10.2.1.1方法原理
样品中CaCO3与HCl作用,产生CO2:
CaCO3+2HCl—→CaCl2+H2O+CO2↑
将所产生的CO2收集在量气管中,测得CO2的体积,根据当时的气压和温度可以算出CaCO3的含量,CO2在一定温度和气压下具有一定的比重,查本书末附表可得每毫升CO2的重量,根据CO2重量可换算出CaCO3的含量,或称取不同重量的CaCO3系列,加酸后用所产生的CO2体积绘制工作曲线,根据样品产生的CO2体积在工作曲线上直接查出碳酸钙的重量,在温度和气压比较恒定情况下进行测定,可以省去温度与气压的校正。
为了防止CO2在水中的溶解,装入量气管的水应当呈酸性,为了便于观察,水中可加入一些指示剂,水中含一定量的酸时还可减小集气管中水蒸气分压,故在计算CO2压力时减小误差。
10.2.1.2仪器
(1)气量法测定CaCO3的装置:在250mL的三角瓶C上塞一个具有两孔的橡皮塞,一孔插入一支温度计T,另一孔插入一个三通活塞K。
图10-1气量法测定CaCO3的装置
将两支50mL的碱式滴定管或100mL的量气管A和B夹在专用的板架上或夹在滴定管架上。
在B管的上端与三角瓶C相连。
两管的下端用一个Y型管与一个250—300mL的广口瓶E相连,在广口瓶上塞一个具三孔的橡皮塞,直型活塞G 为放气用,H是一个打气球(图10.1)。
(2)取一支70(18mm的平底试管D或侧面开孔的弯曲试管准备盛HCl用。
(3)气压计。
10.2.1.3试剂
(1)HCl(1:2):取1份HCl加2份水。
(2)约0.5mol·L-1H2SO4有色溶液:每100mL水中加浓H2SO43mL,加甲基红指示剂数滴,装入量气管。
(3)碳酸钙:固体分析纯CaCO3。
10.2.1.4操作步骤
称取通过0.25mm筛孔的土壤1.××—10.××g(含CaCO3约0.1—0.2g),小心地将土样倒入三角瓶底。
于试管D装入1:2HCl约至2/3处,将试管用镊子小心地立在已盛有土样的三角瓶C中。
给广口瓶中装入0.5mol·L-1H2SO4有色溶液,关闭活塞G,打开夹子F,用打气球打气,使水装满滴定管(滴定管0度处)。
检查是否漏气:关闭活塞K(与外部空气隔绝),将橡皮塞J塞好,此时B管液面略低于A管,稍等片刻,检查是否漏气。
如果漏气,两管液面会慢慢平齐,则应查明原因。
打开活塞K,使A、B两管液面重新在同一平面上,并记下B管的数字。
再关好活塞K(与外部空气隔绝),同时打开活塞G。
将三角瓶C中的D管盐酸倒于瓶底,此时即有CO2气体产生,B管液面下降,应及时用夹子F调节A管中液面,使A管中液面始终略高于B管。
当B管液面停止下降时,用手间歇轻摇三角瓶C4-5次(手应拿住瓶口处以减小体温的影响),直到B管液面不下降为止。
用夹子F或上下变动A管高低来调节A、B两管液面使在同一水平面上,记下读数。
前后两数之差即为所产生的CO2的体积。
同时读取气压计读数和温度计读数。
10.2.1.5结果计算
(1)查附表4(CO2密度表)计算
土壤CaCO3含量(%)=V×ρ/m×10-4×2.273
或土壤CaCO3的含量,(g·kg-1)=V×ρ/m×10-3×2.273
式中:v——在当时气压和温度下产生的CO2体积(mL);
ρ——在当时气压和温度下查得的CO2密度(μg·mL-1);
2.273——CO2换算成CaCO3系数(100/44);
m——烘干样品质量,g。
(2)标准曲线法计算CaCO3%:在无气压计情况下采用。
在1%感度的天平上称取干燥的分析纯CaCO30.05,0.1,0.2,0.3,0.4g(如果用50mL 滴定管收集气体称取CaCO3量不要大于0.2g),按上述操作步骤测定CO2毫升数,以CO2毫升为纵坐标,CaCO3含量%为横坐标划出工作曲线;或利用计算器求出其回归方程。
然后用一同单位时间测得的土样CO2毫升数求出CaCO3数量。
土壤CaCO3的含量,(g·kg-1)=m1/m×1000
式中:m1——查得CaCO3的质量(g);
m——烘干土样质量(g)。