 105℃烘干，烘干过程中应搅拌数次。做到的三氧化铬—砂子应是松散的，若粘在一起，说明三氧化铬比例太大，可适当增加一些砂，重新制备。

将三氧化铬—砂子装入双色玻璃管中，两端用脱脂棉塞好，并用塑料制的小帽子将氧化管的两端盖紧，备用。

3.亚硝酸钠标准贮备液：将粒状亚硝酸钠在干燥器内放置 24 小时，称取 0.01500克溶于水，然后移入 1000毫升容量瓶中，用水稀释至标线，此溶液每毫升含 100毫克 NO2

- ，贮于棕色瓶中，存放在冰箱里，可稳定三个月。

4.亚硝酸钠标准溶液：临用前，吸取 2.50毫升亚硝酸钠标准贮备液于 100毫升容量瓶中，用水稀释至标线。此溶液每毫升含 2.5微克 NO2

- 。

五、采样 将 5mL 采样用有吸收液注入多孔玻板

吸收管中，吸收管的进气口接三氧化铬—砂子氧化管，并使氧化管的进气端略向下倾斜，以免潮湿空气将氧化管弄湿污染后面吸收管。吸收出气口与大气采样器盯连接，以 0.3L /min 的流量避光采样至吸收液成浅玫瑰色为止，如不变色，应加大采样流量或延长采样时间，在采样同时，应测定采样现场的温度和大气压力，并作好记录。

六、测定步骤1 ． 标准曲线的绘制：取七只 10mL 比色管，

按下表所列数据配制标准色列（实表 5） 实表 5 测定 NO2所配制的标准色列

0 1 2 3 4 5 6

NO2-标准使用液（ml）

0.0 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60

吸收原液（ml）

4.00 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00

水（ml） 1.00 0.90 0.80 0.70 0.60 0.50 0.40

加完试剂后，摇匀，避免阳光直射，放置 15 分钟，用 1cm 比色皿，于波长 540nm处，以水为参比，测定吸光度，用测得的吸光度对 5毫升溶液中 NO2

- 含量（微克）绘制标准曲线，并计算鉴别点比值：

取各点计算结果的平均值为计算因子（ Bs）。

5(

g)(NO--

2

空白液吸光度）标准液吸光度

2 ．样品的测定：采样后，放置 15 分钟，将吸收液倒入比色皿器，与标准曲线绘制时的条件相同测定吸光度。七、结果处理： 1. 氮氧化物（ NO2 mg/m3） =

式中： A——试样溶液的吸光度； A0——试剂空白液的吸光度； Bs—— 计算因子； Vt—— 换算为参状态下的采样体积（ L）；

76.0

5)( 0

t

s

V

BAA

0.76—— 为 NO2（气）转变为 NO2-

（液）的转换系数。2 ．气体体积换算 在现场采样时，除了记录气体的流量和

采样持续的时间外，还必须记录采样现场的温度和大气压力，利用气体流量和采样时间，既可用下式求得现场温度和压力下的采样体积： Vt=QS

式中： Vt—— 现场温度和压力下的采样体积（ L）；

Q—— 气体流量（ l/min）； S—— 采样时间（min）。

由于气体体积随温度和压力的不同而不同，采样现场的温度和压力又是各异，因此上式是求出的采样体积计算待测物浓度时，即使待测物的浓度相同，也会因现场温度和压力的不同而得出不同的结果。为了统一比较，在我国《环境监测分析方法》中规定用参比状态（温度为 25℃，大气压力 101.3kPa）下的气样体积计算待测物的浓度。为此在计算分析结果时，先要利用下式把现场状态下的采气体换算成参比状态下的采气体积。

V25=Vt×

式中： V25——参比状态下的采气体积（ L） ;

Vt—— 现场状态下的采气体积（ L）； t—— 采样现场的温度（℃）； PA—— 采样现场的大气压力（ kPa）。八、注意事项1 ．配置溶液时，应避免在空气中长时间暴露，以免吸收空气中的氮氧化物，日光照射能使吸收液显色。因此在采样、运送及存放过程中，都应采取避光措施。

3.101273

25273 AP

t

2 ．在采样过程中，如吸收液体积显著缩小，要用水补充到原来的体积（应预先作好标记）。

3 ．氧化管适用于相对湿度为 30-70% 时使用，当空气相对湿度大于 70% 时，应勤换氧化管；小于 30% 时，在使用前经过水面的潮湿空气通过氧化管，平衡 1 小时，再使用。九、思考题1 ． 此实验的采样时间如何确定为合适？

2 ．测定时采样器应放置在什么地方？为什么？3 ．结果计算除用计算因子法外还有何法？

实验三 煤中水分的测定——有机溶剂蒸馏法

一、目的要求1 ．了解蒸馏法水份的测定仪的使用操作。2 ．熟悉用蒸馏法测定水份的方法原理和基本

操作。二、基本原理 在含水的试样中加入与水不互溶的沸点较低的易挥发有机溶剂，水与有机溶剂形成共沸，共沸点低于其中易挥发组分的沸点。

三、仪器与试剂：水份测定器。 试剂：纯苯（使用前经脱水处理）。四、测定步骤1 ． 回收曲线的制作： 用刻度吸量管依次分别吸取 0.00 、 1.0

0 、 2.00 、 3.00 、…… 9.00 、 10.00ml 水、分别注入仪器的烧杯中，加溶剂 80ml混合均匀，加进沸石数粒，缓缓加热，控制回流速度，使冷凝管斜口每秒下 2-4滴液体，直至接受器下层的体积不再增加，

2 ．样品水份的测定： 称取样品约 20克（准确至 0.001克，如果样

品含水超过 10% ，应酌量减少样品），于仪器烧瓶中，补加溶剂 15ml ，沸石数粒，混合均匀，按上述过程同样方法蒸馏，读出接受器中水的蒸出体积，由回收曲线查得其真实体积。

五、数据记录和结果处理

样品蒸出水量（ml） :

加入水量（ ml ） 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00

实际蒸出水量（ ml ）

六、计算 W%=

V—— 由回收曲线查得水真实体积（ml）G—— 样品重（ g）（为简化计算，水在室温时的密度可视为 1克 /毫升）。七、思考题1 ．该实验为什么要作回收曲线？2 ．所用有机溶剂应如何选择？3 ．若仪器不干燥或试剂不做脱水处理会造成什么后果？

100G

V

实验四 水中溶解氧的测定——高锰酸钾碘量法

一、目的要求1 ．了解测定溶解氧的方法原理。2 ．掌握测定溶解氧的方法要点。二、基本原理 溶解于水中的氧称为溶解氧，溶解

氧的测定是用碘量法。当水样中有亚硝酸盐及亚铁等离子时，可采用高锰酸钾碘量法。

使水样成酸性，加入高锰酸钾溶液氧化水中的还原性物质（如 Fe2

+ ， NO2- ， SO3

-）和有机物质，多余的高锰酸钾用草酸钾除去，然后在水样中加入硫酸锰及碱性碘化钾溶液，生成氢氧化锰沉淀，因氢氧化锰性质极不稳定，迅速与水中溶解氧结合生成锰酸，加入硫酸使已化合的溶解氧（此时以MnMnO3

之形式）与溶液中所加入的碘化钾起氧化作用而释放出碘，最后用硫代硫酸钠标准溶液滴定。其反应如下：

MnSO4+2NaOH → Mn(OH)2+NaSO4

2Mn(OH)2+O2 → MnO(OH)2↓（棕黄色）MnO(OH)2+ Mn(OH)2 → MnMnO3+2H2O

MnMnO3+3H2SO4+2KI →2MnSO4+I2+3H2

O+K2SO4

I2+2Na2S2O3 → 2NaI+Na2S4O6

三、仪器与试剂1 ． 溶解氧瓶， 250ml

2 ． 碘量瓶， 250ml

3 ．硫酸锰溶液：称取 240克硫酸锰（MnSO

4•4 H2O）或 200克氯化锰（MnCl2•2 H2

O），溶于 250ml已煮沸并冷却的水中，过滤稀释至 500ml 。

4 ．碱性碘化钾溶液：溶解 250克 NaOH 于 200ml 水中，另外溶解 75克碘化钾于 100ml水中，将二液合并，加水至 500ml ，静 24小时使碳酸钠下沉，倾出上面清液备用。

5 ．高锰酸钾溶液：称取 3.2克高锰酸钾溶于500ml 水中。

6 ． 2% 的草酸钾溶液：此溶液 1ml相当于上述高锰酸钾液 1.1ml 。

7 ． 1% 的淀粉溶液。8 ． 0.1000M 硫代硫酸钠标准溶液：称取 12.

5克分析纯硫代硫酸钠（ 2Na2S2O3•5 H2O）溶于煮沸放冷的水中，稀释至 500ml 。加入 0.4克 NaOH 和数小粒碘化汞，贮藏于棕色瓶中防止分解。

9 ． 0.01000M 硫代硫酸钠标准液：吸取 0.1000M 硫代硫酸钠溶液 100ml 于 1000ml 容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。放入数小粒碘化汞防止分解，储于棕色瓶中，使用时标定其准确浓度。

标定方法：称取 25.00ml×10-3MK2Cr2O7标准溶液注入碘量瓶中（平行 2～ 3份），加入 5ml 6MHCl 、 1g KI固体，暗处放置 10 分钟。待反应完全后，加蒸馏水稀释至约 100ml 。用待标定的 Na2S2O3 溶液滴定至淡黄色。加入数滴 1%淀粉液，继续滴定至兰色褪去溶液呈亮绿色为终点。记下消耗 Na2S2O3 数，计算其浓度。四、测定方法

1 ．用溶解氧瓶（或 250ml 碘量瓶代替），采集水样。采样时，将导水管至瓶底。让水样慢慢流入瓶中，并使水样漫出瓶口，流去约 瓶。

2 ．用吸管靠近瓶口壁，浸入水样液面下（约 0.5cm）加入 0.7ml浓硫酸和 1ml 高锰酸钾液，盖紧瓶盖（勿使有空气泡），把瓶样颠倒，充分混匀，放置 5 分钟。如红色褪去，应再加 0.5ml 高锰酸钾液，使保持红色 5 分钟。

3 ．同上操作，加 1ml 2% 的草酸溶液，待高锰酸钾红色褪去。

4 ．同上操作，加 1ml 硫酸锰溶液及 3ml碱性碘化钾溶液，盖紧瓶塞，混匀，静置数分钟，使沉淀下降。

5 ．加入 1ml浓硫酸，盖紧瓶塞，混匀，静置 5 分钟（此时沉淀应全部溶解），取处理过的水样 100ml ，放于 250ml 碘量瓶中，用 0.01000M Na2S2O3标准溶液滴定至变为淡黄色时，加入数滴 1%淀粉液，继续滴定至兰色刚好消失为止，记下用量 V 。

注：采集水样时，应同时测定水温及大气压力。

五、结果处理1 ．溶解氧（ O2 mg/l） =

2 ．含溶解氧百分率（%） =

如大气压力改变，可按下式计算氧的溶解度。

S’=S

式中： S’—— 大气压力在 P 时的溶解氧

10008

）（水稀 mlV

VM

100采样时氧的理论溶解度

水中测得溶解氧量

P

P

S—— 在 101.3KPa 气压时的溶解氧 P—— 测定时的大气压力。六、思考题1 ． 采样时为何要防止有空气泡？2 ． 测定时加高锰酸钾和草酸钾溶液的

作用是什么？3 ． 推导溶解氧结果计算公式。

实验五 食品中防腐添加剂苯甲酸的测定－紫外分光光度法

一、目的要求1 ．了解测定苯甲酸的方法原理。2 ．掌握测定苯甲酸的方法要点。二、基本原理 将样品酸化后进行蒸馏，苯甲酸随蒸

气馏出。收集馏出的馏分，加入强的氧化剂将馏出液中除苯甲酸以外的其它有机物完全氧化分解，再次蒸馏，并用碱吸收得苯甲酸钠。

用紫外分光光度计于 225nm处进行测定（苯甲酸钠在此处有最大吸收值）。采用标准曲线法并计算样品中本甲酸的含量。

三、仪器与试剂1.紫外分光光度计。2.蒸馏装置。3.NaOH 溶液： 0.1mol/L 、 0.01mol/L 。4.K2Cr2O7： 0.03333mol/L 。

5.苯甲酸标准溶液（ 100mg/L）：称取 0.1000g苯甲酸（经 105℃烘干）于 250mL烧杯中，加入 0.1mol/L NaOH100mL ，搅拌溶解后，转移入 1000mL 容量瓶中，用水定容。

6.H2SO4 溶液： 2mol/L 。7.Na2SO4(无水 ) 。8.H3PO4： 85％的浓磷酸四、实验步骤

1.标准曲线的绘制 （ 1）移取 50.00mL苯甲酸标准液于 250

mL蒸馏瓶中，加 H3PO41mL 、 Na2SO4

(无水 )20g 、蒸馏水 20mL 、玻璃珠 ( 防爆沸 )3～ 4粒进行蒸馏。用 50mL 容量瓶（预先加 5mL0.1mol/LNaOH）收集馏出液。当馏出液约为 40mL 时，停止蒸馏，用少量蒸馏水吹洗冷凝器，洗液并入容量瓶，最后用水定容。

（ 2）取上述全部馏出液于另一个 250mL蒸馏瓶中，加入 0.03333mol/L K2Cr2O7 溶液 25mL 、 2mol/L H2SO4 溶液 6.5mL ，连接冷凝装置，在水浴上加热约 10min 。加入浓磷酸 85％ 1mL 、无水 Na2SO420g ，玻璃珠 3～ 4粒进行蒸馏。以下操作与（ 1）同。（ 3）移取第二次馏出液 2.00 ， 4.00 ， 6.00 ，

8.00 ， 10.00mL ，分别置于 50mL 容量瓶，用 0.01mol/LNaOH 溶液定容。以 0.01mol/L NaOH 溶液为参比溶液，用紫外分光光度计于波长 225nm处测定吸光度，绘制标准曲线。

2. 样品的测定 (1) 准确称取 8～ 10g均匀的样品置于 250mL蒸馏瓶中 , 加 H3PO41mL 、 Na2SO4(无水 ) 20g 、蒸馏水 70mL 、玻璃珠 3～ 4粒进行蒸馏。以下操作按标准曲线绘制的（ 1）进行。（ 2）移取上述馏出液 25mL 于另一个 250mL蒸馏瓶中，加入 0.03333mol/L K2Cr2O7 溶液 25mL 、2mol/L H2SO4 溶液 6.5mL ，连接冷凝装置，在水浴上加热约 10min 。加入浓磷酸 85％ 1mL 、无水 Na2SO420g ，蒸馏水 40mL,玻璃珠 3～ 4粒进行蒸馏。以下操作与（ 1）同。

（ 2）移取 5～ 20mL试样的第二次蒸出液（按样品中苯甲酸含量多少选择试样第二次蒸出液体积）于 50mL 容量瓶中，用 0.01mol/LNaOH 溶液定容 ,并以 0.01mol/L NaOH 溶液为参比溶液，用紫外分光光度计于波长 225nm处测定吸光度。（ 3）空白试验：取相同的样品量，加入 1

mol/LNaOH 溶液 5mL( 不加磷酸 ) 。以下操作同样品测定步骤测定空白试样的吸光度。

五、结果计算

苯加酸的含量＝ (g/kg)

式中 c－样品溶液中苯甲酸含量， mg ； c0－空白溶液中苯甲酸含量， mg ； V－样品溶液（第二次蒸馏液）体积， m

L ； m－样品质量， g 。

10005050

251000)( 0

V

m

cc