1、西安文理學院化學與化學工程學院課 程 設 計 題 目復混肥料中鉀含量的測定方法的探究 姓 名 王國強 學 號 0905120331 專業(yè)年級 2012級應用化學2班指導教師 何亞萍 提交日期 2014 年 12 月 6 日 復混肥料中鉀含量測定方法的探究王國強（西安文理學院 化學與化學工程學院 陜西 西安 710065） 摘要:鉀的測定，目前應用較多的方法主要有重量法、火焰光度法、紫外-可見分光光度法和離子選擇電極法，本文章主要探討復混肥產品中鉀的含量的三種測定方法，并且比較三種方法的優(yōu)缺點以及他們的適用情況。第一種是國家標準采用的四苯硼酸鉀重量法，該方法測定過程叫繁雜，試劑、檢驗過程、人員操

2、作等因素容易引入誤差而造成測定結果的重現(xiàn)性不穩(wěn)定，不適合與日常分析；第二種是紫外-可見分光光度法，這種方法操作簡單選擇性好；第三中是離子選擇電極法，它的特點是簡便、快速、準確，可以作為鉀肥中鉀含量測定的通用方法。 關鍵詞： 復混肥料，四苯硼酸鉀重量法，離子選擇電極法，紫外-可見分光光度法1、引言1.1、鉀是植物營養(yǎng)三要素之一，它與氮、磷元素不同，主要呈離子狀態(tài)存在于作物細胞的汁液中，具有高度的滲透性、流動性和再利用的特點?；手械拟浽啬艽偈棺魑锷L健壯,莖稈粗硬,增強對病蟲害和倒伏的抵抗能力，促進糖分和淀粉的生成，從而使農作物增產，提高農產品品質1。 1.2、本研究主要測定復混化肥中的鉀含量

3、。目前，鉀的測定方法主要有四苯硼酸鈉重量法、容量法、火焰光度法、紫外-可見分光光度法、離子選擇電極法等，現(xiàn)今對幾種方法均有研究。本文章對離子選擇電極法、四苯硼酸鉀重量法和紫外-可見分光光度法的使用條件進行探討。2、四苯硼酸鉀重量法測定鉀含量的探討 2.1測定原理 試樣經水溶解后，加入甲醛溶液，使存在的銨離子轉變成六次甲基四胺；加入乙二胺四乙酸鈉（EDTA）消除干擾分析結果的其他陽離子。在弱堿性介質中，以四苯硼酸鈉溶液為沉淀劑沉淀試樣溶液中的鉀離子，生成白色的四苯硼酸鉀沉淀，將沉淀過濾、洗滌、干燥、稱重。根據(jù)沉淀質量計算化肥中鉀含量。反應為： K+NaB(C6H5)4 KB(C6H5)4 + N

4、a+ 2.2試劑和儀器 40%氫氧化鈉溶液、4%乙二胺四乙酸鈉（EDTA）溶液、36%甲醛溶液，酚酞指示劑。 2.3測定步驟 2.3.1試樣溶液的制備 稱取試樣約 2g5g（含氧化鉀約400mg），精確至0.0002g，置于250mL錐形瓶中，加水約 150mL，加熱煮沸30min，冷卻，定量轉移到250mL 容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻，干過濾，棄去最初濾液 50mL。 23.2試液處理 吸取上述濾液 25mL 于 250mL 燒杯中，加 EDTA 溶液 (40g/L)20mL（含陽離子較多時可加 40mL），加 23 滴酚酞指示劑(5g/L 乙醇溶液)，滴加氫氧化鈉溶液至剛出現(xiàn)紅色時，再

5、過量1mL，蓋上表面皿，在良好的通風櫥內緩慢加熱煮沸 15min，然后冷卻，若紅色消失，再用氫氧化鈉(400g/L)調至紅色。（如果試樣中含有氰氨基化物或有機物時，在加入EDTA 溶液之前，先加溴水和活性炭處理：加入 5% 的溴水溶液 5mL，將該溶液煮沸脫色至無溴顏色為止，若含其他顏色，將溶液體積蒸發(fā)至小于100mL，冷卻后加 0.5g 活性炭充分攪拌使之吸附，然后過濾、洗滌，洗滌時每次用水約 5 mL，次數(shù)為 35 次，并收集全部濾液)。 2.3.3沉淀及過濾 在不斷攪拌下，于盛有試樣溶液的燒杯中逐滴加入四苯硼酸鈉沉淀劑（15g/L），加入量為每含 1mg 氧化鉀加沉淀劑0.5mL，并過量

6、 7mL，繼續(xù)攪拌 1min，靜置 15min 以上，用傾濾法將沉淀過濾于預先在 120下恒重的 4 號玻璃坩堝式濾器內，用四苯硼酸鈉洗滌液（1.5g/L）洗滌沉淀 5-7次，每次用量約5mL，最后用水洗滌2次，每次用量約5mL 。 2.3.4干燥 將盛有沉淀的坩堝置于1205干燥箱中，干燥 1.5h，取出后置于干燥器內冷卻，稱重。 2.3.5同時做空白試驗（除不加試液外，分析步驟及試劑用量同上述步驟）。 2.3.計算結果和數(shù)據(jù)處理 樣品的鉀含量以氧化鉀質量分數(shù)X（K2O ）（% ）表示，按下式計算：X()= 式中：m2試液所得沉淀的質量，g ；m1空白試驗所得沉淀的質量，g；m0試樣的質量，

7、g ；0.1314 四苯硼酸鉀質量換算為氧化鉀質量的系數(shù)。 測定結果中鉀的質量分數(shù) 10.0%時，平行測定允許差值為0.20%，不同實驗室允許差值為0.40%；鉀的質量分數(shù)為 10.0%-20.0% 時，平行測定允許差值為0.30%，不同實驗室允許差值為 0.60%；鉀的質量分數(shù) 20.0%時，平行測定允許差值為0.40%，不同實驗室允許差值為0.80%。取平行測定結果的算術平均值為測定結果。 2.4注意事項與說明 2.4.1試樣的采取至關重要，是保證測定結果準確性的前提，采取的試樣要均勻并且適量，采樣量過少代表性較差，采樣量過大不僅會使測定結果偏高，還會增加四苯硼酸鈉沉淀劑的加入量，從而增加

8、引入誤差的幾率。實踐證明，肥料中氧化鉀含量不同，在制備試樣溶液的采樣量上也應有所不同，應使稱取的試樣含氧化鉀約400mg。 2.4.2四苯硼酸鈉沉淀劑（15g/L）的準確配制非常重要。實踐證明，溶解的四苯硼酸鈉加入氫氧化鈉和六水氯化鎂一起攪拌15分鐘后靜置、過濾，所配出的四苯硼酸鈉溶液澄清效果較好，因為加六水氯化鎂生成的Mg(OH)2絮狀沉淀能有效地吸附雜質；加入適量Na(OH)2還可以防止四苯硼酸鈉分解，使該沉淀劑較為穩(wěn)定。另外配制好的四苯硼酸鈉溶液還應貯存在棕色瓶或塑料瓶中，期限不超過1 個月，如發(fā)現(xiàn)渾濁或試驗中四苯硼酸鉀沉淀為棕色，應重新過濾。 2.4.3試液處理時應嚴格控制加入氫氧化鈉

9、溶液的量。加入氫氧化鈉溶液的主要作用是生成氫氧化銨后加熱除去氨以驅除氮的干擾，這就要求加入氫氧化鈉溶液要過量，否則銨離子不能完全驅除，由此產生正偏差。3、 紫外-可見分光光度法測定鉀含量的探討 3.1 方法原理 由于各種物質具有各自不同的分子、原子和不同的分子空間結構，其吸收光能量的的情況也就不會相同，因此，每種物質就有其特有的、固定的吸收光譜曲線，可根據(jù)吸收光譜上的某些特征波長處的吸光度的高低判別或測定該物質的含量。鉀在050mg/L內符合比耳定律,并根據(jù)李忠等關于煙草中鉀含量測定的研究3。 3.2 主要儀器和試劑 2100型紫外-可見分光光度計4，遠紅外快速恒溫干燥箱，鉀標準溶液（含K+1

10、mg/mL貯備液（KCl在調溫至110的遠紅外快速恒溫干燥箱中烘干2.5h，取出放入干燥器中，再準確稱0.100g于小燒杯中溶解，定容至100mL容量瓶中）。使用時稀釋10倍，得工作液。NaOH溶液：0.1moL/L，稱取NaOH0.80g于500mL燒杯中，用量筒量取200mL蒸餾水，攪拌，溶解。四苯硼鈉溶液：30mg/mL，準確稱取3.00g四苯硼鈉，溶于100mL0.1mol/LNaOH中。鹽酸：0.5mol/L由濃鹽酸稀釋所得。聚乙烯醇：（稱取5.00g聚乙烯醇，用100mL水緩慢加熱溶解）。實驗用水都為去離子水。 3.3 試驗方法 在50mL的容量瓶中，分別加入4.00mL、8.00

11、mL、12.00mL、16.00mL、20.00mL鉀標準溶液，再各加2mL0.5moL/L鹽酸，4mL5%聚乙烯醇，2 mL30mg/mL四苯硼鈉溶液用水稀釋到刻度，搖勻，以試劑空白為參比，用1cm比色皿，于400nm處測定吸光度。 3.4 結果與討論 3.4.1 吸收波長選擇 體系在380420nm波長處吸光度最大且穩(wěn)定，故在該波長范圍內選擇任一波長測定吸光度均可，本試驗選擇在400nm波長處測定。 3.4.2 反應酸度的選擇 K+和四苯硼鈉形成沉淀的反應在酸性、中性，堿性條件下均可進行，但在堿性條件下其他共存離子易沉淀出而干擾比濁；在酸性條件下干擾小，故試驗選用加入2mL0.5moL/L

12、鹽酸控制反應為弱酸性條件。 3.4.3 四苯硼鈉用量選擇 30mg/mL四苯硼鈉用量在0.53mL內吸光度均穩(wěn)定，試驗選用2mL。 3.4.4 聚乙烯醇的作用 聚乙烯醇對生成沉淀有很好的分散作用，能生成穩(wěn)定的膠體溶液，使體系穩(wěn)定性明顯增加，在聚乙烯醇存在下體系至少可穩(wěn)定2h。 3.4.5 工作曲線 在選定試驗條件下，鉀含量在050mg/L內符合比耳定律，（數(shù)據(jù)是第一手資料，圖及方程是第二手資料）測出吸光度、制作標準曲線。 3.4.6 共存離子影響 在選定試驗條件下，下列量離子不干擾測定(mg)：SO42-、NH4+、Na+(200)；Ca2+、NO3-、Al3+、PO43-、Mg2+；Fe3+

13、、Co2+、Mo()、Ni2+、SiO32-；Zn2+、Mn()、As()、F-、SiO32-、Cu2+。4、離子選擇性電極法 4.1 方法原理 離子選擇性電極是基于內部溶液與外部溶液之間濃度差產生的電位差(膜電位)測定有關離子的方法，是將溶于有機溶劑的中性載體浸漬在多孔膜基體上制成非均一態(tài)感應膜，粘附在電極上。K+選擇性電極的感應膜為K+與高選擇性親油性配體形成的雙冠醚，以亞戊基雙苯并-15-冠-5為中性載體，以鄰苯二甲酸二辛酯為增塑劑，以PVC為支持體。本試驗中以內標法測定樣品中K+的含量5。 4.2 主要儀器和試劑 pH計、K+選擇電極飽和甘汞電極、pH玻璃電極磁力加熱攪拌器、鉀標準溶液

14、(準確稱取110烘干2h的氯化鉀，74.5512g溶于水，轉移至1000mL容量瓶定容，即為1moL/L鉀標液)、氯化鈉。4.3 試驗方法4.3.1離子強度調節(jié)緩沖液用量的比較取一系列濃度為10-110-7moL/L的K+標準溶液50mL，分別加入第1組離子強度調節(jié)緩沖液5mL與10mL，比較2組數(shù)據(jù)。試驗結果表明，加入5mL離子強度調節(jié)緩沖液的曲線線性較好，故應選擇加入5mL離子強度調節(jié)緩沖液。 4.3.2鉀電極pH使用范圍測定量取8份10-3moL/LK+標準溶液50mL于小燒杯中，分別加入5mL離子強度調節(jié)緩沖液，用6moL/L鹽酸和飽和Ba(OH)2分別調其pH值為411，用K+選擇電

15、極測其電位值。由實驗可得在pH為58時，電位值較穩(wěn)定，所以鉀電極適合的pH使用范圍為58。本文中所配溶液pH范圍基本符合。4.3.3 測定步驟 量取50mL配置好的鉀肥溶液，加入5mL總離子調節(jié)緩沖溶液(TISAB)，用離子選擇電極測定其電位值，再向其中加入1mL10-2moL/Lk+標準溶液，在相同條件下測定其電位值6。 4.3.2 計算按下列公式計算試液濃度：CX=式中c為x為待測離子濃度；Cs為KCl標準溶液濃度；Vs為加入KCl標準溶液的體積；Vx為所取試液的體積；S為響應斜率，即直線斜率；求出Cx后可進一步計算肥料中鉀的含量。 4.5 結果與討論試驗結果表明，離子選擇電極法的線性范圍

16、10-1到10-5mol/L，響應斜率為52.2。其相對標準偏差為2.20%2.35%，回收率為94.88%97.95%，均可符合試驗測定要求8。 離子選擇性電極法的特點：實驗相對簡單快速，同時線性范圍較紫外可見-分光光度法寬，試樣配制為溶液所需的稀釋倍數(shù)少。它的不足之處是結果的準確度不高，只適用于快速測定而不適用于標準、嚴格的測定。5、結論5.1三種方法的優(yōu)缺點測定化肥中的鉀含量，重量法是仲裁方法，準確度較高，但在測定過程中比較費時并且實驗過程及其步驟較為復雜、難操作。紫外-可見分光光度法簡便、選擇性好只要利用控制適當?shù)娘@色條件就可以直接進行光度法測定而且這種方法的準確度和精密度較高相對誤差

17、在1%到3%范圍7。但鉀含量高時，因稀釋倍數(shù)大而產生較大誤差，且其重現(xiàn)性較差，而且實驗儀器相對來說較貴。而離子選擇性電極是一類化學傳感體，其電位與溶液中所給定的離子活度的對數(shù)呈線性關系，能直接測定液體試樣，溶液的顏色和渾濁度一般不影響測定結果。對復雜的樣品無需處理，選擇性好、設備操作簡單，有利于連續(xù)和自動分析。5.2三種方法的適用情況因此，準確度要求不是太高、并且實驗的時間要求快速時，可選用離子選擇電極法測化肥中的鉀含量。在正規(guī)檢測、正規(guī)場合對實驗的準確度、規(guī)范性要求較高，要對產品有較高的說服力的情況是，采用國家標準的四苯硼酸鉀重量法。在要求靈敏度高、實驗時間較短并且儀器設備和操作都比較簡單的情況下，可以使用紫外可見分光光度法。參考文獻1 陸景陵.植物營養(yǎng)學M.北京：中國農業(yè)大學出版社，1994:37432 崔繼英.復合肥的生產與施用，3版.北京：化學工業(yè)出版社，1999.3 李忠；蔣次清；劉??；施