无机化工产品品质检验教案jpkc.czie.net/ark_article_upload_files/jpkc/20090521150509580.pdf · 97.5 98.0 96.7 氯化钠 (以干基的 NaCl 的质量分数计 )/% ≤ 0.30

常州工程职业技术学院 Changzhou Institute of Engineering Technology

无机化工产品品质检验教案

Inorganic Chemical Product Quality Inspection

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项目四：工业碳酸钠品质检验

任务 8: 归纳总结，撰写报告

步骤 1：检验结果信息汇总与分析

步骤 2：结果评价

步骤 3：撰写品质检验报告

n 知识链接

阅读素材 1 GB 210.1-2004 工业碳酸钠指标要求

表1 工业碳酸钠应符合指标要求

Ⅰ类 Ⅱ类指标项目

优等品优等品一等品合格品

总碱量(以干基的Na2CO3的质量分数计)/% )≥ 总碱量(以湿基的Na2CO3的质量分数计)/% ) a ≥

99.4 98.1

99.2 97.9

98.8 97.5

98.0 96.7

氯化钠(以干基的NaCl的质量分数计)/% ≤ 0.30 0.70 0.90 1.20 铁(Fe)的质量分数(干基计)/% ≤ 0. 003 0. 0035 0.006 0.010 硫酸盐(以干基的SO4的质量分数计)/% ≤ 0.03 0.03 b

水不溶物的质量分数/% ≤ 0.02 0.03 0.10 0.15 堆积密度 c /(g/mL) ≥ 0.85 0.90 0.90 0.90

180 μm ≥ 75.0 70.0 65.0 60.0 粒度 c ，筛余物/% 1.18 mm ≤ 2.0

a 为包装时含量，交货时产品中总碱量乘以交货产品的质量再除以交货清单上产品的质量之值不得

低于此数值

b 为氨碱产品控制指标

C 为重质碳酸钠控制指标

阅读素材 2 GB 1250-89 极限数值的表示方法和判定方法

5 测定值或其计算值与标准规定的极限橄位作比较的方法

5.1 两种判定方法

5.1.1 在判定检测数据是否符合标准要求时，应将检验所得的测定值或其计算值与标准规

定的极限数值作比较，比较的方法有两种：




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a.修约值比较法；

b. 全数值比较法。

5.1.2 有一类极限数值为绝对极限，书写≥0.2和书写≥0.20或≥0.200。具有同样的界限上的

意义，对此类极限数值，用测定值或其计算值判定是否符合要求，需要用全数值比较法。

5.1.3 对附有极限偏差值的数值，对牵涉到安全性能指标和计量仪器中有误差传递的指标

或其它重要指标，应优先采用全数值比较法。

5.1.4 标准中各种极限数值(包括带有极限偏差值的数值)未加说明时，均指采用全数值比

较法；如规定采用修约值比较法，应在标准中加以说明。

5.2 修约值比较法

5.2.1 将测定值或其计算值进行修约，修约位数与标准规定的极限数值书写位数一致。修

约按GB 8170进行。

5.2.2 将修约后的数值与标准规定的极限数值进行比较，以判定实际指标或参数是否符合

标准要求。示例见表3。

5.3 全数值比较法

将检验所得的测定值或其计算值不经修约处理(或可作修约处理，但应表明它是经舍、进

或未进未舍而得——见GB8170)而用数值的全部数字与标准规定的极限数值作比较，只要

越出规定的极限数值(不论越出的程度大小)，都判定为不符合标准要示。示例见表4。

n 任务引领下的研究性问题：

问题一：碳酸钠标定盐酸标准溶液的基本原理，推导出酸碱滴定中多元碱的滴定的基本

原理，以及滴定条件的选择和控制。

用盐酸滴定碳酸钠属于一个强酸滴定二元碱的方法，下面我们来讨论这个方法的原

理，第一步碳酸钠反应生成碳酸氢钠；第二步碳酸氢钠完全反应生成碳酸。也就是碳酸

钠可以看成是二元碱，用酸标准溶液来滴定时，使用不同的指示剂来确定反应的不同阶




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段。

多元酸（碱）或混合酸的滴定比一元酸碱的滴定复杂，这是因为如果考虑能否直接

准确滴定的问题，就意味着必须考虑两种情况：一是能否滴定酸或碱的总量，二是能否

分级滴定（对多元酸碱而言）、分别滴定（对混合酸碱而言）。下面结合实例对上述问题

作简要的讨论。

强酸滴定多元碱

多元碱的滴定与多元酸的滴定类似，因此，有关多元酸滴定的结论也适合多元碱

的情况。

（1）滴定可行性判断和滴定突跃

与多元酸类似，多元碱的滴定可按下述原则判断：

① 当 1 b b K c ≥10 8 时，这一级离解的 OH 可以被直接滴定；

② 当相邻的两个 Kb 比值，等于或大于 10 5 时，较强的那一级离解的 OH 先被滴定，

出现第一个滴定突跃，较弱的那一级离解的 OH 后被滴定。但能否出现第二个滴定突跃，

则取决于碱的第二级离解常数值是否满足

2 b b K c ≥10 8

③ 如果相邻的 Kb 比值小于 10 5 时，滴定时两个滴定突跃将混在一起，这时只出现一

个滴定突跃。

（2）Na2CO3 的滴定

Na2CO3 是二元碱，在水溶液中存在如下离解平衡：

O H CO 2 2 3 + − = − − +OH HCO 3 75 . 3

1 = b pK

O H HCO 2 3 + − = − +OH CO H 3 2 62 . 7 2

= b pK

在满足一般分析的要求下， Na2CO3 还是能够进行分步滴定的，只是滴定突跃较小。

如果用 HCl滴定，则第一步生成 3 NaHCO ，反应式为




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NaCl NaHCO CO Na HCl + = + 3 3 2

继续用 HCl滴定，则生成的 3 NaHCO 被进一步反应生成碱性更弱的 3 2 CO H 。 3 2 CO H 本身

不稳定，很容易分解生成 2 CO 与 O H 2 ，反应式为

NaCl CO H NaHCO HCl + = + 3 2 3

O H CO 2 2 +

HCl滴定 Na2CO3 的滴定曲线一般也采用仪器法（电位滴定法）来绘制。下图所示的

是 0.1000mol/L HCl标准溶液滴定 20.00mL 0.1000mol/L Na2CO3 溶液的滴定曲线。第一化

学计量点时，HCl 与 Na2CO3 反应生成 NaHCO3。NaHCO3 为两性物质，其浓度为

0.050mol/L，根据表 31所列 H + 浓度计算的最简式

[H + ]1= 2 1 a a K K = 25 . 10 38 . 6 10 10 − − × mol/L

=10 8.32 mol/L

pH1=8.32

（H2CO3 的 38 . 6 1

= a pK ， 25 . 10 2

= a pK ）

此时选用酚酞（pH=9.0）为指示剂，终点误差较大，

滴定准确度不高。若采用酚红与百里酚蓝混合指示剂，并用

同浓度 NaHCO3 溶液作参比时，终点误差约为 0.5%。

第二化学计量点时，HCl进一步与 NaHCO3 反应，生成

H2CO3 （H2O+CO2 ），其在水溶液中的饱和浓度约为

0.040mol/L，因此，按表 61计算二元弱酸 pH 的最简公式计算，则

[H + ]2= 1 a cK = 38 . 6 10 040 . 0 − × =1.3×10 4 mol/L

pH2=3.89

若选择甲基橙（pH=4.0）为指示剂，在室温下滴定时，终点变化不敏锐。为提高滴

定准确度，可采用为 CO2 所饱和并含有相同浓度 NaCl和指示剂的溶液作对比。也有选择

图 615 0.1mol/LHCl 滴定

0.05mol/LNa2CO3 的滴定曲




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甲基红（pH=5.0）为指示剂的，不过滴定时需加热除去 CO2。实际操作是：当滴到溶液

变红（pH<4.4），暂时中断滴定，加热除去 CO2，则溶液又变回黄色（pH>6.2），继续滴

定到红色（溶液 pH 值变化如图 615 虚线所示）。重复此操作 23 次，至加热趋赶 CO2

并将溶液冷至室温后，溶液颜色不发生变化为止。此种方式滴定终点敏锐，准确度高。

问题二：酸碱滴定中的 CO2 对滴定终点有何的影响？应该采用何种措施来减小其影响？

在酸碱滴定中，CO2 的影响有时是不能忽略的。

CO2 的来源：

1．蒸馏水中溶有一定量的 CO2；

2．标准碱溶液和配制标准溶液的 NaOH本身吸收 CO2（成为碳酸盐）；

3. 在滴定过程中溶液不断地吸收 CO2。

在酸碱滴定中，CO2 的影响是多方面的。当用碱溶液滴定酸溶液时，溶液中的 CO2

会被碱溶液滴定，至于滴定多少则要取决于终点时溶液的 pH。在不同的 pH 结束滴定，

CO2 带来的误差不同（可由 H2CO3 的分布系数得知）。同样，当含有 − 2 3 CO 的碱标准溶液

用于滴定酸时，由于终点 pH 的不同，碱标准溶液中的 − 2 3 CO 被酸中和的情况也不一样。

显然，终点时溶液的 pH越低，CO2 的影响越小。一般地说，如果终点时溶液的 pH＜5，

则 CO2 的影响是可以忽略的。

例如浓度同为 0.1mol/L 的酸碱进行相互滴定，在使用酚酞为指示剂时，滴定终点

pH=9.0，此时溶液中的 CO2 所形成 H2CO3，基本上以 − 3 HCO 形式存在， H2CO3 作为一元

酸被滴定。与此同时，碱标准溶液吸收 CO2 所产生的 − 2 3 CO 也被滴定生成 −

3 HCO 。在这种

情况下由于 CO2 的影响所造成的误差约为±2%，是不可忽视的。

若以甲基橙为指示剂，滴定终点时 pH=4.0，此时以各种方式溶于水中的 CO2 主要以

CO2 气体分子（室温下 CO2 饱和溶液的浓度约为 0.04mol/L）或 H2CO3 形式存在，只有约

4%作为一元酸参与滴定，因此所造成的误差可以忽略。在这种情况下，即使碱标准溶液




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吸收 CO2 产生了 − 2 3 CO ，也基本上被中和为 CO2 逸出，对滴定结果不产生影响。所以，滴

定分析时，在保证终点误差在允许范围之内的前提下，应当尽量选用在酸性范围内变色

的指示剂。

当强酸强碱的浓度变得更稀时，滴定突跃变小，若再用甲基橙作指示剂，也将产生

较大的终点误差（若改用终点时 pH>5 的指示剂，只会增大溶液中 H2CO3 参加反应的比

率，增大滴定误差）。此时，为了消除 CO2 对酸碱滴定的影响，必要时可采用加热至沸的

办法，除去 CO2 后再进行滴定。

由于 CO2 在水中的溶解速度相当快，所以 CO2 的存在也影响到一些指示剂终点颜色

的稳定性。如以酚酞作指示剂时，当滴至终点时，溶液已呈浅红色，但稍放置 0.51min

后，由于 CO2 的进入，消耗了部分过量的 OH ，溶液 pH降低，溶液又褪至无色。因此，

当使用酚酞、溴百里酚蓝、酚红等指示剂时，滴定至溶液变色后，若 30s 内溶液颜色不

褪表明此时已达终点。

此外，在滴定分析过程，为进一步减少 CO2 的进入，还应做到以下几点：

1. 使用加热煮沸后冷却至室温的蒸馏水；

2. 使用不含 − 2 3 CO 的标准碱溶液；

3. 滴定时不要剧烈振荡锥形瓶。

n 案例分析

案例分析（1）

如何测定工业氢氧化钠中的碳酸盐？

这属于混合碱的滴定

混合碱的滴定主要包括两种情况，一是强碱弱碱混合液的滴定，二是两种弱碱混

合液的滴定。

混合碱的组分主要有：NaOH、Na2CO3、NaHCO3，由于 NaOH 与 NaHCO3 不可能

共存，因此混合碱的组成或者为三种组分中任一种，或者为 NaOH 与 Na2CO3 的混合物，




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或者为 Na2CO3 与 NaHCO3 的混合物。若是单一组分的化合物，用 HCl 标准溶液直接滴

定即可；若是两种组分的混合物，则一般可用氯化钡法与双指示剂法进行测定。下面详

细讨论这两种方法。

1．氯化钡法

（1）NaOH 与 Na2CO3 混合物的测定准确称取一定量试样，溶解后稀释至一定体

积，移取两等份相同体积的试液分别作如下测定。

第一份试液用甲基橙作指示剂，以 HCl 标准溶液滴定至溶液变为红色时，溶液中的

NaOH与 Na2CO3 完全被中和，所消耗 HCl标准溶液的体积记为 V1mL。

第二份试液中先加入稍过量的 BaCl2，使 Na2CO3 完全转化成 BaCO3 沉淀。在沉淀存

在的情况下，用酚酞作指示剂，以 HCl 标准滴定溶液滴定至溶液变为无色时，溶液中的

NaOH完全被中和，所消耗 HCl标准滴定溶液的体积记为 V2mL。

显然，与溶液中 NaOH反应的 HCl标准滴定溶液的体积为 V2mL，因此

NaOH w ＝ 100 1000

00 . 40 ) ( 2 × ×

× S m V HCl c

而与溶液中 Na2CO3 反应的 HCl标准滴定溶液的体积为（V1－V2）mL，因此

3 2 CO Na w ＝ 100 1000

0 . 106 ) ( ) ( 2 1 2 1

× ×

× − ×

S m V V HCl c

上述两式中 S m 均为称取试样的质量，g；40.00 系 NaOH 的摩尔质量，g/mol；106.0

系 Na2CO3 的摩尔质量，g/mol； NaOH w 、 3 2 CO Na w 分别为试样中 NaOH 、Na2CO3 的质量分

数（数值以%表示）。

（2）Na2CO3 与 NaHCO3 混合物的测定对于这一种情况来说，同样准确称取一定

量试样，溶解后稀释至一定体积，同样移取两等份相同体积的试液分别作如下测定。

第一份试样溶液仍以甲基橙作指示剂，用 HCl标准滴定溶液滴定至溶液变为红色时，

溶液中的Na2CO3 与NaHCO3 全部被中和，所消耗HCl标准滴定溶液的体积仍记为 V1mL。

第二份试样溶液中先准确加入过量的已知准确浓度 NaOH标准溶液 VmL，使溶液中




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的 NaHCO3 全部转化成 Na2CO3，然后再加入稍过量的 BaCl2 将溶液中的 − 2 3 CO 沉淀为

BaCO3。同样在沉淀存在的情况下，以酚酞为指示剂，用 HCl 标准滴定溶液返定过量的

NaOH 溶液。待溶液变为无色时，表明溶液中过量的 NaOH 全部被中和，所消耗的 HCl

标准滴定溶液的体积记为 V2mL。

显然，使溶液中 NaHCO3 转化成 Na2CO3 所消耗的 NaOH 即为溶液中 NaHCO3 的毫

摩尔量，因此

3 NaHCO w ＝ 100 1000

01 . 84 ] ) ( ) ( [ 2 × ×

× − s m

V HCl c V NaOH c

同样，与溶液中的 Na2CO3 反应的 HCl 标准滴定溶液的体积则为总体积 V1 减去

NaHCO3 所消耗之体积，因此

3 2 CO Na w ＝ 100 1000

0 . 106 ]} ) ( ) ( [ ) ( { 2 1

2 1 × ×

× × − −

S m V HCl c V NaOH c V HCl c

上两式中 S m 均为试样的质量， g； 84.01系NaHCO3的摩尔质量， g/mol； 106.0系Na2CO3

的摩尔质量，g/mol； 3 NaHCO w 、

3 2 CO Na w 分别为试样中 NaHCO3 、Na2CO3 的质量分数（数

值以%表示）。

2．双指示剂的方法

双指示剂法测定混合碱时，无论其组成如何，其方法均是相同的，具体操作如下：

准确称取一定量试样，用蒸馏水溶解后先以酚酞为指示剂，用 HCl 标准滴定溶液滴定至

溶液粉红色消失，记下 HCl标准滴定溶液所消耗的体积 V1（mL)。此时，存在于溶液中

的 NaOH全部被中和，而 Na2CO3 则被中和为 NaHCO3。然后在溶液中加入甲基橙指示剂，

继续用 HCl标准溶液滴定至溶液由黄色变为橙红色，记下又用去．．．的 HCl标准滴定溶液的

体积V2(mL)。显然， V2 是滴定溶液中NaHCO3 （包括溶液中原本存在的NaHCO3 与 Na2CO3

被中和所生成的 NaHCO3）所消耗的体积。由于 Na2CO3 被中和到 NaHCO3 与 NaHCO3

被中和到 H2CO3 所消耗的 HCl标准滴定溶液的体积是相等的。因此，有如下判别式

（1）V1>V2 这表明溶液中有 NaOH存在，因此，混合碱由 NaOH 与 Na2CO3 组成，




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且将溶液中的 Na2CO3 中和到 NaHCO3 所消耗的 HCl 标准滴定溶液的体积为 V2(mL)，所

以

100 1000

0 . 106 ) ( 2 3 2

× ×

× =

s CO Na m

V HCl c w

将溶液中的 NaOH中和成 NaCl所消耗的 HCl标准滴定溶液的体积为 V1V2(mL)，所以

100 1000

00 . 40 ) )( ( 2 1 × ×

× − =

s NaOH m

V V HCl c w

以上两式中 s m 均为试样的质量，g；106.0为 Na2CO3 的摩尔质量，g/mol ；40.00为 NaOH

的摩尔质量，g/mol； NaOH w 、 3 2 CO Na w 分别为试样中 NaOH 、Na2CO3 的质量分数（数值以

%表示）。

（2）V1<V2 这表明溶液中有 NaHCO3 存在，因此，混合碱由 Na2CO3 与 NaHCO3

组成，且将溶液中的 Na2CO3 中和到 NaHCO3 所消耗的 HCl 标准滴定溶液的体积为

V1(mL)，所以

100 1000

0 . 106 ) ( 1 3 2

× ×

× =

S CO Na m

V HCl c w

将溶液中的 NaHCO3 中和成 H2CO3 所消耗的 HCl 标准滴定溶液的体积为 V2V1(mL)，所

以

100 1000

01 . 84 ) )( ( 1 2 3

× ×

× − =

S NaHCO m

V V HCl c w

以上两式中 s m 均为所制备试样溶液中包含试样的质量，g；84.01系 NaHCO3 的摩尔

质量， g/mol； 106.0系 Na2CO3 的摩尔质量， g/mol； 3 NaHCO w 、

3 2 CO Na w 分别为试样中 NaHCO3 、

Na2CO3 的质量分数（数值以%表示）。

氯化钡法与双指示剂法相比，前者操作上虽然稍麻烦，但由于测定时 − 2 3 CO 被沉淀，

所以最后的滴定实际上是强酸滴定强碱，因此结果反而比双指示剂法准确。




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案例分析（2）：

现有一批 KBr，预测定 KBr 的含量，如何来测定？

1. 解决方法：

测定 KBr的含量可采用法扬司法。

法扬司法是以吸附指示剂确定滴定终点的一种银量法。

吸附指示剂的作用原理是：

吸附指示剂是一类有机染料，它的阴离子在溶液中易被带正电荷的胶状沉淀吸附，

吸附后结构改变，从而引起颜色的变化，指示滴定终点的到达。

现以 AgNO3 标准溶液滴定 Cl 为例，说明指示剂荧光黄的作用原理。

荧光黄是一种有机弱酸，用 HFI表示，在水溶液中可离解为荧光黄阴离子 FI ，呈黄

绿色：

HFI ＝ FI +H +

在化学计量点前，生成的 AgCl 沉淀在过量的 Cl 溶液中，AgCl 沉淀吸附 Cl 而带负

电荷，形成的（AgCl）∙Cl 不吸附指示剂阴离子 FI ，溶液呈黄绿色。达化学计量点时，

微过量的 AgNO3 可使 AgCl 沉淀吸附 Ag + 形成（AgCl）∙Ag + 而带正电荷，此带正电荷的

（AgCl）∙Ag + 吸附荧光黄阴离子 FI ，结构发生变化呈现粉红色，使整个溶液由黄绿色变

成粉红色，指示终点的到达。

（AgCl）∙Ag + + FI → 吸附（AgCl）∙Ag∙FI

（黄绿色）（粉红色）

法扬司法的应用范围：

法扬司法可用于测定 Cl 、Br 、I 和 SCN 及生物碱盐类（如盐酸麻黄碱）等。测定

Cl 常用荧光黄或二氯荧光黄作指示剂，而测定 Br 、I 和 SCN 常用曙红作指示剂。此法终

点明显，方法简便，但反应条件要求较严，应注意溶液的酸度，浓度及胶体的保护等。




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法扬司法使用吸附指示剂注意事项：

为了使终点变色敏锐，应用吸附指示剂时需要注意以下几点。

（1）保持沉淀呈胶体状态由于吸附指示剂的颜色变化发生在沉淀微粒表面上，因

此，应尽可能使卤化银沉淀呈胶体状态，具有较大的表面积。为此，在滴定前应将溶液

稀释，并加糊精或淀粉等高分子化合物作为保护剂，以防止卤化银沉淀凝聚。

（2）控制溶液酸度常用的吸附指示剂大多是有机弱酸，而起指示剂作用的是它们

的阴离子。酸度大时，H + 与指示剂阴离子结合成不被吸附的指示剂分子，无法指示终点。

酸度的大小与指示剂的离解常数有关，离解常数大，酸度可以大些。例如荧光黄其 pKa≈7，

适用于 PH=710的条件下进行滴定，若 PH<7 荧光黄主要以 HFI形式存在，不被吸附。

（3）避免强光照射卤化银沉定对光敏感，易分解析出银使沉淀变为灰黑色，影响

滴定终点的观察，因此在滴定过程中应避免强光照射。

（4）吸附指示剂的选择沉淀胶体微粒对指示剂离子的吸附能力，应略小于对待测

离子的吸附能力，否则指示剂将在化学计量点前变色。但不能太小，否则终点出现过迟。

卤化银对卤化物和几种吸附指示剂的吸附能力的次序如下：

I ＞SCN ＞Br ＞曙红＞Cl ＞荧光黄

因此，滴定 Cl 不能选曙红，而应选荧光黄。

常见的吸附指示剂及其用途：

常用吸附指示剂

指示剂被测离子滴定剂滴定条件终点颜色变化

荧光黄 Cl 、Br 、I AgNO3 pH 7～10 黄绿→粉红

二氯荧光黄 Cl 、Br 、I AgNO3 pH 4～10 黄绿→红

曙红 Br 、SCN 、I AgNO3 pH 2～10 橙黄→红紫

溴酚蓝生物碱盐类 AgNO3 弱酸性黄绿→灰紫

甲基紫 Ag + NaCl 酸性溶液黄红→红紫




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n 样品检测报告单

检验报告单 ——————————————————————————————

报告编号：_____________ 共____页第____页

委托人（单位）样品名称

采样日期检测日期

样品型号（规格、等级） Ⅱ类

检测项目标准要求检测数据标准参考文件结论

总碱量(以干基

的Na2CO3的质

量分数计)/% ) GB 210.2-2004

氯化钠(以干基

的NaCl的质量

分数计)/% GB 210.2-2004

铁(Fe)的质量分

数(干基计)/% GB 210.2-2004

硫酸盐(以干基

的SO4的质量分

数计)/% GB 210.2-2004

水不溶物的质

量分数/% GB 210.2-2004

烧矢量/% GB 210.2-2004

检测结果

检测结论

检验员（签名）：审核员（签名）：




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日期：年月日

备注

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