卡尔-费休库仑法水分测定仪原理及应用范围
中国科协2005年学术年会论文集
企业计量测试与质量管理
卡尔－费休库仑法水分测定仪
原理及应用范围
单位：山东省计量科学研究院
淄博华坤电子仪器有限公司
作者：林振强、赵玮、任昌峰
日期：二○○五年五月十日 1 摘要：在国民经济中，石化产品占有重要的地位。该类产品品种繁多，但大部分都有一项必须检测的重要指标——水分含量。在检测中选择何种方法、如何选择仪器、如何测定其合格，是众多化验工作中的一项大事。作为一类测定物质中水分含量的计量仪器，目前有干燥法、卡尔－费休（KarlFischer，以下简称卡氏）容量法和卡氏库仑法等多种仪器。但就多数物质而言最为经济、最为准确的方法当属卡氏库仑法。本文以卡氏库仑法为依据，参照淄博华坤电子仪器有限公司开发生产的DT－30系列全自动微量水分测定仪来探讨其原理及应用范围。并以几年来使用仪器的心得体会来推动卡氏库仑法仪器的应用和促进多学科领域中试验工作的开展。
关键词：卡尔—费休库仑法 水分 测定 原理 范围 2 一、引言
测定物质中水分含量的方法很多，现对常用的几种方法就其经济性、准确性做简单的对比分析。
1干燥法 优点：仪器价格低廉。缺点：精度差；仅能测定至10-3级；在干燥蒸馏过程中挥发性物质亦被蒸发，不能测定物质中水分含量的真值，试验时间过长。
2光谱、色谱法 优点：可以测至10-6级。缺点：仪器价格昂贵；环境要求高；准备时间长（几个小时）；不利于产品的过程控制。
3卡氏容量法 优点：测试品种多，相对于卡氏库仑法有些特殊物质在特定试剂条件下可以测定（如酮类、醛类）。缺点：在最佳状态下仅能测至10-4级；耗材（试剂）大；测定时间偏长。
4卡氏库仑法 优点：仪器价格中等；耗材少；可以测定至10-6级；时间短，一般物质在掌握好进样量的前提下使用淄博华坤电子仪器有限公司DT-30系列全自动微量水分测定仪（以下简称华坤仪器）60秒内即可完成测定，是过程控制和仲裁判定的最佳方法。缺点：有些具有副反应的物质如酮类、醛类不能测定。
对于多数物质而言，选择卡氏库仑法仪器做为质量控制测定水分含量是一种即经济又准确的方法。
二、卡氏库仑法仪器原理
1．1935年卡尔－费休（KarlFischer）首先提出了利用容量分析测定水分的方法，这种方法即是GB6283《化工产品中水分含量的测定》中的目测法。目测法只能测定无色液体物质的水分。后来，又发展为电量法。随着科技的发展，继而又将库仑计与容量法结合起来推出库仑法。这种方法即是GB7600《运行中变压器油水分含量测定法（库仑法）》中的测试方法。现在的分类目测法和电量法统称为容量法。卡氏方法分为卡氏容量法和卡氏库仑法两大方法。两种方法都被许多国家定为标准分析方法，用来校正其他分析方法和测量仪器。
2．卡氏库仑法测定水分是一种电化学方法。其原理是仪器的电解池中的卡氏试剂达到平衡时注入含水的样品，水参与碘、二氧化硫的氧化还原反应，在吡啶和甲醇存在的情况下，生成氢碘酸吡啶和甲基硫酸吡啶，消耗了的碘在阳极电解产生，从而使氧化还原反应不断进行，直至水分全部耗尽为止，依据法拉第电解定律，电解产生碘是同电解时耗用的电量成正比例关系的，其反应如下：
H2O+I2+SO2+3C5H5N→2C5H5N·HI+C5H5N·SO3
C5H5N·SO3+CH3OH→C5H5N·HSO4CH3
在电解过程中,电极反应如下:
阳极:2I--2e→I2
阴极:I2+2e→2I-
2H++2e→H2↑
从以上反应中可以看出，即1摩尔的碘氧化1摩尔的二氧化硫，需要1摩尔的水。所以是1摩尔碘与1摩尔水的当量反应，即电解碘的电量相当于电解水的电量，电解1 3 摩尔碘需要2×96493库仑电量，电解1毫摩尔水需要电量为96493毫库仑电量。
样品中水分含量按（1）式计算：
1722.1096493210181036QQWW
式中：W---样品中的水分含量，μg；
Q---电解电量，mC；
18---水的分子量；
3．华坤仪器的特点
华坤仪器原理方框图如图1所示。测量电极信号送至单片机Ⅰ。由单片机Ⅰ首先诊断仪器状况。仪器正常时，信号经片内A/D转换再经数字滤波，输出一个电压控制信号。此信号经过压控电流源变换后加到电解电极上。电解电极的电流经运算放大器转换成电压信号，输入到V/F变换器。由单片机Ⅱ对V/F变换后的频率进行累加积分。此积分结果dtIQ与公式（1）相对应，由此可以计算出水分含量。单片机Ⅱ还负责完成频率响应，信息显示，打印输出及与单片机Ⅰ的通讯功能，控制单片机Ⅰ的启动、停止。
电解测量搅拌器单片机IIA/D运放V/F按键显示打印单片机ID/A压控电流源
图1
经与国内外同类仪器对比，华坤仪器除具有其他仪器的基本功能外，构造更为简单，并增加了新功能，操作极为方便。此外，卡氏库仑法仪器还具有自身量值传递的功能。使用者可随时对仪器进行标定，以确定仪器状态。
华坤仪器功能的改进与增加的功能见林振强、王乐新、赵玮“卡尔—费休库仑法水分测定仪的改进”《化学分析计量》2003第12卷第5期。
三、卡氏库仑法仪器的应用范围
卡氏库仑法仪器可适用多种有机和无机物中的水分测定，但由于各种化合物性质存在的差异，只有在卡氏试剂中无副反应无干扰的情况下，卡氏库仑法测定才是一种专属性的方法。原则是（1）副反应不能有水生成。（2）样品也不能消耗碘或释放碘。主要具有副反应和干扰的物质有如下八类。
1．盐、氢氧化物和氧化物。例如：
Na2CO3+HI→NaI+CO2+H2O 4 Ca(OH)2+H2SO4→CaSO4+H2O
MgO+HI→MgI2+H2
还有一些物质亦会发生副反应，例如：Ag2O,HgO,MnO2,PbO,PbO2和ZnO
2．酮和醛 这两类化合物会和卡氏试剂中的甲醇化合，形成缩酮和缩醛，并释放水分。此类物质用卡氏库仑法一般不易测定。但卡氏容量法可以测。改变卡氏试剂的组成，如用乙二醇一甲醚或2-甲氧基乙醇取代甲醇均可取得良好的测定效果。值得说明的是，并不是所有的酮类和醛类都不能用卡氏库仑法进行测定。如甲醛、三氯乙醛、二异丙基酮、苯乙酮、二苯乙醇酮等物质在进入卡氏试剂中是不会反应而释放水分的。鉴于卡氏容量法的测定精度可达到10-4级，从生产酮类和醛类的企业来说，只要满足使用要求，还是建议采用卡氏容量法。
3．强酸 强酸会和卡氏试剂中的甲醇发生反应而释放水分
2CH3OH+H2SO4→(CH3O)SO2+H2O
CH3OH+HOOCH→CH3O-OCH+H2O
4．硅烷醇/硅氧烷 末端硅烷醇基团和卡氏试剂中的甲醇发生脂化反应生成水。
5．含硼化合物 硼酸和甲醇发生脂化反应生成水。
6．金属过氧化物 与卡氏试剂反应生成水。
7．消耗碘的物质 此类物质会和卡氏试剂中的碘反应，。导致测定水分含量偏高，如铁盐、酮盐、亚硝酸盐、硫代硫酸盐等。
8．强氧化剂 该类物质在卡氏试剂中的反应会生成碘单质，导致测试水分含量偏低。
在工业产品中，如上所列八类只是品种繁多的物质中的一小部分，而绝大部分是可以采用卡氏库仑法测定的。比较典型的有以下物质。
1．碳氢化合物 戊烷、己烷、二甲基丁烷、甲基丁二烯、苯、甲苯、二甲苯、乙基甲苯、二甲基苯乙烯、辛烷、十二烷、十四烯、二十碳烷、二十八烷、石油醚、汽油、环己胺、甲基环己胺、环庚烷、乙烯环己胺、环十二烷、癸基环己烷、二环戊二烯、二甲基萘、三甲基苯乙烯、联苯、二氢苊、芴、亚甲基菲、异甲基异丙基苯等等。
2．油类 水压油、绝缘油、变压器油、透平油
3．醇类（全部）
4．卤代烃类（全部）
5．酚类 苯酚、甲酚、氟苯酚、氯酚、二氯苯酚、硝基酚等
6．脂类（全部）
7．醚类 二乙醚、二甘醇单甲醚、二甘醇二乙醚、聚乙二醚、苯甲醚、氟苯甲醚、碘苯甲醚、二癸醚、二庚醚
以上所列的无副反应无干扰的物质也仅是常见的一些物质，尚有许多品种可用卡氏库仑法来测定，在此就不一一列举了。
四、使用卡氏库仑法仪器的心得体会
1．进样量的控制
目前卡氏库仑法仪器的电解池中的试剂容量在200ml左右，更换一池试剂可以重复 5 做许多次样品。从试验时间、试剂耗量、产品标准诸多因素考虑，进样量应控制在样品水分的绝对含量在10µg～30µg之间最佳。小于10µg水时，取两次平行测定数据的算术平均值做为报告值时偏差可能增大，大于30µg水时试剂耗量大而不经济。具体多大的进样量，要看产品标准规定。10-6级指标可用1ml进样器，10-5级以下可逐次递减进样量。目前，液体产品的国家标准水分含量单位是毫克/升。华坤仪器具有直接计算的功能，当用户输入进样量后，，测定结果会自动计算出单位是毫克/升的报告值。当企业即定产品的检验工艺完成后，进样量为一定值。华坤仪器的另一功能是掉电存贮功能，即用户按检验工艺一次输入进样量后，如不需更改，断电后永不消失，操作极为简单。值得一提的是华坤仪器是目前市场营销和用户使用的仪器中唯一在小于10µg水时有精度要求的仪器。卡氏库仑法仪器的技术难度在于测量范围的低端。低端准确，高端肯定准确。使用华坤仪器可以尽可能的减少试剂耗量。尽可能的减少测定时间，减小工作强度，使工作舒适而达到测定准确的目的。
2．相似相溶原理
水分在物质中并不是以一种形式存在的，常见的有游离水、溶解水等多种形式。而几种形式的水又几乎是同时存在的。水的分子量相对较小，被石化产品的分子所包容是必然的。相对来说，游离水是较好测定的。当注入样品后电解速度迅速提高在30秒左右又迅速下降（华坤公司仪器在测定时有电解速度同时显示，可直观地判断测定时的动态变化）。这段时间的水分含量主要是物质中的游离水。但溶解水的测量时间较长，必须依靠试剂中分子键的力将物质溶解之后才能测定析出的水分。华坤仪器测量时电解速度降至1µg/s以下而未到终点时，这段时间主要是测定溶解水（约30秒左右）。如溶解水较多，简单的办法是控制进样量。减小进样量使试剂中分子键的力在短时间内迅速打开样品分子团使溶解水迅速析出。其他的办法是利用物质的相似相溶原理来使样品迅速溶解。以本人在实践中遇到的一个实验来举例说明：测定碳酸亚乙烯脂中的水分含量，按产品标准规定，该物质水分含量指标是10-6级，15℃以下呈无色固体结晶状，15℃以上逐渐溶为无色液体，粘度不大。室温小于20℃时又逐渐恢复为固体结晶状。当在室温下测定水分含量时刚好在该物质固—液状态转化的临界点附近。当注入第一个样品时（1ml），测定时间为65秒，第二个样品测定时间为130秒，第三个样品测定时间为260秒，测定时间依次递增。作为过程控制，这显然是不可取的，而且时间越长测定结果偏离真值越大。国内的生产企业和使用该产品的用户企业都无法解决这个问题，只能依靠损失试剂来解决。一个样品一池试剂，工艺非常繁琐且不经济。经反复思考，我们根据化工产品的相似相溶原理，采取增溶措施。待试剂平衡后先注入1ml四氢呋喃，待再平衡后，注入样品。试验结果第一次样品60秒，其后的样品测定的时间略长但不超过70秒。问题解决了。究其原因，就是在室温下单靠卡氏试剂不能完全溶解碳酸亚乙烯脂，不能够使其完全析出水分耗尽，每一样品的溶解水依次累加，造成时间递增，利用相似相溶原理解决该类问题的文献报道不多，可作为参考。此案例也说明了一个问题，只要是无副作用的物质利用卡氏库仑法仪器来测定水分总是能找出解决方案的。
coulometric karl-fischer method
库仑卡尔-费休法（coulometric karl-fischer method）是一种广泛使用的分析技术，用于测定样品中的水含量。它是以发明者卡尔·菲舍尔和他的同事的名字命名的。
在这种方法中，样品中的水在酸性或碱性介质中与碘反应。溶剂（通常是甲醇或乙醇）和催化剂的存在促进了反应。碘在工作电极处电化学产生，并且产生碘所需的电量与样品中存在的水量成比例。
库仑卡尔费休法的主要优点是其高精度和灵敏度，使其能够检测低至百万分之一（ppm）的水浓度。它广泛应用于制药、化工、食品和饮料等各种行业，在这些行业中，精确测量水含量对产品质量和稳定性至关重要。
库仑卡尔费休滴定法主要有两种类型：
1.单组分系统：在这个系统中，只有碘是电化学产生的，反应过程中产生的二氧化硫被释放到大气中。
2.双组分系统：在该系统中，碘和二氧化硫都是电化学产生的，多余的二氧化硫被循环回反应室。
总的来说，库仑卡尔-费休法是测定各种样品中水分含量的一种可靠而有效的方法，它仍然是分析化学中的一个重要工具。
卡尔费休水分测定仪库伦法操作规程
文章标题：深度解析卡尔费休水分测定仪库伦法操作规程
目录：
1. 前言
2. 卡尔费休水分测定仪的原理与作用
3. 库伦法操作规程步骤详解
3.1 样品的准备
3.2 仪器的准备
3.3 样品处理
3.4 操作步骤
3.5 结果的计算
4. 操作规程中的注意事项
5. 个人观点和理解
6. 总结
前言
卡尔费休水分测定仪是一种常见的用于测定物质中水分含量的仪器，广泛应用于化工、食品、医药等领域。其中，库伦法是卡尔费休水分测定仪中常用的一种操作方法。
卡尔费休水分测定仪的原理与作用
卡尔费休水分测定仪通过库伦法测定电解质溶液中的水分含量。原理是根据水分在电解质溶液中导电的性质，通过测定电解质溶液的导电率来间接测定样品中的水分含量。这种方法操作简便、结果准确，因此被广泛应用于实验室和生产现场。
库伦法操作规程步骤详解
3.1 样品的准备
在进行水分测定之前，首先需要准备好样品。样品的选择应该是代表性的，并且要在分析之前进行干燥处理，以确保测定结果的准确性。
3.2 仪器的准备
接下来是准备好卡尔费休水分测定仪和相关的实验器材。确保仪器的各项参数设置正确，以及电解液充足、电极干净等，都是保证测定准确性的关键。
3.3 样品处理
将经过干燥处理的样品称量并放入测定仪的样品燃烧室中，然后密封好。
3.4 操作步骤
开始进行实际的测定操作。首先在仪器上设置好相关参数，然后按照操作规程进行操作，包括点火、测定导电率等步骤。
3.5 结果的计算
根据仪器显示的数据和相应的计算公式，计算出样品中的水分含量。
操作规程中的注意事项
在进行水分测定时，需要注意一些操作规程中的细节。在样品处理过程中要保持样品的干燥，避免外界水分的干扰；在仪器操作中要注意安全、准确地进行操作等等。这些注意事项都会对测定结果产生影响，需要引起重视。
个人观点和理解
在实际操作中，我发现，仪器的参数设置和样品的处理对测定结果有着重要影响。我认为在进行水分测定操作时，需要严格按照操作规程进行，并且在实践中不断总结经验，以提高测定的准确性和可靠性。
卡尔费休测定水分原理
卡尔费休测定水分原理
卡尔费休法是一种测定固体或液体中水分含量的方法,该方法基于化学反应原理,是目前应用最广泛的测定水分含量的方法之一。
卡尔费休法的基本原理是:将需要测定水分的样品与一种强亲和力的试剂(如过量的硫酸酐)反应时,样品中的水分子与试剂发生化学反应,反应时放出相应的热量。测量该放热过程中温度的变化,可以计算出样品中水含量。
反应过程如下:
(CH3CO)2O + H2O → 2CH3COOH
由于该反应为放热反应,因此温度升高。记录该升温量,即可根据已知的反应热值换算出所含水分的量。
卡尔费休法测定水分的优点是操作简单快速、准确度高、重现性好。但是,该法对于某些含有其他活性基团的物质不适用,因为它们也会与硫酸酐发生副反应而干扰测定结果。此外,使用该法时需格外小心操作,因为硫酸酐为强腐蚀性试剂。
卡尔费休法凭借其测量精确、使用方便等优点,在食品、化工、医药等行业的水分测定中得到了广泛应用。
卡尔费休法及其样品中微量水分测定方法
卡尔费休法及其样品中微量水分测定方法
一、背景：
1935 年德国人卡尔费休(Karl Fischer发明了一种测定水分的新方法：利用碘和二氧化硫的氧化还原反应，在有机碱和甲醇的环境下，与水发应定量反应。
CH3OH + SO2 + RN —— [RNH]SO2CH3 RN为有机碱，例如吡啶。这一步反应是二氧化硫与甲醇反应生成一种酯，而酯被碱中和。
I2 + H2O + [RNH]SO3CH3 + 2RN ——2HI + [RNH]SO4CH3 + 2(RNH)I 这一步反应是与水的定量发应：硫醚阴离子在水作用下被碘氧化成烷基硫酸盐，碘与水1:1定量反应。
用含碘的试剂不断滴定样品，判断终点的方法是观察碘过量时的颜色变化。这就是最初的卡尔费休水分滴定法。
发展历：
1.手动滴定、肉眼判断终点。这是最初的卡尔费休滴定法。
2.手动滴定、电极极化判断终点。在浸入溶液的双铂电极间加上一适当电压，因溶液中存在水而使阴极极化，电极间无电流通过。滴定终点无水时，阴极去极化，电流突然增加至一最大值，并长久保持（电流表指针突然由0打到max，并保持在这个位置）。这就是所谓的“永停法”判断终点。
3.自动滴定、自动判断终点。所谓的全自动滴定仪，仪器内部都由精密的电路控制，滴定自动控制，漂移自动补偿，终点自动判断。
4.卡尔费休库仑法：这次测量方法本质的一个改进。1959
年 Meyer 和 Boyd 将库仑法与卡尔费休法联立起来，改变试剂的成分，用碘离子替换了碘单质。通过电解产生碘 2I- — 2e —— I2。其他过程不变。10.71库仑电流相当于1mg的水。
由于计量方式由计量试剂体积到计量电流量，精确度大幅提高，可达1ppm。而且不用预先确定试剂的滴定度，可以直接测量，也被称为一种“绝对方法”。另外具有消耗试剂少，反应时间短等优点。所以狭义的微量水分测定仪就是指的卡尔费休库仑法水分测定仪。
5.技术成熟的后仪器时代。基本测量方法已经非常成熟了，相应的附加改进技术以及相关衍生产品层出不穷。
卡尔费休水分仪测试原理
卡尔费休水分仪测试原理
卡尔费休法是通过测量水分与气体产物之间的化学反应来确定水分含量的一种方法。在水分仪中，加热的样品与一种叫做卡尔费休试剂的物质反应产生气体，根据气体的体积来确定水分含量。
具体而言，卡尔费休法的测试原理如下：
1.样品预处理：
在进行水分测量之前，需要对样品进行预处理来提高测量的准确性。预处理的方法根据不同的样品性质而异，但通常包括样品的研磨、筛分、干燥等步骤。
2.样品加热：
经过预处理后的样品被放置在卡尔费休水分仪的加热腔中。加热腔会提供一个恒定且高温的环境，通常在120℃以上。加热的时间和温度可以根据样品的性质和所需测量的精度来设定。
3.气体产物的生成：
加热过程中，样品中的水分以蒸气的形式逸出，与卡尔费休试剂发生反应。卡尔费休试剂通常是碱性的物质，例如碳酸钠（Na2CO3）。水分与碱性试剂反应生成氢气。反应的化学方程式可以表示为：2Na2CO3+H2O→2NaHCO3+CO2↑。
4.气体的收集和测量：
生成的二氧化碳气体会被一种叫做碱液的吸湿剂吸收，而剩余的氢气则会被收集起来。氢气体积的减少与样品中水分含量的多少成正比。测量时，可以通过测量氢气体积的变化来确定水分含量。 5.计算结果：
根据卡尔费休法的原理，水分含量可以通过测量气体体积的变化来计算得出。通常，计算公式为：水分含量（%）=（样品中水分所产生氢气的体积/样品的质量）×校准系数。校准系数是根据仪器的精确度和性能进行实验测定的。
水分测定法
药物的水分检查
1、水分含量的多少，对药物的稳定性、理化性状及生理作用等都可能产生影响。所以多数原料药及固体制剂的质量标准中都规定有水分检查项。根据水分子与药物分子之间结合的紧密程度，药物中的水分可以简单的分为结合水和吸附水，但二者之间并没有严格的界限。
2、水分的分析方法很多，有费休氏法、测定法、差示扫描量热法、单晶X-射线
衍射法等方法。其中费休氏法、干燥失重测定法是最为常用的两种方法。
① 费休氏法是根据碘和二氧化硫在吡啶和甲醇溶液中与水起定量反应的原理测定水分。测定时先将样品在规定的溶剂中溶解后滴定，通常情况下样品中所有水分均释放到溶剂中，所以测定结果包括吸附水和结合水两部分。但应当注意：一些氧化剂如铬酸盐,还原剂如硫代硫酸盐以及其它能与试液生成水的化合物会干扰测定；有些羰基化合物对此法也有干扰：活泼的醛和酮与试剂中的甲醇反应生成缩醛和水，造成检查结果偏高。
② 干燥失重测定法测定的是样品在常压或减压的条件下经干燥后所减失的重
量，减失部分除有极小量的有机溶剂外主要是水分。该方法能够准确测定大部分
药品的水分含量，但当样品中含有结晶水，尤其是当结晶水与药物分子结合紧密
时，测定的结果往往不是样品中水的总量，而只是吸附水。
热重分析法是在程序控制温度下，测量物质重量与温度关系的一种技术。通常情况下，本法适用于药物结晶水的测定和贵重药物（样品用量较小）或在空气中易氧化药物的干燥失重的分析。同干燥失重测定法一样，该方法也是利用加热使样品失重，只是利用程序控制温度，优点在于其测定时所需样品的量较小，分析时间较短，数据处理更方便，获得的信息量大。但当结晶水与药物分子结合的非常紧密时，结晶水在药物熔融分解时才释放，此时的测定结果易造成样品中不含结晶水的假象。
③ 差示扫描量热法是在程序控制温度下测量输给待测物质与参比物的能量差与
温度(或时间)关系的一种技术，当样品中含有结晶水时，其图谱中通常会出现明
卡尔费休法测定水分的基本原理
1、 简述卡尔·费休法测定水分的化学反应原理。
答：仪器电解池中的卡氏试剂达到平衡时，注入含水的样品，水参与碘、二氧化硫的氧化还原反应，在呲啶和甲醇存在的情况下，生成氢碘酸呲啶和甲基硫酸呲啶，消耗了的碘在阳极电解产生，从而使氧化还原反应不断进行，直至水分全部耗尽为止，依据法拉第电解定律，电解产生碘同电解时耗用的电量成正比例关系的。
2、 简述卡尔·费休法库仑计基本原理。
答：硫酸酐呲啶不稳定，必须加入无水甲醇，使之转变成稳定的甲基硫酸氢呲啶。呲啶和甲醇是过量的，不仅参与反应，而且还起到溶剂的作用。
卡尔费休法不仅可测的样品中的自由水，而且可测出结合水，即此法测得结果更客观地反印出样品中总水分含量。
3、 卡尔·费休法测定水分各试剂的作用是什么？
答：手动滴定，肉眼判断终点。滴定终点无水时，阴极去极化，电流突跃“永停法”判断终点。自动滴定，自动判断终点。卡尔费休库仑法水分仪：微量水分测定仪。技术成熟的后仪器时代。
4、 用卡尔·费休试剂滴定水分时，指示终点通常有哪两种方法？
答：自身作指示剂：近终点时，稍微过量的碘使溶液由淡黄色突变为稳定的黄棕色，即为终点。
永婷终点法：如测定试样中的微量水或测定深色试样时，常用永停终点法确定，以减小误差。
5、 卡尔·费休滴定水分时，定量关系是什么？
1、 卡尔·费休法通过改变试剂的成分，扩大测定领域。
2、 具有试剂消耗少，反应时间短，能满足快速的要求。
3、 在适宜条件下，测定结果的重要性好。
4、 可以在工作站的控制下自动工作。
5、 测定和标定在同样的溶剂条件下进行，使得结果更为准确。
JJGXXX—2006卡尔·费休库仑法微量水分测定仪检定规程
JJG
中华人民共和国国家计量检定规程
JJGXXX—2006
卡尔·费休库仑法微量水分测定仪
Instruments for KF coulometry titration
2006—XX—XX发布 2006—XX—XX实施
国 家 质 量 技 术 监 督 局 发 布1
本规程经国家质量监督检验检疫总局于200X年XX月XX日批准，并自200X年XX月XX日实施。
归口单位：国家物理化学计量技术委员会
起草单位：山东省计量科学研究院
参加单位：淄博华坤电子仪器有限公司
本规程委托国家物理化学计量技术委员会负责解释 卡尔·费休库仑法微量水分测定仪Verification Regulation of
Instrument for KF coulometry titration JJGXXX-200X 2
本检定规程主要起草人：
王乐新（山东省计量科学研究院）
林振强（山东省计量科学研究院）
王 云（山东省计量科学研究院）
参加起草人：
赵 玮（淄博华坤电子仪器有限公司） 3 目录
1 范围………………………………………………………………………………(4)
2 概述………………………………………………………………………………(4)_
3 通用技术要求……………………………………………………………………(5)
3.1 仪器外观……………………………………………………………………….(5)
3.2 通电检查……………………………………………………………………….(5)
4 计量性能要求……………………………………………………………………(5)
卡尔费休滴定
卡尔费休滴定 第 1 页 北京先驱威锋技术开发公司
- 1 - 1. 前言
卡尔·费休水分测定法是以甲醇为介质以卡氏液为滴定液进行样品水分测量的一种方法。此方法操作简单，准确度高，广泛应用于医药、石油、化工、农药、染料、粮食等领域。尤其适用于遇热易被破坏的样品。
一般情况下，产品中水分的含量异常会严重地影响产品的质量和使用效果。例如：药品、日用品、食品中所含水分过高会影响其稳定性、理化性状、及使用效果和保质期,化学试剂中所含水分过多会影响其化学特性等。因此，对产品中的水分进行检查并控制其限度非常重要。以前，人们普遍应用加热干燥法，此种方法不但繁琐、费时，而且系统误差较大不能满足现代化生产中对产品检验的需要。
1935年，Karl Fischer发现了一种用滴定法测定含水量从1ppm到100%的样品的方法。该方法测定水分含量的用途广泛、结果准确可靠、重复性好，能够最大限度的保证分析结果的准确性。而且该方法滴定时间短，一般情况下测定一个样品仅需2到5分钟，适应现代化生产中快速检测的要求。因而卡尔·费休氏水分测定法得到了各界的一致认可，现在已成为国际上通用的经典水分测定法。
2. 基本原理
卡尔·费休水分测定法是一种非水溶液中的氧化还原滴定法，其滴定的基本原理是碘氧化二氧化硫时需要一定量的水参与反应，化学反应方程式如下：
I2+SO2+2H2O → 2HI+H2SO4 （2-1）
I2+SO2+H2O+3RN+R1OH → 2RNHI+RNSO4R1 （2-2）
卡氏试剂中含有分子碘而呈深褐色,当含有水的试剂或样品加入后,由于化学反应,生成甲基硫酸化合物(RNSO4R1)而使溶液变成黄色,由卡尔费休滴定 第 2 页 北京先驱威锋技术开发公司
- 2 - 此可用目测法判断终点,即由浅黄色变成橙色.但是目测法误差教大而且在测定有颜色的物质时会遇到麻烦。国家标准大都规定用“永停法”来判定卡氏反应的终点，其原理为：在反应溶液中插入双铂电极，在两电极之间加上一固定的电压，若溶剂中有水存在时，则溶液中不会有电对存在，溶液不导电，当反应到达终点时，溶液中存在I2和I-电对，即：
卡尔-费休库仑法水分测定仪原理及注意事项分析
第2期2018年4月No.2 April，2018
不同，保证在被测样品和卡氏试剂产生反应时不生成水，且
样品既不能消耗碘，也不能释放碘的情况下，卡氏库仑法才
能够测量准确。不能直接测定的主要有机和无机化合物有
活泼羰基化合物、强酸、金属氢氧化物及氧化物、强氧化剂、
含硼化合物、硅烷醇/硅氧烷等，对这些物质不能直接进行
测定，可以采取一些辅助的方法来排除各种因素的干扰，将
测定中产生的误差消除掉，使测定的结果达到精准，满足人
们的试验要求。如活泼的醛和酮遇到卡氏试剂中的甲醇，会
发生化学反应，生成缩醛和缩酮，并释放水分，从而消耗碘，
对测定结果产生干扰，所以人们在测定含酮样品中的水分
时，为了达到理想的实验效果，一般会把试剂中吡啶含量调
高一些，把甲醇量降低一些；但对于含醛类化合物而言，则
采取另外的方法，把溶剂改成吡啶，这样缩醛形成的比例就
会大大降低，基本保证了测定结果的准确。
图1 卡氏库仑法水分测定仪
4 注意事项4.1 卡氏试剂的应用和安全防护
为保证满意的测定效果，卡氏试剂应在有效期内使用，
而且应在阴凉干燥处避光保存。由于砒啶的浓烈气味对人体
有伤害，厂家已经生产出不含吡啶的卡氏试剂供人们选用，
当有些产品的含水量很低，对检测准确度要求却很高时，仍
然推荐选用含吡啶的卡氏试剂，如发现反应连续进行时，应
该考虑到样品和卡氏试剂发生反映的情况。因为空气中的水
分很容易被卡氏试剂吸收，造成滴定终点长时间的不稳定，张爱琴
（濮阳市质量技术监督检验测试中心，河南 濮阳 457000）
摘 要：文章通过对卡尔－费休库仑法水分测定仪操作原理及应用范围的探讨，指出了如何安全正确使用仪器，并结合实际情
况就使用中存在的问题及相应的应对措施进行了简要论述。关键词：卡尔－费休库仑法；水分；测定仪
1 水分含量测试方法
测定样品中的水分含量有很多种方法。干燥法是最原
始的方法，但干燥法不能测定含有挥发性物质；卡尔－费休
（简称卡氏）容量法是一种滴定方法，能快速而准确地测出