三聚磷酸钠 滴定

1、三聚磷酸钠水解及滴定法测量其含量吴桂玲, 周骏宏,卢玉莲, （黔南民族师范学院 化学与化工系，贵州 都匀 558000）摘要：常温下，研究了三聚磷酸钠在不加酸与加不同浓度酸条件下溶解放置后发生水解的情况，并对三聚磷酸钠在加热时间不同的条件下与硝酸、氢氧化钠反应后生成正磷酸盐的情况进行了探究，结果显示溶液的pH和温度对三聚磷酸钠的水解速率有很大的影响。同时，用滴定法测定了三聚磷酸钠的含量。关键词：三聚磷酸钠;水解;滴定法Hydrolysis and Measure the Content of Sodium Tripolyphosphate in the Method of TitrationW

2、U Gui-ling, ZHOU Jun-hong, LU Yu-lian, （Department of Chemistry and Chemical Engineering, Qiannan Normal College for Nationalities, Duyun 558000, Guizhou）Abstract: Study the situation of the hydrolysis of sodium tripolyphosphate dissolved in different concentrations of the acid and without acid at r

3、oom temperature, and study the situation of sodium tripolyphosphate generating orthophosphate in the reaction with nitric acid and sodium hydroxide under conditions of different heating time. The results show that pH and temperature are the great influence on the rate of hydrolysis of sodium tripoly

4、phosphate. Determine the content of sodium tripolyphosphate in the method of titration at the same time. Key words: Sodium tripolyphosphate; Hydrolysis; Titration 1 前言三聚磷酸钠是一种无机盐1，其化学式为Na5P3O10，俗称五钠2，亦称三聚磷酸钠、磷酸五钠和焦偏磷酸钠3，英文名为STTP，其为白色粉末状，易溶于水，其溶解度为13 g/100 g，溶于水后的溶液呈碱性。三聚磷酸钠是合成洗涤剂的重要成分，国内市场上销售三聚磷酸钠产品

5、约有90%以上用于合成洗涤助剂，仅小部分用于水处理4、表面活性剂及食品添加剂等。本样品取自于贵州剑峰化工股份有限公司。该公司主要用三聚磷酸钠合成洗涤助剂、工业水软水剂、制革预鞣剂、染色助剂、有机合成催化剂、医药工业分散剂和食品添加剂等5。作者简介：吴桂玲，女，硕士，讲师，主要从事无机化学的教学及研究工作测定三聚磷酸钠含量的分析方法主要有容量法9、重量法10、离子交换柱法11、纸上层析法12、离子色谱法13等，本文用滴定法测定了贵州剑峰化工股份有限公司三聚磷酸钠样品中三聚磷酸钠的含量，并探讨了溶液的pH和温度对三聚磷酸钠水解速率的影响。2 实验部分2.1 原料三聚磷酸钠2.2 仪器酸式和碱式滴定

6、管(50 mL)、量筒(50 mL)、锥形瓶(250 mL）、万用电炉(1000 w)、容量瓶(1000 mL、250 mL、100 mL)、洗耳球、移液管(50 mL、25 mL)、电子天平(精确度±0.0001 g)2.3 试剂甲基橙指示剂(1 g/L)、百里香酚酞指示剂(10 g/L)、酚酞指示剂(10 g/L)、氢氧化钠溶液(12.5 mol/L)、硝酸溶液(1+10)和(1+5)、盐酸溶液(0.5 mol/L)、氢氧化钠标准溶液(0.5000 mol/L)、草酸基准物2.4 实验方法2.4.1 三聚磷酸钠含量测定的原理剑峰公司的样品中三聚磷酸钠在酸性介质中被酸解成正磷酸，调

7、整溶液pH值为34之间，正磷酸以磷酸二氢根(H2PO4-)形式存在于溶液中。然后用氢氧化钠(NaOH)标准溶液滴定溶液的pH值为810之间，使磷酸二氢根(H2PO4-)转化为磷酸一氢根(HPO42-)，此时，酸碱等摩尔反应从而间接测定出样品中三聚磷酸钠的含量。其反应式为：Na5P3O10 + 5HNO3 + 2H2O = 5NaNO3 + 3H3PO4H3PO4 + NaOH = NaH2PO4 + H2ONaH2PO4 + NaOH = Na2HPO4 + H2O2.4.2 三聚磷酸钠含量测定的实验步骤2.4.2.1 氢氧化钠标准溶液的配制及标定氢氧化钠标准溶液(0.5000 mol/L)的

8、配制：准确称量2.0000 g氢氧化钠固体于100 mL的烧杯中，加蒸馏水，小心搅拌使之溶解，冷却至室温，然后定量转移至100 mL的容量瓶中，定容，摇匀，转移到试剂瓶内，贴上标签待后面使用。准确称取1.6 g左右H2C2O4·2H2O置于250 mL烧杯中，加入一定量蒸馏水，小心搅拌使之溶解，冷却至室温，然后定量转移至250 mL的容量瓶中，定容，摇匀。用25 mL移液管移取25.00 mL的草酸溶液于250 mL的锥形瓶中，加入12滴酚酞指示剂，用氢氧化钠标准溶液(0.5000 mol/L)滴定至粉红色且30 s不褪色即达到滴定终点。平行滴定三次，记录数据，数据见表1。2.4.2

9、.2 数据记录及处理计算氢氧化钠溶液的实际浓度： 表1 标定氢氧化钠溶液实际浓度的数据记录Table 1 Data records of the actual concentration of calibration the sodium hydroxide solution序号项目 123草酸质量m(g)1.3959草酸的体积V(mL)25.0025.0025.00氢氧化钠的体积V(mL)4.544.624.65氢氧化钠的浓度c (mol/ L)0.48800.47960.4765氢氧化钠的平均浓度c (mol/L) 0.4814相对偏差0.011012.4.3 三聚磷酸钠含量测定精确称取样

10、品1 g(精确至0.0002 g)于250 mL的锥形瓶中，加入50 mL蒸馏水，再加入25 mL硝酸溶液(1+10)，摇匀，再加入几粒沸石，置于1000 w的万用电炉上加热沸腾不同的时间，取下，冷却至室温，加入1滴甲基橙指示剂(1 g/L)，用胶头滴管加入氢氧化钠溶液(12.5 mol/ L)并不断搅拌至黄色，用0.5 mol/L盐酸溶液滴定至粉红色(30 s不褪色即达到滴定终点)，在锥形瓶中加入15滴百里香酚酞指示剂，最后用标定出的实际浓度为0.4814 mol/L氢氧化钠标准溶液滴定至蓝色且30 s不褪色即达到滴定终点。平行滴定三次，记录消耗氢氧化钠标准溶液的体积。数据见表2。2.4.4

11、 数据记录及处理计算三聚磷酸钠含量的质量分数：式中：X-三聚磷酸钠含量 (%)；C-氢氧化钠标准溶液的实际浓度 (mol/L)； V-滴定时，消耗氢氧化钠标准溶液的体积 (mL)； m-样品的质量 (g)；368/3-三聚磷酸钠的摩尔质量 (g/mol)表2 测定三聚磷酸钠含量的数据记录及计算其质量分数Table 2 Data records of the content and the mass fraction of Sodium tripolyphosphate项目加热时间(min)序号样品质量(g)消耗0.4814 mol/L氢氧化钠的体积V(mL)三聚磷酸钠(W%)平均三聚磷酸钠(W

12、%)011.000011.5067.9167.8521.000011.4567.6130.999911.5068.03511.000016.4296.9696.8520.999916.3896.7430.999916.4096.841011.000016.4296.9697.1821.000016.4597.1431.000016.5097.441510.999916.6598.3398.4221.000016.6598.3230.999916.7098.622010.999916.8099.2299.1121.000016.8099.2131.000016.7598.912510.99991

13、6.8099.2299.3321.000016.8699.5631.000016.8099.213011.000016.8599.5099.3120.999916.7899.1030.999916.8299.33 三聚磷酸钠含量测定的结论样品在加热不同的时间下，消耗氢氧化钠标准溶液的体积和测得的三聚磷酸钠的含量数据见表2，结果显示加热到30 min时测得的三聚磷酸钠的含量与加热25 min时测得的三聚磷酸钠的含量相近，并且含量接近100%，说明在此条件下，加热25 min时三聚磷酸钠几乎完全水解。结论：加热时间越长三聚磷酸钠与硝酸（1+10）反应越充分，得到的磷酸越多，测得的样品中三聚磷酸钠的

14、含量越高，并且在025 min，随着加热时间的增长，三聚磷酸钠在酸性条件下水解越完全，加热是影响三聚磷酸钠水解的一个重要因素。2.5 三聚磷酸钠的水解2.5.1 三聚磷酸钠的水解原理三聚磷酸钠可以发生水解反应生成焦磷酸钠(Na4P2O7)、磷酸一氢钠(Na2HPO4)磷酸二氢钠(NaH2PO4)1，水解速率随着温度和pH的改变而改变，三聚磷酸钠水解6的反应方程式为：Na5P3O10 + H2O = Na4P2O7 + NaH2PO4Na5P3O10 + H2O = Na3HP2O7 + Na2HPO4Na3HP2O7 + H2O = Na2HPO4 + NaH2PO4其总反应式为：2Na5P3

15、O10 + 3H2O = Na4P2O7 + 2NaH2PO4 +2Na2HPO4 三聚磷酸钠水解的实验步骤2.5.2.1 样品溶液的配制称取5 g样品(精确至0.0002 g)于250 mL的烧杯中，加入蒸馏水，搅拌使其溶解，移入1000 mL的容量瓶中7，用水稀释至刻度线处，定容，摇匀，转移到试剂瓶内，贴上标签，待测量时使用(样品一)。称取5 g样品(精确至0.0002 g)于250 mL的烧杯中，加入蒸馏水，搅拌使其溶解，移入1000 mL的容量瓶中，用水稀释至刻度线处，定容，摇匀，转移到烧杯中放置到恒温箱中，在50 下恒温30 min后再滴定(样品二)。称取5 g样品(精确至0.000

16、2 g)于250 mL的烧杯中，加入蒸馏水，然后再加入100 mL硝酸(1+10)，搅拌使其溶解，移入1000 mL的容量瓶中，用水稀释至刻度线处，定容，摇匀，转移到试剂瓶内，贴上标签，待测量时使用(样品三)。称取5 g样品(精确至0.0002 g)于250 mL的烧杯中，加入蒸馏水，然后再加入100 mL硝酸(1+5)，搅拌使其溶解，移入1000 mL的容量瓶中，用水稀释至刻度线处，定容，摇匀，转移到试剂瓶内，贴上标签，待测量时使用(样品四)。2.5.2.2 样品的滴定配制好样品以后，立即用移液管移取50 mL的样品溶液于250 mL的锥形瓶中，加入一滴甲基橙指示剂，样品一呈黄色，用0.5

17、mol/L的盐酸小心滴定至粉红色(30 s不褪色即达到滴定终点)，在锥形瓶中加入5滴百里香酚酞指示剂，最后用0.4814 mol/L氢氧化钠标准溶液滴定至蓝色且30 s不褪色即达到滴定终点。平行滴定三次，记录消耗的氢氧化钠标准溶液的体积。样品二和样品三加入甲基橙指示剂后溶液呈红色，用胶头滴管加入氢氧化钠溶液(12.5 mol/L)并不断搅拌至黄色，用0.5 mol/L盐酸溶液滴定至粉红色(30 s不褪色即达到滴定终点)，在锥形瓶中加入5滴百里香酚酞指示剂，最后用0.4814 mol/L氢氧化钠标准溶液滴定至蓝色且30 s不褪色即达到滴定终点。平行滴定三次，记录消耗的氢氧化钠标准溶液的体积。间隔

18、不同的时间用以上同样的方法测定三聚磷酸钠的水解情况，并记录实验数据。2.5.2.3 数据记录及处理表3 三聚磷酸钠在常温下水解数据(样品一)Table 3 The data of hydrolysis of Sodium tripolyphosphate at room temperature(sample one)项目时间样品序号样品量V(mL)0.5 mol/L盐酸溶液V(mL)0.4814mol/L氢氧化钠标准溶液V(mL)三聚磷酸钠含量(W%)三聚磷酸钠平均含量(W%)0 min1502.512.8066.1466.142502.502.8066.143502.502.8066.141

19、5 min1502.602.8066.1466.142502.602.8066.143502.602.8066.1410小时1502.702.9569.6870.072502.682.9569.683502.653.0070.8612小时1502.653.1073.2273.222502.653.1073.223502.613.1073.225天 1502.683.1273.7073.382502.673.1073.223502.703.1073.2215天1502.703.1073.2273.302502.703.0972.993502.683.1273.7034天1502.603.1073

20、.2273.222502.653.1073.223502.603.1073.22 表4 三聚磷酸钠在恒温50 下水解数据(样品二)Table 4 The hydrolysis date of sodium tripolyphosphate at constant temperature 50 (sample 2)项目加热时间样品序号样品量V(mL)0.5 mol/L盐酸溶液V(mL)0.4814 mol/L氢氧化钠标准溶液V(mL)三聚磷酸钠含量(W%)三聚磷酸钠平均含量(W%)30 min1502.502.8567.3268.112502.502.9068.503502.502.9068.5

21、02小时1502.603.0070.8671.232502.603.0171.983502.573.0070.867小时1502.853.1273.7073.382502.813.1073.223502.853.1073.229小时1502.953.2075.5875.982502.823.2576.773502.903.2075.5810小时1502.903.2075.5875.982502.903.2075.583502.853.2576.77 图1 三聚磷酸钠在加不同浓度硝酸溶液下的水解曲线Fig.1 The hydrolysis curves of Sodium tripolyphos

22、phate under various concentrations of nitric acid solution表5 向三聚磷酸钠加100 mL(1+10)和100 mL(1+5) 硝酸溶液的水解数据(样品三和样品四)Table 5 The hydrolysis data of sodium tripolyphosphate plus 100 mL (1 +10) and 100 mL (1 +5) nitric acid solution (sample three and sample four)项目放置时间样品序号样品量V(mL)12.5mol/L氢氧化钠溶液（滴）0.5mol/L盐

23、酸溶液V(mL) 0.4814 mol/ L氢氧化钠标准溶液V(mL)三聚磷酸钠含量(W%)三聚磷酸钠平均含量(W%)样品三样品四0小时1507120.901.402.902.8568.5067.3268.5067.712506121.701.502.902.8568.5067.323506111.551.402.902.9068.5068.501小时1506101.900.952.932.9069.2168.5069.5268.582506111.451.302.952.9169.6868.743506112.200.502.952.9069.6868.501天1507120.400.153

24、.003.2070.8675.5970.8675.432506120.502.003.003.2070.8675.593507121.352.503.003.1870.8675.113天1506121.650.653.283.6077.4885.0377.0184.872506121.301.353.253.5876.7784.563506121.603.003.253.6076.7785.037天1506111.300.753.503.8982.6791.8882.5192.042506111.800.303.483.9082.2092.123505110.450.703.503.9082.

25、6792.1212天1506121.001.703.704.2087.4099.2187.4898.892506111.000.403.704.1887.4098.733506120.901.403.714.1887.6398.7323天1505100.11.453.904.1992.1298.9792.2899.132505101.281.103.924.2092.5999.213506111.901.873.904.2092.1299.212.5.2.4 三聚磷酸钠水解结论由上述的数据和三聚磷酸钠的水解曲线图可看出，三聚磷酸钠在常温常压不加酸下的水解速率慢，每天水解很少，当水解时间达到十二

26、小时左右时，三聚磷酸钠的水解就非常的慢，只在百分之零点零几之间变化。到后面放置的时间越长，测得的三聚磷酸钠含量都在73%左右，和放置12小时测得的含量差不多。在放置一个月后，还是保持在这个水平，说明常温常压不加酸的条件下三聚磷酸钠的水溶液呈稳定性。在恒温50 不加酸下三聚磷酸钠水解的速率比在常温水解的要快，用三聚磷酸钠在常温常压下水解测得的百分含量和三聚磷酸钠放置在50 的恒温箱内水解测得的百分含量相比，三聚磷酸钠在恒温箱内水解7个小时后测得的百分含量已经达到在常温下三聚磷酸钠水解测得的百分含量，到10小时后测得的百分含量75.98 %，所以随着温度的升高，三聚磷酸钠水解越充分。但是由于实验室

27、的条件有限，在50 不加酸下三聚磷酸钠水解时间只能在一天内。而常温常压下三聚磷酸钠溶液加100 mL(1+10)的硝酸溶液配制成样品溶液，放置不同时间水解，其水解后测得的百分含量比不加酸的常温下的三聚磷酸钠水解后测得的百分含量高，所以三聚磷酸钠加酸后水解的速率比不加酸水解的速率要快。而三聚磷酸钠溶液加100 mL(1+5)的硝酸溶液后配成的样品溶液，放置不同时间水解，将其水解后测得的三聚磷酸钠的百分含量与加100 mL(1+10)的硝酸溶液配制成样品溶液相比较，得出加100 mL(1+5)的硝酸溶液后配成的样品溶液的水解速率比加100 mL(1+10)的硝酸溶液配制成样品溶液的水解速率要快。将

28、不加酸、直接配制成样品溶液的三聚磷酸钠溶液、加100 mL(1+10)的硝酸溶液配制成样品溶液、加100 mL(1+5)的硝酸溶液配制成样品溶液三者比较，从而得出三聚磷酸钠样品溶液的酸性越大，其水解的速率越快，即三聚磷酸钠溶液的pH值越小，三聚磷酸钠样品溶液的水解速率越快。加100 mL(1+10)的硝酸溶液配制成样品溶液水解一天时测得的三聚磷酸钠含量（70.86%）和加100 mL(1+5)的硝酸溶液配制成样品溶液水解一天时测得的三聚磷酸钠含量（75.43%）比不加酸恒温50 水解10小时测得的三聚磷酸钠含量（75.98%）要低，可以看出温度是影响三聚磷酸钠水解的一个主要因素。综上所述影响三聚磷酸钠水解的因素有