水中二氧化碳浓度测定

水中游离二氧化碳含量的测定方法

一、原理

二氧化碳溶于水，一部分与H2O作用生成碳酸H2CO3（约占1%），大部分仍以溶解状态的CO2存于水中。“游离二氧化碳”是指水中的碳酸及溶解状态的CO2的总和。碳酸在溶液中又可分步电离为HCO3-及H2CO32-：

CO2+H2O→ⅠH2CO3→ⅡH++HCO3-→ⅢH++CO32- （箭头为可逆反应符号，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ为箭头上面的注释，）

当水中有游离二氧化碳存在时，主要存在平衡Ⅰ和Ⅱ，碳酸的第二步电离受到抑制。因而这时对水中可能存在的微量CO32- 忽略不计。

中和法测定水中游离二氧化碳，是用氢氧化钠标准溶液同二氧化碳反应当水中CO2全部生成时NaHCO3，溶液的PH为8.3，这时酚酞呈淡z工色，可以用作滴定终点的指示剂。

二、试剂

1、0.02N的NaOH：在30毫升刚煮沸过的纯水中溶入25克固体氢氧化钠，稍冷后装入小塑料瓶密封保存，静置四、五天后，取1毫升澄清液放入1升容量瓶，再用无二氧化碳纯水稀释到刻度。摇匀后装入带胶塞的试剂瓶或聚乙烯塑料瓶保存，准确浓度需标定。

2、0.5%酚酞：溶0.50克酚酞于50毫升95%酒精中，溶完后再加纯水50毫升，滴加0.02N NaOH到微红色。

3、0.02000N邻苯二甲酸氢钾：称取已烘至恒重的邻苯二酸氢钾（105-110℃烘二小时）2.0423克。用无二氧化碳的纯水溶解，转入500毫升容量瓶中，用无二氧化碳纯水稀释到刻度。

4、氢氧化钠溶液的标定：用移液管吸取0.02000N邻苯二甲酸氢钾20.00毫升于锥形瓶中，加0.5%酚酞3滴，用待标定的氢氧化钠溶液滴定到淡红色并在一分钟内不消失为上。记录滴定消耗的氢氧化钠溶液的体积V（毫升）。按下式计算氢氧化钠的浓度：

N=0.02000*20.00/V

三、测定步骤

1、取样：用橡皮管虹吸法将水样导入100毫升具塞比色管中，导管要插入比色管底，缓缓注入，直到水样溢出100-150毫升后，取出导管，用吸管迅速吸出多余水样，使管中水样正好是100毫升。

2、初步测定：往比色管中加入0.5%酚酞6滴，用玻棒搅拌，水样如成红色，表明无游离二氧化碳。水样如无色，则表明有游离二氧化碳，立即用氢氧化钠标准溶液滴定，边滴边搅拌（搅拌要轻，以减少CO2逸出）。到出现淡红色并在2分钟内不消失为止。记录所消耗的氢氧化钠的毫升数（a）。这个数只作正式滴定时参考。

3、正式测定：按步骤1重取100毫升水样，加0.5%酚酞6滴，从滴定管一次迅速加入接近a毫升（不要超过）的氢氧化钠标准溶液，盖上盖，来回颠倒混合（不要剧烈摇动），管中溶液刚混合时呈红色，但应很快褪为无色。待红色褪去后，继续用氢氧化钠滴定，每次加1滴，盖上盖来回颠倒混合，直到溶液变淡红色并在2分钟内不消失为止。记录滴定消耗的体积V。

四、计算公式

CO2（毫克/升）=N*V*44.01*1000/V样

其中：V样—样是滴定时取样体积（毫升）；

N—是氢氧化钠标准溶液的当量浓度（毫升）；

V—滴定所消耗的体积滴定所消耗的体积（毫升）；

44.01——是CO2的分子量。

五、注意事项

1、在滴定过程中如出现浑浊，表明水中含有Fe3+、Al3+或含Ca2+、Mg2+太多。混浊的原因是有下述反应发生：

Fe3+ +3OH-→Fe(OH)3↓

Al3++3OH-→Al(OH)3↓

Ca2+ +HCO3-+OH-→Ca(OH)3↓+H2O

因反应均消耗碱，将使测定结果偏高。这时应另取水样，事先加入1毫升50%酒石酸钾钠溶液，再加酚酞按操作步骤滴定。

2、为了正确掌握滴定终点，可能配制一个终点标准颜色作对照。本身方法同碱度测定。使用时取10.0毫升，用水样稀释到100毫升，即可作为滴定终点的标准颜色。

3、中和法测CO2，实际是用强碱滴定弱酸，如果水样中有其它酸类物质，都将一并被测定，使结果偏高。较清洁的水，干扰物较少，测定结果可以用来计算CO2。否则，测定结果只能看作是总酸度，用毫克当量/升表示。