工業(yè)分析第九章 肥料分析

1、 第九章第九章 肥料分析肥料分析 本章的主要內容：本章的主要內容： 9.1 概述概述 9.2 氮肥分析氮肥分析 9.3 磷肥分析磷肥分析 9.4 鉀肥分析鉀肥分析 植物生長，幾乎需要所有的化學元素，但最主要植物生長，幾乎需要所有的化學元素，但最主要 的是的是N、P、K三要素。三要素。 肥料的作用？肥料的作用？ 肥料是促進植物生長，提高農作物產量的重要肥料是促進植物生長，提高農作物產量的重要 物質之一。物質之一。 N、P、K 由何而來呢？由何而來呢？ 植物生長的三要素？植物生長的三要素？ 肥料肥料 9.1 概述概述 肥料包括自然肥料和肥料包括自然肥料和化學肥料化學肥料。 以礦物、空氣、海水等為原

2、料，經化學和以礦物、空氣、海水等為原料，經化學和 機械加工方法制造，能供給農作物營養(yǎng)及提高機械加工方法制造，能供給農作物營養(yǎng)及提高 土壤肥力的化學物質。土壤肥力的化學物質。 化學肥料的分類化學肥料的分類 營養(yǎng)元素營養(yǎng)元素 氮肥氮肥 磷肥磷肥 鉀肥鉀肥 復合肥料復合肥料 微量元素肥料微量元素肥料 含氮的肥料含氮的肥料 含磷的肥料含磷的肥料 含鉀的肥料含鉀的肥料 化學性質化學性質 酸性肥料酸性肥料 中性肥料中性肥料 堿性肥料堿性肥料 化學肥料的分析項目包括化學肥料的分析項目包括水分水分含量含量，有效成有效成 分分含量和含量和雜質雜質含量等分析。含量等分析。 有效成分含量，氮肥以有效成分含量，氮肥以

3、氮元素氮元素的質量分數(shù)表示。的質量分數(shù)表示。 磷肥以有效磷肥以有效五氧化二磷五氧化二磷的質量分數(shù)表示。鉀肥以的質量分數(shù)表示。鉀肥以氧氧 化鉀化鉀的質量分數(shù)表示。的質量分數(shù)表示。 9.2 氮肥分析氮肥分析 化學氮肥化學氮肥 銨鹽銨鹽：硫酸銨、碳酸氫銨、硝酸銨、氯化銨等：硫酸銨、碳酸氫銨、硝酸銨、氯化銨等 硝酸鹽硝酸鹽：硝酸鈉、硝酸鈣：硝酸鈉、硝酸鈣 尿素：尿素：有機化學肥料有機化學肥料 氨水；硝酸銨鈣；硝硫酸銨氨水；硝酸銨鈣；硝硫酸銨 氰氨基化鈣氰氨基化鈣(石灰氮石灰氮) 含氮的肥料稱為氮肥。含氮的肥料稱為氮肥。 自然肥料自然肥料人畜尿類、腐草等人畜尿類、腐草等 一、概述一、概述 二、尿素中氮的

4、測定二、尿素中氮的測定 尿素是中性氮肥。尿素尿素是中性氮肥。尿素CO(NH2)2是碳酸的酰二是碳酸的酰二 胺。氮原子以酰胺胺。氮原子以酰胺(-CONH2)狀態(tài)存在。只有經過土狀態(tài)存在。只有經過土 壤中微生物加工分解，轉化為氨態(tài)或硝態(tài)后，才被壤中微生物加工分解，轉化為氨態(tài)或硝態(tài)后，才被 吸收產生肥效。吸收產生肥效。 性質性質 農業(yè)用尿素通常要求檢驗農業(yè)用尿素通常要求檢驗水分水分，縮二脲縮二脲，氮含量氮含量 及及粒度粒度四項指標。四項指標。 檢測指標檢測指標 （一）基本原理（一）基本原理 1、首先、首先尿素尿素與與H2SO4共熱，硫酸銅催化共熱，硫酸銅催化 CO(NH2)2 + H2SO4 + H

5、2O = (NH4)2SO4 + CO2 2、然后，對所得的、然后，對所得的(NH4)2SO4和剩余的和剩余的H2SO4用用蒸蒸 餾法餾法或或甲醛法甲醛法測定。測定。 蒸餾法：蒸餾法： 向向(NH4)2SO4和和H2SO4中加入強堿蒸餾，中加入強堿蒸餾， (NH4)2SO4分解逸出分解逸出NH3： (NH4)2SO4 + 2NaOH = H2SO4 + 2NH3 + 2H2O 用一定過量的硫酸標準溶液吸收，然后用用一定過量的硫酸標準溶液吸收，然后用NaOH 標準溶液滴定剩余的酸。標準溶液滴定剩余的酸。 H2SO4 + 2NH3 = 2(NH4)2SO4 H2SO4(剩剩) + 2NaOH =

6、Na2SO4 + 2H2O 甲醛法：甲醛法： 用強堿中和用強堿中和(NH4)2SO4 + H2SO4中的中的H2SO4，然，然 后加入后加入甲醛甲醛和和(NH4)2SO4作用，最后用強堿標準滴作用，最后用強堿標準滴 定溶液滴定定溶液滴定 4NH4+ + 6HCHO = (CH2)6N4H+ + 3H+ + 6H2O (CH2)6N4H+ - 六次甲基四胺鹽六次甲基四胺鹽(Ka = 7.110-6)可用可用 強堿滴定。強堿滴定。 其原理可用下圖表示：其原理可用下圖表示： CO(NH2)2 H2SO4 共熱共熱 (NH4)2SO4 + H2SO4 硫酸銅催化硫酸銅催化 蒸餾法蒸餾法 強堿強堿 中和

7、中和H2SO4，且過量，且過量 NH3 H2SO4標液標液(過量過量) 吸收吸收 (NH4)2SO4 + H2SO4 (標剩標剩) NaOH 定量定量 強堿中和強堿中和 混合物中混合物中H2SO4 (NH4)2SO4 HCHO 3H+ (CH2)6N4H+ NaOH標液定量標液定量 甲醛法甲醛法 3.條件條件 為使消化反應完全和較迅速完成并防止消化過為使消化反應完全和較迅速完成并防止消化過 程中程中N的損失，最主要的條件是選擇適當?shù)拇呋瘎┑膿p失，最主要的條件是選擇適當?shù)拇呋瘎?和注意加熱溫度。和注意加熱溫度。 (1) 催化劑催化劑 常用的催化劑有：常用的催化劑有：Se、HgO、CuSO4及及H

8、2O2 等。其中以等。其中以Se效果最好，效果最好，HgO次之，但兩者價格次之，但兩者價格 都比都比CuSO4貴，又易中毒。目前最好的是貴，又易中毒。目前最好的是CuSO4。 CuSO4的催化作用如下的催化作用如下： 2CuSO4 = Cu2SO4 + SO2 + 2(O) Cu2SO4 + 2H2SO4 = 2CuSO4 + 2H2O + SO2 此作用周而復始地循環(huán)進行，過程中析出的新生此作用周而復始地循環(huán)進行，過程中析出的新生 態(tài)的氧使有機物迅速分解。態(tài)的氧使有機物迅速分解。 (2) 加熱溫度加熱溫度 最初：低溫，避免反應激烈；最初：低溫，避免反應激烈； 以后：逐漸升高溫度，保持微沸至消

9、化完畢。以后：逐漸升高溫度，保持微沸至消化完畢。 若溫度高若溫度高 反應太快 使部分N未成銨態(tài)而 成為分子N2逸出 500oC (NH4)2SO4分解損失 （二）蒸餾法（二）蒸餾法 1.1.試劑和儀器試劑和儀器 2.2.分析步驟分析步驟 試驗溶液制備試驗溶液制備蒸餾蒸餾滴定滴定 空白試驗空白試驗結果計算結果計算 1 1）甲基紅）甲基紅- -亞甲基藍指示劑的變色范圍？亞甲基藍指示劑的變色范圍？ pH 5.2pH 5.2（紫色）（紫色） 5.45.4（灰藍）（灰藍） 5.65.6（綠）（綠） 2 2）錐形瓶雙連球的作用是什么？）錐形瓶雙連球的作用是什么？ 3.注意事項注意事項 (1)蒸餾裝置不漏氣

10、蒸餾裝置不漏氣以免在蒸餾過程中以免在蒸餾過程中NH3損失損失 (2) 加入堿必須過量加入堿必須過量 由加堿后生成淺藍色氫氧化銅沉淀由加堿后生成淺藍色氫氧化銅沉淀(變成黑色變成黑色 CuO)或者氫氧化銅溶于過濃的堿液所生的深藍色判或者氫氧化銅溶于過濃的堿液所生的深藍色判 斷。斷。 （三）甲醛法（三）甲醛法 1.試劑試劑 2.步驟步驟 卡爾費休試劑：含碘、二氧化硫、吡啶及甲醇四種 成分的試劑。 卡爾費休試劑能與水分發(fā)生定量反應： 345555 355222 2 3 CHSONHHCHINHC OHCHNHCSOIOH 三、尿素中水的測定三、尿素中水的測定（卡爾卡爾 費休法）費休法） 1.1.原理原

11、理 345555 355222 2 3 CHSONHHCHINHC OHCHNHCSOIOH I2被還原為被還原為HI與吡啶反應生成與吡啶反應生成C5H5NHI(氫碘氫碘 酸吡啶鹽酸吡啶鹽)； SO2被氧化為甲基硫酸被氧化為甲基硫酸與吡啶反應生成與吡啶反應生成 C5H5NHSO4CH3 碘、二氧化硫和水有定量關系碘、二氧化硫和水有定量關系. 式中式中 V V消耗卡爾費休試劑的體積消耗卡爾費休試劑的體積 T T卡爾費休試劑對水的滴定度卡爾費休試劑對水的滴定度 100 2 m VT w OH 終點判斷：終點判斷：目視法、永停點電位法目視法、永停點電位法 結果計算：結果計算： 2 2卡爾費休試劑的配

12、制與標定卡爾費休試劑的配制與標定 P368，9.18 3.水分測定步驟P216 4.4.注意事項注意事項 a.a.由于費休試劑對水分十分敏感，在配制、貯存和使由于費休試劑對水分十分敏感，在配制、貯存和使 用時要特別注意防止從環(huán)境中吸濕；此外在滴定用時要特別注意防止從環(huán)境中吸濕；此外在滴定 及存放試劑時都要經過裝有干燥劑的系統(tǒng)才能與及存放試劑時都要經過裝有干燥劑的系統(tǒng)才能與 大氣相通大氣相通 b.b.每次滴定試樣之前用純水標定其對水的滴定度每次滴定試樣之前用純水標定其對水的滴定度 c.c.方法適用范圍方法適用范圍 測定受熱揮發(fā)或分解的有機化合物中測定受熱揮發(fā)或分解的有機化合物中 的水分含量。也可

13、以間接測定有機化合的水分含量。也可以間接測定有機化合 物在化學反應中消耗水或產生水的量。物在化學反應中消耗水或產生水的量。 d.干擾物質 費休試劑能用于測定幾乎所有的有機物中的費休試劑能用于測定幾乎所有的有機物中的 水分，只有少數(shù)物質干擾。但是在測定無機物水分，只有少數(shù)物質干擾。但是在測定無機物 中水分時干擾就比較多。歸納起來，干擾物質中水分時干擾就比較多。歸納起來，干擾物質 主要有以下幾種：主要有以下幾種： 1 1）能與費休試劑反應生成水者）能與費休試劑反應生成水者 2 2）能還原碘者）能還原碘者 3 3）將碘化物氧化為碘者）將碘化物氧化為碘者 9.3 磷肥的分析磷肥的分析 一、概述一、概述

14、 含磷的肥料稱為磷肥含磷的肥料稱為磷肥 分類分類 自然磷肥自然磷肥：磷礦石、骨粉及骨灰等：磷礦石、骨粉及骨灰等 化學磷肥化學磷肥：以自然礦石為原料，經化學：以自然礦石為原料，經化學 加工處加工處 理的含磷的肥料理的含磷的肥料 化學磷肥可以分為：化學磷肥可以分為： 1 1、水溶性磷肥、水溶性磷肥 能溶解于水的磷肥化合物，稱為水溶性磷肥能溶解于水的磷肥化合物，稱為水溶性磷肥 。 如如磷酸鈣，重過磷酸鈣磷酸鈣，重過磷酸鈣，因其中含有易溶于水的因其中含有易溶于水的 磷化物，植物易吸收磷化物，植物易吸收，故又稱為故又稱為“速效磷肥速效磷肥”。 2 2、弱酸溶性磷肥、弱酸溶性磷肥 能被植物根部分泌的有機酸

15、溶解的磷化合物稱能被植物根部分泌的有機酸溶解的磷化合物稱 為弱酸溶性磷肥。為弱酸溶性磷肥。磷礦石和其他配料磷礦石和其他配料( (如白云石、滑如白云石、滑 石等石等) )或不加配料，經高溫煅燒分解所制造的磷肥?；虿患优淞希浉邷仂褵纸馑圃斓牧追?。 如如鈣鎂磷肥、鋼渣磷肥鈣鎂磷肥、鋼渣磷肥等。因其所含等。因其所含磷化物難溶于磷化物難溶于 水水，又稱為又稱為“遲效磷肥遲效磷肥” 3 3、難溶性磷肥、難溶性磷肥 難溶于水，又難溶于弱酸的磷化合物，稱難溶于水，又難溶于弱酸的磷化合物，稱為難為難 溶性磷肥溶性磷肥。如磷酸三鈣、磷酸鐵等。如磷酸三鈣、磷酸鐵等 有效磷：有效磷：水溶性磷化物與弱酸性磷化物之

16、和。水溶性磷化物與弱酸性磷化物之和。 全磷：全磷：磷肥中所有含磷化合物中含磷量的總和。磷肥中所有含磷化合物中含磷量的總和。 磷肥中磷肥中磷磷的測定方法通常有：的測定方法通常有： 磷鉬酸銨容量法磷鉬酸銨容量法、重量法重量法、磷鉬酸喹啉容量法磷鉬酸喹啉容量法、 重量法重量法和和釩鉬酸銨分光光度法釩鉬酸銨分光光度法。其中。其中磷鉬酸喹啉磷鉬酸喹啉 重量法重量法為國家規(guī)定的為國家規(guī)定的標準仲裁標準仲裁方法。方法。 1.測定磷的原理測定磷的原理 磷肥磷肥 (磷化物磷化物) 酸酸 H3PO4 MoO42- H+ H3(PO4.12MoO3).H2O 磷鉬雜多酸磷鉬雜多酸 C9H7N 有機堿喹啉有機堿喹啉

17、(C9H7N)3H3(PO4.12MoO3).H2O 水洗，濾水洗，濾 水洗水洗 G4 180oC 恒重恒重(磷鉬酸喹啉重量法磷鉬酸喹啉重量法) 一定量過量一定量過量 NaOH 溶解溶解 + 剩余剩余NaOH (磷鉬酸喹啉容量法磷鉬酸喹啉容量法) HCl 標液滴定標液滴定 V 磷鉬酸喹啉磷鉬酸喹啉 黃黃 色色 二、磷肥中有效磷的測定二、磷肥中有效磷的測定 具體反應：具體反應： H3PO4 + 12MoO42- + 24H+ = H3(PO4.12MoO3).H2O + 11H2O H3(PO4.12MoO3).H2O + 3C9H7N = (C9H7N)3H3(PO4.12MoO3).H2O

18、容量法：容量法： (C9H7N)3H3(PO4.12MoO3).H2O + 26OH- = HPO42- + 12MoO42- + 3C9H7N + 15H2O - 23433794352 26OH2 = OH)2MoO1 (POHN)H2(C = PO2H = OP 容量法容量法和和重量法重量法的計算公式分別為：的計算公式分別為： 容量法：容量法： 250 25 1000 95.141 )( 52 1 )O(P 2211 52 m VcVc 重量法：重量法： 250 25 )OP( 5 O 2 P 52 m m - 52 52OH = O1P 2.2.磷鉬酸喹啉重量法實驗步驟磷鉬酸喹啉重量法實驗步驟 P224P224 水溶性磷肥用什么提取？水溶性磷肥用什么提取？ 弱酸性磷肥用什么提取？弱酸性磷肥用什么提取？ 3.3.磷鉬酸喹啉容量法分析步驟磷鉬酸喹啉容量法分析步驟 P225P225 洗滌沉淀至濾液加一滴指示劑和洗滌沉淀至濾液加一滴指示劑和2-32-3滴氫氧滴氫氧 化鈉變?yōu)樽仙f明什么？化鈉變?yōu)樽仙f明什么？ 用什么加氫氧化鈉標準溶液用什么加氫氧化鈉標準溶液 習題 1.蒸餾法測氮的基本原理是什么？蒸餾