谈石灰试验中氧化钙及氧化镁的测定

李文萍

(太原市市政公共设施管理处，山西太原 030002)

0 引言

在道路桥梁施工中，经常要用到石灰且需要判别石灰的等级，这时就需要做石灰试验。通常工地上要求只做氧化钙和氧化镁含量两项技术指标。在道路桥梁这个行业，学化学分析专业的人很少，几乎是工科类专业的人，做这个试验就有种跨行业的感觉。这时就不仅需要弄懂其试验原理，还要知道化学分析的一般知识，这样才能保证试验的准确性。我在此文中总结了做这项试验的经验及感受，以供大家学习和思考。

1 石灰试验的原理

1)氧化钙含量试验是根据石灰中活性氧化钙与蔗糖C12H22O11化合而成水溶性的蔗糖钙CaO·C12H22O11·H2O，而石灰中的其他非活性的钙盐则不与蔗糖反应，氧化镁则与蔗糖反应缓慢的原理，应用此不同的反应条件，采用中和滴定法，用已知浓度的盐酸进行滴定(以酚酞为指示剂)，达到终点时，按盐酸的消耗量计算出有效氧化钙的含量。2)氧化镁含量试验是利用EDTA在pH=10左右的溶液中能与钙镁完全络合的原理，测出镁、钙总含量，再利用EDTA在pH≥12的溶液中只与钙离子络合的原理，测出钙含量，两者之差即为镁含量。石灰用盐酸酸化后分解为钙、镁、铁、铝离子，用三乙醇胺和酒石酸钾钠溶液掩蔽铁、铝离子，氢氧化铵—氯化铵缓冲溶液、氢氧化钠溶液是调节pH值的。酸性铬兰K—萘酚绿B、钙红是指示剂，以让人们通过颜色的变化知道滴定终点。

2 试验范围

本方法适用于测定各种石灰的有效氧化钙及总氧化镁含量，酸性铬兰K—萘酚绿B。

3 石灰试验所需的仪器

仪器包括:方孔筛、烘箱、分析天平(万分之一)、电子天平、量筒、电炉、三角瓶、容量瓶、烧杯、大肚移液管、酸式滴定管、滴定台及滴定管夹、表面皿、吸水管等。

4 试剂

试剂包括:蔗糖、酚酞指示剂、甲基橙水溶液、盐酸标准溶液、盐酸、氢氧化铵—氯化铵缓冲溶液、酸性铬兰K—萘酚绿B，EDTA二钠标准溶液、氧化钙标准溶液、氢氧化钠溶液、酒石酸钾钠溶液、三乙醇胺溶液、钙红。

5 石灰试验关键步骤

1)氧化钙的测定:第一步配制试验用的各种试剂。第二步标定盐酸标准液。第三步准备试样，分生石灰和消石灰试样。生石灰过筛均匀挑取试样。消石灰用四分法取样。称取10 g左右石灰烘干储于干燥器中供试验用。具体操作过程是按JTG E51-2009公路无机结合料稳定材料试验规程做的。在此说明的是氧化钙含量试验的关键点是蔗糖要迅速覆盖试样，以防试样被碳化。加入玻璃珠后要充分振荡，使试样充分溶解。注意石灰的存放时间。因为有效氧化钙含量是随着石灰的存放时间的增长而减少的。一定要用新煮沸并已经冷却的蒸馏水，以消除二氧化碳。2)氧化镁的测定:第一步配制氧化钙标准溶液，精确称量碳酸钙1.784 8 g，这个称量一定要准确，它影响后面的相关试验，关系到氧化镁含量的准确测定。第二步是用EDTA标准液标定氧化钙溶液，计算1 mL EDTA二钠标准溶液相当于氧化钙的毫克数。第三步计算1 mL EDTA二钠标准溶液相当于氧化镁的毫克数。氧化镁含量试验的关键点是称取试样用减量法。石灰用盐酸溶解加水后，加入一系列试剂后的待测溶液的pH值很关键，氧化钙试验同此。滴定速度不能过快，宜为2滴/s～3滴/s。

6 石灰试验应注意的几点问题

石灰试验在工程中应用很广，在试验过程中，应注意以下几个问题:1)药品配制时，尽量混合均匀。如酸性铬兰K—萘酚绿B，酸性铬兰K要捻成粉末，否则在试验过程中，溶液不容易变成酒红色，而是呈棕褐色。2)标准液的浓度应精确，否则做出的试验数据不准确。应该是两人八平行试验。3)在滴定试验时，要注意试剂的高度差距不要过大，最好每次都从零开始读数，这样误差较小。4)石灰试验要求温度在20℃，如不在此温度下试验，要进行标准液体积修正。5)石灰要磨得很细，尽量没有小块状颗粒，这样试验时，滴定终点容易掌握，否则溶液总是在变色，找不出终点。6)要注意安全。石灰试验接触的是浓盐酸、浓氨水，浓盐酸加热时要防止烫伤，浓氨水不要用鼻子闻，而应是用手扇，如不注意闻了，应喝牛奶解毒。7)石灰试验属化学试验，在试验中遵守化学试验的规则，如试管的清洗，要用试液清洗一遍。读数视线要与液面最低处平齐，滴定速度2滴/s～3滴/s。边滴边轻轻摇晃。石灰氧化钙含量试验时，消耗的标准液较多，不能在滴定时开始呈水流状，最后才按要求滴。8)氧化镁试验时，尤其要小心，配制药品时一定要精确，试验时要准确吸取药品的剂量，否则做出数据是负数。氧化镁的含量不容易掌握，这是石灰试验的难点。9)在确定标准液盐酸的浓度时，要用优级纯或基准级碳酸钠。氧化钙标准溶液要用优级纯碳酸钙，而不能用分析纯的药品。这两种药品用前一定要加热烘干。10)测定时，不应使氧化钙生成碳酸钙，所以要用新煮沸过而尽量除去二氧化碳的蒸馏水，以免氧化钙溶于水后生成的氢氧化钙进一步与二氧化碳作用生成碳酸钙，使消耗的盐酸标准溶液量偏低。再者，因蔗糖只与氧化钙作用，而不与碳酸钙作用，所以称量试样要迅速，否则氧化钙会吸收空气中的二氧化碳变成碳酸钙，导致结果偏低。11)试验前，要检查滴定管的严密性和清洁度，操作过程要规范。

7 做石灰试验的感受

1)要认真钻研试验规程。在学习规程时要细心读取规程上的每一句话，否则会造成严重后果。我第一次做这个试验时，自以为认真看了规程，就和同事做起了试验。在试验的过程中很是认真，也很辛苦，不久就迎来了计量认证检查组的检查。检查组的人来了后直奔药品柜检查药品。一查方知我们用的药品根本不符合试验要求。碳酸钠和碳酸钙是要求优级纯的或是基准级的，我们用的只是分析纯。后来再看规程，规程上清清楚楚写的优级纯或基准级。由于自己的疏忽，造成了此试验被取消的严重后果。2)要认真读取化学试验方面的规程。如此项试验就要求掌握规程GB/T 601-2002化学试剂标准滴定溶液的制备。计量认证检查时，检查人员问我们标定标准溶液时要几人做几次试验，因为怕他们说自己操作不熟练、不敢直言说两人做了七八次。检查人员告诉我们这个标准，才知道不仅要知道本专业的规程，还要知道化学分析上的规程。此规程一般规定中明确说明要两人进行实验，分别各做四平行，每人四平行测定结果极差的相对值不得大于重复性临界极差的相对值0.15%，两人共八平行测定结果极差的相对值不得大于重复性临界极差的相对值0.18%。取两人共八平行测定结果的平均值为测定结果，在运算过程中保留五位有效数字，浓度值报出结果取四位有效数字。3)要通过查阅资料弄懂试验中的公式，如氧化钙、氧化镁的计算公式等。经过这次教训，我不仅认真研读规程，还学习了分析化学专业的一般知识，一年后重新取得了石灰试验的资格。4)尽量搞清楚石灰试验公式的由来，这样做试验时会心中有数。

总之，通过总结石灰试验的点点滴滴，愿与同行分享经验与教训，与大家共勉。