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土壤中氯离子(Cl⁻)含量的测定对于盐渍化评估、灌溉水质管理、肥料施用监控及环境污染诊断具有重要意义。氯是植物必需的微量元素,但过量会导致离子毒害、土壤次生盐渍化或地下水污染。
方法一:硝酸盐滴定法(莫尔法)
这是经典的中化学分析法,适用于氯离子含量较高的土壤。
一、 方法原理
在pH 6.5-10.5的中性或弱碱性溶液中,以 铬酸钾(K₂CrO₄) 为指示剂,用 硝酸银(AgNO₃) 标准溶液进行滴定。
氯离子(Cl⁻)首先与银离子(Ag⁺)反应,生成白色的氯化银(AgCl)沉淀。
当所有的Cl⁻都被沉淀后,稍过量的Ag⁺会立即与CrO₄²⁻反应,生成砖红色的铬酸银(Ag₂CrO₄)沉淀,从而指示滴定终点。
反应方程式:
终点前: Ag⁺ + Cl⁻ → AgCl↓ (白色)
终点时: 2Ag⁺ + CrO₄²⁻ → Ag₂CrO₄↓ (砖红色)
二、 实验步骤
1. 试剂准备
0.02 M 硝酸银标准溶液:准确称取3.4g已在105°C烘干的AgNO₃,溶于无氯离子水中,定容至1000mL,储存于棕色瓶中。
5% 铬酸钾指示剂:称取5g K₂CrO₄溶于少量水中,滴加1M AgNO₃至有少量砖红色沉淀生成,过滤后稀释至100mL。
无氯离子水:蒸馏水或超纯水。
碳酸钙(CaCO₃)粉末:用于调节pH。
2. 土壤浸提液的制备
称样:称取通过2mm筛的风干土样25.00g于250mL三角瓶中。
浸提:加入125mL无氯离子水(土水比 = 1:5)。
振荡:塞紧瓶塞,在往复式振荡器上振荡10-15分钟。
过滤:立即用慢速定性滤纸干过滤,收集清澈滤液于干燥的三角瓶中。如果滤液浑浊,应重新过滤或离心。
3. 滴定过程
用移液管准确吸取 50.00 - 100.00 mL 土壤浸提液于150mL白瓷蒸发皿或锥形瓶中。
加入1滴酚酞指示剂,如果溶液变红,用稀硫酸滴至无色;如果不变色,加入少量碳酸钙粉末,使溶液呈微红色(确保溶液为中性或弱碱性)。
加入1mL 5% 铬酸钾指示剂,溶液呈淡黄色。
用硝酸银标准溶液在不断搅拌下缓慢滴定,直至溶液中出现微砖红色沉淀且不再消失,即为终点。记录消耗的硝酸银体积(V)。
同时做一份空白试验:用等量的无氯离子水代替浸提液,重复上述步骤。记录消耗的硝酸银体积(V₀)。
三、 结果计算
土壤氯离子含量(以Cl⁻计)的计算公式如下:
Cl⁻ (mg/kg) = [C × (V - V₀) × 0.03545 × 1000] / m
C: 硝酸银标准溶液的浓度(mol/L)
V: 滴定土壤浸提液消耗的硝酸银体积(mL)
V₀: 空白试验消耗的硝酸银体积(mL)
0.03545: 氯离子(Cl⁻)的毫摩尔质量(g/mmol)
1000: 将克(g)转换为毫克(mg)的换算系数
m: 相当于干土样的质量(g),m = [吸取浸提液体积(mL) / 浸提液总体积(mL)] × 干土质量
简化公式(当土水比为1:5,吸取50mL浸提液时):
Cl⁻ (mg/kg) = [C × (V - V₀) × 0.03545 × 1000] / (50/125 × 25) = C × (V - V₀) × 35.45
方法二:电位滴定法
一、 方法原理
使用银电极(或氯离子选择电极)作为指示电极,甘汞电极作为参比电极。在滴定过程中,随着AgNO₃的加入,溶液中的Cl⁻浓度不断变化,引起电极电位突变。通过绘制电位-滴定体积曲线,曲线上的拐点即为滴定终点。该方法不受溶液颜色、浊度影响,准确度高。
二、 简要步骤
土壤浸提液制备同方法一。
将浸提液置于烧杯中,插入银电极和参比电极。
在磁力搅拌下,用硝酸银标准溶液进行滴定,自动电位滴定仪可自动记录并判断终点。
根据终点消耗的AgNO₃体积,按同样公式计算。
方法三:离子色谱法(IC)
一、 方法原理
这是现代、高效的方法。土壤浸提液经过适当稀释和过滤后,直接注入离子色谱仪。溶液中的Cl⁻在流动相的携带下流过色谱柱,由于不同离子与色谱柱填料的亲和力不同而被分离。随后通过电导检测器进行检测。通过对比标准品的保留时间和峰面积,进行定性和定量。
二、 优点
灵敏度极高,适用于低含量样品。
可同时测定F⁻, Cl⁻, NO₂⁻, NO₃⁻, SO₄²⁻等多种阴离子。
自动化程度高,干扰少,结果精确。
来源:网络
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