卡尔费休水分测定仪的化学反应机制

卡尔费休水分测定仪基于卡尔费休反应进行工作，其化学反应机制较为复杂，以下为您详细介绍：

基本反应

在水存在时，样品中的水与卡尔费休试剂中的二氧化硫（$\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">�</span>}{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">�</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">2</span>}}$SO2）和碘（${\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">�</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">2</span>}}$I2）会产生氧化还

原反应，其反应式为：${\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">�</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">2</span>}}<span\; style="font-size:\; 14px;">+</span>\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">�</span>}{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">�</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">2</span>}}<span\; style="font-size:\; 14px;">+</span>\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">2</span>}{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">�</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">2</span>}}\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">�</span>}<span\; style="font-size:\; 14px;">\to </span>\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">2</span>}\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">�</span>}\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">�</span>}<span\; style="font-size:\; 14px;">+</span>{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">�</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">2</span>}}\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">�</span>}{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">�</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">4</span>}}$I2+SO2+2H2O→2HI+H2SO4。

但这个反应是可逆反应，当硫酸浓度达到0.05%以上时，就会发生逆反应。

正向反应的促进

为了使反应按照正方向进行，需要加入适当的碱性物质以中和反应过程中生成的酸。经实验证明，在

体系中加入吡啶，可使反应向右进行。反应生成硫酸酐吡啶，但它不稳定，能与水发生反应，消耗一

部分水而干扰测定。为了使它稳定，可加入无水甲醇，反应为：硫酸酐吡啶 + $\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">�</span>}{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">�</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">3</span>}}\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">�</span>}\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">�</span>}$CH3OH（无

水）→ 甲基硫酸吡啶。

总反应式

将上述三步反应写成总反应式为：${\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">�</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">2</span>}}<span\; style="font-size:\; 14px;">+</span>\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">�</span>}{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">�</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">2</span>}}<span\; style="font-size:\; 14px;">+</span>{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">�</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">2</span>}}\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">�</span>}<span\; style="font-size:\; 14px;">+</span>\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">3</span>}$I2+SO2+H2O+3吡啶 + $\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">�</span>}{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">�</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">3</span>}}\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">�</span>}\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">�</span>}<span\; style="font-size:\; 14px;">\to </span>\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">2</span>}$CH3OH

→2氢碘酸吡啶 + 甲基硫酸吡啶。从反应式可以看出1mol水需要1mol碘、1mol二氧化硫、3mol吡啶及1mol

甲醇，反应会产生2mol氢碘酸吡啶、1mol甲基硫酸吡啶。实际上，$\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">�</span>}{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">�</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">2</span>}}$SO2、吡啶、$\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">�</span>}{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">�</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">3</span>}}\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">�</span>}\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">�</span>}$CH3OH的

用量都是过量的，反应完毕后多余的游离碘呈现红棕色，此时可确定反应到达终点。

滴定控制机制

卡尔费休水分测定仪的滴定过程是由两端供电的双铂电极完成的，仪器从去极化双铂电极中获得的电流信号

控制滴定。当溶液中只有碘时，电极极化，没有电流通过；当达到滴定终点（水反应完成）时，溶液中的游

离碘存在，使电极去极化，电流突然增加，从而使一个电极上的碘氧化，另一个电极上的碘（${\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">�</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">2</span>}}$I2）的量减

少。此时，可根据消耗的卡尔费休试验剂量计算产品的含水量。