学年论文

学

术

报

告

学校：湖州师范学院学院：生命科学学院专业：材料化学

姓名：黄晓维

班级：20110926

学号：30

题目：盐酸和硼酸混合液中各组分浓度的测定

1.引言：

1.1样品的来源和分布：

1.1.1 盐酸的来源及分布：

盐酸的发现和制备较硫酸和硝酸较晚。虽然早在炼金时代就已经发现了氯化氢气体，但这种无色有强烈刺激性的气体并未引起人们的重视。直到 15 世纪才开始出现有“盐酸”这一名词。 1648 年德国药剂师 J. R. 格劳伯将食盐和矾油（硫酸）放人蒸馏釜中加热制取硫酸钠，并将逸出的刺激性气体用水吸收得到一种酸性溶液（盐酸）。因为食盐来自海水，格劳伯就将盐酸称之为“海盐精”。此外采用盐卤（主要成分是氯化镁）水解制取盐酸的方法也较古老。反应方程式可表示为：2MgCl2+H2O===MgO·MgCl2↓+2HCl（反应温度 110－120℃）[3]。

本世纪 20 年代，中国著名化学实业家吴蕴初先生在 1921 年试制味精成功。 1922 年他和张崇新合资创办上海天厨味精厂，产品畅销国内及东南亚各国，并且远销美国。为解决生产味精的必需原料盐酸，吴蕴初在上海建立了我国第一家氯碱厂。第二年该厂即投产，主要产品为盐酸、烧碱和漂白粉三种[2]。盐酸用合成法生产，合成法制盐酸简要流程合成法制盐酸可分为：氯化氢气体的合成、冷却和干燥及盐酸的生成三个阶段。国内也曾报道过一种合成法生产盐酸的新工艺，合成、冷却、吸收三个工序在一个专门的设备里完成，称“三合一”盐酸合成法[3]。

1.1.2盐酸的制备：

工业上制取盐酸时，首先在反应器中将氢气点燃，然后通入氯气进行反应，及制得氯化氢气体。氯化氢气体冷却后被水吸收成为盐酸[2]。在氯气和氢气的反应过程中，有毒的氯气被过量的氢气所包围，使氯气得到充分反应，能有效的防止对空气的污染。C2H4Cl2=C2H3Cl （氯乙烯）+HCl

实验室制备盐酸主要分为三步：（1）.将饱和食盐水进行水解，除得氢氧化钠外，在阴极有氢气产生，阳极有氯气产生：2NaCl+2H2O=电解=2NaOH+Cl2↑+H2↑ （2）.在反应器中将氢气和氯气通至石英制的烧嘴点火燃烧，生成氯化氢气体，并发出大量热：H2+Cl2=点燃

=2HCl （3）.氯化氢气体冷却后被水吸收就成为盐酸。

1.1.3硼酸的来源及分布：

硼酸在陶瓷、搪瓷业中，是用来增强搪瓷产品的光泽和坚牢度，除此之外也是釉药和颜料的主要成份之一[1]。在医药工业、冶金工业中作添加剂和助溶剂。硼酸有防腐性,可做防腐剂。在金属焊接、皮革、照相等行业以及染料、耐热防火织物、人造宝石、电容器、化妆品的制造方面也能看到它的身影，还可作杀虫剂和催化剂。在农业上作含硼微量元素肥料，对许多作物有肥效，可提高油菜籽的含油率。由硼酸可制造多种硼化物，广泛用于国防和其他工业部门和科研单位[7]。硼酸是一种多功能的重要无机化工基本原料，在国民经济及工农业生产发展中占有重要的地位。硼酸的生产概况目前，世界硼矿探明储量约为l70 000 kt，远景储量470 000 kt。中国硼矿主要分布于辽宁、青海以及西藏自治区。西藏矿虽然含硼量较高，加工也容易，但由于交通不便，很难满足我国东部工业发展的需求。所以我们应提高硼酸的利用率和完善硼酸的制备条件和设备，从而解决硼酸短缺的问题。

1.1.4硼酸的制备：

生产硼酸的工艺方法很多。就目前的情况看，大体有硫酸法、盐酸法、碳铵法、硝酸法、多硼酸钠法、硫酸硼砂法等方法[1]。

硼砂硫酸中和法：采用工业硼砂水溶液，加浓硫酸中和，中和液经冷却结晶、离心分离

即得硼酸，反应式：Na2B407·l0H20+H2S04 = 4H3BO3+Na2S04+5H20 。

碳氨法：经过焙烧的硼矿粉在碳酸氢铵的作用下生产硼酸铵，经热分解逸出氨，就可得硼酸，反应式为：C02+NH3+H20=NH4HCO32MgO·B203+2NH4HC03+H20=2(NH4)H2BO，+2MgC03 (NH4)H2B03 = H3BO3+NH3。

硫酸一步法：硫酸一步法是从硼镁矿石制取硼酸的主要方法。该法是在一定温度下用硫酸来分解硼镁矿石，从而使矿石中的B2O3以H3BO3的形式转入液相中，然后在较高温度下将残渣和含硼酸的滤液中进行分离，控制滤液中H3BO3和其他杂质的浓度，利用硼酸的溶解度随温度降低而减小的性质，冷却滤液使硼酸从液相中析出，分离得到硼酸产品。反应式为：2MgO· B2O3+H20+2H2S04 = 2 H3BO3+2MgSO4

多硼酸钠一硫酸法：多硼酸钠一硫酸法制取硼酸的工艺是建立在硼砂硫酸中和法制硼酸与碳碱法制硼砂工艺的基础上的。因此，该工艺的基本原理与碳碱法制取硼砂和硼砂硫酸中和法制硼酸的生产基本原理相同，生产工艺与碳碱法基本相同。反应式为：x(2MgO·B2O3)+yNa2CO4+xC02 = yNa20·x B2O3+2xMgC03 yNa20·x B2O3+yH2SO4+(3x-y)H20 = 2zH3BO3+yNa2S04

1.2样品测定的意义：

盐酸跟我们的生活休息相关。盐酸是胃液的一种成分，它能使胃液保持并激活胃蛋白酶所需要的最适合的pH，它还能使食盐中的蛋白质变性而易于水解，以及杀死随食物进入胃里的细菌。日常用途制取洁厕灵，除锈剂等产品。在工业上也用于稀有金属的湿法冶金，有机合成，漂染工业，金属加工，食品工业以及无机药品及有机药物的生产。研究盐酸的性质能更好的利用盐酸，而从造福人类的生产生活。而测定盐酸的浓度能使我们准确的认识到什么样浓度的盐酸在日常生活中或者工业上适用的范围。

硼酸在工业、农业、国防及现代科学技术领域有着广泛应用。同时，硼酸也是造各种硼化合物的重要原料[1]。在轻工业和日用化工工业中，硼酸主要作为洗涤用品添加剂、杀菌剂、木材防腐剂及其化合物原料。硼酸可作为杀菌剂用于硼酸皂的生产；与硼砂混合以调节缓冲溶液的pH值，作为交联剂乳化石蜡，也可用作抑菌剂；通过交联键羟基改善湿胶强度，是制造瓦楞纸粘结剂的成分之一，同时也是制造酪蛋白和糊精粘结剂的胶溶剂。除此之外，硼酸还用于卫生用品及药品中，搪瓷陶瓷工业，机械电子工业，核能领域，以及农业生产。测定硼酸的浓度能有效的发挥硼酸的作用，给工业上相关的硼酸链提供方便。

1.3测定方法的综述：

（1）用双指示剂法：。先用甲基红作指示剂用氢氧化钠来滴定盐酸，再加入酚酞后用丙三醇来滴定硼酸。之后利用两种指示剂在不同的PH条件下，颜色的变化，从而得到两个滴定终点，分别根据各终点所消耗的标准溶液的体积，计算所测各组分含量。

（2）用莫尔法[8]：先用铬酸钾作指示剂，来测定氯离子的含量从而确定盐酸的含量，再加入甘油，让甘油和硼酸充分反应，生成甘油硼酸，在用氢氧化钠标准溶液来滴定从而测出盐酸的浓度。根据消耗的体积分别计算出各组分的含量。

2.实验方案的设计

2.1方案一：

用氢氧化钠滴定加入甘油

盐酸和硼酸混合液－－－－－－－－－－>氯化钠, 硼酸－－－－－－－－>甘油硼酸

加入指示剂甲基红