摘要：我们在接手石英砂中的二氧化硅的测定过程中，发现原方法存在很大的偏差，造成结果很不稳定，误差竟然达到1.5%。经过改进，使方法更有科学依据，使结果的准确度和精密度都得到了很大的提高。同时，一个准确稳定的测定，对于原料的好坏分类、磨制的细度均有与否，以及生产也都具有指导意义。
我们都知道二氧化硅是下一代功率半导体的核心技术方向，具有高耐压、低损耗、高效率的特点。随着航天事业和现代工业的发展，二氧化硅在航空航天、精细化工等高新技术领域的应用日益广泛。
在我们国内，虽然这几年二氧化硅生产和出口的发展势头良好，但我国球形二氧化硅行业整体上研发和自主创新能力仍显薄弱，市场上的产品大多技术含量低、附加值不高，而技术含量高、附加值高的高端产品仍主要依赖于进口，企业缺乏核心技术的竞争力。
我国二氧化硅原材料丰富，却无法规模化生产出高纯度、高流动性、低膨胀系数、良好粒度分布的高端球形硅微粉产品。一，没有竞争优势，受到国外的牵制；二，造成了原材料的浪费。
因此，我们在生产二氧化硅产品时，是否对其原料检测水平做到了足够的精准？如果我们的检测水平参差不齐，是很难判断我们进厂的原料中的二氧化硅的准确含量的。这样，在生产过程中我们也无法精确的判断出二氧化硅的准确利用率，和生产所需用配料的准确配比，这也间接的对我们生产高纯度球形二氧化硅的技术造成干扰。因此，准确测量出石英砂中二氧化硅的含量，对生产具有指导意义。
1 原理
我们检测二氧化硅应该对整个反应原理和过程有个准确的了解，而不应该仅仅是按照操作规程来检测。石英砂中二氧化硅的检测过程就是：1、熔融，2、浸取，3、酸化、沉淀，4、过滤、洗涤，5、中和，6、滴定六步。即试样经碱熔、浸取、酸化后，在强酸性溶液中加入氯化钾和氟化钾与硅酸离子形成氟硅酸钾沉淀，然后过滤，留氟硅酸钾沉淀进行中和除酸。氟硅酸钾在热水中析出等当量的氢氟酸，用氢氧化钠标准溶液滴定，以消耗标准溶液的体积计算二氧化硅的含量。
反应方程式：
SiO2+2KOH=K2SiO3+H2O
K2SiO3+H+=H2SiO3+K+
SiO32-+6F-+6H++2K+=K2SiF6↓+3H2O
K2SiF6+3H2O(沸水)=2KF+H2SiO3+4HF
HF+NaOH=NaF+H2O
2 分析步骤
(1)称取试样0.15g，精确至0.0001g，于50mL镍坩埚中，加入3-4g氢氧化钾和少量的硝酸钾（脱硫），于650℃马弗炉中熔融30min，取下冷却。
(2)用热水将熔融物洗入250mL塑料烧杯中，并洗净坩埚内熔融物，浸取总体积小于30mL。
(3)趁热迅速一次性加入15mL分析纯硝酸混匀，加入分析纯氯化钾至溶液饱和（出现少量的结晶，即过量0.5-1g，）再加入5mL50%氟化钾，并不断的搅拌。放置5-10分钟，待沉淀完全。
(4)用中速定性滤纸进行过滤，（漏斗、滤纸和筷子用饱和氯化钾洗液调洗），用饱和的氯化钾洗液洗烧杯和沉淀。
(5)加入30mLKCL-C2H5OH溶液，10滴酚酞，将沉淀与滤纸放入原烧杯中，搅碎，用氢氧化钠标准溶液中和至刚微红色不消失。
(6)加入150-200mL沸水，立即用氢氧化钠标准溶液滴定至刚微红色不消失，用玻璃棒不停的搅动，半分钟不褪色再过量1-2滴即可。
3 计算
W（SiO2）%=（CV*0.01502）/m*100
式中：V——滴定试样溶液消耗氢氧化钠标准溶液的体积（mL）
C——氢氧化钠标准溶液的摩尔浓度（mol/l）
m——样品的称样质量（g）
4 测定方法的改进和思考
(1)对水温的改变。样品浸取时，使用热水即可，不一定非要用沸水，硅酸钾K2SiO3在热水和加压时就易溶解。水温的控制在60度左右，即在洗瓶中加入一半的正常水温的水，另一半加入煮沸的水。注意控制水温，注意天气变化，要保证在后面沉淀的10分钟，水温变化不是很大。一个是控制氯化钾的加入量，二是保证这10分钟，饱和的氯化钾析出的晶体不是很多，在过滤时，不会因为氯化钾晶体太多，而额外增加洗涤次数。
(2)调整加入顺序。原加入顺序，先加氟化钾生成了沉淀，溶液浑浊，再加氯化钾无法控制加入量，无法判断氯化钾是否达到饱和并出现少量结晶。并且氟硅酸钾应在饱和的氯化钾溶液下，沉淀完全，所以应先加氯化钾。 SiO32-+6F-+6H++2K+=K2SiF6↓+3H2O，当氯化钾饱和后，平衡的逆向反应被抑制。氯化钾加入少了，氟化钾无法完全沉淀。加入多了，会对洗涤造成困难。改变加入顺序，先加氯化钾至饱和，并过量0.5-1g，再加氟化钾。
(3)洗液的改变。将5%的氯化钾洗液，改为饱和的氯化钾洗液，减少洗涤过程的损失。（氯化钾在35℃时浓度为120g/L，25℃时浓度为100g/L)，氯化钾饱和洗液中氯化钾根据此浓度进行加入，再加入到饱和稍微过量。
(4)细节的注意。
①过滤前，漏斗、滤纸、筷子，都需要用饱和的氯化钾进行润洗调好。如果对样品要求精密度和准确度高，用于水解的沸水也需要加酚酞，用氢氧化钠调到刚变微红。
②过滤时，当滤纸上的氟硅酸钾沉淀上混有氯化钾结晶体，需要洗去氯化钾结晶体，除去氯化钾结晶体上面的酸，中和时，消耗氢氧化钠的量为1mL左右。如果滤液中有结晶体，为氯化钾结晶。合理的现象是，过滤过程中和滤液中的结晶体为少量。
(5)对终点颜色无法准确判断的情况。有一部分化验检测企业在实践中说保持中和的颜色和滴定终点的颜色一致，这里有个误区，这个颜色不是指，当你中和的颜色为浅红，你的终点就要控制为浅红；当你的终点为深玫红，你就要控制为深玫红，这样根本无法准确控制终点。其实中和酸的反应，和加热水后，氟硅酸钾水解用氢氧化钠滴定的反应实际上就是酸碱中和的反应。根据酸碱中和滴定，溶液恰变色即为终点。酸碱中和完全为恰H+与OH-反应完全，理论上为PH=7。酚酞的变色范围为8.0-9.6，所以再加入氢氧化钠到酚酞变色时，氟硅酸钾水解生成的氢氟酸已经消耗完全。所以控制在酚酞刚刚变色再过量1-2滴是比较合适的终点，可以看见微粉色，也不会因为靠眼观察颜色，平行样出现较大偏差，使结果不稳定。
(6)在终点恰好一滴变微红色，即当加入一滴整个溶液变为微红色后，搅拌30S不褪色。如果褪色了，再一滴一滴加入至刚好整个溶液微红色，搅拌30S不褪色，再过量1-2滴即可。
(7)滴定时速度的控制。刚加入沸水时，氟硅酸钾还正在水解。如果立刻快速滴定，会造成氟硅酸钾未水解完全，终点提前到达。如果滴定的整个过程，速度又太慢，水温下降到70℃以下，可能氢氧化钠标液会与氟硅酸钾水解生成的硅酸反应，延长终点，使结果偏高。
5 结论
实验以后的数据比以前更稳定和准确。
