酸碱滴定法测定碱度的分析过程及影响因素探讨

酸碱滴定法测定碱度的分析过程及影响因素探讨

于淑芬 魏延松 司马慧

大庆石化公司质量检验中心

摘要：碱度是一种综合的水质评价标准。本文阐述了酸碱指示剂的滴定原理，滴定步骤，实验内容等。介绍了用酚酞、甲基橙作指示剂，用连续滴定法测定水中总碱度的分析过程及计算方法。还根据实际工作经验，对水样的采集、保存，计量器具、标准溶液浓度的选择、合适的取样体积等影响因素进行了分析与探讨，并提出了相应的改进意见。实验证明，该方法不但能显著提高检测的灵敏度，还能提高检测的准确度。

关键字：碱度 突跃氛围 基本单位

碱度反映了溶液中吸收质子的能力，一般用水中能与酸进行定量反应的物质总量来表示。常用于水溶液碱度测定的方法一般为容量滴定法。在滴定过程中，通常采用指示剂法和电位滴定法来判定滴定终点。指示剂法是指通过在一定的条件下，某一种指示剂的颜色变化来决定一个滴定终点，该方法具有操作简单、不需要特殊仪器、应用广泛等优点，但因使用的指示剂不同，可能造成测定结果的精确度或准确性上的差异。本文验证了采用酚酞、甲基橙作指示剂进行碱度测定，并对影响因素进行了分析，结果表明，该法具有较高的准确度。

1 碱度概念

碱度是水中所有可以与强酸进行中和的物质，也就是可以吸收氢离子的总物质。碱度的主要成分有3种：1）强碱：氢氧化钠，氢氧化钙等，它们在水里都会被电离，形成氢氧根离子；2) 弱碱：如NH3，在水溶液中，可部分地产生氢氧根离子；3) 强碱弱酸盐：各种碳酸盐，磷酸盐，硅酸盐等，在水里能被水解成氢氧根离子，或被氢离子直接吸收。众所周知，天然水、经处理的清水、生活用水和工业废水中，除了少数几种特殊的碱度物质以外，大部分的天然水、经处理的清水、生活用水和工业污水的碱度都是由氢氧化物、碳酸盐和碳酸氢盐构成的。

2所需的设备和药剂

2.1仪器

酸式滴定管，移液管，250 mL 锥形瓶，铁架台， 洗耳球，玻璃棒。

2.2化学试剂

无二氧化碳水、碳酸钠标准溶液、盐酸标准溶液、酚酞指示剂、甲基橙指示剂、碳酸钠标准溶液。

3 碱度分析过程

移取水样在250 ml的锥形容器中，加入3滴酚酞指示剂，当没有出现红色时，该酚酞的碱度为0。如呈粉红色，则用盐酸标样滴定，直至颜色变淡至消失。在实验过程中，要做好滴定液消耗量的记录。保留液为总碱含量的测定方法。在测量酚酞碱度的 pH8.3的溶液中，向其中添加3滴溴甲酚绿·甲基红指示剂，并用适当浓度的盐酸标准滴定溶液进行滴定，直到溶液的颜色从蓝绿变为暗红，煮沸2分钟后，再继续滴定，直到达到暗红色为止。用盐酸标准滴定时，记录消耗盐酸标准滴定溶液的总体积。

图1酸碱滴定法测定碱度示意图

3.1 盐酸标样的标定

移取25.00毫升的碳酸钠标准溶液到一个250毫升的锥形瓶里，用不含CO2的水将它稀释到100毫升左右，再添加3滴甲基橙指示剂，用盐酸标准溶液进行滴定，直到它的颜色从桔黄色转变为桔红色，然后将该溶液的量记录下来，并按照（1）式计算出它的准确浓度。

C=(25.00×0.0250)/v (1）

其中： C是以摩尔/升为单位的盐酸标准溶液的浓度；V是以 mL表示的盐酸标准溶液的体积分数。

3.2基本单元的制备

Na2CO3摩尔浓度为1/2，其意义不同于 C（1/2Na2CO3）与1/2 C（Na2CO3）。第一种方法是以碳酸钠的1/2为基本单元，而第二种方法是以1/2的碳酸根为基本单元。在制备碳酸钠标样时，将上述相的分子质量记为53，将上述相的分子质量记为106。这样做的好处，就是不用考虑化学方程式中的比例系数。根据物质平衡方程，盐酸滴定碳酸钠的化学方程式是：

2HCl+Na2CO3=2NaCl+H2O+CO2↑

n（Na2CO3）/n（HCl）=1/2

利用该方程求出盐酸摩尔浓度，将出现“1/2”的表达式，给计算带来不便。为了达到这个目的，我们将“1/2”乘上这个公式，就可以将半个碳酸钠看作是一个整体。从物质平衡方程

2HCl+Na2CO3=2NaCl+H2O+CO2↑

n（1/2Na2CO3）/n（HCl）=1

在转化过程中，盐酸的浓度仅与用量及碳酸钠C （1/2Na2CO3）相关。

3.3碱度值的计算与探讨

总碱度的测定：用毫克/升（单位为CaCO3）表示的水样本的总碱度按照以下公式来计算：

酚酞碱含量的测定：用毫克/升（单位为CaCO3）表示的水溶液中的酚酞碱度，按照以下公式来算：

3.4 酚酞、甲基橙作指示剂

在室温下，当 pH值从8.0到10.0时，酚酞会发生从无色到红色的变化，而甲基橙在 pH3.1到4.4之间，从橙色到橘红。滴定终点可以用指示剂的颜色区域的所有或部分区域落在滴定的跳跃范围之内。用滴定突变的幅度来确定指示剂的选用。

4 测试准确度的影响因素分析与控制

重点讨论了水样的收集和保存、测量仪器和标准溶液的浓度以及适当的采样容量等问题。

4.1 样本收集

样本必须具有足够的代表性并具有充足的体积。用于完整分析的水样容量至少为1000毫升，用于单个检测的样品应至少400毫升。储样瓶要求使用具塞硬质玻璃瓶或聚乙烯塑料瓶。

4.2 水样保存

大气中的CO2含量会对碱度的测量产生一定的影响。碱度测试用的水样不宜存放太久，必须采集后马上进行检测。

4.3 计量器具

通过对现场碱度控制指标的测算，为减小滴定误差，滴定时所需的盐酸标准溶液用量，选用适宜的滴定管。

4.4 盐酸标准溶液

方法中明确了两种不同浓度的标准品，并对其测定结果的准确性进行了分析。在此基础上，选取适合的盐酸标准液。

4.5选取适当的采样容积

考虑到每个水样的碱度不同，将采样容量统一定为100.0 mL，为了减小采样引起的误差，选择了单标记吸管。

4.6 温度修正

在实践中，标样的校准与使用经常受到时间和地点的限制，并非所有的实验室都具备恒温条件。GB601-2002 《化学试剂滴定分析(容量分析)用标准溶液的制备》中，对某些标准液的温补值进行了修正，通过计算可将在某一温度下滴定测得的体积换算至20℃时的体积。

5结语

酸碱滴定法是一种常见的测定碱度的方法，它的本质是酸与碱的反应，以酚酞、甲基橙作为指示剂。根据以上对滴定时水样 PH值的改变，说明选用酚酞、甲基橙作指示剂的理由。根据实际经验对影响碱度测定结果的各种因素进行了分析，并提出了相应的对策，使测定结果更加准确。此外，在检验过程中，分析人员要加强工作责任心，细心地进行操作，严格按照检验方法规范及操作规程进行检验，以更好地提高分析结果的准确度。

参考文献：

[1] 国家环境保护总局. 水和废水监测分析方法(第四版增 补版)[M]. 北京: 中国环境出版社, 2002: 120.

[2] 展惠英. 水样总碱度的测定 [J]. 河云南化工, 2018, 45（9）: 89.