基准试剂氯化钠的配置和分析方法.docx
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基准试剂氯化钠的配置和分析方法
基准试剂氯化钠的配置和分析方法
摘要：
基准物质是一种高纯度的，其组成与它的化学式高度一致的化学稳定的物质（例如一级品或纯度高于一级品的试剂）。
这种物质用来直接配制基本标准溶液，但在较多情况下，它常用来校准或标定某未知溶液的浓度。
本文通过论述描述基准试剂氯化钠的制备和分析方法。
其制备采用基本的粗盐提纯方法，经过多次提纯得到纯度较高的氯化钠，再通过库仑恒定滴定法对其进行分析。
关键词：
基准试剂；氯化钠；配制；库仑分析法。
1氯化钠性质及其用途
1.1性质
1.1.1物理性质
纯净的氯化钠晶体是无色透明的立方晶体，由于杂质的存在使一般情况下的氯化钠为白色立方晶体或细小的晶体粉末，密度为2.165（25/4℃），熔点801℃，沸点1442℃，味咸，PH值呈中性，易融于水和甘油，微溶于乙醇、液氨。
不溶于盐酸。
水溶液和熔融状态能导电。
在空气中微有潮解性。
溶解度随温度变化不大。
味咸可食用（实验中有掺加甘油，微溶碘酸钾）。
颜色反应为黄色（钠离子的物理性质）。
1.1.2化学性质
制取金属钠：
2NaCl=2Na+Cl2↑（熔融电解）
电解饱和食盐水：
2NaCl+2H2O=H2↑+Cl2↑+2NaOH（电解）
和硝酸银反应：
NaCl+AgNO3=NaNO3+AgCl↓
氯化钠固体中加入浓硫酸：
2NaCl+H2SO4（浓）=2HCl↑+Na2SO4（加强热）
NaCl+H2SO4（浓）=HCl↑+NaHSO4（加微热）
1.2用途
生活中氯化钠可用于食品调味和腌鱼肉蔬菜；工业生产中其可用于制造氯气、氢气、盐酸、氢氧化钠、氯酸盐、次氯酸盐、漂白粉、金属钠，以及供盐析肥皂和鞣制皮革等。
医学上经高度精制的NaCl可用来制造生理盐水等。
广泛用于临床治疗和生理实验，如失钠、失水、失血等情况。
1.3氯化钠的分布
氯化钠的用途广泛，在自然界的分布也很广，海水、盐湖、盐井、盐矿中都蕴藏着大量的氯化钠，通过晾晒海水、盐湖水和煮盐井水，蒸发除去其中的水分，可以得到含杂质较多的氯化钠晶体------粗盐。
2基准物及基准氯化钠
2.1基准物
基准物是用以直接配制标准溶液的物质，或是用以标定容量分析中的标准溶液的物质。
我们又称其为标准物质。
标准溶液是一种已知准确浓度的溶液，可在容量分析中用作滴定剂，也可以在仪器分析中用以制作校正曲线的试样。
基准物质应该符合以下几点要求：
①基准物质组成与它的化学式严格相符。
②基准物质其纯度足够高。
③基准物质应该很稳定。
④基准物质参加反应时，按反应式定量地进行，不发生副反应。
⑤基准物质最好有较大的式量，在配制标准溶液时可以称取较多的量，以减少称量误差。
我们通常用的基准物质有银、铜、锌、铝、铁等纯金属及氧化物、重铬酸钾、碳酸钾、氯化钠、邻苯二甲酸氢钾、草酸、硼砂等纯化合物。
2.2基准物质的要求
1.要易得、易精制及易干燥（110～120℃）;含结晶水的盐类因干燥困难，不是理想的基准物质。
2.纯度较高（杂质总量不应超过0.02%），杂质少至可以忽略。
3.在一定条件下性质稳定，称取时不宜吸水或失重，不受空气中氧及二氧化碳的影响。
4.基准物质组成要恒定，分子量要大，因分子量大则称样量就大，称量误差就可减少。
5.在使用条件下，应易溶解。
6.与滴定液作用时反应完全，速度快，易找到适当的指示剂。
2.3基准氯化钠
标准名称：
第一基准试剂 氯化钠
分子式：
NaCl
相对分子质量：
58.443（根据2005年国际相对原子质量）
性状：
本试剂为白色结晶粉末，溶于水，几乎不溶于乙醇。
表1基准氯化钠规格
名称
第一基准
含量（NaCl），ω／％
99.98~100.02
ｐＨ值（50g/L25℃）
5.0~8.01
澄清度试验
≤2
水不溶物，ω／％
≤0.003
碘化物（Ｉ），ω／％
≤0.001
溴化物（Br），ω／％
≤0.005
硫酸盐（SO4），ω／％
≤0.001
总氮量（Ｎ），ω／％
≤0.0005
磷酸盐（PO4），ω／％
≤0.0005
六氰合铁酸盐[以Fe（CN）6计]，ω／％
≤0.0001
镁（Mg），ω／％
≤0.0001
钾（Ｋ），ω／％
≤0.01
钙（Ca），ω／％
≤0.002
铁（Fe），ω／％
≤0.0001
钡（Ba），ω／％
≤0.001
重金属（以Pb计），ω／％
≤0.0005
3氯化钠的提纯
3.1实验目的
1.学会用化学方法提纯粗食盐，同时为进一步精制成试剂级纯度的氯化钠提供原料。
2.试验中，练习并且熟悉掌握台秤的使用以及加热、溶解、常压过滤、减压过滤、蒸发浓缩、结晶、干燥等基本操作。
3.学习食盐中Ca2+,Mg2+,SO42-的定性检验方法。
3.2实验原理
粗食盐中含有泥沙等不溶性杂质及Ca2+,Mg2+,K+，SO42-等可溶性杂质。
将粗食盐溶于水后，用过滤的方法可以除去不溶性杂质。
Ca2+,Mg2+,SO42-等离子可以通过化学方法——加不同试剂使其转化为难溶沉淀物，再过滤除去。
K+等其它可溶性杂质含量少，蒸发浓缩后不结晶，仍留在母液中。
有关的离子反应方程式如下：
Ba2+＋SO42-→BaSO4↓（s）
Mg2+＋2OH-→Mg（OH）2↓（s）
Ca2+＋CO32-→CaCO3（s）↓
Ba2+＋CO32-→BaCO3（s）↓
3.3仪器、药品及材料
仪器：
台秤，烧杯（100ml）2个，普通漏斗，漏斗架，布氏漏斗，吸滤瓶，真空泵，蒸发皿，量筒（10ml1个，50ml1个），电炉，石棉网，三角架，坩埚钳，酒精灯。
药品：
HCl溶液（2mol·L-1），NaOH（2mol·L-1），BaCL2（1mol·L-1），NaCO3（1mol·L-1），（NH4）2C2O4（0.5mol·L-1），粗食盐，镁试剂。
材料：
PH试纸，滤纸。
3.4实验步骤
3.4.1粗食盐的提纯
（1）粗食盐的称量和溶解
在台秤上称取8g粗食盐，放入100ml烧杯中，加入30ml水，加热、搅拌使食盐溶解。
（2）SO42-离子的除去
在煮沸的食盐水溶液中，边搅拌边逐滴加入1mol·L-1BaCL2溶液（约1ml）。
为检验SO42-离子是否沉淀完全，可将酒精灯移开，待沉淀下沉后，再在上层清液中滴入1～2滴BaCL2溶液，观察溶液是否有浑浊现象。
如清液不再继续变浑浊，证明SO42-离子已沉淀完全，如清液仍有浑浊，则要继续加BaCL2溶液，直到沉淀完全为止。
然后用小火加热3～5min，以使沉淀颗粒长大而便于过滤。
用普通漏斗过滤，保留滤液，弃去沉淀。
（3）Ca2+,Mg2+,Ba2+等离子的除去
在滤液中加入适量的（约0.5ml）2mol·L-1NaOH溶液和1.5ml1mol·L-1NaCO3溶液，加热至沸腾。
仿照
（2）中方法滴加并检验Ca2+,Mg2+,Ba2+等离子已沉淀完全后，继续用小火加热煮沸5min，用普通漏斗过滤，保留滤液，弃去沉淀。
（4）调节溶液的PH值
在滤液中逐滴加入2mol·L-1HCl溶液，充分搅拌，并用玻璃棒蘸取滤液在PH试纸上试验，直到溶液微酸性（PH=4～5）为止。
（5）蒸发浓缩
将溶液转移至蒸发皿中，放于电炉上用小火加热，蒸发浓缩到溶液呈稀糊状为止，切不可将溶液蒸干。
（6）结晶、减压过滤、干燥
将浓缩液冷却至室温。
用布氏漏斗减压过滤，尽量抽干。
再将晶体转移到蒸发皿中，放在石棉网上，用小火加热并搅拌，以干燥之。
冷却后称其质量，计算收率。
注意：
小火烘干——指不冒水汽，不呈团粒而成粉状，无噼啪的响声
检验产品纯度，如不符合要求，需将其溶解于少量蒸馏水，中进行重结晶，将提纯后的铲平重新烘干，冷却检验，直至合格。
3.5产品纯度的检验
3.5.1定性分析Ca2+,Mg2+
方法：
取粗盐和产品各1g,分别溶于5ml蒸馏水中。
（1）Mg2+的鉴定：
各取上述溶液1ml，加6mol·L-1NaOH溶液5滴和镁试剂2滴，若有天蓝色沉淀生成，表示有Mg2+存在
（2）Ca2+的鉴定：
各取上述溶液1ml，加2mol·L-1HAc使呈酸性，再分别加入饱和（NH4）2C2O4溶液3~4滴，若有白色CaC2O4沉淀生成，表示有Ca2+存在。
比较两溶液中沉淀产生的情况。
3.5.2Fe3+，SO42-的限量分析
（1）Fe3+的限量分析
原理：
在酸性介质中，Fe3+与SCN-生成血红色配离子Fe（NCS）n（3-n）+（n=1~6），其颜色，随配位体n的增大而变深。
（2）SO42-的限量分析
原理：
SO42-与BaCl2溶液反应，生成难溶的BaSO4白色沉淀而使溶液产生浑浊，溶液的浑浊度，再Ba2+浓度一定是，与SO42-浓度成正比。
3.5.3氯化钠含量的测定
用减量法称取0.15g干燥恒重的样品,称准至0.0002g,溶于70mL水中,加10mL1%的淀粉溶液,在摇动下用0.1000mol·L-1AgNO3标准溶液避光滴定,接近终点时,加3滴0.5%的萤光素指示剂,继续滴定至乳液呈粉红色.氯化钠含量（x）按下式计算:
58.44Vc
X=
100m
式中:
V——硝酸银标准溶液的用量（mL）.
c——硝酸银标准溶液的浓度（mol·L-1）.
m——样品质量（g）.
58.44——氯化钠的摩尔质量.
3.5.4水溶液反应
称取5g样品（称准至0.01g），溶于50ml不含二氧化碳的水中，加2滴1%酚酞指示剂，溶液应无色，加0.05ml0.1mol/L氢氧化钠标准溶液，溶液应呈粉红色。
3.5.5用比浊法检验样品中硫酸盐含量
称取1.0g（称准至0.01g）样品溶于10ml水中，加5ml95%乙醇，1ml3mol/LHCl再不断振摇下滴加3ml25%氯化钡溶液，稀释至25ml，摇匀，放置10分钟。
计算产品中SO42-的百分含量范围。
优级纯----0.01mg
分析纯----0.02mg
化学纯----0.05mg与样品同时同样处理
4氯化钠的分析方法
4.1试验
4.1.2警告
本试验方法中使用的部分试剂具有毒性或腐蚀性，一些试验过程可能导致危险情况，操作者应采取适当的安全和健康措施
4.1.3规定
规定：
本试验中，除另有规定外，所用试剂纯度应在分析纯以上，样品均按精确至0.01g称量，所用溶液以“%”表示的均为质量分数，氮气应使用高纯气体。
4.2含量测定
4.2.1方法原理
库仑分析法是用过测定被分析物质定量地惊醒某一电极反应，或是被分析物质与某一电极反应的产物定量地进行化学反应所消耗的电荷量（库仑）来进行定量分析的方法。
库仑分析法的原理是基于法拉第点解定律。
电解反应产物的质量（m）数学表达式如下：
itM
m=.......................................
（1）
Fn
式中：
M——物质的摩尔质量，单位为克每摩尔（g/mol）；
n——电子转移个数；
F——法拉第常数，单位是安培秒每摩尔（A·s/mol）；
i——电解时通过溶液的电流，单位为安培（A）；
t——电解的时间，单位为秒（s）。
恒电流精密库仑滴定法是以恒定电流通过电解池，使工作电极上电解产生一种滴定剂并与电解池中的被测物质进行定量反应，用电化学方法来只是反应重点，通过电解消耗的电量根据法拉第定律计算滴定剂的用量，从而计算出被测物质的含量。
本方法采用99.999%以上的纯银作阳极，电解产生银离子与待测量的氯离子反应测定氯化钠的含量，用电位法指示反应终点。
4.3仪器和装置
4.3.1仪器：
数字电压表：
精度为0.1mV
4.3.2砝码：
符合JJG99检定的要求。
克组，年变化小于10ug；毫克组，年变化小4ug
4.3.3恒温油槽：
控温精度为±0.01℃。
4.3.4恒电流库仑装置示意图（见图一）
发生系统由恒电流电源、电解池、计时器等主要部件组成。
其中恒电流电源是一种能供应直流电并保证所供电的电流恒定的装置，可以使用直流稳压器，也可以用几个串联的45V电池（库仑滴定中所用的电流常在1～20mA左右，一般不超过100mA）。
电解池（又称库仑池）中工作电极直接浸在溶液中，辅助电极通常需要套一多孔隔膜，一防止辅助电极所发生的反应干扰测定，电解池还要设通N2和O2的通气口，计时器采用精密电子计时器，图1：
恒电流库仑装置示意图
利用双掷开关可以同时控制电子计时器和电解电路，使电解和计1——工作电极2——辅助电极
时同步进行（当然，也可用秒表计时，但为了保证测量准确度，3,4——指示电极
电解时间一般要在100～200s为宜）。
发生系统的作用是提供一个数值已知的恒电流，产生滴定剂并准确记录电解时间，指示系统用于指定滴定终点的到达，其具体装置应视终点指示方法而定，可用作指示剂，也可用电化学方法中的点位或电流法指示。
使用电化学法指示终点时，池内还要安一指示电极对，这种方法的特点是易于实现自动化。
4.3.5电解池装置（见图二）
阳极室（左边）和阴极室（右边）是用石英玻璃制成的直径50mm、高125mm的圆筒。
两室之间用直径20mm、长80mm的玻璃管水平连接，在管中熔封三片分别为2.2.3号玻璃砂芯，由此形成的两个中间室各有一根带活塞的支管，用抽气减压和氮气加压方法使电解质溶液出入中间室。
小室两片砂芯之间的距离为20mm，大室两片砂芯之间的距离为40mm，阳极室口上紧配一个预先处理好的白橡胶塞1。
通过塞子分别插入银棒阳极2、氮气进气管3、氮气出气管4、双盐桥甘汞电极5、银棒指示电极6、加样滴管7。
阳极室底部有一个密封在聚四氯乙烯管内的约20mm长的搅拌磁铁9，阳极室及中间室都用黑红布套包住，以避免反应产物见光分解。
在阴极室有铂网阴极10，其底部浇铸了一个硅凝胶塞11。
XX文库-让每个人平等地提升自我电解池装置放在有磁力搅拌器的工作台上。
注：
硅凝胶塞的制备
在搅拌下，向40ml硝酸溶液（2mol/L）中缓慢加入硝酸钠溶液（250g/L）至溶液呈微酸性时，加热煮沸，冷却，倒入电解池阴极室，在搅拌下继续缓缓加入硅酸钠溶液（250g/L），直至胶体出现。
1——白橡胶塞；2——银棒阳极；3——氮气进气管；4——氮气出气管；5——双盐桥甘汞电极；6——银棒指示电极；7——加样滴管；8——加样口；9——搅拌子；10——铂网阴
极；11——硅凝胶赛；12——活塞1；13——活塞2。
图2：
电解池装置示意图
4.4测定
4.4.1硝酸溶液制备（0.1mol/L）
量取7ml硝酸，稀释至1000ml。
4.4.2硝酸溶液制备（2mol/L）
量取139ml硝酸，稀释至1000ml。
4.4.3硝酸钠硝酸饱和溶液制备
将硝酸钠溶于硝酸溶液（0.1mol/L）中，至有晶体析出为止。
4.4.4硝酸银溶液制备（0.005mol/L）
称取0.85g硝酸银，溶于水，加几滴硝酸，稀释至1000ml。
4.4.5电解质溶液制备
称取170g硝酸钠，加114.6ml乙酸（冰醋酸）（优纯级）及1300ml“乙醇（95%）”（优纯级），稀释至2000ml
4.5称样
将样品至于铂坩埚中，在500℃下灼烧6h，于干燥器中冷却至室温。
试样至于聚乙烯小杯中，采用替代法进行称量，精确至0.00001g。
4.6预滴定E/mV（△E/△t）
阴极室中加入100ml硝酸钠硝酸饱和溶液，为了消除其中那个痕迹量卤素离子对测定引起误差，一般预先加入1ml硝酸银溶液（0.005mol/L）.阳极室加入100ml电解质溶液。
在5℃下通入高纯氮1h除氧。
吸取少量阳极室电解质溶液至中间室内（溶液在中间室内深度约2mm）。
向阳极室中加入20滴氧化钠溶液（0.01mol/L），阳极室和中间是用红黑布包严。
在10.186mA电流下电解90s，用增量法做预滴定曲线。
预滴定完成后，用加压和减压的方t/s
法洗涤中间室，并洗涤电解池内壁，记录最终指示点位，绘制预滴定曲线图三：
预滴定曲线
（见图三）。
途中C点是预滴定终点，A点表示电解停止的时间，B点表示完成洗涤后溶液的最后E值。
超过滴定所消耗的电荷量（BC间的相应的电荷量），应计入滴定的总电荷量中。
4.7滴定和求终点
依次打开活塞1和活塞2，利用减压让阳极室电解质溶液充满中间室，关好活塞。
向乘试样的聚乙烯杯中加水若干滴，令其大部溶解。
加样是，用一洗净的电管将溶液细致滴灌中，差在胶塞的孔中备用。
杯及未溶解的试样投入已预滴定的阳极室电解质溶液中，搅拌溶液，令其全部溶解。
阳极室电解质溶液面上继续通高纯氧。
在假负载上调节电流到101.86mA，接上两个电极，停止搅拌，开始电解。
当电解产生的银离子达到试样反应所需量的一半时，在搅拌的情况下，加入滴管中约一半的溶液，停止搅拌，再经过500s～1000s，仍在搅拌情况下，将滴管中的溶液全部加完，停止搅拌，当电解产生的银离子量相当于试样所需计算量的99.90%～99.95%时，停止电解。
先打开搅拌，5min后用加压和减压的方法洗涤中间室，并洗涤电解池内壁，吸取阳极室电解质溶液洗涤滴管若干次，从支管中通高纯氮40min后，从阳极室中取出聚乙烯小杯。
在10.186mA电流下，通预滴定一样，电解池放在冰水中，用增量法做终点滴定曲线，至过终点后，再多做几点即可。
可用阳极室电解质溶液洗涤砂芯，内壁若干次，并在洗涤滴管若干次，记下读书，绘制E-t，（△E/△t）-t的终点滴定曲线见图四，图中C点是滴定终点，A点表示电解停止的时间，B点表示完成洗涤后溶液的最后E值。
图四：
终点滴定曲线
4.8计算
4.8.1氯化钠质量分数的计算
氯化钠质量分数ω，数值“%”表示，按式
（2）计算：
QpitMEMt
X=x100%=x100%=x100%..................................
（2）
QtFmRFm
式中：
Qp——电解试样实际消耗的电荷量，单位为库仑（C）；
Qr——电解试样所需的理论电荷量，单位为库仑（C）；
I——电解时通过溶液的电流，单位为安培（A）；
t——电解试样实际所需要时间的数值，单位为秒（s）；
M——氯化钠摩尔质量的数值，单位为克每摩尔（g/mol）；
n——电子转移个数；
m——氯化钠质量的数值，单位为克（g）；
F——法拉第常数，单位为安培秒每摩尔（A·s/mol）；
E——标准电池的电动势，单位为伏特（V）；
R——标准电池的电阻，单位为欧姆（Ω）；
式
（2）中：
Qr=I1t1+I2[tC+（tA—tB）+tP]..................................（3）
式中：
I1=大电流电解的电流值，单位为毫安培（mA）；
t1=大电流电解时间的数值，单位为秒（s）；
I2=预滴定和求终点的电流值，单位为毫安培（mA）；
tC=到达终点时间的数值，单位为秒（s）；
tA=相应于A点时间的数值，单位为秒（s）；
tB=相应于B点时间的数值，单位为秒（s）；
tP=预滴定中BC间相应时间的数值，单位为秒（s）
4.9含量测定结果的不确定度
含量测定结果的扩展不确定度一般应小于0.02%。
5结论
氯化钠不仅是生产生活中的必须品，同时在化工生产和医学上也有着多方面的用途。
所以对于高纯度的氯化钠的制备及其应用在现在乃至将来都是势在必行的，也是至关重要的。
那么合理开发及研究相关氯化钠的技术是一件刻不容缓的任务。
参考文献
（1）《仪器分析》：
奚治文等编，成都，四川大学出版社，1992
（2）《仪器分析原理》：
方惠群等编，南京，南京大学出版社，1994
（3）《化验员读本》：
刘珍主编，北京，化学工业出版社，1998（第三版）
（4）《仪器分析实验》：
张剑荣，戚苓，方惠群编，北京，科学出版社1999
（5）《超微电极的新进展》：
古宁宇，董绍俊，大学化学，第16卷第一期2001
（6）《21世纪的中心科学—化学》：
印永嘉、刘宗寅、吕志清编，北京：
中国华侨出版社。
（7）《科技博览》：
冯存礼、刘民朝、梅永红，蓝天出版社，（1998.6-1999,10,下）。
致谢
本论文是在导师王璐林老师的悉心指导和帮助下完成的，他对本论文的构思、框架和理论运用给予了许多深入的指导，使得论文得以顺利完成。
感谢导师王璐林老师给予的关心和帮助，在论文撰写过程中，她给我提供了许多宝贵的思路和建议。
也感谢王书记即论文导师多年来的关心、支持和教育。
感谢老师和同学们的支持和帮助。
感谢导师给予我宝贵的修改论文意见，对论文在市场生活和学习上的成败和实践，提供了不可多得的宝贵经验。
特别感谢我的家人，是他们的理解、支持和默默奉献，使我能够在三年的业余时间里专心学业，在论文写作过程中，结合工作体会和经历，提出了正反两方面建设性的观点，为完成论文给予了极大的帮助。
还要感谢论文评委老师，拨冗为论文进行点评。
再次感谢所有支持和帮助过我的老师、领导、同事、同学们和亲朋好友。
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