【学我测】 矿石中硫的化学物相分析

硫是自然界分布很广的一种元素，它主要以自然硫、硫化物和硫酸盐等状态存在于自然界中。在硫化物中，主要矿物有黄铁矿（FeS2）、白铁矿（FeS2）、磁黄铁矿（FexSx 1）、黄铜矿（CuFeS2）、闪锌矿（ZnS）、方铅矿（PbS）、辉铜矿（Cu2S）等；在硫酸盐中，主要矿物有芒硝（Na2SO4.H2O）、石膏（CaSO4.2H2O）、重晶石（BaSO4）、明矾石[KAl2(OH)6（SO4）2]、天青石（SrSO4）及苦土石（MgSO4.2H2O）等。

硫物相分析原理：用Na2SO3作溶剂能使自然硫溶解，用碘量法测定自然硫。另称一份试样用Na2CO3作溶剂浸取硫酸盐中的硫，用BaSO4重量法测定硫酸盐硫。硫化物中的硫由全硫减去自然硫和硫酸盐硫而求得。

1、自然硫的测定。反应原理：单质硫的常用分离方法为亚硫酸钠法和四氯化碳法。方法1：亚硫酸钠法：Na2SO3 与 S 在加热情况下反应生成 Na2S2O3，过量的 Na2SO3 用甲醛掩蔽，在乙酸介质中,以淀粉为指示剂，用碘标准溶液滴定 Na2S2O3，从而得到单质硫含量。50mL 25g/L Na2SO3 溶液在微沸状态下浸取 60-90min，可浸取 150mg 硫，其浸取率为 98%以上。元素硒也能与 Na2SO3 反应生成被碘滴定的物质，氧化性或还原性物质均干扰测定。方法2：四氯化碳法：利用元素硫在某些有机溶剂中的可溶性，与其他状态的硫分离，然后使溶剂挥发，以重量法测定。四氯化碳是浸取元素硫的常用试剂，四氯化碳的沸点较高（76.8℃），在加热条件下对元素硫的浸取比较快速且完全。也可以用二硫化碳、三氯甲烷，但它们的沸点较低，不宜加热浸取。

测定步骤：准确称取1.0g试样于200mL烧杯中，加入100mL 200g/L Na2SO3溶液，加热煮沸2h（经常搅拌并补加水，使体积保持不变）。取下冷却，转入250mL容量瓶中，以水定容。吸取50mL溶液于250mL锥形瓶中，加入5mL甲醛（40%），以酚酞为指示剂，用乙酸（1 1）酸化并过量1mL，加入5mL淀粉溶液（10g/L），用0.05mol/L碘标准溶液滴定至蓝色为终点，计算自然硫的含量。

2、硫酸盐中硫的测定。反应原理：矿石中的硫酸盐硫，如胆矾、皓矾、碧矾极易溶于，而有些硫酸盐矿物难溶于水,如石膏、铅矾、重晶石（溶度积分别为 6.1×10-5、1.8×10-8、1.08×10-10）。因此,用水作溶剂不能将硫酸盐全部浸取。酸性 NaCl 溶液是浸取硫酸盐矿物的常用溶剂，在此溶剂中，易溶于水的硫酸盐、难溶于水的铅矾和石膏等均溶解，铅矾与 NaCl 作用生成[PbCl4]2-和 SO42-，而重晶石不溶。此外,热 Na2CO3 溶液也是浸取硫酸盐的常用试剂，在此溶剂中，难溶于水的铅矾、石膏转变为相应的碳酸盐，SO42-进入溶液中,而 BaSO4 不溶。

测定步骤：准确称取1.0g试样于250mL烧杯中，加入100mL 100g/L Na2CO3溶液，盖上表皿，加热煮沸1h（不断搅拌）。用致密滤纸过滤，残渣用10g/L的Na2CO3溶液洗8次，滤液收集于400mL烧杯中，用水稀释至300mL，加入3滴甲基橙作为指示剂，用HCl（1 1）中和至红色再过量3mL，加热煮沸赶尽二氧化碳。在搅拌下趁热倒入10mL 100g/LBaCl2溶液，煮沸2～3min，放置过夜。用致密定量滤纸过滤，用热水洗涤沉淀及滤纸至洗出液无氯离子。将沉淀连同滤纸移入已恒重的瓷坩埚中，低温灰化后，于800℃灼烧1h，取出，冷却后称量，并重复灼烧30min直至恒重，计算硫酸盐中硫的含量（BaSO4换算成硫的因数为0.1374）。

注：当大量BaSO4存在时，用Na2CO3浸取不完全，故在测定含重晶石试样的硫酸盐的含量时，应先将试样在580℃（由低温开始）灼烧1h，将自然硫及硫化物氧化成二氧化硫逸出而除去，然后将残渣用6倍质量的Na2CO3熔融，水浸取过滤，滤液酸化后，用氯化钡沉淀硫酸根，进行硫酸盐中硫的测定。

3、硫化物中硫的测定。

方法1（乙酸-过氧化氢浸取法）：准确称取0.2-0.5g试样，置于250mL烧杯中，加入50mL 乙酸-过氧化氢（1:1）溶液，放在温度为65℃-75℃水浴上浸取1h（浸取过程中不断搅拌），加入10mL过氧化氢，继续浸取1h，取下，用致密滤纸过滤，用水洗涤残渣及滤纸8次，滤液收集于400mL烧杯中，加热煮沸除去过氧化氢，加水稀释至300mL，以甲基橙为指示剂，用1:1盐酸中和至出现红色再过量3mL。把溶液加热至沸，在搅拌下趁热加入10mL 10%氯化钡溶液使硫酸钡沉淀。以下实验步骤按硫酸钡重量法进行，计算硫化物中硫的含量。

方法2（差减法）：由全硫量减去自然硫及硫酸盐的硫即可求得硫化物中的硫。全硫的测定可用燃烧滴定法，也可用BaSO4重量法。