土壤肥料实验——农学

实验一矿质肥料的识别与鉴定一、实验目的许多化学肥料外形相似，在运输或贮藏、使用过程中，易造成混杂，以致从外观上很难识别，那么，就需检查其中化学成分，方能确定其属于何种肥料。

否则会造成施用上的错误，降低肥料效果，甚至发生有害作用。

所以随着化学肥料品种和施用量的增加，它的定性鉴定，在农业生产上就更有重要意义。

二、方法原理各种化学肥料都具有一定的特点。

如：颜色、气味、结晶形状、溶解度，火焰颜色及一些典型的定性反应等。

但肥料与化学药品不同，常含有或多或少的杂质。

因此，在鉴定时必须区别出，何为主要成分，何为次要成分，以便能正确断定出属何种肥料。

三、鉴定步骤(一)肥料的一般识别 可以从肥料的是否为结晶状态及形状、溶解度、吸湿性、颜色、气味等进行区别。

1.结晶形状一般分为结晶状、粉末状和颗粒状几种。

①氮肥：所有的氮肥(除石灰氮外)均为颗粒状或细结晶。

②磷肥：所有磷肥均呈粉末状或颗粒状。

③钾肥：所有钾肥(除草木灰、灰钾肥)均呈由结晶构成的大粒结晶、片状或呈颗粒状。

2.溶解度各种肥料溶解的难易不同。

一般结晶状肥料易溶于水，粉末状肥料微溶或不溶于水。

试取肥料一小勺于试管中，加4～5倍水，充分摇动，必要时在酒精灯上略予加热，观察其溶解情况。

①完全溶解：在溶解中看不见固体肥料存在。

②显著溶解：有一半以上的肥料溶解。

③微溶解：有一半以下的肥料溶解。

④不溶：在水中肥料的体积并未减少。

3.吸湿性硝酸态氮肥吸湿性很强，易结块。

尿素、石灰氮、普钙及含有杂质的硫酸铵也有吸湿性。

钾肥吸湿性很弱。

4.颜色①所有氮肥(除石灰氮外)均为白色。

但含有杂质的硫酸铵也有不同颜色。

含有亚铁氰化铁杂质(Ｆe４［Ｆe（ＣＮ６］３）的硫酸铵呈兰色；含有硫氰化铁［Ｆe（ＦeＮＳ）２］杂质的硫酸铵呈红色；含有煤灰杂质的硫酸铵呈灰色。

②磷肥多呈灰白色，灰黄或黄色，有的磷矿粉呈褐色，钢渣磷肥呈黑色。

③钾肥均为白色(灰钾肥除外)。

含有杂质时有其它颜色。

5.气味碳酸氢铵有氨味。

过磷酸钙有酸味，骨粉有腥味。

钾肥一般无特殊气味。

(二)化学方法鉴定1.氮肥(1)燃烧反应：取不同肥料置于烧红的木炭或铁片上观察其燃烧速度，火焰与烟的颜色、气味、燃烧后的残余物。

①铵态氮肥：所有的铵态氮肥在烧红的木炭或铁片上，均先融化冒白烟带有氨味。

硫酸铵：烧后熔化有氨味，冒白烟，并有爆裂声。

（ＮＨ4）2ＳＯ４—→２ＮＨ3↑＋Ｈ２ＳＯ４—→ＳＯ２↑＋Ｈ２Ｏ硝酸铵：迅速熔化沸腾，燃烧有氨味及棕色气体。

ＮＨ４ＮＯ３—→ＮＨ３↑＋ＨＮＯ３→２ＮＯ２↑＋Ｈ２Ｏ氯化铵：有白烟，有氨味及盐酸味，表现为升华。

碳酸氢铵：迅速产生氨及爆烈声。

ＮＨ４ＨCＯ３—→ＮＨ３↑＋Ｈ２CＯ3—→Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２↑②硝态氮肥：硝酸钙：熔后留下白色粉末状残余物。

用燃烧环作火焰反应，火焰为砖红色。

硝酸钾：发丝丝声，用燃烧环作火焰反应，是紫色火焰。

硝酸钠：发丝丝声，用燃烧环作火焰反应是黄色火焰。

③酰铵态氮肥：尿素迅速气化产生氨。

ＣＯ（ＮH2）２—→2ＮＨ3↑＋ＣＯ２↑(2)化学定性①ＮＨ4+的鉴定：铵态氮肥与碱作用有氨味。

使湿润的红色石蕊试纸变兰，证明为含铵根的肥料。

取铵态氮肥少许于试管中，加水溶解，加入10%ＮaＯＨ１ml，加热，闻其味或用湿润的红色石蕊试纸试之，如有刺鼻的氨味或试纸由红变兰证明有氨放出。

ＮＨ＋４＋ＯＨ－→ＮＨ３↑＋Ｈ２Ｏ②SＯ４2-鉴定：取硫酸铵少许加5ml水溶解，加稀HCl 5滴，再加5%BaCl２２～4滴，如有白色沉淀产生，证明此肥料中有SＯ４2-ＳＯ42-＋ＢaＣl２—→2Ｃl－＋ＢaＳＯ４↓③Ｃl-鉴定：取氯化铵肥料少许放入试管中，加5滴稀HNO３，再加入1%AgNO３2～3滴，如有白色沉淀产生证明有Cl－。

Ｃl-＋ＡgＮＯ3—→ＮＯ3- ＋ＡgＣl↓④ＮＯ3- 鉴定：ⅰ取硝态氮肥少许于试管中，加水3～5ml溶解，取二苯胺试剂2～4滴于比色板上，再取此溶液3～5滴于其上，如有兰色产生证明有ＮＯ３-存在。

ⅱ取硝态氮肥少许于试管中，加水溶解，加入2%ＦeＳＯ410滴，摇匀，将试管倾斜，沿试管壁慢慢地注入浓硫酸，使硫酸沉于液底。

片刻后，酸和液面交界处可出现一褐色环。

3Ｆe2+＋ＮＯ３_＋４Ｈ＋—→３Ｆe3+ ＋２Ｈ２Ｏ＋ＮＯ所生成的ＮＯ与ＦeＳＯ４作用，生成不稳定的褐色络合物［Ｆe（ＮＯ）］ＳＯ４。

ⅲ取硝态氮肥少许于试管中，加水溶解，加浓Ｈ２ＳＯ４20滴，加铜少许，摇动加热，如有刺鼻的棕色气体(ＮＯ２)逸出，并且溶液呈兰色，证明是硝酸盐。

ＮＯ３-＋Ｈ＋—→ＨＮＯ３8ＨＮＯ３＋３Ｃu—→3Ｃu(ＮＯ３)２＋４Ｈ２Ｏ＋２ＮＯ↑2ＮＯ＋Ｏ２(空气)—→２ＮＯ２↑⑤ＨＣＯ３- 鉴定：取碳酸氢铵肥料少许，加水溶解，加入10%硫酸镁溶液，在室温下不产生沉淀，但经加热煮沸后，则有白色沉淀析出。

ＭgＳＯ４＋２ＨＣＯ３-—→Ｍg（ＨＣＯ３）２＋ＳＯ4２－Ｍg（ＨＣＯ3）２△ＭgＣＯ３↓＋Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２↑如在室温下，试样溶液中加入硫酸镁溶液后即有白色沉淀(ＭgＣＯ３)产生，则说明试样内含有碳酸盐。

遇此情况，可加入过量的硫酸镁溶液，过滤，取澄清滤液加热煮沸，如有白色沉淀产生证明有ＨＣＯ３-存在。

⑥尿素的鉴定：ⅰ取尿素肥料少许，加入1ml水溶解，再加浓硝酸20滴，混合放置5～10分钟，待溶液冷却后，即产生硝酸脲白色结晶。

ＣＯ（ＮＨ２）２＋ＮＨＯ３—→ＣＯ（ＮＨ２）２ＨＮＯ３硝酸脲ⅱ取尿素1g于干燥试管中，加热至熔化成液体，再继续加热直至液体呈现浑浊为止。

此时尿素即转化成缩二脲。

冷却，加1%ＮaＯＨ溶液2～3ml，熔融物溶解后，加0.5%ＣuＳＯ42～3滴，溶液即呈紫红色(由于生成一紫色的铜络合物)。

反应如下：２ＮＨ２ＣＯＮＨ２１５０～160℃ＮＨ２ＣＯＮＨＣＯＮＨ２＋ＮＨ３↑ 缩二脲⑦Ｋ＋鉴定：取少许氯化钾，加水溶解加4～6滴40%甲醛，加2～4滴3%四苯硼钠试剂，如有白色沉淀或浑浊产生，证明有Ｋ+存在。

K＋＋ＮaＢ（Ｃ６Ｈ５）４→KB(C６Ｈ５)４＋Ｎa+ 因ＮＨ４+与四苯硼钠作用也能生成白色沉淀。

故测定未知肥料时，可加碱反应检查是否有ＮＨ４+，如无ＮＨ４+反应，才能确定是含Ｋ＋的肥料。

⑧Ｃa2+鉴定：取硝酸钙少许水溶解，加入2～3滴氨水，加5%草酸铵溶液3～5滴，如有白色沉淀，表示有Ｃa2+存在。

Ｃa2＋（ＮＨ４）２Ｃ２Ｏ４—→2ＮＨ４+＋ＣaＣ２Ｏ４↓2.磷肥(1)燃烧反应骨粉：在烧红木炭上有烧焦的毛发味，并变黑。

除磷酸二铵在烧红的大炭上能产生氨外，其它磷肥无燃烧反应。

磷酸二铵：2（ＮＨ４）２ＨＰＯ４→４ＮＨ３↑＋３Ｈ２Ｏ＋Ｐ２Ｏ５磷酸一铵：2ＮＨ４Ｈ２ＰＯ４→２ＮＨ３↑＋３Ｈ２Ｏ＋Ｐ２Ｏ５(2)酸碱反应过磷酸钙溶液呈酸性反应，使兰色石蕊试纸变红。

钢渣磷肥溶液呈碱性反应，使红色石蕊试纸变兰。

磷矿粉溶液呈中性，石蕊试纸不变色。

(3)化学定性ＰＯ４3-鉴定：取磷肥少许于试管中，加10%HCl 3～5ml(如为过磷酸钙可不加HCl，加蒸馏水)，加热1分钟，取上部清液2～3ml，加硝酸1ml，再加钼酸铵试液1ml，加热产生黄色沉淀，证明有磷酸根存在。

Ｈ３ＰＯ４＋１２（ＮＨ４）２ＭoＯ４＋２３ＨＮＯ３—→（ＮＨ４）３ＰＯ４·12ＭoＯ３↓＋２ＨＮＯ３Ｈ２Ｏ＋Ｈ２Ｏ＋２１ＮＨ４ＮＯ３3.钾肥(1)燃烧反应钾肥在烧红木炭上不起反应，但是有爆烈跳跃现象。

(2)化学定性Ｋ＋鉴定：取钾肥少许溶于水中，加4～6滴40%甲醛，加2～4滴四苯硼钠试剂，有白色沉淀产生。

ＳＯ42-鉴定：操作与硫酸铵鉴别方法同。

Ｃl－鉴定：操作与鉴别氯化铵同。

四、未知肥料的鉴定每位同学根据上述的方法，独立鉴定1～2种未知肥料样品，以便达到熟练掌握鉴定方法，并能在实际中应用。

五、实验仪器与药品仪器：试管、牛角勺、试管夹、量筒、铁片、酒精灯。

药品：10%ＮaＯＨ、１％ＡgＮＯ3、浓Ｈ２ＳＯ４、４０％甲醛、5%ＢaＣl２、0.5%二苯胺、10%ＨＣl、铜粉、3%四苯硼钠、钼酸铵试剂、0.5%ＣuＳＯ４、浓ＨＮＯ３、1%ＮaＯＨ、氨水、5%草酸铵、稀ＨＮＯ３、2%ＦeＳＯ４、10%ＭgＳＯ４、石蕊试纸。

六、学生人数及分组情况学生人数：100人分组情况：50组实验二过磷酸钙中有效磷含量的测定（磷钼酸喹啉重量法）（注1，2）一、操作步骤（1）待测液的制备称取试样2.500 g置于75 ml瓷蒸发皿中，用玻璃棒将试样磨碎，加入水重新研磨，将清液倾注过滤于预先加有1 ：1硝酸5ml的250ml容量瓶中，继续处理沉淀3次每次用水25ml，然后将沉淀全部冲在纸上，并用水洗涤沉淀到容量瓶中达200ml 左右滤液为止，用水定容摇匀，即为试液Ⅰ。

将带沉淀的滤纸移入另一只250ml容量瓶中，加入碱性柠檬酸铵溶液100ml，塞紧瓶口，剧烈振摇容量瓶使滤纸碎成纤维状态为止，置容量瓶于60±1℃的水浴中保温1h，开始时每隔5 min振摇1次，振荡3次后每隔15min振摇1次，取出冷却至室温，用水定容摇匀。

用干燥滤纸和器皿过滤，弃去最初滤液，所得滤液为试液Ⅱ。

（2）溶液中磷含量的测定用移液管分别吸取10～20 ml试液Ⅰ和Ⅱ（约含P2O5<20mg）,一并放入300ml烧瓶中，加入1 ：1硝酸溶液10ml，用水稀释至约100ml，预热近沸，加入35ml喹钼柠酮试剂，盖上表面皿，加热煮沸30s（以利得到较粗的沉淀颗粒）。

取下冷却至室温，用预先干燥至恒重的4号玻璃过滤坩埚抽滤，先将上清液滤完，然后用倾泻法洗涤沉淀1～2次，每次用水25 ml，将沉淀移于滤器上，再用水洗涤，所用水共125～150 ml，将坩埚和沉淀一起置于180±2℃烘箱中干燥45min，移入干燥器中冷却，称重。

按上述步骤进行空白试验（注3）二、结果计算P2O5（％）＝(m1-m2)×0.03207×(500/V)×100/m0式中： m1──测定所得磷钼酸喹啉沉淀质量（g）；m2──空白试验所得磷酸钙质量（g）；m0──试样的质量（g）；原标准按干基进行计算；0.03207──磷钼酸喹啉换算为P2O5的系数；V──吸取试液的总体积（ml）。

取平行测定结果的算术平均值作为测定结果；平行测定结果的绝对差值≤0.20％；不同实验室测定结果的绝对差值≤0.30％。

三、注释注 1.本法见过磷酸钙中有效五氧化二磷测定，磷钼喹啉重量法（仲裁法）──ZB G21003-87。

注2．磷酸一铵、磷酸二铵中有效磷含量测定和本法相似所不同的是这两种肥料用中性柠檬酸铵溶液在65±1℃的温度下提取有效磷（见GB10207-88），重过磷酸钙中有效磷的测定也是如此（见HG2201-91）。

钙镁磷钾肥用柠檬酸溶液浸提，然后用重量法测定(见HG1-1384-87)。