关于硫酸铵中水分含量测定的研究和讨论

张治军 廖复东 张家祥（湖北省地质局鄂西实验室，湖北宜昌443100）

关于硫酸铵中水分含量测定的研究和讨论

张治军 廖复东 张家祥（湖北省地质局鄂西实验室，湖北宜昌443100）

本文将硫酸铵中水分含量的方法—卡尔费休法和重量法进行对比，找出最适合、最准确的实验方法。

卡尔费休法；重量法；水分

硫酸铵水分含量测定现有两种方法，分别为卡尔费休法和重量法。本论文主要是为了找出两种方法分析的差异，找出对硫酸铵中水分含量测定的影响因素，明确硫酸铵中水分含量测定的更准确、更合适的实验方法。

1 卡尔费休法测定原理及计算方法

1.1 卡尔费休法测定原理

仪器的电解池中的卡氏试剂达到平衡时注入含水的样品，水参与碘、二氧化硫的氧化还原反应，在吡啶和甲醇存在的情况下，生成氢碘酸吡啶和甲基硫酸吡啶，消耗了的碘在阳极电解产生，从而使氧化还原反应不断进行，直至水分全部耗尽为止，依据法拉第电解定律，电解产生碘是同电解时耗用的电量成正比例关系的，其反应如下：

1.2 仪器设备及试剂

1.2.1 卡氏水分测定仪：KF-1

1.2.2 微量注射器：10μl

1.2.3 茄型瓶：10ml或5ml

1.2.4 卡尔.费休试剂：分析纯

1.2.5 无水甲醇：分析纯

1.3 分析步骤

1.3.1 准备工作

（1）仪器按说明书的要求安装好。

（2）校正仪器：接通220V电源，将电源开关打到开始位置，指示灯亮。将选择开关置于“校正”位置，旋动“校正”旋钮，使表头指针在50μA处，然后将选择开关置于“测量”位置，表头指针回“0”。

（3）量取40ml无水甲醇于清洁干燥的滴定池中（甲醇的量应淹没铂丝），打开电磁搅拌器开关，调整搅拌速度，用卡尔.费休试剂滴定甲醇中的水分至电流计产生较大的偏转，并保证电流指“永停”1min即为终点，此时消耗的卡尔.费休试剂不计量。

1.3.2 分析步骤

（1）标定

a.用10μl微量注射器取纯水10μl从进样口注入，在搅拌下用卡尔.费休试剂滴定甲醇中的水分至电流计产生较大的偏转，并保证电流指“永停”1min即为终点，记录消耗的卡尔.费休试剂。

b.平行标定两次，用消耗的卡尔.费休试剂的量计算滴定度。取滴定度不超过：0.2000mg/ml的平均值来参与试样水分计算。

(2)试样测定

a.将试样混合均匀，用加塞的茄型瓶称取0.2g～0.5g试样，准确称量至0.0002g。

b.打开滴定池的进样口的橡胶塞，迅速倾倒入完样品后，立刻塞紧塞子。调整搅拌速度，搅拌至样品完全均匀混在甲醇溶剂中后，用卡尔.费休试剂滴定甲醇中的水分至电流计产生较大的偏转，并保证电流指“永停”1min即为终点，记录消耗的卡尔.费休试剂。

c.平行测定试样三次，用消耗的卡尔.费休试剂的量计算试样水分。

1.4 计算方法

在室温（23℃）下，根据取样方式的不同，可以分为质量法和体积法，但最终结果都将换算为质量百分含量。

1.4.1 、质量法

式中：

m—取蒸馏水体积，单位为毫克（mg）

V—消耗试剂体积，单位为毫升（ml）

取样方式为质量时，水分（H2O）含量以质量分数%表示，按下式计算：

式中：

T—卡尔·费休试剂对水的滴定度的数值(mg/ml）；

V1—滴定试样消耗卡尔·费休试剂的体积的数值（ml；

m—试样体积的数值（mg）。

2 重量法测定原理及计算方法

2.1 重量法测定原理

在一定温度的电热恒温干燥箱内，将试样烘干至恒重，然后测定试样减少的质量。

2.2 仪器设备

2.2.1 带盖磨口称量瓶，直径50mm，高30mm；

2.2.2 电热恒温干燥箱，能维持温度105±2℃。

2.3 分析步骤

称取5g试样，精确至0.0002g，置于预先在105±2℃干燥至恒重的称量瓶中，将称量瓶的盖子稍微打开，在105±2℃的温度中干燥30min后，取出称量瓶，盖上盖子，在干燥器中冷却至室温称量，直至恒重。取最后一次称量值作为测定结果。

3.4 、结果计算

水分w，以H2O的质量分数（%）表示，按下式计算：

式中：

m1—称量瓶及试样在干燥前的质量，（g）；

m2—称量瓶及试样在干燥后的质量，（g）；

m—试样的质量，（g）。

3 实验数据

3.1 样品测定

3.1.1 卡尔费休法样品测定

将干燥的茄型瓶放在电子天平上称量质量m1，用小勺取一定量的硫酸铵样品放于茄型瓶中，然后称量有样品的茄型瓶质量m2，则所取硫酸铵样品质量为m2-m1。用卡尔费休试剂进行滴定，共进行三次滴定。

3.1.2 重量法样品测定

将准确称取5g试样，精确至0.0002g，置于预先在105℃± 2℃干燥至恒重的称量瓶中称量质量m1，直至恒重后再称量样品及称量瓶的质量m2，则样品减少的质量为m1-m2,。用烘箱干燥法（重量法），进行三次测定。

4 分析对比

根据分析数据，对整个实验过程进行对比。

4.1 完成分析所用时间的对比

采用卡尔费休法测定硫酸铵的水分含量，分析时间缩短至30min，操作方便快捷，测定方法的精密度很好，完全满足公司硫酸铵产品水分含量的分析；采用重量法测定硫酸铵水分含量，速度慢，效率低，特别是含水量比较高的样品，速度更慢，且不易恒重，直至恒重需要4-5h，影响了生产，起不到监控的作用。

4.2 试样结果对比

用卡尔.费休法及重量法测定同一个硫酸铵样品得出的结果比较，平行测定结果差值不大于0.05%。

5 影响卡尔费休法测定硫酸铵中水分含量的影响因素

5.1 空气中水分对卡尔费休试剂造成影响：由于卡尔费休试剂很容易吸收水分，因此取样时要求迅速，反应池要求密封完好。

5.2 卡尔费休试剂长时间存在对分析存在的影响：卡尔费休试剂组分为单质碘、二氧化硫、吡啶、甲醇，试剂在滴定管中时，滴定管上端有干燥装置，连接滴定管与空气，平衡滴定管内外压力。干燥装置中装硅胶吸收水分，但是若时间较长，滴定管中会进入一定量水分，与卡尔费休试剂反应，对卡尔费休试剂产生影响，从而对分析结果造成影响，所以需经常标定空白滴定度。

5.3 滴定速率对分析结果的影响：滴定过程中若滴定速率过快，电磁搅拌子不能充分的将反应池中卡尔费休试剂和硫酸铵充分搅拌均匀，会使滴定终点造成偏差，会滴定结果造成影响。

5.4 取样对分析结果的影响：取样前的样品混匀，取样时的快速准确，都会对分析结果造成一定的影响。

6 结论

实验数据表明，用卡尔.费休法测定硫酸铵水分在消除滴定剂及样品吸湿、操作误差等所带来的的干扰，测定结果与国标法测定结果相近且重现性好。准确度较高（与重量法测定结果做比较，卡尔.费休法与重量法的结果之差均符合重量法中允许误差：平行测定结果差值不大于0.05%）的测定结果。本人认为用卡尔费休法测定硫酸铵水分比用重量法测定更简便快速。尤其适合于中控分析中快速报告结果。

[1]GB 535—1995XG1-2003硫酸铵（S）

[2]GB/T2947—2002尿素、硝酸铵中游离水含量的测定卡尔.费休法(S)