電位滴定法測(cè)定砂中氯離子含量的應(yīng)用研究

陳才智

摘 要：本文通過(guò)分析電位滴定法的試驗(yàn)條件，并在進(jìn)行電位滴定法與莫爾法精密度對(duì)比試驗(yàn)后，以最終的試驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ)闡述了電位滴定法測(cè)定砂中氯離子含量的優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：電位滴定法;砂;氯離子;含量;應(yīng)用

0 引言

海砂作為同樣包含天然河砂應(yīng)用優(yōu)勢(shì)的砂種，若能夠保證其氯離子含量的控制合理性，將能夠充分發(fā)揮其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。電位滴定法作為測(cè)定砂中氯離子含量的主要方式，相較莫爾法能夠?qū)悠奉伾鶐?lái)的測(cè)量誤差最大限度的縮減，正因如此對(duì)電位滴定法應(yīng)用在砂中氯離子含量測(cè)量環(huán)節(jié)具有極為重要的應(yīng)用價(jià)值。

1 原材料與試驗(yàn)方法

本次試驗(yàn)所選擇的儀器主要為電位滴定儀、25毫升的棕色酸式滴定管、分度值為0.1 g，0.000 1 g的電子天平、5毫升與50毫升的移液管以及鼓風(fēng)干燥箱[1];選擇的試劑為每升0.01摩的氯化鈉溶液、每升0.1摩的氫氧化鈉溶液、每升0.010 1摩硝酸銀溶液、每升100毫克的硫化二鈉溶液、鹽酸、30%濃度的雙氧水以及5%濃度的鉻酸鉀指示劑溶液;本次試驗(yàn)中所選取的測(cè)定砂樣的基礎(chǔ)性能如表1所示。

1.1 電位滴定法試驗(yàn)條件

1.1.1 pH值對(duì)電位滴定法產(chǎn)生的影響

稱(chēng)取適量通過(guò)干燥箱處理后的砂樣A與B各500克后，分別將其放置于磨口瓶?jī)?nèi)并注入500毫升蒸餾水，注入瓶中后搖動(dòng)并靜置兩個(gè)小時(shí)。隨后設(shè)定5分鐘的搖動(dòng)時(shí)間間隔，共計(jì)3次搖動(dòng)以達(dá)到其中包含的氯鹽充分溶解的目的，隨后將已經(jīng)有明顯澄清現(xiàn)象出現(xiàn)的上部液體做過(guò)濾處理;利用移液管抽取50毫升試液分別放置于加入了4毫升濃度為每升0.01摩的氯化鈉溶液中。想要實(shí)現(xiàn)pH值調(diào)節(jié)的目標(biāo)，需要使用規(guī)定濃度的氫氧化鈉與鹽酸，最終應(yīng)形成pH值為3至12的溶液（pH值設(shè)定差異間隔為2）[2];每個(gè)燒杯中均應(yīng)加入電磁攪拌子，且需要將燒杯放置于電磁攪拌器上部，同時(shí)利用銀與甘汞電極連接電位滴定儀，遵循緩慢滴定法向其中加入硝酸銀溶液，每次滴入的溶液應(yīng)控制在0.1毫升左右，直至電勢(shì)出現(xiàn)突變現(xiàn)象，此時(shí)則意味著當(dāng)點(diǎn)已經(jīng)過(guò)去，直至達(dá)到電勢(shì)平緩的目的。隨后需要利用二次微商法對(duì)硝酸銀溶液所消耗的體積進(jìn)行計(jì)算，以此為基礎(chǔ)得出最終的氯離子含量;對(duì)比進(jìn)行的空白試驗(yàn)中，應(yīng)首先選擇一個(gè)裝有50毫升蒸餾水的燒杯，滴入4毫升的氯化鈉溶液，在緩緩滴入硝酸銀溶液的基礎(chǔ)上直至最初的滴加終點(diǎn)的出現(xiàn)。

1.1.2 電位滴定法受砂中S2-的影響

選擇將砂樣C與D經(jīng)由1.1.1的處理方式獲取到砂濾液，分別在分成的六個(gè)燒杯中滴加氯化鈉溶液與1至5毫升濃度為每升100毫克的硫化二鈉溶液，測(cè)量獲得最終所消耗的硝酸銀溶液體積繼而計(jì)算出氯離子含量，空白試驗(yàn)組與上述保持一致。

需要注意的是，為得出若砂中含有S2-確實(shí)會(huì)對(duì)砂的性能有影響的結(jié)論，建議為其設(shè)計(jì)補(bǔ)充試驗(yàn)以保證結(jié)論的準(zhǔn)確性。在將50毫升的C與D的濾液分別放置于燒杯后，分別在其中加入4毫升的濃度為每升0.01摩的氯化鈉溶液，以及2毫升濃度為30%的過(guò)氧化氫溶液，依照1.1.1試驗(yàn)流程進(jìn)行測(cè)量后，能夠計(jì)算出最終做消耗的硝酸銀溶液體積，以此為基礎(chǔ)測(cè)定最終的溶液中氯離子含量。所進(jìn)行的空白試驗(yàn)：首先利用移液管吸取4毫升的濃度為每升0.01摩的氯化鈉溶液與2毫升的濃度為30%的過(guò)氧化氫溶液，將兩種溶液加入到裝有50毫升蒸餾水的燒杯中。隨后以電磁攪拌的方式在其中緩緩加入硝酸銀溶液，直至確認(rèn)已經(jīng)能夠顯現(xiàn)第一個(gè)終點(diǎn)后方可停止空白試驗(yàn)。

1.2 莫爾法與電位滴定法的使用精密度對(duì)比試驗(yàn)

1.2.1 電位滴定法

首先需要取砂樣A與B，根據(jù)1.1.1中所闡述的標(biāo)準(zhǔn)砂樣處理流程獲得砂濾液，并利用移液管將50毫升的濾液轉(zhuǎn)移至燒杯中，隨后需要在其中加入4毫升的濃度為每升0.01摩的氯化鈉溶液與2毫升30%濃度的過(guò)氧化氫溶液。最后選擇應(yīng)用1.1.1中應(yīng)用到的測(cè)量方法獲得試驗(yàn)過(guò)程中所消耗的硝酸銀溶液體積，以此為依據(jù)計(jì)算出需求的氯離子含量，至少應(yīng)進(jìn)行6次平行測(cè)量才能夠保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)獲取準(zhǔn)確性;用于對(duì)比的空白試驗(yàn)：準(zhǔn)備一個(gè)放置了50毫升蒸餾水的干凈燒杯，在其中加入4毫升濃度為每升0.01摩的氯化鈉溶液與2毫升的濃度為30%的過(guò)氧化氫溶液，并在經(jīng)過(guò)電磁攪拌后緩慢加入硝酸銀溶液，直至首個(gè)終點(diǎn)出現(xiàn)方可停止試驗(yàn)。最后應(yīng)使用二次微商法計(jì)算出硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液的消耗體積，為后續(xù)得出相應(yīng)的試驗(yàn)結(jié)果奠定基礎(chǔ)。

1.2.2 莫爾法

取出一定量的砂樣A與B后，需要嚴(yán)格遵循1.1.1的砂樣處理流程后才能夠獲得砂濾液，利用移液管吸取580毫升濾液后將其注入至三角瓶中，且需要在其中加入1毫升且濃度為5%的鉻酸鉀指示劑，緩慢在其中加入適量硝酸銀溶液后即可使其逐漸呈現(xiàn)磚紅色，產(chǎn)生此種現(xiàn)象即可標(biāo)志著已經(jīng)進(jìn)入到了此次試驗(yàn)的終點(diǎn)，從而得出試驗(yàn)流程中所消耗的硝酸銀溶液的體積，獲得砂樣中氯離子的具體含量。同樣需要至少進(jìn)行6次以上的平行測(cè)量后，才能獲取到準(zhǔn)確的平行測(cè)量結(jié)果;選擇進(jìn)行的空白試驗(yàn)：首先選擇利用移液管吸取50毫升的蒸餾水，并將其注入至三角瓶中，隨后加入1毫升濃度為5%的鉻酸指示劑。過(guò)程中應(yīng)逐漸在溶液中滴入其中，直至出現(xiàn)磚紅色，并將其作為試驗(yàn)中點(diǎn)。以此節(jié)點(diǎn)為依據(jù)，即可通過(guò)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)獲取到試驗(yàn)過(guò)程中所消耗的硝酸銀溶液體積數(shù)值。

2 結(jié)果與討論

2.1 電位滴定法試驗(yàn)條件的深入分析

2.1.1 砂濾液所展現(xiàn)出的pH值對(duì)電位滴定法的關(guān)鍵影響

通過(guò)對(duì)砂濾液的pH值進(jìn)行調(diào)節(jié)即可獲得與之對(duì)應(yīng)的一系列梯度的溶液，在對(duì)其使用電位滴定法進(jìn)行測(cè)量后，所獲得的結(jié)果如表2與表3所示，而與之相對(duì)應(yīng)的空白組，所消耗的硝酸銀體積最終確定為4.35毫升。

由表2與表3中的內(nèi)容可知，能夠明顯看到，在砂濾液pH值3至11范圍內(nèi)，所消耗的硝酸銀溶液體積并不會(huì)發(fā)生明顯變化。而若砂濾液pH值在12以上，則對(duì)應(yīng)的消耗硝酸銀溶液的體積將會(huì)有大幅度的提升，不僅產(chǎn)生了褐色不溶物，且在此種狀態(tài)下滴定終點(diǎn)也同樣無(wú)法得到。而導(dǎo)致出現(xiàn)此種現(xiàn)象，關(guān)鍵在于強(qiáng)堿條件下，氫氧離子與銀離子會(huì)發(fā)生反應(yīng)，最終形成氧化二銀，其表現(xiàn)出的性狀為黑色沉淀。整個(gè)滴定環(huán)節(jié)建議在酸性環(huán)境下進(jìn)行，相較莫爾法電位滴定法的適用范圍更廣。另外由于莫爾法中所包含的K2CrO4是弱酸鹽的一種，在加入CrO42-后會(huì)與其中的氫離子產(chǎn)生反應(yīng)，最終使得溶液整體濃度下降，無(wú)法形成沉淀以至于對(duì)最終滴定終點(diǎn)產(chǎn)生不良影響。

2.1.2 砂中所包含的S2-對(duì)電位滴定法所產(chǎn)生的影響

由于不同環(huán)境下的砂表面附著離子不同，若其表面附著陰離子過(guò)多將會(huì)對(duì)最終的氯離子含量數(shù)值產(chǎn)生影響，在使用電位滴定法后所最終獲得的結(jié)果如表4與表5所示，對(duì)比的試驗(yàn)空白組最終所消耗的硝酸銀溶液體積數(shù)值為4.35毫升。

總結(jié)表4與表5內(nèi)容后可知，伴隨S2-濃度的提升氯離子含量也將會(huì)逐漸提升。莫爾法試驗(yàn)環(huán)節(jié)，使用鉻酸鉀指示劑后將會(huì)在S2-濃度達(dá)到一定限值后由于生成沉淀原因影響最終的氯離子含量數(shù)值。

通過(guò)在砂濾液中加入2毫升濃度為30%的過(guò)氧化氫溶液，最終所獲得的結(jié)果如表6所示，空白組消耗的硝酸銀體積為4.35毫升。

由表6中內(nèi)容可知，在加入過(guò)氧化氫后氯離子含量相較以往有了明顯降低，從側(cè)面反映出了在砂中包含S2-，過(guò)氧化氫的加入使得S2-減少，因此有必要在應(yīng)用電位滴定法的情況下在濾液中加入規(guī)定濃度的過(guò)氧化氫溶液。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，相較莫爾法，電位滴定法將顏色帶來(lái)的數(shù)值誤差減少，終點(diǎn)判斷準(zhǔn)確性有明顯提升。實(shí)際應(yīng)用此種方法時(shí)，應(yīng)將濾液的pH值控制在3至11的范圍內(nèi)。電位滴定法精度與重現(xiàn)性均要優(yōu)于莫爾法，具有推廣與應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]羅浩，陳樂(lè)，黃澤濤.電位滴定法在食用油中過(guò)氧化值的不確定度測(cè)評(píng)分析[J].現(xiàn)代食品，2020（2）：195-196+201.

[2]趙雷，趙波，賈振福，等.電位滴定法在礦石分析中的應(yīng)用進(jìn)展[J].應(yīng)用化工，2020（5）：1236-1239.