项目六 测定工业硫酸钠中硫酸盐的含量

项目六测定工业硫酸钠中硫酸盐的含量269硫酸钠、硫酸钙、硫酸钡、硫酸铜、硫酸亚铁、硫酸铝钾等都是非常重要的无机化工硫酸盐产品。常用重量分析法检测产品中硫酸盐的含量。任务引入270工业无水硫酸钠含量测定执行标准《工业无水硫酸钠》(GB/T6009—2014)，重量法是标准规定的仲裁法。重量分析法通常是通过物理或化学反应将试样中待测组分与其他组分分离，以称量的方法称得待测组分或其难溶化合物的质量，计算出待测组分在试样中的含量。常用的重量分析法有挥发法、沉淀重量法等。分析方法271一、挥发法一般是采用加热或其他方法使试样中的挥发性组分逸出，称量后根据试样质量的减少，计算试样中该组分的含量，或利用吸收剂吸收组分逸出的气体，根据吸收剂质量的增加，计算出该组分的含量。二、沉淀重量法利用试剂与待测组分发生沉淀反应，沉淀经过过滤、洗涤、烘干或灼烧后，称得沉淀的质量，从而计算出待测组分的含量。272【知识、技能与素养】任务目标273电子台秤、电子分析天平(0.01g)、电炉、水浴锅、马弗炉、瓷坩埚、中速定量滤纸与慢速定量滤纸、烧杯、漏斗、试剂瓶等玻璃仪器。活动一准备仪器与试剂274准备仪器准备试剂盐酸(1∶1)、氯化钡(BaCl2·2H2O)溶液122g/L、硝酸银溶液20g/L。重量分析法是经典的化学分析法，它通过直接称量得到分析结果，准确度较高，可用于测定含量大于1%的常量组分。重量分析法操作比较麻烦，费时长，不能满足生产上快速分析的要求，这是重量分析法的主要缺点。在重量分析法中，沉淀重量法应用较多。沉淀重量法的主要操作过程如下:样品溶解→沉淀→沉淀过滤和洗涤→沉淀的烘干和灼烧→称量及结果计算。为保证结果的准确性，对沉淀和称量形式有严格要求。275必备知识一、对沉淀形式的要求1.沉淀要完全，沉淀的溶解度要小要求测定过程中沉淀的溶解损失不应超过分析天平的称量误差，一般要求溶解损失应小于1mg。2.沉淀纯净，易于过滤颗粒较大的晶形沉淀比表面积较小，吸附杂质的机会较少，因此沉淀较纯净，易于过滤和洗涤;颗粒较小的晶形沉淀，其比表面积较大，吸附杂质较多，洗涤次数应相对增多。非晶形沉淀体积庞大疏松，吸附杂质更多，过滤费时且不易洗净，不建议用作重量分析。沉淀经烘干、灼烧后，用于称量的化学组成称为称量形式。276二、对称量形式的要求1.称量形式的组成必须与化学式相符，这是定量计算的基本依据。2.称量形式要有足够的稳定性，不易吸收空气中的CO2、H2O。3.称量形式的摩尔质量要尽可能大，以减小称量误差。277准确称取约2.5g试样，置于100mL烧杯中，加50mL水，加热溶解、冷却、过滤、洗涤(洗涤至无硫酸根离子，用氯化钡溶液检验)，滤液、洗液转移到250mL容量瓶中，定容、摇匀。用移液管移取25mL试验溶液置于500mL烧杯中，加入5mL盐酸溶液和270mL水，加热至微沸，在1.5min内，在搅拌下慢慢滴加10mL氯化钡溶液，然后加热至微沸保持2~3min，并不断搅拌，再盖上表面皿，保持微沸5min。最后把烧杯放到沸水浴中保持2h。活动二试样称取、溶解、沉淀生成与陈化278一、沉淀剂的选择和用量依据沉淀重量法对沉淀形式和称量形式的要求，选择沉淀剂时应考虑以下几点:1.具有较好的选择性。所选的沉淀剂最好只和待测组分反应生成沉淀，而与试剂中的其他组分不起作用。2.选用能与待测离子生成沉淀的溶解度最小的沉淀剂。3.尽可能选用易挥发或经灼烧易除去的沉淀剂。加入的沉淀剂一般要过量50%~100%，如果沉淀剂不易挥发，过量20%~30%即可。279必备知识二、沉淀的分类和形成条件沉淀按形状不同，分为晶形沉淀和无定形沉淀，无定形沉淀又分为非晶形沉淀和胶状沉淀。1.晶形沉淀的形成条件(1)沉淀作用应当在适当稀的溶液中进行。(2)在不断搅拌下，缓慢地加入沉淀剂。(3)沉淀作用应当在热溶液中进行。(4)沉淀过滤前进行陈化处理，静置沉淀让其慢慢长大的过程称为陈化。2802.无定形沉淀的形成条件(1)沉淀过程一般在较浓的近沸溶液中进行，加入沉淀剂的速度不必太慢。(2)沉淀过程要在适当的电解质存在的条件下进行，以防止胶体溶液的生成。(3)无定形沉淀聚沉后应立即趁热过滤，不必陈化。(4)必要时进行再沉淀。洗涤无定形沉淀时，一般选用热、稀的电解质溶液作洗涤液，防止沉淀变为胶体。281将烧杯冷却至室温，用慢速定量滤纸过滤。用温水洗涤沉淀至无氯离子为止。沉淀过滤操作如图所示。活动三BaSO4沉淀的过滤、洗涤282沉淀过滤操作注意:1.洗涤沉淀应少量多次，每次用60℃以上的热水10~15mL洗涤。2.洗涤效果的检验取5mL洗涤液，加5mL硝酸银溶液混匀，放置5min不出现混浊表示洗涤合格，否则继续洗涤。283一、影响沉淀纯净的因素1.共沉淀现象在进行沉淀反应时，溶液中某些可溶性杂质混杂于沉淀中一起析出，这种现象称为共沉淀。产生共沉淀现象的主要原因有表面吸附和包夹作用。通过洗涤沉淀可减少表面吸附。包夹作用主要有混晶和包藏现象，减少混晶的最好方法是先除去杂质，减少包藏的杂质可通过沉淀陈化或重结晶方法。284必备知识2.后沉淀在沉淀过程结束后，当沉淀与母液一起放置时，溶液中某些杂质离子可能慢慢地沉积到原沉淀上，放置的时间越长，杂质析出的量越多，这种现象称为后沉淀。避免或减少后沉淀的产生，主要是要缩短沉淀与母液共置的时间。因此，有后沉淀现象发生时就不要进行陈化。285二、沉淀纯净的方法沉淀纯净是保证分析结果准确性的重要条件之一。如何获得符合重量分析要求的沉淀，在工作中可以采取以下措施:(1)选择适当的分析步骤。(2)降低易被吸附杂质离子的浓度。(3)进行再沉淀。(4)选择适当的洗涤液洗涤沉淀。(5)选择适宜的沉淀条件。(6)选用有机沉淀剂。286将沉淀连同滤纸转移至已于(800+20)℃下恒重的瓷坩埚中，在110℃烘干。然后灰化，在(800±20)℃灼烧至恒重。相关设备如图所示。活动四BaSO4沉淀的干燥与恒重287干燥与恒重设备1.准备工作洗净坩埚，用小火烤干或烘干。新坩埚可用含铁离子或钴离子的蓝墨水在坩埚外壁标上编号。2.灼烧坩埚至恒重在(800±20)℃温度下，加热灼烧。3.沉淀的包裹用玻璃棒把滤纸和沉淀从漏斗中取出，折卷成小包，应特别注意勿使沉淀有任何损失。如果漏斗上粘有微量沉淀，可用滤纸碎片擦下，与沉淀包裹在一起。2884.沉淀的干燥和灰化将试纸包装进已恒重的坩埚内，使滤纸层较多的一边向上，可使滤纸较易灰化，将滤纸烘干并灰化，灰化就是把坩埚里的滤纸等纤维成分烧成二氧化碳除去。5.沉淀恒重灰化后，继续在高温电炉中灼烧，一般第一次灼烧时间为30~45min，第二次灼烧时间为15~20min。289为了快速得到分析结果，重量分析法的计算通常包括以下两个方面:一、试样称取量的估算称样量的多少决定了称量时的相对误差，称样量一般由称量式的沉淀的质量来计算，晶形沉淀如BaSO4、CaC2O4的称量式质量一般要求为0.3~0.5g;非晶形沉淀如Fe2O3·nH2O、Al2O3·nH2O的称量式质量一般要求为0.1~0.2g。290必备知识二、分析结果的计算1.换算因子沉淀的称量式与被测组分的化学式往往不一致，这就需要将称量式的质量换算成被测组分的质量计算分析结果。