Способ определения алюмината, гидроксида и карбоната натрия в растворах алюмината натрия

 

Использование: определение алюмината, гидроксила и карбоната натрия при совместном присутствии в растворах алюмината натрия производства олефинов. Сущность изобретения: определение алюмината, гидроксида и карбоната натрия осуществляют путем титрования двух порций пробы раствором кислоты до рН 0,1, причем одну из них титруют в присутствии хлорида бария, а другую по окончании титрования обрабатывают кислотой, избыток которой титруют до рН 3,0. 1 табл.

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способу определения алюмината, гидроксида и карбоната натрия при совместном присутствии в растворах алюмината натрия производства олефинов.

Известен способ определения алюмината, гидроксида и карбоната натрия путем трехкратного титрования одной навески пробы: в присутствии глюконата натрия, прибавляемого для связывания алюминия, титруют раствором соляной кислоты сумму выделившегося и свободного гидроксида натрия, а также карбонат натрия по первой ступени диссоциации; образовавшийся при первом титровании бикарбонат натрия разрушают известным количеством соляной кислоты, выделившуюся двуокись углерода выдувают газообразным азотом, и, оттитровывая избыток соляной кислоты раствором щелочи до рН 8,1, определяют содержание карбоната натрия; затем к раствору прибавляют известное количество соляной кислоты и раствор фтористого калия, и оттитровывая избыток соляной кислоты раствором щелочи до рН 8,1 определяют алюминат натрия [1] Недостатками способа являются труднодоступность и высокая стоимость применяемого глюконата натрия, длительность определения, связанная с необходимостью выдувания двуокиси углерода.

Целью изобретения является упрощение и ускорение анализа.

Достигается это тем, что титрованию раствором соляной кислоты до рН 8,1 подвергают две отдельные пробы исходного раствора алюмината натрия, одну из которых перед титрованием предварительно обрабатывают хлоридом бария, а к оттитрованной второй пробе приливают избыток соляной кислоты, который оттитровывают до рН 3,0.

Изобретение осуществляется следующим образом.

Титрование 1. В коническую колбу вместимостью 250 см³ вносят анализируемую пробу в количестве, содержащем 0,01-0,05 г ионов натрия, доливают до 50 см³ дистиллированной водой, добавляют 3-5 капель фенолфталеина, перемешивают и титруют раствором соляной кислоты с концентрацией с (HCl) 0,5 моль/дм³ до обеспечивания раствора. При этом протекают реакции: NaOH+HCl __→ NaCl+H₂O (1) NaAlO₂+HCl+H₂O ___→ NaCl + Al(OH)₃ (2) Na₂CO₃+HCl ___→ NaHCO₃+ NaCl (3) Затем при перемешивании приливают к раствору 20 см³ раствора соляной кислоты с молярной концентрацией с (НСl) 0,5 моль/дм³. Если при этом исчезновение мути не достигается, то прибавляют еще 10 см³раствора соляной кислоты, перемешивают, добавляют 5-6 капель индикатора бромфеноловый синий и титруют избыток соляной кислоты раствором щелочи с концентрацией с (NaOH) 0,5 моль/дм³ до перехода окраски раствора из желтой в синюю. Затем при перемешивании по каплям прибавляют раствор соляной кислоты той же концентрации до перехода окраски раствора обратно в желтую (рН 3). Вычисляют суммарный объем кислоты, прилитый в колбу, либо вводят поправку в объем щелочи, израсходованный на титрование до рН 4,6 (синяя окраска).

При этом протекают реакции: Al(OH)₃+ 3HCl ___→ AlCl₃+3H₂O (4)
NaHCO₃+HCl ___→ NaCl+H₂CO₃ (5)
HCl + NaOH __→ NaCl+H₂O (6)
Титрование 2. В коническую колбу вместимостью 250 см³ вносят такой же объем пробы, какой был взят для титрования 1, доливают до 50 см³дистиллированной водой приливают 15 смм³ раствора хлорида натрия с концентрацией 10 мас. перемешивают, добавляют 3-5 капель фенолфталеина и титруют раствором соляной кислоты с концентрацией с(НСl) 0,5 моль/дм³ до обеспечения раствора. При этом протекают реакции:
NaOH+HCl __→ NaCl+H₂O (7)
NaAlO₂+HCl ___→ NaCl + Al(OH)₃ (8)
Na₂CO₃+BaCl₂ ___→ BaCO₃+ 2NaCl (9)
Содержание соединений натрия рассчитывают по формулам:
x₁= (10)
x₂= (11)
x₃= (12) где х₁, х₂, х₃ массовая доля гидроксида, карбоната и алюмината натрия соответственно, в расчете на ион натрия, мас.

y₁, y₂ объемы раствора соляной кислоты, израсходованные на титрование по фенолфталеину при первом и втором титровании соответственно, см³:
y_к объем раствора соляной кислоты, прилитый к титруемому раствору для разрушения бикарбоната натрия и гидроксида алюминия, см³;
y_пр объем анализируемой пробы, взятый в равных количествах для первого и второго титрования, см³;
y_щ объем раствора щелочи, израсходованный на титрование избытка раствора соляной кислоты, см³;
с_щ, с_к молярная концентрация эквивалента раствора щелочи и кислоты соответственно, моль/дм³;
k_щ, k_к поправочные коэффициенты к концентрации растворов щелочи и кислоты соответственно;
ρ плотность анализируемой пробы, г/см³;
23 эквивалентная масса натрия, г;
3 число молей соляной кислоты, необходимое для нейтрализации Al(OH)₃ (см. уравнение 4).

П р и м е р 1. Анализируют искусственную смесь состава, мас.

NaOH (в расчете на Na) 13,0
Na₂CO₃ 0,7
NaAlO₂ 0,7
В мерную колбу вместимостью 100 см³ вносят 10 см³ анализируемой пробы ( 1,34 г/см³) и разбавляют до метки водой.

Титрование 1. В коническую колбу вместимостью 250 см³ вносят 3 см³ разбавленной пробы, доливают до 50 см³ дистиллированной водой, прибавляют 3-5 капель фенолфталеина и титруют раствором кислоты с концентрацией с(НСl) 0,5 моль/дм³ (К 1,0) до обеспечивания раствора. На титрование израсходовано: y₁ 8,2 см³.

Затем к раствору приливают 20 см3 раствора соляной кислоты с концентрацией с (НСl) 0,5 моль/дм³ (k 1,00), перемешивают, вносят 5-6 капель индикатора бромфеноловый синий и титруют раствором щелочи с концентрацией с ( ) 0,5 моль/дм³ до перехода окраски раствора в синюю. Затем при перемешивании по каплям вносят раствор соляной кислоты с той же концентрацией до перехода окраски раствора обратно в желтую. Из израсходованного на титрование объема щелочи (y 19,45 см³, K 0,992), вычитают объем кислоты, израсходованный на титрование до перехода синей окраски раствора в желтую (от рН 4,6 до рН 3,0), y_к 0,85; кк 1,0, у_ш= 19,45-0,75 0 18,7 см³.

Титрование 2. В коническую колбу вносят 5 см³ разбавленной пробы, доливают до 50 см³ дистиллированной водой, приливают 15 см³ раствора хлорида бария с концентрацией 10 мас. 3-5 капель индикатора-фенолфталеина и титруют раствором соляной кислоты с концентрацией с(НСl) 0,5 моль/дм³ (К 1,00) до обесцвечивания раствора. На титрование израсходовано y₂ 8,0 см³.

По результатам титрований рассчитывают массовые доли соединений натрия в процентах, по уравнениям 10, 11, 12
(13) x₂= 0,68
(14)
(15)
П р и м е ч а н и е. навеска пробы, учитывающая отбор с предварительным разбавлением.

П р и м е р 2. С целью установления метрологических характеристик методики проводят пять определений для одной и той же производственной пробы. Статистически обработанные результаты анализов для n 5, p 95% приведены в таблице.

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЛЮМИНАТА, ГИДРОКСИДА И КАРБОНАТА НАТРИЯ В РАСТВОРАХ АЛЮМИНАТА НАТРИЯ, включающий титрование пробы известным количеством соляной кислоты с последующим оттитровыванием ее избытка раствором щелочи, отличающийся тем, что титрованию подвергают две равные аликваты исходного раствора, причем титрованию соляной кислотой с последующим титрованием раствором щелочи подвергают только первую аликвоту и избыток кислоты оттитровывают до рН-3, вторую аликвоту титруют раствором соляной кислоты, предварительно добавляя в нее хлорид бария.

РИСУНКИ

Рисунок 1