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，指示劑指示終點的變化，也對滴定分析結果造成影響。本文主要探討全堿分析過程對滴定分析結果的影響因素。

關鍵詞：鋁酸鈉溶液;溫度;揮發;酚酞指示劑

1 背景

拜耳法氧化鋁生產過程物料--鋁酸鈉溶液，在各生產階段了解其中的全堿含量，是生產過程中一項重要的分析指標，對氧化鋁生產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。

分析結果計算：

式中：

V-所取試樣的毫升數;

V1-加入0.3226mol/L鹽酸標準溶液的毫升數;

V2-消耗0.3226mol/L氫氧化鈉標準溶液的毫升數;

V3-消耗0.03226mol/L醋酸鋅標準溶液的毫升數。

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，根據相關文獻，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物，說明滴定過程溶液中的CO2消耗了氫氧化鈉，影響分析結果。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，從而影響分析結果。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CO2，CO2能溶解在水中，跟水反應生產碳酸，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，影響分析結果。CO2在水中溶解度跟溫度成反比關系，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，對分析結果造成影響。根據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酯型結構逐步轉變成紅色的醌式結構，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酯型結構與紅色的醌式結構電離平衡，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，溶液煮沸過程，造成鹽酸的揮發加速，使分析結果偏高。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構，使滴定終點提前，但從表2的對比數據可以看出，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酯型結構移動，或者溫度升高使酚酞分子發生內部結構重排，使紅色醌式結構減少，滴定分析時只有在滴加更多的氫氧化鈉標液后，紅色的醌式結構達到一定濃度時，人眼才能識別出顏色的變化，從而造成分析結果偏低。

5 結論

樣品分析過程產生的CO2可以通過煮沸，消除影響，但同時必須注意鹽酸的揮發會造成分析結果偏高，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，使分析結果偏低。

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