книги из ГПНТБ / Ахметов Т.Г. Аналитические методы контроля производства бариевых и сульфитных солей

где Уэ — объем стандартного раствора магния, содержащего в 1 мл 0,02 мг магния, в эталонном растворе, окраска которого по интенсивности совпала с окраской исследуемого раствора, мл; 3,9165 — фактор пересчета с магния на хлорид магния; V — объем раствора 1, взятого для определения, мл; g — на­ веска хлорида кальция (или раствора), взятая для анализа, г.

Определение солей щелочных металлов

Растворы хлорида кальция обычно содержат хлориды магния, натрия и калия. Зная общее содержание солей и содержание солей кальция и магния, можно определить содержание солей натрия и калия. Для этого из суммарного содержания солей надо вычесть содержание солей кальция и магния. Общую сумму солей можно косвенно определить по содержанию хлорид-ионов аргентометрическим (см. стр. 21) или меркуриметрическим (см. стр. 21) ме­ тодами .

А р г е н т о м е т р к ч е с к и й ме т о д

Реактивы см. на стр. 21.

Ход определения. В коническую колбу вместимостью 300 мл отбирают такое количество раствора 1 (см. стр. 48), в котором со­ держалось бы 0,03 — 0,05 г хлорид-ионов, и продолжают анализ, как описано на стр. 21.

Расчет. Содержание хлоридов щелочных металлов (х) в % в пе­ ресчете на хлорид калия вычисляют по формуле;

Ѵѵ К -0 ,007456-250-100

(а-1,3436 -f b -1,56609)

g . V

где l'\ — объем 0.1 н. раствора нитрата серебра, израсходованного на титрова­

g — навеска хлорида кальция (или раствора), взятая для анализа, г; V — объем раствора 1, взятого для определения, мл; а и Ь — содержание хлоридов каль­ ция и магния; 1,3436 — фактор пересчета с хлорида кальция на хлорид калия; 1,56609 — фактор пересчета с хлорида магния на хлорид калия.

М е р к у р и м е т р и ч е с к и й ме т о д

Реактивы см. на стр. 22.

Ход определения. В коническую колбу вместимостью 300 мл отбирают такое количество раствора 1 (см. стр. 48), в котором со­ держалось бы 0,03—0,005 г хлорид-ионов, и продолжают анализ, как описано на стр. 22.

Расчет. Содержание хлоридов щелочных металлов (х) в % в пе­ ресчете на хлорид калия вычисляют по формуле:

50

где Ѵг — объем 0,1 н. раствора нитрата ртутн(П), израсходованного-на титро­ вание, мл; К — поправочный коэффициент к титру 0,1 н. раствора нитрата рту­ ти; 0,007456 — титр точно 0,1 н. раствора нитрата ртутн(ІІ) по хлориду калия.

Остальные обозначения см. на стр. 50.

Раздельное определение хлоридов калия и натрия

Сумму солей щелочных металлов определяют в виде сульфатов весовым методом. Метод основан на высокой растворимости солей щелочных металлов в воде. Ионы щелочных металлов остаются в растворе после выделения в осадок всех других катионов, присутст­ вующих в анализируемом растворе. Для количественного опреде­ ления суммы щелочных металлов достаточно удалить воду и ам­ монийные соли, а полученный сухой остаток обработать серной кис­ лотой, чтобы перевести соли в сульфаты, затем прокалить и взвесить.

Таким образом, сухой остаток является смесью сульфатов ще­ лочных металлов. Чтобы определить содержание калия, сухой оста­ ток или часть его растворяют и затем осаждают калий в виде тетрафенилбората калия.

Полученный результат пересчитывают на сульфат калия и со­ держание его вычитают из суммы сульфатов щелочных металлов. Разность представляет собой содержание сульфата натрия. Затем сульфаты калия и натрия пересчитывают на хлориды.

Для отделения и одновременного определения калия из суммы сульфатов натрия и калия выбран тетрафенилборатный метод, так как по быстроте выполнения этот метод превосходит все известные весовые методы определения калия, а по точности результатов не уступает ни одному из них.

Большой молекулярный вес тетрафенилбората калия и постоян­ ство состава осадка обеспечивают высокую точность определения содержания калия. В зависимости от содержания калия и от нали­ чия и количества присутствующих ионов относительная ошибка составляет 0,1—0,3%. Определению мешают ионы аммония (и аммиак в воздухе), рубидия и цезия.

Реактивы Аммиак, 25%-ный раствор.

Карбонат аммония. Оксалат аммония.

Серная кислота плотностью 1,84 г/см3, разбавленная (1 : 1). Метиловый красный, 1%-ный спиртовой раствор.

Тетрафенилборат натрия, 3,4%-ный раствор.

Уксусная кислота, 1%-ный и 10%-ный растворы. Этиловый спирт, ректификованный выс. оч.

Раствор А. Смесь 180 мл 25%-ного раствора аммиака, 800 мл дистиллиро­ ванной воды и 900 мл этилового спирта насыщают чистым кристаллическим карбонатом аммония. Через несколько часов отфильтровывают избыток соли и возможные примеси.

Промывная жидкость. Разбавляют 3—4 мл раствора тетрафенилбората натрия 100 мл 1%-ной уксусной килоты.

Ход определения. В зависимости от содержания калия и натрия отбирают 10—50 мл раствора 1, приготовленного для определения хлорида кальция (см. стр. 48), приливают небольшими порциями раствор А для осаждения кальция, магния, железа и алюминия до тех пор, пока последующая порция раствора А не будет вызы­ вать на поверхности образование осадка и добавляют 1—2 кри­ сталлика оксалата аммония (для полного осаждения кальция). На следующий день выделившийся осадок отфильтровывают, про­ мывают раствором А и отбрасывают. Фильтрат и промывные воды собирают в платиновой чашке, выпаривают досуха и осторожно про­ каливают на плитке. Осадок в платиновой чашке растворяют в не­ большом количестве дистиллированной воды, вновь фильтруют и 2—3 раза промывают горячей водой. Фильтр с нерастворившимся остатком выбрасывают, а фильтрат и промывные воды собирают во вторую взвешенную платиновую чашку, выпаривают досуха, приливают разбавленную (1 : 1) серную кислоту в минимальном избытке для перевода солей в сульфаты и снова выпаривают. Избы­ ток серной кислоты удаляют нагреванием.

Остаток в чашке осторожно прокаливают в муфельной печи, постепенно повышая температуру. Заканчивают прокаливание при 850—900 °С, иначе можно не достичь полного перехода гидросуль­ фатов в сульфаты. Чашку с остатком охлаждают в эксикаторе и взвешивают.

Для определения калия полученный сухой остаток сульфатов калия и натрия растворяют в воде, раствор количественно перено­ сят в стакан и объем его доводят водой до 40—50 мл. Прибавляют 1 каплю метилового красного, 3—4 капли 10%-ной уксусной кис­ лоты, нагревают на водяной бане до 40 °С и добавляют по каплям при перемешивании 10 мл 3,4%-ного раствора тетрафенилбората натрия. Выделившемуся осадку тетрафенилбората калия дают отстояться на водяной бане в течение 5 мин, затем охлаждают до комнатной температуры. Осадок отфильтровывают через взвешен­ ный стеклянный фильтрующий тигель № 4. Со стенок стакана оса­ док смывают на фильтр промывной жидкостью порциями по 3— 4 мл и тщательно отсасывают каждый раз жидкость. Осадок про­ мывают 2—3 раза холодной дистиллированной водой, порциями по 2 мл, общий объем промывных вод должен быть около 30 мл. Оса­ док сушат в сушильном шкафу при 120 °С до постоянной массы.

Расчет. Содержание суммы солей калия и натрия в виде суль­ фатов (х), хлоридов калия (ду) и хлоридов натрия (х2) в % вычис­ ляют по формулам:

gj. -250-100 g-v

gv 250-100-0,20807

-g-V

x2 = (а- — xL •1,1686) •0,8229

52

где gi — масса сухого остатка, г; g —■навеска хлорида кальция (или его рас­ творов), взятая для анализа; F — объем раствора 1, взятого для определения; g2 — масса тетрафенилбората калия, г; 0,20807, 1,1686 и 0,8229 — факторы пересчета с тетрафенилбората калия на хлорид калия, с хлорида калия на суль­ фат калия и-с сульфата натрия на'хлорид натрия.

Определение хлората калия

Хлорат-ионы восстанавливают, прибавляя избыток титрован­ ного раствора соли железа (II) при кислотности, достаточной для быстрого протекания реакции. На холоду при 9—10 и. концентра­ ции свободной серной кислоты в растворе восстановление происходит в течение 5 мин:

Избыток соли железа (II) можно оттитровать титрованным раствором перманганата калия:

Перманганат способен окислять хлорид-ионы, но их окисление идет медленно, поэтому некоторые определения можно проводить в присутствии хлорид-ионов. Но эта реакция индуцируется реак­ цией окисления перманганатом калия ионов железа (II). Добавле­ нием ионов марганца можно предупредить указанную реакцию сопряженного окисления, если концентрация хлоридов не будет слишком большой.

Реактивы

Сульфат железа(П), 0,1 н. раствор. Перманганат калия, 0,1 и. раствор. Сульфат марганца(ІІ)', 10%-ный раствор. Двуокись углерода (газ) из баллона.

Серная кислота, 5%-ный раствор.

Ход определения. Взвешивают 2 г твердого хлорида кальция или его раствора с точностью до 0,0002 г и переносят в коническую колбу вместимостью 100 мл, содержащую 20 мл 0,1 н. раствора суль­ фата железа (II) и 5 мл 5%-ной серной кислоты, предварительно заполненную двуокисью углерода и закрытую пробкой с клапаном Бунзена. Кипятят содержимое колбы 10 мин, охлаждают до комнат­ ной температуры, прибавляют 10 мл 10%-ного раствора сульфата марганца (II) и титруют 0,1 н. раствором перманганата калия до появления розового оттенка.

В этих же условиях проводят оттитрование 20 мл 0,1 н. раствора сульфата железа (II) 0,1 н. раствором перманганата калия.

8

тде V — объем 0,1 и. раствора перманганата калия, израсходованного па ти­ трование холостой пробы, мл; I7! — объем 0,1 н. раствора перманганата калия, израсходованного на титрование пробы, мл; 0,0020425 — титр точно 0,1 н. раствора перманганата калия по хлорату калия; /< — поправочный коэффи­ циент к титру 0,1 н. раствора перманганата калия; g — навеска хлорида каль­ ция, взятая для анализа, г.

Определение железа

Железо определяют колориметрическим роданидным методом (см. стр. 16).

Реактивы см. на стр. 16.

Ход определения. Взвешивают 1—5 г (в зависимости от содерио­ ния железа) твердого хлорида кальция или его раствора, растворяют в небольшом количестве воды и объем раствора доводят до 25 мл дистиллированной водой. Продолжают анализ, как описано на стр. 16.

Расчет. Содержание железа (х) в % вычисляют по формуле:

а-0,01■100 •ѵ= £-1000

где а — объем израсходованного стандартного раствора соли железа, мл; g — лавеска хлорида кальция (или раствора), взятая для определения железа, г.

Определение малых количеств сульфат-ионов

Определение проводят фотохрононефелометрическим методом (см. стр. 20).

Реактивы см. на стр. 20.

Ход определения. Для определения содержания сульфат-ионов 2—5 г исходного раствора или твердого хлорида кальция перево­ дят в мерную колбу вместимостью 100 мл, объем доводят до метки 1 и. раствором соляной кислоты и тщательно перемешивают. Ана­ лиз продолжают, как указано на стр. 21 .

Расчет. Содержание сульфат-ионов (х) в % вычисляют по фор­ муле:

а - 100 s'-1000

Обозначения аналогичны приведенным на стр, 47.

Анализ кальцинированной соды

В кальцинированной соде определяют влажность, потери при прокаливании, карбонат натрия, гидрокарбонат натрия, хлориды, сульфаты и железо.

.54

Определение влажности и потерь при прокаливании

Влажность и потери при прокаливании определяют как разностьмежду массой пробы вещества до прокаливания и массой той же пробы вещества после прокаливания.

Ход определения. Около 5 г кальцинированной соды взвешивают с точностью до 0,0002 г в предварительно взвешенной алюминиевой чашке (высотой 15 мм и диаметром 70 мм), распределяя навеску равномерно по всей поверхности дна чашки. Чашку помещают в- муфельную печь, прокаливают 20 мин при 400 °С и взвешивают.

Расчет. Влажность и потери при прокаливании (х) в % вычи­ сляют по формуле:

f t -100

где gx — потери в массе при прокаливании, г; g — навеска кальцинированной1 соды, взятая для анализа, г.

Определение карбоната и гидрокарбоната натрия

Ме т о д н е й т р а л и з а ц и и

Определение проводят методом нейтрализации (см. стр. 16).

Реактивы см. на стр. 17.

Ход определения. Взвешивают 2 г кальцинированной соды с точ­ ностью до 0,0002 г, переносят в коническую колбу вместимостью 300 мл и растворяют в 75—100 мл воды, не содержащей двуокиси углерода. Продолжают анализ, как указано на стр. 17.

Расчет. Содержание карбоната (хх) и гидрокарбоната (х2) в % натрия вычисляют по формулам:

V-К-0, 106-100

(Ѵа — 2Ѵ)-К -0,084-100

*2 - g

где К — поправочный коэффициент к титру 1 н. раствора соляной кислоты, установленный по карбонату натрия; 0,106 и 0,084 —■титры точно 1 и. раствора соляной килоты соответственно по карбонату и гидрокарбонату натрия.

Ме т о д н е й т р а л и з а ц и и с п р и м е н е н и е м о с а ж д е н и я к а р б о н а т-и онов х л о р и д о м б а р и я

Раздельное определение карбоната и гидрокарбоната натрия заключается в определении общей щелочности раствора в одной, пробе:

Na,C03 + 2НС1 = 2NaCI + Н30 + С02

. NaHC03 + HCl = NaCl -f H„0 + C02

55-

В другой пробе переводят гидрокарбонат-ион в карбонат-ион, добавляя раствор гидроокиси натрия:

NaHC03 + NaOH = Na„C03 + Н20

Присутствующий ранее в пробе карбонат натрия и образовав­ шийся карбонат натрия осаждают хлоридом бария:

NaC03 + ВаСІо = ВаССУ -!- 2NaCl

Избыток гидроокиси натрия оттитровывают кислотой в при­ сутствии фенолфталеина.

Реактивы

Соляная кислота, 1 н. раствор.

Хлорид бария, 10%-ный раствор.

Гидроокись натрия, 1 н. раствор. Метиловый оранжевый, 0,1 н. раствор.

Фенолфталеин, 1%-ный спиртовой раствор. Этиловый спирт, ректификованный высшей очистки.

Дистиллированная вода, не содержащая двуокиси углерода.

Ход определения. Взвешивают около 5 г соды с точностью до 0,0002 г, переносят в мерную колбу вместимостью 200 мл, раство­ ряют в воде, доводят объем раствора до метки дистиллированной водой и тщательно перемешивают (раствор 1). Отбирают в две ко­ нические колбы по 50 мл раствора 1. В первой колбе определяют общую щелочность титрованием 1 н. соляной кислотой в присутст­ вии метилового оранжевого до перехода желтой окраски раствора в оранжево-розовую.

Во вторую колбу приливают 30 мл 1 н. раствора гидроокиси натрия и 40 мл 10%-ного раствора хлорида бария. К раствору при­ бавляют 2—3 капли фенолфталеина и избыток гидроокиси натрия оттитровывают 1 н. соляной кислотой до обесцвечивания малиновой

0,053 — титры точно 1 н. раствора соляной кислоты соответственно по гидрокар­ бонату и карбонату натрия.

Определение хлоридов

Обычно хлориды определяют меркуриметрическим методом (см. стр. 21).

•56

Реактивы см. на стр. 22.

Ход определения. Взвешивают 2 г соды, растворяют в 100 мл воды и продолжают анализ, как описано на стр. 22.

Расчет. Содержание хлорид-ионов (х) в % вычисляют по фор­ муле:

Определение сульфатов

Сульфаты определяют весовым (см. стр. 18) или объемным комплексонометрическим методом (см. стр. 18).

В е с о в о й м е т о д

Реактивы см. на стр. 18.

Ход определения. Взвешивают 25 г кальцинированной соды

сточностью до 0,0002 г., растворяют в небольшом количестве воды

иосторожно нейтрализуют по метиловому оранжевому соляной кислотой плотностью 1,19 г/см3. К нейтральному раствору прибав­ ляют 2 мл избытка этой кислоты и продолжают анализ, как указа­

с точностью до 0,0002 г, растворяют в стакане в небольшом коли­ честве воды и осторожно нейтрализуют по метиловому красному соляной кислотой плотностью 1,19 г/см3. Прибавляют 2 мл избытка этой кислоты, нагревают до кипения, охлаждают и переводят ко­ личественно в мерную колбу вместимостью 250 мл (раствор А). Пе­ реносят в две конические колбы вместимостью 500 мл по 50 мл рас­ твора А и продолжают анализ, как описано на стр. 19.

57'

Расчет. Содержание сульфат-ионов (х ) в % вычисляют по фор­

муле:

(Ѵх — V) • К -0,004803 • 250 • 100 g '50

где ІА и V — объемы 0,05 М раствора ЭДТА, израсходованного на титрование пробы во второй и первой колбах, мл; К — поправочный коэффициент к кон­ центрации 0,05 М раствора ЭДТА, установленный по стандартному раствору хлорида бария; 0,004803 — количество сульфат-иона, соответствующее 1 мл точно 0,05 А! раствора ЭДТА; g — навеска образца, г.

Определение железа

Железо определяют колориметрическим роданидным методом, так как содержание его невелико.

Реактивы см. на стр. 16.

Ход определения. Растворяют 2 г кальцинированной соды в 25 мл воды, нейтрализуют соляной кислотой и продолжают анализ, как описано на стр. 16.

Расчет. Содержание железа вычисляют по формуле, приведен­ ной на стр. 54.

Анализ каустической соды

В каустической соде определяют гидроокись натрия, карбонат

.натрия, хлориды, железо, сульфаты и двуокись 'кремния.

Определение гидроокиси натрия

Гидроокись натрия определяют методом нейтрализации, пред­ варительно осаждая карбонат-ион хлоридом бария.

Реактивы см. на стр. 56.

Ход определения. Взвешивают 20 г твердой или жидкой каусти­ ческой соды, растворяют в стакане в небольшом количестве воды небольшими порциями, разбавляют и охлаждают в мерной колбе вместимостью 500 мл (раствор 1). В коническую колбу вместимостью 100 мл переносят 25 мл раствора 1, прибавляют 25 мл 10%-ного раствора хлорида бария и титруют 1 н. соляной кислотой по фенол­ фталеину.

Расчет. Содержание гидроокиси натрия (х) в % вычисляют по •формуле:

Ѵ-К-0,04-500-100

е-25

где V — объем 1 н. раствора соляной кислоты, израсходованного на титрова­ ние, мл; К — поправочный коэффициент к титру 0,1 н. раствора соляной кис­ лоты, установленный по карбонату натрия; 0,04 — титр точно 1 н. раствора соляной кислоты, по гидроокиси натрия; g — навеска образца, г.

.’58

Определение карбоната натрия

Метод заключается в нейтрализации карбоната натрия и гид­ роокиси натрия соляной кислотой по метиловому оранжевому. Если известен расход соляной кислоты на нейтрализацию гидроокиси нат­ рия, то по разности можно определить расход соляной кислоты на. нейтрализацию карбоната натрия и сделать расчет.

Реактивы см. на стр. 56.

Ход определения. В коническую колбу вместимостью 300 мл отбирают 25 мл раствора 1 (см. предыдущую методику) и титруют 1 н. раствором соляной кислоты в присутствии 2—3 капель метилового оранжевого.

Расчет. Содержание карбоната натрия (х) в % вычисляют по. формуле:

где Ѵі и V — объем 1 и. раствора соляной кислоты, израсходованного на титро­ вание по метиловому оранжевому и по фенолфталеину (см. предыдущую ме­ тодику), мл; К — поправочный коэффициент к титру 1 н. раствора соляной кислоты; 0,053 — титр точно 1 н. раствора соляной кислоты по карбонату натрия.

Примечание.. Можно определять гидроокись натрия в одной колбе, проводя сначала титрование по фенолфталеину до обесцвечивания окраски раствора,, а затем продолжить титрование по метиловому оранжевому до перехода желтой окраски в розовую.

Расчет. Содержание гидроокиси натрия (д^) и карбоната натрия (.ѵ3) в %, вычисляют по формулам:

\Ѵг — 2 (Vj. — Ѵ2)]-Л(-0,04-500-100

где V\ — объем 1 н. раствора соляной килоты, израсходованного на оба титро­ вания, мл; Ѵ2 — объем 1 н. раствора соляной кислоты, израсходованного на титрование по фенолфталеину, мл; 0,04 и 0,053 — титры 1 н. раствора соляной кислоты соответственно по гидроокиси натрия и по карбонату натрия.

Определение хлоридов

Хлориды определяют аргентометрическим или меркуриметрическим методом (см. стр. 21).

Реактивы, см. на стр. 21 для аргентометрического и на стр. 22 для меркуриметрического метода.

Ход определения. Для анализа 50 мл раствора, 1, полученного для определения гидроокиси натрия, нейтрализуют 2 и. раство­ ром азотной кислоты по фенолфталеину. В меркуриметрическом методе прибавляют дополнительно 8—10 капель 2 и. раствора азот­ ной кислоты (до pH = 2) и продолжают анализ, как указано на стр. 21 или 22.

5$Ь •