談石灰試驗中氧化鈣及氧化鎂的測定

李文萍

(太原市市政公共設(shè)施管理處，山西太原 030002)

0 引言

在道路橋梁施工中，經(jīng)常要用到石灰且需要判別石灰的等級，這時就需要做石灰試驗。通常工地上要求只做氧化鈣和氧化鎂含量兩項技術(shù)指標(biāo)。在道路橋梁這個行業(yè)，學(xué)化學(xué)分析專業(yè)的人很少，幾乎是工科類專業(yè)的人，做這個試驗就有種跨行業(yè)的感覺。這時就不僅需要弄懂其試驗原理，還要知道化學(xué)分析的一般知識，這樣才能保證試驗的準(zhǔn)確性。我在此文中總結(jié)了做這項試驗的經(jīng)驗及感受，以供大家學(xué)習(xí)和思考。

1 石灰試驗的原理

1)氧化鈣含量試驗是根據(jù)石灰中活性氧化鈣與蔗糖C12H22O11化合而成水溶性的蔗糖鈣CaO·C12H22O11·H2O，而石灰中的其他非活性的鈣鹽則不與蔗糖反應(yīng)，氧化鎂則與蔗糖反應(yīng)緩慢的原理，應(yīng)用此不同的反應(yīng)條件，采用中和滴定法，用已知濃度的鹽酸進(jìn)行滴定(以酚酞為指示劑)，達(dá)到終點時，按鹽酸的消耗量計算出有效氧化鈣的含量。2)氧化鎂含量試驗是利用EDTA在pH=10左右的溶液中能與鈣鎂完全絡(luò)合的原理，測出鎂、鈣總含量，再利用EDTA在pH≥12的溶液中只與鈣離子絡(luò)合的原理，測出鈣含量，兩者之差即為鎂含量。石灰用鹽酸酸化后分解為鈣、鎂、鐵、鋁離子，用三乙醇胺和酒石酸鉀鈉溶液掩蔽鐵、鋁離子，氫氧化銨—氯化銨緩沖溶液、氫氧化鈉溶液是調(diào)節(jié)pH值的。酸性鉻蘭K—萘酚綠B、鈣紅是指示劑，以讓人們通過顏色的變化知道滴定終點。

2 試驗范圍

本方法適用于測定各種石灰的有效氧化鈣及總氧化鎂含量，酸性鉻蘭K—萘酚綠B。

3 石灰試驗所需的儀器

儀器包括:方孔篩、烘箱、分析天平(萬分之一)、電子天平、量筒、電爐、三角瓶、容量瓶、燒杯、大肚移液管、酸式滴定管、滴定臺及滴定管夾、表面皿、吸水管等。

4 試劑

試劑包括:蔗糖、酚酞指示劑、甲基橙水溶液、鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液、鹽酸、氫氧化銨—氯化銨緩沖溶液、酸性鉻蘭K—萘酚綠B，EDTA二鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液、氧化鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液、氫氧化鈉溶液、酒石酸鉀鈉溶液、三乙醇胺溶液、鈣紅。

5 石灰試驗關(guān)鍵步驟

1)氧化鈣的測定:第一步配制試驗用的各種試劑。第二步標(biāo)定鹽酸標(biāo)準(zhǔn)液。第三步準(zhǔn)備試樣，分生石灰和消石灰試樣。生石灰過篩均勻挑取試樣。消石灰用四分法取樣。稱取10 g左右石灰烘干儲于干燥器中供試驗用。具體操作過程是按JTG E51-2009公路無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程做的。在此說明的是氧化鈣含量試驗的關(guān)鍵點是蔗糖要迅速覆蓋試樣，以防試樣被碳化。加入玻璃珠后要充分振蕩，使試樣充分溶解。注意石灰的存放時間。因為有效氧化鈣含量是隨著石灰的存放時間的增長而減少的。一定要用新煮沸并已經(jīng)冷卻的蒸餾水，以消除二氧化碳。2)氧化鎂的測定:第一步配制氧化鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液，精確稱量碳酸鈣1.784 8 g，這個稱量一定要準(zhǔn)確，它影響后面的相關(guān)試驗，關(guān)系到氧化鎂含量的準(zhǔn)確測定。第二步是用EDTA標(biāo)準(zhǔn)液標(biāo)定氧化鈣溶液，計算1 mL EDTA二鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液相當(dāng)于氧化鈣的毫克數(shù)。第三步計算1 mL EDTA二鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液相當(dāng)于氧化鎂的毫克數(shù)。氧化鎂含量試驗的關(guān)鍵點是稱取試樣用減量法。石灰用鹽酸溶解加水后，加入一系列試劑后的待測溶液的pH值很關(guān)鍵，氧化鈣試驗同此。滴定速度不能過快，宜為2滴/s～3滴/s。

6 石灰試驗應(yīng)注意的幾點問題

石灰試驗在工程中應(yīng)用很廣，在試驗過程中，應(yīng)注意以下幾個問題:1)藥品配制時，盡量混合均勻。如酸性鉻蘭K—萘酚綠B，酸性鉻蘭K要捻成粉末，否則在試驗過程中，溶液不容易變成酒紅色，而是呈棕褐色。2)標(biāo)準(zhǔn)液的濃度應(yīng)精確，否則做出的試驗數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。應(yīng)該是兩人八平行試驗。3)在滴定試驗時，要注意試劑的高度差距不要過大，最好每次都從零開始讀數(shù)，這樣誤差較小。4)石灰試驗要求溫度在20℃，如不在此溫度下試驗，要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)液體積修正。5)石灰要磨得很細(xì)，盡量沒有小塊狀顆粒，這樣試驗時，滴定終點容易掌握，否則溶液總是在變色，找不出終點。6)要注意安全。石灰試驗接觸的是濃鹽酸、濃氨水，濃鹽酸加熱時要防止?fàn)C傷，濃氨水不要用鼻子聞，而應(yīng)是用手扇，如不注意聞了，應(yīng)喝牛奶解毒。7)石灰試驗屬化學(xué)試驗，在試驗中遵守化學(xué)試驗的規(guī)則，如試管的清洗，要用試液清洗一遍。讀數(shù)視線要與液面最低處平齊，滴定速度2滴/s～3滴/s。邊滴邊輕輕搖晃。石灰氧化鈣含量試驗時，消耗的標(biāo)準(zhǔn)液較多，不能在滴定時開始呈水流狀，最后才按要求滴。8)氧化鎂試驗時，尤其要小心，配制藥品時一定要精確，試驗時要準(zhǔn)確吸取藥品的劑量，否則做出數(shù)據(jù)是負(fù)數(shù)。氧化鎂的含量不容易掌握，這是石灰試驗的難點。9)在確定標(biāo)準(zhǔn)液鹽酸的濃度時，要用優(yōu)級純或基準(zhǔn)級碳酸鈉。氧化鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液要用優(yōu)級純碳酸鈣，而不能用分析純的藥品。這兩種藥品用前一定要加熱烘干。10)測定時，不應(yīng)使氧化鈣生成碳酸鈣，所以要用新煮沸過而盡量除去二氧化碳的蒸餾水，以免氧化鈣溶于水后生成的氫氧化鈣進(jìn)一步與二氧化碳作用生成碳酸鈣，使消耗的鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液量偏低。再者，因蔗糖只與氧化鈣作用，而不與碳酸鈣作用，所以稱量試樣要迅速，否則氧化鈣會吸收空氣中的二氧化碳變成碳酸鈣，導(dǎo)致結(jié)果偏低。11)試驗前，要檢查滴定管的嚴(yán)密性和清潔度，操作過程要規(guī)范。

7 做石灰試驗的感受

1)要認(rèn)真鉆研試驗規(guī)程。在學(xué)習(xí)規(guī)程時要細(xì)心讀取規(guī)程上的每一句話，否則會造成嚴(yán)重后果。我第一次做這個試驗時，自以為認(rèn)真看了規(guī)程，就和同事做起了試驗。在試驗的過程中很是認(rèn)真，也很辛苦，不久就迎來了計量認(rèn)證檢查組的檢查。檢查組的人來了后直奔藥品柜檢查藥品。一查方知我們用的藥品根本不符合試驗要求。碳酸鈉和碳酸鈣是要求優(yōu)級純的或是基準(zhǔn)級的，我們用的只是分析純。后來再看規(guī)程，規(guī)程上清清楚楚寫的優(yōu)級純或基準(zhǔn)級。由于自己的疏忽，造成了此試驗被取消的嚴(yán)重后果。2)要認(rèn)真讀取化學(xué)試驗方面的規(guī)程。如此項試驗就要求掌握規(guī)程GB/T 601-2002化學(xué)試劑標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的制備。計量認(rèn)證檢查時，檢查人員問我們標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)溶液時要幾人做幾次試驗，因為怕他們說自己操作不熟練、不敢直言說兩人做了七八次。檢查人員告訴我們這個標(biāo)準(zhǔn)，才知道不僅要知道本專業(yè)的規(guī)程，還要知道化學(xué)分析上的規(guī)程。此規(guī)程一般規(guī)定中明確說明要兩人進(jìn)行實驗，分別各做四平行，每人四平行測定結(jié)果極差的相對值不得大于重復(fù)性臨界極差的相對值0.15%，兩人共八平行測定結(jié)果極差的相對值不得大于重復(fù)性臨界極差的相對值0.18%。取兩人共八平行測定結(jié)果的平均值為測定結(jié)果，在運算過程中保留五位有效數(shù)字，濃度值報出結(jié)果取四位有效數(shù)字。3)要通過查閱資料弄懂試驗中的公式，如氧化鈣、氧化鎂的計算公式等。經(jīng)過這次教訓(xùn)，我不僅認(rèn)真研讀規(guī)程，還學(xué)習(xí)了分析化學(xué)專業(yè)的一般知識，一年后重新取得了石灰試驗的資格。4)盡量搞清楚石灰試驗公式的由來，這樣做試驗時會心中有數(shù)。

總之，通過總結(jié)石灰試驗的點點滴滴，愿與同行分享經(jīng)驗與教訓(xùn)，與大家共勉。