工业分析第九章 肥料分析

1、 第九章第九章 肥料分析肥料分析 本章的主要内容：本章的主要内容： 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 钾肥分析钾肥分析 植物生长，几乎需要所有的化学元素，但最主要植物生长，几乎需要所有的化学元素，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？ 肥料是促进植物生长，提高农作物产量的重要肥料是促进植物生长，提高农作物产量的重要 物质之一。物质之一。 N、P、K 由何而来呢？由何而来呢？ 植物生长的三要素？植物生长的三要素？ 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学肥料化学肥料。 以矿物、空气、海水等为原

2、料，经化学和以矿物、空气、海水等为原料，经化学和 机械加工方法制造，能供给农作物营养及提高机械加工方法制造，能供给农作物营养及提高 土壤肥力的化学物质。土壤肥力的化学物质。 化学肥料的分类化学肥料的分类 营养元素营养元素 氮肥氮肥 磷肥磷肥 钾肥钾肥 复合肥料复合肥料 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 含钾的肥料含钾的肥料 化学性质化学性质 酸性肥料酸性肥料 中性肥料中性肥料 碱性肥料碱性肥料 化学肥料的分析项目包括化学肥料的分析项目包括水分水分含量含量，有效成有效成 分分含量和含量和杂质杂质含量等分析。含量等分析。 有效成分含量，氮肥以有效成分含量，氮肥以

3、氮元素氮元素的质量分数表示。的质量分数表示。 磷肥以有效磷肥以有效五氧化二磷五氧化二磷的质量分数表示。钾肥以的质量分数表示。钾肥以氧氧 化钾化钾的质量分数表示。的质量分数表示。 9.2 氮肥分析氮肥分析 化学氮肥化学氮肥 铵盐铵盐：硫酸铵、碳酸氢铵、硝酸铵、氯化铵等：硫酸铵、碳酸氢铵、硝酸铵、氯化铵等 硝酸盐硝酸盐：硝酸钠、硝酸钙：硝酸钠、硝酸钙 尿素：尿素：有机化学肥料有机化学肥料 氨水；硝酸铵钙；硝硫酸铵氨水；硝酸铵钙；硝硫酸铵 氰氨基化钙氰氨基化钙(石灰氮石灰氮) 含氮的肥料称为氮肥。含氮的肥料称为氮肥。 自然肥料自然肥料人畜尿类、腐草等人畜尿类、腐草等 一、概述一、概述 二、尿素中氮的

4、测定二、尿素中氮的测定 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)状态存在。只有经过土状态存在。只有经过土 壤中微生物加工分解，转化为氨态或硝态后，才被壤中微生物加工分解，转化为氨态或硝态后，才被 吸收产生肥效。吸收产生肥效。 性质性质 农业用尿素通常要求检验农业用尿素通常要求检验水分水分，缩二脲缩二脲，氮含量氮含量 及及粒度粒度四项指标。四项指标。 检测指标检测指标 （一）基本原理（一）基本原理 1、首先、首先尿素尿素与与H2SO4共热，硫酸铜催化共热，硫酸铜催化 CO(NH2)2 + H2SO4 + H

5、2O = (NH4)2SO4 + CO2 2、然后，对所得的、然后，对所得的(NH4)2SO4和剩余的和剩余的H2SO4用用蒸蒸 馏法馏法或或甲醛法甲醛法测定。测定。 蒸馏法：蒸馏法： 向向(NH4)2SO4和和H2SO4中加入强碱蒸馏，中加入强碱蒸馏， (NH4)2SO4分解逸出分解逸出NH3： (NH4)2SO4 + 2NaOH = H2SO4 + 2NH3 + 2H2O 用一定过量的硫酸标准溶液吸收，然后用用一定过量的硫酸标准溶液吸收，然后用NaOH 标准溶液滴定剩余的酸。标准溶液滴定剩余的酸。 H2SO4 + 2NH3 = 2(NH4)2SO4 H2SO4(剩剩) + 2NaOH =

6、Na2SO4 + 2H2O 甲醛法：甲醛法： 用强碱中和用强碱中和(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，最后用强碱标准滴作用，最后用强碱标准滴 定溶液滴定定溶液滴定 4NH4+ + 6HCHO = (CH2)6N4H+ + 3H+ + 6H2O (CH2)6N4H+ - 六次甲基四胺盐六次甲基四胺盐(Ka = 7.110-6)可用可用 强碱滴定。强碱滴定。 其原理可用下图表示：其原理可用下图表示： CO(NH2)2 H2SO4 共热共热 (NH4)2SO4 + H2SO4 硫酸铜催化硫酸铜催化 蒸馏法蒸馏法 强碱强碱 中和

7、中和H2SO4，且过量，且过量 NH3 H2SO4标液标液(过量过量) 吸收吸收 (NH4)2SO4 + H2SO4 (标剩标剩) NaOH 定量定量 强碱中和强碱中和 混合物中混合物中H2SO4 (NH4)2SO4 HCHO 3H+ (CH2)6N4H+ NaOH标液定量标液定量 甲醛法甲醛法 3.条件条件 为使消化反应完全和较迅速完成并防止消化过为使消化反应完全和较迅速完成并防止消化过 程中程中N的损失，最主要的条件是选择适当的催化剂的损失，最主要的条件是选择适当的催化剂 和注意加热温度。和注意加热温度。 (1) 催化剂催化剂 常用的催化剂有：常用的催化剂有：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，但两者价格次之，但两者价格 都比都比CuSO4贵，又易中毒。目前最好的是贵，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 此作用周而复始地循环进行，过程中析出的新生此作用周而复始地循环进行，过程中析出的新生 态的氧使有机物迅速分解。态的氧使有机物迅速分解。 (2) 加热温度加热温度 最初：低温，避免反应激烈；最初：低温，避免反应激烈； 以后：逐渐升高温度，保持微沸至消

9、化完毕。以后：逐渐升高温度，保持微沸至消化完毕。 若温度高若温度高 反应太快 使部分N未成铵态而 成为分子N2逸出 500oC (NH4)2SO4分解损失 （二）蒸馏法（二）蒸馏法 1.1.试剂和仪器试剂和仪器 2.2.分析步骤分析步骤 试验溶液制备试验溶液制备蒸馏蒸馏滴定滴定 空白试验空白试验结果计算结果计算 1 1）甲基红）甲基红- -亚甲基蓝指示剂的变色范围？亚甲基蓝指示剂的变色范围？ pH 5.2pH 5.2（紫色）（紫色） 5.45.4（灰蓝）（灰蓝） 5.65.6（绿）（绿） 2 2）锥形瓶双连球的作用是什么？）锥形瓶双连球的作用是什么？ 3.注意事项注意事项 (1)蒸馏装置不漏气

10、蒸馏装置不漏气以免在蒸馏过程中以免在蒸馏过程中NH3损失损失 (2) 加入碱必须过量加入碱必须过量 由加碱后生成浅蓝色氢氧化铜沉淀由加碱后生成浅蓝色氢氧化铜沉淀(变成黑色变成黑色 CuO)或者氢氧化铜溶于过浓的碱液所生的深蓝色判或者氢氧化铜溶于过浓的碱液所生的深蓝色判 断。断。 （三）甲醛法（三）甲醛法 1.试剂试剂 2.步骤步骤 卡尔费休试剂：含碘、二氧化硫、吡啶及甲醇四种 成分的试剂。 卡尔费休试剂能与水分发生定量反应： 345555 355222 2 3 CHSONHHCHINHC OHCHNHCSOIOH 三、尿素中水的测定三、尿素中水的测定（卡尔卡尔 费休法）费休法） 1.1.原理原

11、理 345555 355222 2 3 CHSONHHCHINHC OHCHNHCSOIOH I2被还原为被还原为HI与吡啶反应生成与吡啶反应生成C5H5NHI(氢碘氢碘 酸吡啶盐酸吡啶盐)； SO2被氧化为甲基硫酸被氧化为甲基硫酸与吡啶反应生成与吡啶反应生成 C5H5NHSO4CH3 碘、二氧化硫和水有定量关系碘、二氧化硫和水有定量关系. 式中式中 V V消耗卡尔费休试剂的体积消耗卡尔费休试剂的体积 T T卡尔费休试剂对水的滴定度卡尔费休试剂对水的滴定度 100 2 m VT w OH 终点判断：终点判断：目视法、永停点电位法目视法、永停点电位法 结果计算：结果计算： 2 2卡尔费休试剂的配

12、制与标定卡尔费休试剂的配制与标定 P368，9.18 3.水分测定步骤P216 4.4.注意事项注意事项 a.a.由于费休试剂对水分十分敏感，在配制、贮存和使由于费休试剂对水分十分敏感，在配制、贮存和使 用时要特别注意防止从环境中吸湿；此外在滴定用时要特别注意防止从环境中吸湿；此外在滴定 及存放试剂时都要经过装有干燥剂的系统才能与及存放试剂时都要经过装有干燥剂的系统才能与 大气相通大气相通 b.b.每次滴定试样之前用纯水标定其对水的滴定度每次滴定试样之前用纯水标定其对水的滴定度 c.c.方法适用范围方法适用范围 测定受热挥发或分解的有机化合物中测定受热挥发或分解的有机化合物中 的水分含量。也可

13、以间接测定有机化合的水分含量。也可以间接测定有机化合 物在化学反应中消耗水或产生水的量。物在化学反应中消耗水或产生水的量。 d.干扰物质 费休试剂能用于测定几乎所有的有机物中的费休试剂能用于测定几乎所有的有机物中的 水分，只有少数物质干扰。但是在测定无机物水分，只有少数物质干扰。但是在测定无机物 中水分时干扰就比较多。归纳起来，干扰物质中水分时干扰就比较多。归纳起来，干扰物质 主要有以下几种：主要有以下几种： 1 1）能与费休试剂反应生成水者）能与费休试剂反应生成水者 2 2）能还原碘者）能还原碘者 3 3）将碘化物氧化为碘者）将碘化物氧化为碘者 9.3 磷肥的分析磷肥的分析 一、概述一、概述

14、 含磷的肥料称为磷肥含磷的肥料称为磷肥 分类分类 自然磷肥自然磷肥：磷矿石、骨粉及骨灰等：磷矿石、骨粉及骨灰等 化学磷肥化学磷肥：以自然矿石为原料，经化学：以自然矿石为原料，经化学 加工处加工处 理的含磷的肥料理的含磷的肥料 化学磷肥可以分为：化学磷肥可以分为： 1 1、水溶性磷肥、水溶性磷肥 能溶解于水的磷肥化合物，称为水溶性磷肥能溶解于水的磷肥化合物，称为水溶性磷肥 。 如如磷酸钙，重过磷酸钙磷酸钙，重过磷酸钙，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，故又称为故又称为“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机酸

15、溶解的磷化合物称能被植物根部分泌的有机酸溶解的磷化合物称 为弱酸溶性磷肥。为弱酸溶性磷肥。磷矿石和其他配料磷矿石和其他配料( (如白云石、滑如白云石、滑 石等石等) )或不加配料，经高温煅烧分解所制造的磷肥。或不加配料，经高温煅烧分解所制造的磷肥。 如如钙镁磷肥、钢渣磷肥钙镁磷肥、钢渣磷肥等。因其所含等。因其所含磷化物难溶于磷化物难溶于 水水，又称为又称为“迟效磷肥迟效磷肥” 3 3、难溶性磷肥、难溶性磷肥 难溶于水，又难溶于弱酸的磷化合物，称难溶于水，又难溶于弱酸的磷化合物，称为难为难 溶性磷肥溶性磷肥。如磷酸三钙、磷酸铁等。如磷酸三钙、磷酸铁等 有效磷：有效磷：水溶性磷化物与弱酸性磷化物之

16、和。水溶性磷化物与弱酸性磷化物之和。 全磷：全磷：磷肥中所有含磷化合物中含磷量的总和。磷肥中所有含磷化合物中含磷量的总和。 磷肥中磷肥中磷磷的测定方法通常有：的测定方法通常有： 磷钼酸铵容量法磷钼酸铵容量法、重量法重量法、磷钼酸喹啉容量法磷钼酸喹啉容量法、 重量法重量法和和钒钼酸铵分光光度法钒钼酸铵分光光度法。其中。其中磷钼酸喹啉磷钼酸喹啉 重量法重量法为国家规定的为国家规定的标准仲裁标准仲裁方法。方法。 1.测定磷的原理测定磷的原理 磷肥磷肥 (磷化物磷化物) 酸酸 H3PO4 MoO42- H+ H3(PO4.12MoO3).H2O 磷钼杂多酸磷钼杂多酸 C9H7N 有机碱喹啉有机碱喹啉

17、(C9H7N)3H3(PO4.12MoO3).H2O 水洗，滤水洗，滤 水洗水洗 G4 180oC 恒重恒重(磷钼酸喹啉重量法磷钼酸喹啉重量法) 一定量过量一定量过量 NaOH 溶解溶解 + 剩余剩余NaOH (磷钼酸喹啉容量法磷钼酸喹啉容量法) HCl 标液滴定标液滴定 V 磷钼酸喹啉磷钼酸喹啉 黄黄 色色 二、磷肥中有效磷的测定二、磷肥中有效磷的测定 具体反应：具体反应： 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计算公式分别为：的计算公式分别为： 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.磷钼酸喹啉重量法实验步骤磷钼酸喹啉重量法实验步骤 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.磷钼酸喹啉容量法分析步骤磷钼酸喹啉容量法分析步骤 P225P225 洗涤沉淀至滤液加一滴指示剂和洗涤沉淀至滤液加一滴指示剂和2-32-3滴氢氧滴氢氧 化钠变为紫色说明什么？化钠变为紫色说明什么？ 用什么加氢氧化钠标准溶液用什么加氢氧化钠标准溶液 习题 1.蒸馏法测氮的基本原理是什么？蒸馏