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(nèi)容：本章的主要內(nèi)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(xué)元素，但最主要植物生長，幾乎需要所有的化學(xué)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(jìn)植物生長，提高農(nóng)作物產(chǎn)量的重要肥料是促進(jìn)植物生長，提高農(nóng)作物產(chǎn)量的重要 物質(zhì)之一。物質(zhì)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(xué)肥料化學(xué)肥料。 以礦物、空氣、海水等為原

2、料，經(jīng)化學(xué)和以礦物、空氣、海水等為原料，經(jīng)化學(xué)和 機(jī)械加工方法制造，能供給農(nóng)作物營養(yǎng)及提高機(jī)械加工方法制造，能供給農(nóng)作物營養(yǎng)及提高 土壤肥力的化學(xué)物質(zhì)。土壤肥力的化學(xué)物質(zhì)。 化學(xué)肥料的分類化學(xué)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(fù)合肥料復(fù)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(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì) 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(xué)肥料的分析項(xiàng)目包括化學(xué)肥料的分析項(xiàng)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(zhì)雜質(zhì)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(zhì)量分?jǐn)?shù)表示。的質(zhì)量分?jǐn)?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(zhì)量分?jǐn)?shù)表示。鉀肥以的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示。鉀肥以氧氧 化鉀化鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示。的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示。 9.2 氮肥分析氮肥分析 化學(xué)氮肥化學(xué)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(jī)化學(xué)肥料有機(jī)化學(xué)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(jīng)過土狀態(tài)存在。只有經(jīng)過土 壤中微生物加工分解，轉(zhuǎn)化為氨態(tài)或硝態(tài)后，才被壤中微生物加工分解，轉(zhuǎn)化為氨態(tài)或硝態(tài)后，才被 吸收產(chǎn)生肥效。吸收產(chǎn)生肥效。 性質(zhì)性質(zhì) 農(nóng)業(yè)用尿素通常要求檢驗(yàn)農(nóng)業(yè)用尿素通常要求檢驗(yàn)水分水分，縮二脲縮二脲，氮含量氮含量 及及粒度粒度四項(xiàng)指標(biāo)。四項(xiàng)指標(biāo)。 檢測指標(biāo)檢測指標(biāo) （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(qiáng)堿蒸餾，中加入強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)溶液吸收，然后用用一定過量的硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液吸收，然后用NaOH 標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定剩余的酸。標(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)堿中和用強(qiáng)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(qiáng)堿標(biāo)準(zhǔn)滴作用，最后用強(qiáng)堿標(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)堿滴定。強(qiáng)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(qiáng)堿強(qiáng)堿 中和

7、中和H2SO4，且過量，且過量 NH3 H2SO4標(biāo)液標(biāo)液(過量過量) 吸收吸收 (NH4)2SO4 + H2SO4 (標(biāo)剩標(biāo)剩) NaOH 定量定量 強(qiáng)堿中和強(qiáng)堿中和 混合物中混合物中H2SO4 (NH4)2SO4 HCHO 3H+ (CH2)6N4H+ NaOH標(biāo)液定量標(biāo)液定量 甲醛法甲醛法 3.條件條件 為使消化反應(yīng)完全和較迅速完成并防止消化過為使消化反應(yīng)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(dāng)?shù)拇呋瘎┑膿p失，最主要的條件是選擇適當(dāng)?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(fù)始地循環(huán)進(jìn)行，過程中析出的新生此作用周而復(fù)始地循環(huán)進(jìn)行，過程中析出的新生 態(tài)的氧使有機(jī)物迅速分解。態(tài)的氧使有機(jī)物迅速分解。 (2) 加熱溫度加熱溫度 最初：低溫，避免反應(yīng)激烈；最初：低溫，避免反應(yīng)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(yīng)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(yàn)溶液制備試驗(yàn)溶液制備蒸餾蒸餾滴定滴定 空白試驗(yàn)空白試驗(yàn)結(jié)果計算結(jié)果計算 1 1）甲基紅）甲基紅- -亞甲基藍(lán)指示劑的變色范圍？亞甲基藍(lán)指示劑的變色范圍？ pH 5.2pH 5.2（紫色）（紫色） 5.45.4（灰藍(lán)）（灰藍(lán)） 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(xiàng)注意事項(xiàng) (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(lán)色氫氧化銅沉淀由加堿后生成淺藍(lán)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(lán)色判或者氫氧化銅溶于過濃的堿液所生的深藍(lán)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(fèi)休試劑：含碘、二氧化硫、吡啶及甲醇四種 成分的試劑。 卡爾費(fèi)休試劑能與水分發(fā)生定量反應(yīng)： 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(fèi)休法）費(fèi)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(yīng)生成與吡啶反應(yīng)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(yīng)生成與吡啶反應(yīng)生成 C5H5NHSO4CH3 碘、二氧化硫和水有定量關(guān)系碘、二氧化硫和水有定量關(guān)系. 式中式中 V V消耗卡爾費(fèi)休試劑的體積消耗卡爾費(fèi)休試劑的體積 T T卡爾費(fèi)休試劑對水的滴定度卡爾費(fèi)休試劑對水的滴定度 100 2 m VT w OH 終點(diǎn)判斷：終點(diǎn)判斷：目視法、永停點(diǎn)電位法目視法、永停點(diǎn)電位法 結(jié)果計算：結(jié)果計算： 2 2卡爾費(fèi)休試劑的配

12、制與標(biāo)定卡爾費(fèi)休試劑的配制與標(biāo)定 P368，9.18 3.水分測定步驟P216 4.4.注意事項(xiàng)注意事項(xiàng) a.a.由于費(fèi)休試劑對水分十分敏感，在配制、貯存和使由于費(fèi)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(jīng)過裝有干燥劑的系統(tǒng)才能與及存放試劑時都要經(jīng)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(biāo)定其對水的滴定度每次滴定試樣之前用純水標(biāo)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(jī)化合物中測定受熱揮發(fā)或分解的有機(jī)化合物中 的水分含量。也可

13、以間接測定有機(jī)化合的水分含量。也可以間接測定有機(jī)化合 物在化學(xué)反應(yīng)中消耗水或產(chǎn)生水的量。物在化學(xué)反應(yīng)中消耗水或產(chǎn)生水的量。 d.干擾物質(zhì) 費(fèi)休試劑能用于測定幾乎所有的有機(jī)物中的費(fèi)休試劑能用于測定幾乎所有的有機(jī)物中的 水分，只有少數(shù)物質(zhì)干擾。但是在測定無機(jī)物水分，只有少數(shù)物質(zhì)干擾。但是在測定無機(jī)物 中水分時干擾就比較多。歸納起來，干擾物質(zhì)中水分時干擾就比較多。歸納起來，干擾物質(zhì) 主要有以下幾種：主要有以下幾種： 1 1）能與費(fèi)休試劑反應(yīng)生成水者）能與費(fèi)休試劑反應(yīng)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(xué)磷肥化學(xué)磷肥：以自然礦石為原料，經(jīng)化學(xué)：以自然礦石為原料，經(jīng)化學(xué) 加工處加工處 理的含磷的肥料理的含磷的肥料 化學(xué)磷肥可以分為：化學(xué)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(jī)酸

15、溶解的磷化合物稱能被植物根部分泌的有機(jī)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(jīng)高溫煅燒分解所制造的磷肥。或不加配料，經(jīng)高溫煅燒分解所制造的磷肥。 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(biāo)準(zhǔn)仲裁標(biāo)準(zhǔn)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(jī)堿喹啉有機(jī)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(biāo)液滴定標(biāo)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(yīng)：具體反應(yīng)： 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(shí)驗(yàn)步驟磷鉬酸喹啉重量法實(shí)驗(yàn)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??？弱酸性磷肥用什么提??？ 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(biāo)準(zhǔn)溶液用什么加氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液 習(xí)題 1.蒸餾法測氮的基本原理是什么？蒸餾