工業碳酸鈉中硫酸鹽含量的分析

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(中鹽昆山有限公司，江蘇 昆山 215300)

1 試驗部分

1.1 方法原理

將 Na2CO3用 HCl中和溶解并煮沸除去CO2,加入過量并且定量標準BaCl2溶液生成沉淀，在相應pH值下以鈣鎂特(CMG)為指示劑，用EDTA標準溶液滴定過量之BaCl2，反應終點到達時與鈣鎂特形成紅色配合物的金屬離子(過量的Ba、Na2CO3中含有的Ca和Mg)全部被EDTA螯合，顯示鈣鎂特本身的藍色，指示終點的到達，最終計算時將消耗總量減去Ca和Mg的消耗量才是實際過量Ba消耗的EDTA體積。反應如下：

Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑

M+Y=MY

1.2 試劑儀器

乙二胺四乙酸二鈉鎂(Mg-EDTA)：0.04 mol/L溶液

氯化鋇:0.02 mol/L溶液

鹽酸：1+1溶液和1 mol/L溶液

氨水：1+1溶液

硝酸：1+1溶液

無水乙醇：分析純

氨-氯化銨緩沖溶液：pH=10

鈣鎂特(CMG)：1 g/L乙醇溶液

硫酸根標準溶液：3.255 mg/mL

封閉式半微量10 mL A級滴定管

1.3 分析步驟

定量稱取Na2CO310 g(準確至0.0002 g)于250 mL燒杯中，加適量去離子水潤濕，在攪拌下滴加35 mL (1+1) HCl溶液及1 mL (1+1) HNO3溶液，加熱煮沸10 min(中間可適量添加去離子水)以趕盡CO2，冷卻至室溫，滴加(1+1) NH3·H2O溶液至pH≈8～9，再加熱至微沸并冷卻，以快速濾紙過濾并洗滌3次以上。將盛有過濾樣液的燒杯加熱煮沸，待樣液體積約為60 mL左右時停止加熱，冷卻后滴加1 mol/L HCl 2～3滴至pH≈4～5。用移液管準確移取5 mL 0.02 mol/L BaCl2溶液加入樣液，邊滴加邊震蕩燒杯，滴加完繼續震蕩一會，放置40 min。加入5 mL 0.04 mol/L Mg-EDTA溶液，20 mL無水乙醇，滴加9～10滴(1+1) NH3·H2O溶液，加入10 mL氨-氯化銨緩沖溶液，8滴鈣鎂特指示劑，用0.02 mol/L EDTA標準溶液滴定至溶液由酒紅色變為亮藍色。消耗體積記為V3。

用去離子水做空白試驗，消耗體積記為V1。

參照以上步驟另稱一份樣，在加HCl和HNO3后煮沸冷卻，然后滴加(1+1) NH3·H2O溶液至pH≈8～9左右，加熱至微沸并冷卻，以快速濾紙過濾并洗滌3次以上。將盛有所有過濾樣液的燒杯加熱煮沸，待樣液體積約為60 mL左右時停止加熱，冷卻后滴加4～5滴(1+1)NH3·H2O溶液，加入10 mL氨-氯化銨緩沖溶液，8滴鈣鎂特指示劑，用0.02 mol/L EDTA標準溶液滴定至溶液由酒紅色變為亮藍色。消耗體積記為V2。

1.4 結果計算

V1——滴定5.00 mL氯化鋇溶液EDTA標液的用量，mL；

V2——滴定鈣鎂離子總量EDTA標液的用量，mL；

V3——滴定硫酸根EDTA標液的用量，mL；

W——所取樣品質量，g。

2 結果與討論

2.1 樣品量確認及樣品前期處理

2.1.1 BaCl2溶液的加量

2.1.2 加熱煮沸驅CO2

準確稱樣并以少量水潤濕后，必須用足夠的HCl溶液使樣品完全溶解，然后加熱煮沸10 min，因為在酸溶純堿的過程中會產生大量CO2氣體，必須加熱煮沸將其趕盡，否則會形成BaCO3沉淀造成結果偏高。

2.2 干擾離子消除

2.3 加氯化鋇前溶液溶解度控制、沉淀時間、樣液酸堿度的控制

2.3.1 溶解度控制

在加BaCl2前要將樣品溶液調為弱酸性(pH≈4～5)，是減少沉淀吸附雜質的機會，并促使BaSO4晶粒長大，但酸度過高，又會使沉淀溶解，使結果偏低。另外，BaSO4沉淀是離子型晶體，在有機溶劑中的溶解度比在純水中要小，為了使BaSO4沉淀穩定，在滴定前加入樣液體積30%的無水乙醇以降低其溶解度。

2.3.2 沉淀時間

2.3.3 酸堿度控制

在樣品滴定時，加入緩沖溶液前，加9～10滴(1+1) NH3·H2O溶液，使樣液為中堿性，是確保加10 mL緩沖溶液后樣液pH在10左右。

2.4 指示劑的選擇

本試驗滴定的過程，是EDTA滴定過量剩余的Ba的過程。樣液中存在的Ca、Mg，其與EDTA的配合物穩定常數是10.69和8.69，均大于Ba的穩定常數7.86，滴定過程中Ba的反應最緩慢，除了控制滴定速度外，我們選擇了鈣鎂特(CMG)指示劑替換常用的鉻黑T指示劑，因為其顏色變化和鉻黑T相似，但比鉻黑T顏色鮮明，終點時在微量鎂離子存在情況下變色更敏銳，并且很穩定，可以長期使用。

2.5 樣品測定精確度

連續多天做平行樣測定，數據見表1。各組平行樣的相對平均偏差在0.3%～0.8%之間；標準偏差在0.0002左右；變異系數均小于1%。由此可見該方法精確度較高。

表1 平行樣測定

2.6 加標回收試驗

純堿中硫酸根以平均含量0.0250%計算，稱樣10 g，滴定前溶液體積為60 mL左右，樣液中硫酸根含量約為42 mg/L。表2是加標回收試驗數據，由此可見，該方法的樣品加標回收率令人滿意。

表2 加標回收率