氢氧化钠和碳酸钠作为重要的基本化工原料,氢氧化钠在石油、化工、纺织等行业得到广泛的应用,具有较高的经济延伸价值。氢氧化钠和碳酸钠含量作为主要性能指标,通常情况下可以反映工业用氢氧化钠产品的质量,所以,测定氢氧化钠和碳酸钠含量对氯碱生产具有重要的意义。笔者利用国标规定方法——氯化钡法和双指示剂法对工业氢氧化钠产品中氢氧化钠和碳酸钠含量进行测定,并对实验结果进行分析。
双指示剂法测定氢氧化钠和碳酸钠含量
1、测定原理
利用盐酸滴定氢氧化钠和碳酸钠时,可用酚酞和甲基橙两种不同指示剂测定工业氢氧化钠中的氢氧化钠、碳酸钠含量,滴定过程中会出现两个终点,反应方程式为:NaOH+HCl→NaCl+H2O;Na2CO3+HCl→NaHCO3+NaCl。
加入甲基橙指示剂,这时碳酸氢钠生成二氧化碳,反应的方程式为:NaHCO3+HCl→NaCl+H2O+CO2↓。
氢氧化钠和碳酸钠的含量可以根据两次消耗盐酸标准溶液的体积及盐酸标准溶液的浓度进行计算。
2、试剂和仪器
浓度为1mol/L的盐酸标准溶液,质量浓度为1g/L的甲基橙指示剂,质量浓度为10g/L的酚酞指示剂;1支酸式滴定管,1只1000mL的容量瓶,1支50mL的移液管,若干个三角瓶、称量瓶。
3 测定步骤
3.1 盐酸标准溶液的标定。①准确称取一定量基准物质(碳酸钠)0.2g(精确至0.0001g)于100mL锥形瓶中,然后加入50mL的去离子水进行加热溶解。②将碳酸钠溶解后,加入8-10滴甲基红——溴甲酚绿指示剂,利用0.1mol/L的HCl溶液将溶液由绿色滴定成暗红色,在电炉上加热煮沸2min,除去其中的二氧化碳。冷却后再继续用HCl溶液滴定至暗红色,记录读数。
3.2 氢氧化钠和碳酸钠含量测定。准确称取工业氢氧化钠样品10g称准至0.0001g,注入1000mL容量瓶中,用水稀释至刻度,摇匀。用移液管吸取50mL稀释液放入三角瓶中,加2滴酚酞指示剂,以浓度为1mol/L的盐酸标准溶液滴定至溶液粉红色刚好消失为终点,记下读数(V1);加甲基橙指示剂1滴,继续滴定直到接近终点时,加热除去CO2,再滴定到溶液由黄色变为橙色,记下读数(V2)。
GB4348.1-2013氯化钡法测定氢氧化钠和碳酸钠含量原理
1 测定原理
1.1 氢氧化钠含量测定原理。向氢氧化钠样品溶液中先加入氯化钡,把碳酸钠沉淀,然后以溴甲酚绿-甲基红混合指示剂为指示剂,用盐酸标准滴定溶液滴定至终点。反应式为:
Na2CO3+BaCl2→BaCO3↓+2NaCl
NaOH+HCl→NaCl+H2O
1.2 碳酸钠测定原理。试样溶液用盐酸标准滴定溶液滴定,选择溴甲酚绿-甲基红混合指示剂,测定氢氧化钠与碳酸钠总含量,然后减去氢氧化钠含量。
2 试剂和仪器
2.1 实验试剂。1mol/L盐酸标准滴定溶液;10g/L氯化钡溶液使用前以酚酞为指示剂,再用氢氧化钠溶液调至微红色;10g/L酚酞指示剂;溴甲酚绿-甲基红混合指示剂:将三份1g/L溴甲酚绿的乙醇溶液和一份2g/L甲基红的乙醇溶液混合。溶液Ⅰ:准确称取0.1g溴甲酚绿,溶于95%乙醇,用95%乙醇稀释至100mL。溶液Ⅱ:准确称取0.2g甲基红,溶于95%乙醇,用95%乙醇稀释至100mL。取30mL溶液Ⅰ、10mL溶液Ⅱ,混匀。
2.2 实验仪器及设备。分析天平、电炉、容量瓶、烧杯、洗瓶、移液管、胶头滴管、玻璃棒和锥形瓶等。
3 测定步骤
3.1 盐酸标准溶液的标定。①准确称取一定量基准物质(碳酸钠)0.2g(精确至0.0001g)于100mL锥形瓶中,加入50mL去离子水加热溶解。②溶解碳酸钠后,加入甲基红——溴甲酚绿指示剂8-10滴,用近似0.1mol/LHCl溶液滴定至溶液由绿色变成暗红色,于电炉上加热煮沸2min去除二氧化碳。
3.2 氢氧化钠含量测定。①利用差量法称取1g固体工业氢氧化钠样品置于干燥的烧杯中,将其迅速溶解,然后将其转移到100mL容量瓶中进行处理。②量取去离子水50mL,将其注入250mL锥形瓶中,加入5mL氯化钡溶液。准确移取10.0mL试样溶液注入到该锥形瓶中,滴2-3滴酚酞指示剂,摇匀,用盐酸标准溶液密闭滴定至终点。
3.3 碳酸钠含量的测定方法。①量取去离子水50mL,将其注入250mL的锥形瓶中,移取10.0mL试样溶液,注入该锥形瓶中,滴加8-10滴溴甲酚绿-甲基红混合指示剂溶液,然后进行摇匀。②用盐酸标准溶液密闭滴定至溶液由绿色变为酒红色,煮沸2min去除二氧化碳,冷却后,继续滴定至溶液呈酒红色即为终点。
结语
通过以上2种分析方法,对工业氢氧化钠中氢氧化钠和碳酸钠含量进行测定,通过对比实验可以看出:①双指示剂法操作简便,终点观察不明显,误差较大,测定结果偏高。②国标法(GB4348.1-2013)氯化钡法分别滴定氢氧化钠和碳酸钠含量,并且由于采用溴甲酚绿-甲基红混合指示剂,变色敏锐,误差较双指示剂法低。因此,建议采用GB4348.1-2013规定的氯化钡法进行分析。

