重量法硫酸盐测定

作者：乌尔里希·德拉坎普和奥利弗·西利 [1]（经允许复制，对当前内容不承担任何责任。）

讨论

含有碱金属硫酸盐的样品被干燥、称重并溶解在稀盐酸中。加入过量的氯化钡溶液沉淀出硫酸钡，沉淀物在热溶液中消化。沉淀物通过纸质滤纸过滤，然后灼烧并完全灰化。根据样品的重量和沉淀物的重量，计算出样品中硫酸盐的百分比。沉淀反应如下

Ba²⁺ (aq) + SO₄^2- (aq) → BaSO₄ (s)

酸度、温度、沉淀剂的添加方式和消化时间等变化会显著影响硫酸钡沉淀物的可过滤性和各种外来离子共沉淀的程度。硝酸根、氯酸根和氯离子等外来阴离子以其钡盐的形式共沉淀，灼烧后的沉淀物含有该盐或氧化物作为杂质。缓慢添加沉淀剂可以减少氯离子的共沉淀。由于硝酸根和氯酸根即使在低浓度下也会干扰，因此在沉淀之前应将它们从溶液中去除。

外来阳离子，如铁（II）('铁'铁)、钙和在较小程度上，碱金属，以硫酸盐的形式共沉淀。这些是替代杂质，误差的大小取决于外来硫酸盐或氧化物的重量与等量硫酸钡的重量之间的差异。铁（II）的存在会导致测定结果误差高达 2%。

一般准备工作。

洗涤三个 100 毫米的表面皿、三根搅拌棒和三个 400 厘米³ 烧杯；用自来水彻底冲洗，然后用蒸馏水冲洗。使用石墨铅笔在烧杯的底部区域编号，以便识别。用表面皿盖住每个烧杯，并将设备保存起来，以备不时之需。

将未知样品转移到干净干燥的称量瓶中。将未盖的称量瓶放在其倒置的盖子中，放在一个小烧杯中，用干燥的表面皿盖住烧杯，用石墨铅笔识别烧杯，并在 105-110 摄氏度的烘箱中干燥样品至少一个小时。

将干燥的样品保存在干燥器中，直到冷却至室温。

您将向三个 400 厘米³ 烧杯中转移三个样品，每个样品的重量大约为 0.35 克，但精确到±0.001 克。您将使用差量称重法。

差量称重法：取三个 400 厘米³ 烧杯、装有样品的称量瓶和实验室笔记本，到称量室。将盖住的称量瓶精确到±0.001 克。打开称量瓶，轻轻地将少量未知物倒入第一个烧杯中。将称量瓶再次竖立起来，轻轻地敲打它，以使可能残留在边缘的任何数量的未知物恢复到称量瓶中。盖住称量瓶，再次称量其内容物。继续这样做，直到后续称量与第一次称量之间的差值接近 0.35... 克（但精确到±0.001 克）。这个差值就是第一个样品的重量。使用另外两个 400 厘米³ 烧杯重复此过程。必须注意，不要丢失留在称量瓶边缘的任何样品，然后掉落在称量瓶外的实验室工作台上。您还必须注意，不要将超过 0.35 克的样品倒入烧杯中。

直接称重法：我们的分析天平的准确性保持到 400 厘米³ 烧杯的质量，并略高于该质量。如果您选择直接称量样品，必须确保您的 400 厘米³ 烧杯是干净、干燥且处于室温。干燥是为了防止蒸发造成负的系统误差，处于室温是为了防止对流气流造成正或负的系统误差。将第一个 400 厘米³ 烧杯放在天平秤盘上，关闭所有天平门。短暂按下“去皮”按钮，观察天平读数是否显示 0.000 克。观察 10-15 秒，以确保它不会改变。如果它发生了改变，再次按下“去皮”按钮，并观察它直到稳定下来。使用干净干燥的铲子，将 0.32 至 0.38 克的样品转移到烧杯中。关闭所有天平门，并将质量记录到±0.001 克。如果您选择这种方法，您必须注意，不要将任何样品丢失在称量盘上的烧杯外部，或者不要将任何样品从烧杯的边缘掉落，因为样品可能会从烧杯的外部掉落。使用另外两个 400 厘米³ 烧杯重复此过程。

向每个烧杯中的样品中加入 50 厘米³ 蒸馏水，然后加入 5 厘米³ 6 摩尔/分米⁻³ 盐酸，然后加入另外 200 厘米³ 蒸馏水。用 100 毫米的表面皿盖住烧杯，并将它们储存在您的柜子里，直到方便进行测定为止。

沉淀

在小型热板上将上述制备的溶液加热到大约 90 摄氏度。必须避免将溶液煮沸，因为可能会因飞溅而损失一些溶液。但是，有必要将溶液保持在升高的温度下，以促进形成大而可过滤的颗粒，并最大限度地减少外来离子的共沉淀。如果在此阶段使用温度计测量溶液的温度，则在完全从烧杯中取出温度计之前，必须非常小心地用蒸馏水冲洗温度计。温度计或搅拌棒插入溶液时，取出时会带走大量的溶液。

从安装在烧杯上方的滴定管中逐滴加入 5% 的氯化钡溶液。加入 15-20 厘米³ 后，中断操作，让沉淀物沉淀，然后加入几滴氯化钡，检验沉淀是否完全。如果您检测到一些细小的沉淀物随着氯化钡溶液的滴落而向下移动，则再加入 5 厘米³ 的氯化钡溶液。盖住烧杯，在热板上以 90 摄氏度加热一个小时。这种“消化”过程将有助于形成更大更纯的硫酸钡晶体。一个小时后，沉淀物应该足够粗糙，在搅拌后容易沉淀，上清液应该澄清。

过滤和洗涤

获取三个玻璃漏斗和一个木制漏斗架。清洁漏斗，并将它们放在编号的烧杯或容量合适的烧瓶上方的漏斗架中。

过滤将使用装有无灰滤纸的玻璃或塑料漏斗进行。无灰滤纸是纯纤维素，在热量和空气的作用下分解为水和二氧化碳。没有残留的非挥发性物质。无灰滤纸以圆形形式提供，必须以适当的方式折叠，以截住所有硫酸钡沉淀物。

以这种方式将三张 Whatman 无灰 #42 滤纸插入漏斗中。将 200 厘米³ 蒸馏水加热到 80 摄氏度，用于以后的洗涤。

从热溶液中过滤硫酸钡比较方便，因为在更高的温度下过滤速度更快（溶解度损失可以忽略不计）。必须注意，在将滤液（液体）和沉淀物（固体）转移到滤纸时，不要丢失任何沉淀物。

将上清液通过滤纸过滤，然后用橡胶刮刀和少量热蒸馏水将沉淀转移到漏斗中。由于沉淀很容易粘附在烧杯壁上，因此必须用橡胶刮刀仔细刮擦烧杯壁，并用少量水洗涤去除任何粘附的颗粒。将所有沉淀物转移后，用三份 5 cm³ 的热蒸馏水洗涤漏斗中的物质。将每次洗涤液分别收集在一个小的干净烧杯中，然后加入两滴 AgNO₃ 溶液。出现浑浊的白色沉淀表明沉淀物仍被氯离子污染。如果三次洗涤后仍然观察到一些浑浊，则将沉淀物再洗涤第四次。从漏斗中取出滤纸，折叠起来，然后放入你的坩埚中。确保记录每个坩埚中储存的样品的识别信息。如果立即灰化滤纸不方便，请将坩埚存放在你柜子里的盖着烧杯中。不要将坩埚存放在干燥器中！

灰化并称重至恒重

将坩埚放在铁丝三角架上，用小火焰开始加热。移动火焰，使坩埚的各个部分均匀受热。逐渐增加火焰的大小。避免过度加热样品，以免纸张着火。如果发生这种情况，请迅速移除火焰，等待燃烧停止。一旦纸张被炭化，就增加火焰的温度。再次，根据需要移动火焰，使坩埚的各个部分都受到强烈的加热。当所有碳残留物都被去除后，应将蓝色火焰的锥形尖端移至坩埚壁下方，以最大限度地提高温度。以这种方式加热坩埚十分钟。让坩埚冷却几分钟；然后将其放入干燥器中，使其冷却至室温。称重后，重复此过程，直到连续的加热和称重结果在 0.2 mg 以内一致。

计算每个样品中 SO₄^2- 的百分比，平均百分比和结果的平均偏差。

报告

在报告单上，提供以下信息

未知物的编号。
每个样品中使用的未知物的重量。
每个样品中沉淀物的重量。
每个样品中 SO₄^2- 的百分比。
三个样品的平均百分比。
三个样品的百分比的平均偏差。
包含相关数据的实验记录本中的页码。

硫酸盐分析问题。

如果假设样品是纯硫酸钠，大约需要多少 cm³ 的 5% BaCl₂ 2 H₂O 溶液才能沉淀所有硫酸盐？假设氯化钡溶液的密度为 1.00 g cm⁻³。
如果样品是纯硫酸钾，你需要比 1. 中计算的量更小或更大的氯化钡溶液体积吗？
如果使用普通滤纸而不是无灰滤纸，你的实验结果会受到什么影响？结果会偏高还是偏低？
为什么用 AgNO₃ 测试硫酸钡的洗涤液？
随着溶液温度的升高，BaSO₄ 的溶解度会显著增加吗？
此程序中最主要的误差是什么？
根据你对问题 6. 的回答，你是否认为硫酸盐分析程序可能导致结果偏高或偏低？