任务1 复合肥料中氮含量的测定 - 工业分析课程

1、 精品课程 化工学院精品课程组 工业分析工业分析 精品课程 化工学院精品课程组 学习情境五学习情境五 化学肥料产品分析化学肥料产品分析 精品课程 化工学院精品课程组 任务书 表5-1 化学肥料分析任务书 任务名称化学肥料分析 任务内容 1.复合肥料中氮含量的测定 2.复合肥料中磷含量的测定 3.复合肥料中钾含量的测定 4.复合肥料中水分含量的测定 工作标准GB 150632009复合肥料 知识目标 1.掌握重量分析的基本原理 2.掌握重量分析的相关计算 3 掌握国家标准及相关要求 技能目标 1.能够进行重量分析单位基本操作 2.通过复合肥料中磷、钾含量的分析，运用重量分析知识，能够解 读国标中

2、磷含量测定的分析方案 3.能够解读国家标准 精品课程 化工学院精品课程组 国家标准 表5-2 GB15063-2009复混肥料（复合肥料） 项 目 指 标 高浓度中浓度低浓度 总养分（N+P2O5+K2O）的质量分数a/% 40.030.025.0 水溶性磷占有效磷百分率b/% 605040 水分（H2O）的质量分数c/% 2.02.55.0 粒度（1.00mm4.75mm或3.35mm5.60mm）d/% 909080 精品课程 化工学院精品课程组 表5-2 GB15063-2009复混肥料（复合肥料）-续表 国家标准 项 目 指 标 高浓度中浓度 低 浓 度 氯离子的质量分数e/% 未标“

3、含氯”的产品 3.0 标识“含氯（低氯）”的产品 15.0 标识“含氯（中氯）”的产品 30.0 a. 产品的单一养分含量不应小于4.0%，且单一养分测定值与标明值负偏差的绝对值不应大于1.5% b.以钙镁磷肥等拘溶性磷肥为基础磷肥并在包装容器上注明为“构溶性磷”时，“水溶性磷占有效磷百分 率”项目不做检验和判定。若为氮、钾二元肥料，“水溶性磷占有效磷百分率”项目不做检验和判定。 c.水分为出厂检验项目。 d.特殊形状或更大颗粒（粉状除外）产品的粒度可由供需双方协议确定。 e.氯离子的质量分数大于30. 0%的产品，应在包装袋上标明“含氯（高氯）”，标识“含氯（高氯）”的 产品氯离子的质量分数

4、可不做检验和判定。 精品课程 化工学院精品课程组 任务任务1 复合肥料中氮含量的测定复合肥料中氮含量的测定 精品课程 化工学院精品课程组 一、原理介绍（凯氏定氮法）一、原理介绍（凯氏定氮法） 在硫酸铜存在下，使试样在浓硫酸中加热,酰胺态氮转化为氨态氮，蒸馏 并吸收在过量的硫酸标准滴定溶液中，在指示液存在下，用氢氧化钠标准滴 定溶液滴定。 2CO(NH2)2+3H2SO4（浓）+ H2O =2(NH4)2SO4+2CO2 + SO3 （NH4)2SO4+2NaOH= Na2SO4+2NH3 +2H2O NH3+H2SO4= (NH4)2SO4 2NaOH+H2SO4（剩余）= Na2SO4+2H

5、2O 该法适用于不含硝态氮的有机氮肥中总氮含量的测定。主要用于由氨和 二氧化碳合成制得的工、农业用尿素总氮含量的测定。 精品课程 化工学院精品课程组 二、试剂和仪器二、试剂和仪器 1.混合指示液：甲基红-亚甲基蓝乙醇溶液，在约50mL 95%乙醇中，加入0.10g甲基红、 0.05g亚 甲基蓝，溶解后，用相同规格的乙醇稀释到100mL，混匀； 2.硫酸标准滴定溶液：c(1/2H2SO4)溶液； 3.氢氧化钠标准滴定溶液：c（NaOH）=0.5mol/L溶液； 4.硅油。 5.蒸馏仪器 如图5-1 最好带标准磨口的成套仪器或能保 证定量蒸馏和吸收的任何仪器。蒸馏仪器的各部件用橡 皮塞和橡皮管连接

6、，或是采用球形磨砂玻璃接头，为保 证系统密封，球形玻璃接头应用弹簧夹子夹紧。 精品课程 化工学院精品课程组 三、测定步骤三、测定步骤 准确称取约5g试样，精确到0.001,移入500mL锥形瓶中。 在盛有试样的锥形瓶中，加入25mL水、50 mL硫酸、0.5g硫酸酮，插 上梨形玻璃漏斗，在通风橱内缓慢加热，使二氧化碳逸尽，然后逐步 提高加热温度，直至冒白烟，再继续加热20min，取下，待冷却后， 小心加入300 mL水、冷却。把锥形瓶中的溶液，定量地移入500mL容 量瓶中，稀释至刻度，摇匀。 精品课程 化工学院精品课程组 从容量瓶中移取50.00 mL溶液于蒸馏烧瓶中，加入约300mL水，几

7、滴混合指示液和 少许防爆沸石或多孔瓷片。用滴定管或移液管移取40.0mL硫酸标准溶液于接收器中， 加水，使溶液能淹没接收器的双连球瓶颈，加45滴混合指示液。用硅油涂抹仪器接 口，按图5-1装好蒸馏仪器，并保证认仪器所有接收部分密封。 通过滴液漏斗往蒸馏烧瓶中加入足量的氢氧化钠溶液，以中和溶液并过量25mL， 应当注意，滴液漏斗上至少存留几毫升溶液。 加热蒸馏，直到接收器中的收集量达到250300mL时停止加热，拆下防溅球管，用水 洗涤冷凝管，洗涤液收集在接收器中。 三、测定步骤三、测定步骤 精品课程 化工学院精品课程组 将接收器中的溶液混匀，用氢氧化钠标准滴定溶 液反滴定过量的酸，直至指示液呈

8、灰绿色，滴定 时要仔细搅拌，以保证溶液混匀。 按上述操作步骤进行空白试验，除不加样品 外，操作手续和应用的试剂与测定相同。 三、测定步骤三、测定步骤 精品课程 化工学院精品课程组 四、数据处理四、数据处理 试样中总氮含量以氮含量计，用质量分数表示，按下式计算： 12 ()0.01401 ()100% 50 500 VVc N m 其中其中 V1滴定时消耗氢氧化钠标准溶液的体积，mL； V2空白试验时消耗氢氧化钠标准溶液的体积，mL； c氢氧化钠标准溶液的浓度，mol/L； m试样的质量，g； 0.01401与1.00 mL氢氧化钠标准滴定溶液c(NaOH）=1.00mol/L相当的以克表示 的

9、氮的质量。 精品课程 化工学院精品课程组 五、允许误差五、允许误差 表5-3 平行测定绝对差值 同一化验室不同化验室 0.3%0.5% 精品课程 化工学院精品课程组 任务任务2 复合肥料中有效磷含量的测定复合肥料中有效磷含量的测定 精品课程 化工学院精品课程组 一、原理介绍一、原理介绍磷钼酸喹啉重量法（仲裁法）磷钼酸喹啉重量法（仲裁法） 用水、碱性柠檬酸铵溶液提过赦免酸钙中的有有效磷、提取液中正磷酸根离子在酸 性介质中与喹钼酮试剂生成黄色磷钼酸喹淋沉淀，经过滤、洗涤、干燥和称量所得沉 淀，根据沉淀质量换算出五氧化二磷的含量。 正磷酸根离子在酸性介质中与钼酸根离子生成磷钼杂多酸。反应为 H3PO

10、4+12MoO42-+24H+H3(PO412MoO3)H2O+11H2O 磷钼杂多酸 磷钼杂多酸属大分子杂多酸，它与大小分子有机碱喹啉生成溶解度很小的大分子难溶 盐，即磷钼酸喹啉黄色沉淀。 在定量分析中，常使磷酸盐在硝酸的酸性溶液中与钼酸盐、喹啉作用生成磷钼酸喹啉 沉淀来进行磷的测定，反应按下式进行。 H3PO4+12MoO42-+3C9H7N+24H+(C9H7N)3H3(PO4 12MoO3)H2O+11H2O 磷钼酸喹啉（黄色） 精品课程 化工学院精品课程组 二、主要试剂和仪器二、主要试剂和仪器 1.喹钼柠酮试剂 溶液：溶解70g钼酸钠二水物于150mL水中。 溶液：溶解60g柠檬酸一

11、水物于80mL硝酸和150mL水的混合液中，冷却。 溶液：在不断搅拌下，缓慢地将溶液工加到溶液中。 溶液：溶解5mL喹啉于35mL硝酸和100mL水的混合液中。 溶液：缓慢地将溶液至中，混合后放置24h再过滤，滤液加入280mL丙酮，用水 稀释至1L，混匀，贮存于聚乙稀瓶中，放于避光，避热处。 2.碱性柠檬酸铵溶液（又名彼曼试剂）：1L溶液中应含173g柠檬酸一水物和42g以氨形 式存在的氮，相当于51g氨。 3.玻璃坩埚式滤器：4号（滤片平均滤孔515m），容积为30mL. 精品课程 化工学院精品课程组 三、测定步骤三、测定步骤 1.试样制备 图5-2彼得曼 （1）样品缩分：将每批所选取的样

12、品合并在 一起充分混匀，然后用四分法缩分至不少于 500g，分装在两个清洁、干燥并具有磨口塞的 广口瓶或带盖聚乙烯瓶中，贴上标签，注明生 产名称、产品名称、批号、采样日期和采样人 姓名。一瓶供试样制备，一瓶密封保存2个月 以备查检。 （2）试样制备：在分析之前，应将所采一瓶 样品粉碎至不超过2mm，混合均匀，用四分法 缩分至100g左右，置于洁净、干燥瓶中，作质 量分析之用。 精品课程 化工学院精品课程组 三、测定步骤三、测定步骤 2.水溶性磷的提取 称取0.20.25g试样（精确至0.001g）置于75mL蒸发皿中，用玻璃研棒将试样研碎， 加25mL重新研磨，将上层清液倾注过滤于预先加入5m

13、L硝酸溶液的250mL容量瓶中， 继续用水研磨3次，每次用25mL水，然后将水不溶物转移到滤纸上，并用水洗涤水不溶 物至量瓶中溶液体积约为200mL左右为止，用水稀释至刻度，混匀。此为溶液A。 3.有效磷提取 称取0.20.25g试样（精确至0.001g），用滤纸包好，放入250mL容量瓶中，加入 100mL碱性柠檬酸铵溶液，旋紧瓶塞，振荡到滤纸碎成纤维状态为止。将容量瓶置于（ 601）恒温水浴中保持1h。开始时每隔5min振荡容量瓶1次。振荡3次后再每隔 15min振荡1次，取出容量瓶，冷却至室温，用水稀释至刻度，混匀。干过滤，弃去最 初几毫升滤液，所得滤液为溶液B。 精品课程 化工学院精品

14、课程组 4. 水溶性磷的测定 用单标线吸管分别吸取1020mL溶液A（含P2O520mg）放于300mL烧杯中，加 入10mL硝酸溶液，用水稀烯至100mL，盖上表面皿，加热近沸，加入35mL喹钼柠酮试 剂，微沸1min或置于80左右的水浴中保温至沉淀分层，冷却至室温，冷却过程中转 动烧杯34次。 用预先在（1802）恒温干燥箱内干燥至恒重的4号玻璃坩埚式滤器抽滤，先将 上层清液滤完，用倾泻法洗涤沉淀12次（每次约用水25mL），然后将沉淀移入滤器 中，再用水继续洗涤，所用水共约125150mL，将带有沉淀的滤器置于（1802） 恒温干燥箱内，待温度达到180后干燥45min，移入干燥器中冷却

15、至室温，称量。 5.有效磷的测定 用单标线吸管分别吸取1020mL溶液B, 于300mL烧杯中，加入10mL硝酸溶液，用 水稀烯至100mL,盖上表面皿。以下操作同水溶性磷测定步骤。 三、测定步骤三、测定步骤 精品课程 化工学院精品课程组 式中式中 m m1 1磷钼酸喹啉沉淀质量，磷钼酸喹啉沉淀质量，g g； m m2 2空白试验所得磷钼酸喹啉沉淀质量，空白试验所得磷钼酸喹啉沉淀质量，g;g; m m 试样质量，试样质量，g g； VV吸取试液（溶液吸取试液（溶液A+A+溶液溶液B B）的总体积，）的总体积，mLmL， 0.032070.03207磷钼酸喹啉质量换算为五氧化二磷质量的系数。磷钼

16、酸喹啉质量换算为五氧化二磷质量的系数。 以五氧化二磷（P2O5）的质量分数表示的有效磷含量(P2O5）按下式 计算 12 25 ( () 0.03207 )100% 500 P mm O V m 四、数据处理四、数据处理 精品课程 化工学院精品课程组 五、允许误差五、允许误差 表5-4 平行测定绝对差值 同一化验室/%不同化验室/% 0.30.5% 精品课程 化工学院精品课程组 【方法讨论】【方法讨论】 1.有效磷的提取 （1）有效磷提取必须先用水提取水溶性磷化合物，再用碱性柠檬酸铵溶液提取柠 檬酸溶性磷化合物。 过磷酸钙中的有效磷，主要是水溶性的H3PO4及（H2PO4)2，同时也含有少量可

17、溶于 柠檬酸铵的氨溶液的CaHPO42H2O，因为在磷酸或磷酸二氢钙存在时，柠檬酸铵的 氨溶液的酸性增强，萃取能力增大，可能溶解其他非有效的含磷化合物， 所以， 必须先用水处理，萃取出游离磷酸及磷酸二氢钙，剩余不溶性残渣，再用柠檬酸铵 的氨溶液萃取，然后，合并两种萃取液。测定有效磷。 （2）用柠檬酸铵的氨溶液萃取时，其萃取效率的高低和萃取的浓度、酸碱度及温 度等条件有宇航局切关系，必须严格遵守规程。 精品课程 化工学院精品课程组 2.有效磷的测定 本法采用沉淀重量法测定有效磷。沉淀重是法测定结果准确程度主要取决于 沉淀的完全程度和纯净程度。 (1)沉淀的组成性质。 该法所得沉淀为黄色的磷钼酸喹

18、啉 （C9H7N3)3H3（PO412MoO3）H2O， 这是一种大分子的、溶解度很少的难溶盐。该沉淀在硝酸性介质中生成，利 用硝酸的氧化性来保证磷和沉淀剂中的钼均以高价状态存在。将磷钼酸喹啉 沉淀在180时干燥一定时间，其结晶水全部失去而达到恒重。但沉淀在过理 的碱液中能溶解，且消耗定量的碱。 【方法讨论方法讨论】 精品课程 化工学院精品课程组 (2)沉淀形成的条件 a磷钼杂多酸的形成，磷钼杂多的形成直接影响磷钼酸喹啉沉淀的生成 ，而磷钼杂多酸的形成与溶液的酸度、温度和配酐的用量都有关系。这 些条件不同时，杂多酸的组成也可能不同，不同组成的杂多酸，其性质 也不一亲，因此要得到理论上形成的磷钼

19、酸喹啉沉淀，必须首先天严格 控制磷钼酸形成的条件。 b磷钼酸喹啉的生成。由沉淀反应方程式看出，酸度大对沉淀的生成有 利。但酸度过高时，沉淀，沉淀的物理性能较差，且不易溶解在碱溶液 中，一般控制沉淀体系中硝酸的酸度在0.6mol/L，于微沸的溶液中使沉 淀生成。 【方法讨论方法讨论】 精品课程 化工学院精品课程组 （3）沉淀剂组成与作用，沉淀剂由柠檬酸、钼酸钠、喹啉和丙酮多种物 质组成。其中柠檬酸的作用有3个，首先，柠檬酸能与钼酸盐生成电离 度较小的配合物，以使电离生成的钼酸根离子浓度较小，仅能满足磷钼 酸喹啉沉淀形成的需要，不至于使硅形成硅钼酸喹啉沉淀，以排除硅的 干扰。担柠檬酸的用量也不宜过

20、多，以免钼酸铵的溶解度比磷酸喹啉的 溶解度大，进而排除铵盐的干扰。第三，柠檬酸还可阻止钼酸盐在加热 至沸水时水解而析出三氧化钼沉淀。丙酮的作用，一是为了进一步消除 铵盐（NH4+）的干扰，二是改善沉淀的物理性能，使沉淀颗粒粗大、疏 松，便于过滤与洗涤。 【方法讨论方法讨论】 精品课程 化工学院精品课程组 （4）干扰及其排除。 磷肥是以自然矿物为原料而生产的，它的组成复杂，有效成分 含量较低，杂质元素较多，常给测定带来干扰。主要杂质元素有以下几种。 a硅元素。 在测定磷的条件下，硅元素也能生成硅酸杂多酸的喹啉盐沉淀，不论是 称量法还是容量法都会给测定带来误差。因此，当试料中硅含量较多时，测定前应

21、分 离出硅，分离硅的方法是：准确称取一定量的试样于高形烧杯中，加高氯酸约10mL。 盐酸（1+10），并在7080加热几分钟后，立即过滤，除去二氧化硅沉淀后，滤液 即为测定液。 b铵盐。分析试液的制备中，常用到铵盐的溶液。因此，分析试液中常含有一定量的 铵盐。在测定磷的条件下，铵盐能与磷钼杂多酸形成磷钼酸铵（NH4） 3PO412MoO32H2O黄色沉淀，使磷的沉淀形式不一，给称法测定带来偏低的误差， 磷钼酸铵沉淀也能溶解在过量的碱溶液中，反应为 这样给容量法测定也带来偏低的误差。利用沉淀剂中的丙酮可消除铵盐的干扰。 【方法讨论方法讨论】 22 4 34324442 NHPO12MoO2H O

22、23OHHPO2MoO3NH13H O （） 精品课程 化工学院精品课程组 （5）沉淀的洗涤。洗涤沉淀的目的洗去沉淀携带的金属盐类和大 量的酸溶液，因为它们会给称理法定磷和容量法定磷分别带来 误差，当用水洗涤沉淀至近中性时，钼酸盐有可能水解而析出 折色的三氧化钼沉淀，使滤液变浑浊，但此现象不影响测定。 【方法讨论方法讨论】 精品课程 化工学院精品课程组 任务任务3 复合肥料中钾含量的测定复合肥料中钾含量的测定 精品课程 化工学院精品课程组 一、原理介绍一、原理介绍四苯硼酸钠称量法四苯硼酸钠称量法 试样用酸性水溶解后，加入甲醛溶液，使存在的铵离子转变成六亚甲 基四胺，避免了铵离子的干扰；加入乙二

23、胺四乙酸二钠（EDTA）消除 干扰分析结果的其他阳离子。在微碱性介质中，用四苯硼酸钠沉淀溶 液中的钾离子，经过干燥沉淀并称量计算出样品中钾含量。 该法主要反应如下 K+NaB(C6H5)4KB(C6H5)4+Na+ (白色) 精品课程 化工学院精品课程组 二、试剂和仪器二、试剂和仪器 1.盐酸1.19g/cm3； 2.乙二胺四乙酸二钠（EDTA）溶液：100g/L,溶解10gEDTA于100mL水中； 3.氢氧化铝； 4.氢氧化钠溶液：200g/L，溶解20g不含钾的氢氧化钠于100mL水中； 5.酚酞指示液：5g/L，溶解0.5g酚酞于100mL95%的乙醇中； 6.甲醛溶液：约37%； 精

24、品课程 化工学院精品课程组 7.四苯硼酸钠NaB(C6H5)4溶液：25g/L,称取6.25g四苯硼酸钠于400mL烧杯 中，加入约200mL水，使其溶解，加入5g氢氧化铝，搅拌10min，用慢速滤纸 过滤，如滤液呈浑浊，必须反复过滤直至澄清，收集全部滤液于250mL容量瓶 中，加入1mL氢氧化钠溶液，然后稀释至刻度，混匀备用，必要时，使用前重 新过滤。 8.四苯硼酸钠洗液：0.1%（体积分数），取40mL四苯硼酸钠溶液，加水稀释 于1L。 9.玻璃坩埚式过滤器，4号过滤器，滤板孔径716m。 二、试剂和仪器二、试剂和仪器 精品课程 化工学院精品课程组 三、测定步骤三、测定步骤 1.试验溶液的制备 称取约5g试样，精确至0.0001g，置于400mL烧杯中，加入150mL水及10mL盐酸，煮 沸15min。冷却，移入500mL容量瓶中，用水稀释于刻度，混匀后干滤（若测定复合肥 中水溶性钾，操作时不加盐酸，加热煮沸时间改为30min）。 2.操作步骤 准确吸取上述复合试液20mL或氯化钾、硫酸钾试液10mL于100mL烧杯中，加入 10mLEDTA溶液，2滴酚酞指示液，搅匀逐滴加入氢氧化钠溶液直至溶液的颜色变红为止 ，再过量1mL。加入5mL甲醛溶液，搅匀。（此时溶液的体