鋁酸鈉溶液全堿分析的影響因

李銀菊

摘 要：鋁酸鈉溶液全堿分析屬于酸堿滴定分析，分析過程酸堿反應生成的CO2，對滴定分析結(jié)果造成影響，所以溶液要進行煮沸1-2min，以趕跑溶液中的CO2，但同時溶液中過量的鹽酸的揮發(fā)，指示劑指示終點的變化，也對滴定分析結(jié)果造成影響。本文主要探討全堿分析過程對滴定分析結(jié)果的影響因素。

關(guān)鍵詞：鋁酸鈉溶液;溫度;揮發(fā);酚酞指示劑

1 背景

拜耳法氧化鋁生產(chǎn)過程物料--鋁酸鈉溶液，在各生產(chǎn)階段了解其中的全堿含量，是生產(chǎn)過程中一項重要的分析指標，對氧化鋁生產(chǎn)管理控制有著重要的意義。鋁酸鈉溶液中堿存在的形式有苛性堿和碳酸堿，這兩種堿的總和稱為全堿，所以全堿的分析實際是對這兩種形式堿含量的分析?？列詨A是指鋁酸鈉溶液中游離的OH-根，以Na2OK來表示;而鋁酸鈉溶液中CO3-的含量以Na2OC來表示，即碳酸堿;全堿則以Na2OT表示。

2 全堿分析方法

在測定全堿時，同時對鋁酸鈉溶液中氧化鋁含量進行測定。用過量的EDTA絡合氧化鋁，再在試樣溶液中加入過量的鹽酸，進行加熱煮沸1-2min，使反應完全，然后用標準氫氧化鈉溶液返滴定過量的鹽酸，測定全堿含量;再用標準醋酸鋅溶液返滴定過量的EDTA，測定氧化鋁含量。但在滴定全堿含量過程，過剩的EDTA在酚酞變色時，要離解出一個氫離子，消耗等當量的堿，因此計算全堿時應加以補正。以下為相關(guān)的化學反應式：

加入過量EDTA和鹽酸化學反應式：

NaAl（OH）4+Na2H2Y+2HCl（pH=5）→NaAlY+2NaCl+4H2O

NaOH+HCl→NaCl+H2O

Na2CO3+2HCl→2NaCl+H2O+CO2

返滴定化學反應式：

HCl+NaOH→NaCl+H2O

NaAlY+NaOH→Na2Al（OH）Y

Na2H2Y+NaOH→NaAlY+H2O

式中Na2H2Y為EDTA二鈉。

分析結(jié)果計算：

式中：

V-所取試樣的毫升數(shù);

V1-加入0.3226mol/L鹽酸標準溶液的毫升數(shù);

V2-消耗0.3226mol/L氫氧化鈉標準溶液的毫升數(shù);

V3-消耗0.03226mol/L醋酸鋅標準溶液的毫升數(shù)。

3 分析過程的影響因素

由于全堿分析屬于酸堿滴定分析，所使用的指示劑為綠光--酚酞指示劑，滴定達到終點時pH=9左右，偏堿性。而鋁酸鈉溶液溶液中碳酸堿在跟鹽酸反應后生成的CO2，在水溶液中有一定的溶解度，根據(jù)相關(guān)文獻，酸堿滴定在達到滴定終點時，在水溶液中CO2有94%左右以HCO3-形式存在，HCO3-是CO2跟氫氧化鈉反應的產(chǎn)物，說明滴定過程溶液中的CO2消耗了氫氧化鈉，影響分析結(jié)果。所以在進行酸堿滴定前，溶液要進行煮沸1-2min排除CO2，以減小分析誤差。但在煮沸過程中溶液過量的鹽酸也會造成揮發(fā)，從而影響分析結(jié)果。同時滴定分析使用的綠光--酚酞指示劑在不同的溫度下，達到變色點不同，也會對分析結(jié)果造成影響。

3.1 溶液中CO2的影響

鋁酸鈉溶液在加入過量鹽酸時，其中的碳酸堿跟鹽酸反應生產(chǎn)CO2，CO2能溶解在水中，跟水反應生產(chǎn)碳酸，常溫、常壓條件下其在水中的溶解度在0.05%以下，飽和溶液的濃度為0.033mol/L，在水溶液中大部分以水合物的形式存在，只有1%CO2與水化合形成碳酸。溶液中存在的CO2在以酚酞為指示劑，滴定達到變色終點時，會跟氫氧化鈉標準溶液反應，影響分析結(jié)果。CO2在水中溶解度跟溫度成反比關(guān)系，隨溫度的升高而降低。實驗室在常壓下，以溶液煮沸1-2min，達到排除CO2的目的。

3.2 煮沸溶液鹽酸揮發(fā)的影響

溶液在加入過量鹽酸后，需煮沸1-2min，以排除溶液中的CO2，但在煮沸過程，溶液中過量的鹽酸也會揮發(fā)，對分析結(jié)果造成影響。根據(jù)實際樣品分析時溶液的總量以純水代替，再加入鹽酸過量的量，一份直接用氫氧化鈉標準溶液滴定，另一份進行煮沸2min后，再進行滴定。滴定結(jié)果如下表1：

3.3 溶液溫度對滴定的影響

酚酞指示劑本身是有機弱酸，其能作為指示劑是酚酞分子在不同的稀酸、稀堿溶液中形成不同型體，在用標準氫氧化鈉溶液返滴定過量的鹽酸過程中，溶液pH值由酸性到滴定達到終點時pH=9左右，偏堿性。酚酞分子由無色的內(nèi)酯型結(jié)構(gòu)逐步轉(zhuǎn)變成紅色的醌式結(jié)構(gòu)，達到指示滴定終點的目的。由于酚酞指示劑本身是有機弱酸，所以在溶液中存在無色內(nèi)酯型結(jié)構(gòu)與紅色的醌式結(jié)構(gòu)電離平衡，而溶液溫度對這一電離平衡移動有影響，不同溫度全堿滴定結(jié)果，如表2。

4 影響因素分析

CO2能溶解在水中，在以酚酞為指示劑進行溶液滴定，達到變色點時pH=9左右，溶液中的CO2跟氫氧化鈉標液反應，造成分析結(jié)果偏低，所以滴定前需要煮沸1-2min，排除溶液中的CO2。從表1可以看出，由于鹽酸極易揮發(fā)，溶液煮沸過程，造成鹽酸的揮發(fā)加速，使分析結(jié)果偏高。雖然溶液溫度升高有利于酚酞指示劑的電離，解離出更多的紅色的醌式結(jié)構(gòu)，使滴定終點提前，但從表2的對比數(shù)據(jù)可以看出，同一樣品在不同溶液溫度下，隨溫度的升高分析結(jié)果偏低，說明溶液溫度的升高可能使酚酞指示劑電離平衡向無色內(nèi)酯型結(jié)構(gòu)移動，或者溫度升高使酚酞分子發(fā)生內(nèi)部結(jié)構(gòu)重排，使紅色醌式結(jié)構(gòu)減少，滴定分析時只有在滴加更多的氫氧化鈉標液后，紅色的醌式結(jié)構(gòu)達到一定濃度時，人眼才能識別出顏色的變化，從而造成分析結(jié)果偏低。

5 結(jié)論

樣品分析過程產(chǎn)生的CO2可以通過煮沸，消除影響，但同時必須注意鹽酸的揮發(fā)會造成分析結(jié)果偏高，溶液的溫度會影響酚酞指示劑的滴定終點，且隨溫度的升高，使分析結(jié)果偏低。

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