朱 濤
(長江大學 工程技術學院,湖北 荊州 434020)
為了研究水溶液中的醛類物質,利用酸堿指示劑返滴定法,改變反應溫度、試劑的用量、反應時間等,實驗結果表明,反應時間在20 min時即可,常溫30 ℃為最佳溫度,H2O的用量對結果無影響,H2O2為確定的量[1-3]。
分析用過氧化氫(30%),硫酸為標準試劑(0.248 7 mol/L),1%酚酞試劑(取一定量的酚酞溶于90%乙醇制成),氫氧化鈉為標準試劑(0.485 4 mol/L),所用水均為蒸餾水。
準確稱取苯甲醛試樣0.7~0.9 g于250 mL碘量瓶中,加入蒸餾水及過氧化氫溶液,蓋上瓶蓋,此時未充分反應。由于過氧化氫在常溫下分解非常緩慢,且瓶內(nèi)的氧含量少,無法使反應完全進行,反應速度非常慢。加入NaOH溶液,此時瓶內(nèi)發(fā)生醛被氧化為酸的化學反應,在堿性條件下,苯甲醛不穩(wěn)定會被氧化為酸。若室溫較低則需要微熱開始反應,振搖2~3 min,用配置好的0.248 7 mol/L硫酸溶液滴定至紅色完全褪去為滴定終點(待反應完全之后加入適量酚酞試劑,此時溶液呈堿性,在強堿條件下,一小部分酚酞會被氧化,因此在滴定終點前加入2~3滴酚酞,從而補充被氧化的部分,消耗的硫酸標準體積記為V1(mL),并同時測定空白,消耗的硫酸標準體積記為V0(mL),按公式(1)計算苯甲醛的質量分數(shù),試樣中的苯甲酸按公式(2)計算。
式中M1、M2分別表示苯甲醛和苯甲酸的摩爾質量,g/mol;G為試樣質量,g;W為試樣中苯甲酸的質量分數(shù)。
準確稱取試樣20 g于250 mL錐形瓶中,加入40 mL中性乙醇,以酚酞為指示劑,用0.485 4 mol/L的氫氧化鈉標準試劑滴定至終點(反應開始時加入適量的酚酞試劑,紫色褪去為反應終點),按(2)測出苯甲酸的質量分數(shù)。
苯甲酸的百分含量:
式中:V2為滴定時所消耗的氫氧化鈉標準溶液的體積,mL;CNaOH為氫氧化鈉標準溶液的濃度,mol/L;G1為苯甲醛試樣的質量,g。
試樣中酸性物質對測量的干擾,存在酸性物質苯甲酸,利用上述公式扣除即可。其他雜質,例如苯甲醇、乙醇、甲醇等均不參與化學反應,因此不會對實驗結果產(chǎn)生影響。
另外,若需要測的溶液整體呈酸性,則加入適量的氫氧化鈉溶液,使溶液酸堿度呈中性,再進行上述實驗過程即可。
苯甲醛最佳測定條件,30%過氧化氫溶液和水的用量對苯甲醛質量分數(shù)測定如圖1~4所示,我們將最佳的條件選擇在反應時間25 min,水的用量20 mL,過氧化氫7 mL,振搖2~3 min使反應充分進行,除去多余的過氧化氫溶液。
采用1.2試驗,于不同的溫度下平行測定苯甲醛的質量分數(shù),結果顯示,30 ℃條件下測得的數(shù)據(jù)接近試劑瓶上所標含量,測得質量分數(shù)為98.445%。
圖1表示,在溫度最佳,其他條件相同的情況下,苯甲醛的質量分數(shù)在20 min時達到98.445%,隨著時間的增加,始終穩(wěn)定在這個值左右,相對偏差不超過0.5%。
圖1 靜置反應時間對苯甲醛含量的影響
圖2表示,過氧化氫的用量在7 mL時可使測量達到準確值,增加其用量也始終在98.445%。
圖2 過氧化氫的用量對苯甲醛含量的影響
過氧化氫用量低了會造成苯甲醛的氧化不完全,會剩余一部分未反應。
圖3表示,在20 ℃溫度較低時苯甲醛未完全反應,含量較低。因此,需微熱開始反應,25 ℃時含量也較低,未反應完全,在30 ℃時平行測定苯甲醛的含量,且微熱開始反應,含量接近98.445%,但不穩(wěn)定,原因是在滴定的時候需要細致地操作以及注意對顏色的把控。當溶液即將變?yōu)闊o色時,應立即停止滴定行為,待2 min后不變色即可完成滴定。圖3中,從下至上3條折線依次為20 ℃,25 ℃,30 ℃不同溫度對苯甲醛含量的影響。
圖3 溫度對苯甲醛含量的影響
圖4表示,水的用量對整個反應無影響,但必須要有水作為反應的環(huán)境。
圖4 水的用量對苯甲醛質量分數(shù)測定的影響
醛類物質在水溶液中的研究可利用酸堿指示劑返滴定法,使醛氧化為酸,從而測定已知的酸,只需要簡易的化學儀器及藥品,即可知道溶液中醛類的精準質量分數(shù)。反應時對溫度、滴定終點、稱量的把控尤為重要,反應溫度低會使反應不能充分進行,也不能過分加熱沸騰導致產(chǎn)生誤差。滴定終點時應該緩慢加入藥品,稱量時使用分析天平精準讀數(shù),過氧化氫及氫氧化鈉的用量均需要在測定中找到合適的值,從而能夠準確地測定溶液中苯甲醛的質量分數(shù)。