混合碱滴定分析

杨文静， 黎学明， 李武林， 牛丽丹

(重庆大学化学化工学院，重庆400044)

0 引言

混合碱一般是由碳酸钠、碳酸氢钠以及氢氧化钠的一种或几种组成。混合碱滴定分析是分析化学实验课的重要组成部分，而目前广泛使用的滴定方法是酚酞+甲基橙双指示剂法，其测定结果准确度及重现性较差［1-2］。为解决上述问题，众多改进和替代方法早已报道，如使用混合指示剂法［3-5］、利用碳酸钠和碳酸氢钠在氯化钠水溶液中溶解度不同的分离法［6］、碳酸钡沉淀分离法［7-8］、电位滴定法［9］、等离子体原子反射光谱法［10-11］等，但这些方法均比较耗时，且操作者不易掌握。废渣中混有一部分有色杂质，使滴定分析结果的可靠性不高。本文通过对双指示剂法测定混合碱中指示剂进行优化，能够较准确地判断滴定终点，滴定结果的准确性及重现性均比较好［12-15］。

1 混合碱测定原理

混合碱滴定通常采用标准HCl溶液为滴定剂来计算产品纯度，其滴定总反应式为:

第一化学计量点时的滴定反应式为:

溶液中NaOH全部中和;Na2CO3只被滴定到NaHCO3，即只中和了一半。第二化学计量点时的滴定反应式为:

第一步生成的NaHCO3被进一步中和为CO2。

碳酸钠为多元弱碱，其 Kb1=1．79×10－4，Kb2=2．38 ×10－8，Kb1/Kb2≈104，基本满足被强酸准确滴定以及分布滴定的条件(CKb≥10－8。Kb1/Kb2≥104)。

根据其水解常数，通过计算可以得到如图1所示的碳酸钠分布系数曲线。

图1 碳酸盐分布曲线

从图1可以看出，第一化学计量点时，pH约为8．31，由于CO2－3的Kb1/Kb2的值略小于104，使滴定的第一个突跃不明显，当用酚酞作指示剂时，酚酞从红色到无色的变化不是很敏锐，终点误差较大。第二化学计量点时，pH约为3．88，溶液容易生成H2CO3过饱和溶液，影响第二化学计量点的准确判断。使得结果的准确度及重现性较差［16］。

2 实验

2．1 指示剂的选择

根据文献报道的结果，选取酚酞、甲酚红-百里酚蓝作为第一化学计量点指示剂，甲基橙作为第二化学计量点指示剂，比较不同指示剂时滴定的准确度。

2．2 混合碱液

(1)标准混合碱溶液配置。称取 2．674 9 g Na2CO3和1．987 5 g NaOH 于100 mL小烧杯中，用少量蒸馏水溶解并定量转移到1 000 mL容量瓶，稀释到相应刻度，并摇匀。

(2)称取4 g重庆某化工厂提供的碱样，加热溶于100 ml小烧杯中并定量转移到1 000 ml容量瓶，稀释到相应刻度，并摇匀。

2．3 滴定分析

用25．00 mL移液管移取25．00 mL溶液于250 mL锥形瓶中，分别加入上述指示剂，以HCl标准溶液(0．095 2 mol/L)滴定，平行测定3次。

3 结果讨论

3．1 第一化学计量点指示剂比较

由表1可以看出，使用酚酞作为第一化学计量点指示剂，由于其是从红色变到无色，颜色变化不是很敏锐，滴定剂盐酸用量很容易过等当点。如果使用甲酚红-百里酚蓝指示剂，其接近化学等当点时颜色是由紫色变为玫瑰红色，变化敏锐，其滴定剂用量较少。通过理论计算可以得知，当混合碱溶液达到第一化学等当点时，盐酸用量约为19．68 mL。可见，采用酚酞作为指示剂的结果偏大，而使用甲酚红-百里酚蓝作为指示剂的滴定结果更为合理。

表1 混合碱滴定第一化学计量点消耗盐酸量

3．2 第二化学计量点准确性比较

采用甲基橙作为第二化学计量点指示剂，对混合碱样进行分析，并通过BaCl2法对第二化学计量点盐酸用量进行了比较，结果如表2所示。

表2 混合碱滴定第二化学计量点消耗盐酸量

从表2中可以看出，采用双指示剂法滴定的结果与BaCl2法得到的结果非常接近，说明采用甲基橙作为第二化学计量点指示剂还是比较准确。下述分析混合碱样时采用甲酚红-百里酚蓝作为第一化学计量点指示剂，甲基橙作为第二化学计量点指示剂。

3．3 混合碱样的分析

重庆某化工厂提供的样品呈黑色，溶于水中后形成的溶液略显黄色，采用传统的双指示剂法滴定结果重现性也不好。采用上述建立的方法对未知碱样进行分析，并采用电位滴定法对结果进行了比较，结果如表3所示。

表3 未知碱样滴定分析结果

从滴定结果来看，双指示剂法滴定结果与电位滴定结果非常接近，可以作为该化工厂碱样的化学分析检测方法。

3．4 注意事项

(1)混合碱滴定快到终点时有可能生成H2CO3饱和溶液，pH为3．9。为了防止终点提前，需在接近终点时剧烈振荡溶液或加热以驱除CO2，本文采用的是加热溶液。

(2)本文采用双指示剂法测定混合碱的含量时，使用了甲酚红-百里酚蓝(由紫色至玫瑰红)、甲基橙(由黄色至橙色)，颜色变化明显，消除了主观因素，分析结果准确度较高，溶液中含少量有色杂质也不会影响滴定结果。

4 结语

混合碱含量的测定时使用甲酚红-百里酚蓝+甲基橙双指示剂进行滴定，通过消耗的盐酸的体积计算混合碱中的组分与含量，整个操作简洁实用，测定结果较为准确，有较大推广价值。

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