尿素中氮含量的测定.docx
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尿素中氮含量的测定
尿素中氮含量的测定
实验八：
尿素中氮的测定
.实验目的
1.学会用甲醛法测定氮含量，掌握间接滴定的原理。
2.学会NH+的强化，掌握试样消化操作
3.掌握容量瓶、移液管的正确操作。
4.进一步熟悉分析天平的使用
2.实验原理：
1.尿素是有机碱，不能被强酸直接滴定，需要先消化。
尿素的消化尿素C0（Nb）2是有机弱碱，&=1.3x10-14，不能满足cK.>10-8弱碱直接被准确滴定的条件，可用浓硫酸将其转化为（NH）2S0:
C0（NH2+2H2SO=（NH4）2SO+CO2T+SOsT
CO（NH2+H2SO+H2O=（NH4）2SO+CO2T
尿素CO（NIt）2经浓硫酸消化后转化为（NH）2SQ,过量的HSO以甲基红作指示剂，用NaOH标准溶液滴定至溶液从红色到黄色。
2.NH4+是弱酸，不能被强碱直接滴定，要把弱酸强化
弱酸的强化NH4+是一个弱酸，Ka=5.6x10-10，也不满足cKa>10-8
弱酸直接被准确滴定的条件，可用甲醛将其转化。
4NH4++6HCHO（CH2）6N4H+3H++6H2O
由于生成的（CFb）6N4H+（Ka=7.1x10-6）和H可用NaOH标准溶液滴定，滴定终点生成的（CH）6N4是弱碱，化学计量点时，溶液的pH值约为8.7，应选用酚酞为指示剂，溶液中有两种指示剂，在滴定前溶液为红色，滴入NaOH标准溶液后，随着溶液
中氢离子的减少，颜色的变化次序为红一橙一金黄（第一次）一黄一金黄（第二次）。
第一次出现金黄时未到终点，此时是指示剂甲基红的颜色变化，待过纯黄后，再出现第二次的金黄，已到终点，此时是指示剂酚酞的颜色变化在起作用。
。
铵盐与甲醛的反应在室温下进行较慢，加甲醛后，需放置几分钟，使反应进行完全。
3.主要仪器与试剂
主要仪器：
分析天平，250m烧杯（3个），50mL滴定管，称量瓶,干燥器，量筒，250mL容量瓶。
主要试剂：
NaOH溶液（2mol•L-1及O.lmol•L-1的标准溶液），酚酞指示剂,
甲醛溶液，基准试剂，尿素试样
四、实验步骤
序号
步骤
思考
1
在一周前洗净100mL小烧杯、小表面皿、10mL量筒，放实验柜中晾干。
为什么尿素消化步骤中所用器皿均需干燥，怎样干燥？
2
准确称取尿素试样0.6〜0.7g于100mL烧杯中，加6mL浓硫酸，盖上表面皿。
1.怎样取用浓硫酸，实验中要注意
什么？
2•为什么小烧杯只盖表面皿，不能放玻棒？
3
在通风橱内缓缓加热，当有密集的CO2溢出时，移走煤气灯，至无CO气泡少时，用大火加热至冒出的浓白雾又变稀时，再加热2min，在通风橱中冷却。
1.消化过程中怎样掌握火焰的大小，大火加热后能观察到哪些现象？
2.消化过程中的注意事项有哪些？
3.为什么要在通风橱中冷却？
4
吹洗表面皿和杯壁，加30mL纯水稀释，稍冷后完全转移至250mL容量瓶中，稀释至标线，摇匀。
1.为什么吹洗表面皿和杯壁，为什么冷却后才能吹洗？
2.怎样将试液全部转移到容量瓶中？
3.怎样混合容量瓶中的试液？
5
准确移取25.00mL试液三份，分别加3滴甲基红指示剂，先用2mol•L-1，后用0.1mol•L-1NaO溶液中和过剩的HSO至纯黄。
1.能否将洗至纯水的吸管直接伸入容量瓶中，吸取溶液荡洗三次？
2.用吸管移取试液时，是移取一份测一份，还是移取三份后测？
3.中和多余的强酸时，为什么用甲基红作指示剂，而不用酚酞？
4.怎样中和多余的硫酸？
6
取30ml甲醛溶液，以酚酞为指示剂，用0.1mol/L的氢氧化钠溶液
中和至微红色。
7
在中和好的消化液中，加入10ml甲醛溶液，充分摇动，放置5min。
8
加入5滴1%酚酞指示剂，溶液由红色至金黄色，到纯黄，最后到金黄色即为终点。
5.实验结果及分析
序号
1
2
3
尿素的总质量m/g
0.6236
尿素的体积/mL
25.00
25.00
25.00
初读数M（NaOH）/mL
0.00
0.00
0.00
终读数M（NaOH）/mL一
[19.09
19.02
19.00"1
△V（NaOH）/mL
19.09
19.02J
19.00
氮的含量N%
46.22
46.05
46.00
相对相差%
氮的含量N%（舍前）
46.09
S
0.001153
计算T
1.13
0.35
0.78
查表3-1的T（置信界限95%
1.15
氮的含量N%（舍后）
46.09
用到的计算公式：
+-
1.N—H—OH
N%=
[C（NaOH）xV（NaOH^M（N）]-[m（C0（NH）2X25.00/250.00）]X100%2•平均值的计算：
=（Xi+X2+X3+……++Q/n
3.标准偏差计算:
4：
统计量计算式为：
Tn=（Xn—）/S
六•问题及思考题
★思考题
1.尿素是个有机碱，为什么不能用标准酸直接滴定？
尿素消化后转化成，为
什么不能用标准碱直接滴定？
实验中NH+如何强化？
答：
尿素为弱碱，因此不能用标准酸溶液直接滴定。
由于NH+的酸性太弱
（K=5.6X10-10），因此不能直接用标准溶液滴定。
甲醛与NH+作用，生成质子化的六次甲基四胺（Ka=7.1X10-6）和H+,其
反应如下：
4NH*+6HCH0=（CH2）gNH+3H++6H2O
所生成的H和（CH2）6N4H+可用NaOH标准溶液滴定，采用酚酞作指示剂。
2.写出尿素消化和NH+强化的主要反应式，拟出尿素中含氮的质量分数计算公式。
答：
尿素消化：
CO（NH2+3H2SO=（NH）2SQ+2SO2T+2论0+C04
NH+强化：
4NH++6HCHO=（屮沏^+3H++6H2O
N%=[C（NaOH）xV（NaOHXM（N）]-[m（CO（NH）2X25.00/250.00）]X100%
3.中和硫酸过程中氢氧化钠的量是否要准确控制？
若不足或过量时对实验结果有什么影响？
碱加过量了该怎么办？
中和过量的碱是否要记录？
答：
要准确控制，不足是消耗氢氧化钠偏大，使测出氮的含量偏高，反之，过量则偏低。
碱加过量了滴加0.5mol•L-1H2SO溶液至试液为橙红或红色，再用0.1mol・L-1NaOH溶液滴定至纯黄，10s后为金黄。
不需要记录不会影响氮含量的测定。
4.为什么加入的甲醛事先要用碱中和，中和所用的减量是否要准确？
要不要记录？
答：
甲醛中常含有微量的甲酸（甲醛受空气氧化所致），应将其除去，否则会产生误差
用的碱量需要准确，否则会产生误差，但不需要记录
5.随着滴定的进行，溶液的颜色由红色一金黄色一纯黄色一金黄色。
是哪些指示剂在起作用？
答：
红色和第一次出现金黄色及纯黄色，是指示剂甲基红的颜色变化，待过纯黄后，再出现第二次的金黄，已到终点，此时是指示剂酚酞的颜色变化在起作用。
★问题:
1.当中和过剩硫酸，若用酚酞做指示剂，对测定结果将产生正误差还是负误差？
答：
负误差，以酚酞为指示剂，会有部分NH+被中和。
所用的碱偏多，从而滴定待测溶液用的碱量偏小。
2.滴定待测酸量时，若不在加酚酞而仍用甲基红作指示剂，将会产生怎样的结果？
答：
虽然甲醛溶液中有少量酚酞指示剂，由于量少，不能灵敏的指示终点。
如不加酚酞，试液中原有的指示剂是甲基红，是酸性范围变色的指示剂，使弱酸的氢离子不能被滴定，使N%偏小。
1.1为什么尿素消化步骤中所用器皿均需干燥，怎样干燥？
尿素消化时溶解酸为浓硫酸，稀释对酸解不利。
如尿素未完全酸解，则测定结果将偏低，所以所用器皿（100mL烧杯，小表面皿、10mL量筒）均要干燥。
⑵一周前，将它们洗至纯水，在实验柜内铺上吸水纸，将烧杯倒
合、表面皿凹面朝上放在吸水纸上，量筒倒放在洗净的烧杯中，自然晾干一周。
2.1怎样取用浓硫酸？
实验中要注意什么？
⑴从浓硫酸滴瓶中取，滴瓶的滴管垂直，不伸进量筒。
⑵注意：
①不要将浓硫酸滴在量筒以外的地方。
如不小心滴在桌上，应立即
处理干净，因实验桌桌面不耐浓硫酸腐蚀。
建议：
将浓硫酸滴瓶放在
搪瓷盘中滴加。
②操作中不要碰翻盛浓硫酸的量筒或烧杯。
2.2为什么小烧杯只盖表面皿，不能放玻棒？
⑴为防止尿素消化时溅出试液，须盖表面皿，但不能放玻璃棒，以免小烧杯倾翻。
⑵用实验室提供的烧杯夹夹住100mL烧杯，在稍离石棉网的上方摇动烧杯可使试液混合均匀。
使用烧杯夹需注意夹稳烧杯，取下烧杯夹时，不要带翻烧杯。
3.1消化过程中怎样掌握火焰的大小？
大火加热后能观察到哪些现象?
⑴溶解开始时，只要缓缓加热，用中火。
当看到细而密的气泡出现时退火，避免反应过于剧烈。
待大量CO2逸出后，继续加热至无CO2逸出，改用大火加热，此时火焰要接触石棉网，必要时垫木块，加热温度要高。
⑵大火加热后，烧杯内有大量白雾产生。
继续加热，在烧杯壁逐渐看到有浓硫酸的回流圈，并慢慢上升，随后看到液面上方白雾变稀甚至变清，烧杯上部有雾，雾又慢慢变淡，再加热2min，此时还可能会观察到试液内出现大气泡，停止加热。
3.2消化过程中的注意事项有哪些？
⑴不要打开表面皿，以免有试液溅出；
⑵消化过程一定要大火，大火才能反应完全；大火加热才会有足够强的气流托起雾，使液面上方变清，白雾变稀，借此判断反应完成。
若消化不完全，测定结果将偏低。
⑶由于实验室用的是液化气，灯是由煤气灯改装而来，所以火焰中的黄色可能不会全部消失，这意味着火焰中有炭黑存在。
若黄火接触到表面皿，使表面皿上沾有炭黑，下一步洗表面皿时会将炭黑洗入试液中，因此消化时要尽量大火，但又不能超过石棉网的石棉芯，避免黄火接触表面皿。
此外通风橱抽风功率大时，会使火焰斜向一边，使黄火接触到表面皿，因此要调节好通风橱的抽力，或调节通风橱门开启的大小，使黄火不斜向一边。
3.3为什么要在通风橱中冷却？
因烧杯中还有SO3放在通风橱外会污染实验室环境。
4.1为什么吹洗表面皿和杯壁，为什么冷却后才能吹洗？
⑴将反应过程中溅在表面皿和杯壁上的试液冲洗到溶液中，以免试液损失；
⑵稀释浓硫酸是一个放热过程，若在热的时候冲洗杯壁和表面皿，会使试液溅出，发生意外。
此外，大火加热后的表面皿、烧杯突然碰到冷水容易炸裂。
4.2怎样将试液全部转移到容量瓶中？
⑴从通风橱中取出已冷却的烧杯，用洗瓶吹洗表面皿、烧杯壁，加30mL纯水稀
释，搅拌，稍冷后，在容量瓶口上方取出玻璃棒伸入瓶口，玻璃棒的顶端靠近瓶颈内壁，杯嘴靠住玻璃棒，沿玻璃棒慢慢加入试液，溶液沿瓶壁流下，待试液全部流完后，将烧杯轻轻上提，同时直立，使附着在玻璃棒和烧杯嘴之间的1
滴试液收回到烧杯中，将玻璃棒放回到烧杯（不放在烧杯嘴处）。
用洗瓶吹洗玻璃棒、杯壁3次，每次的洗涤液都要全部转移到容量瓶中，吹洗瓶颈，加纯水到容量瓶容积的2/3。
右手拿住瓶颈标线以上处，直立旋摇容量瓶，使试液初步混合，消除体积效应。
⑵待溶液冷至室温，慢慢加水到接近标线1cm处，等1〜2min，使沾附在瓶颈上方的水流下。
在原烧杯内加少许纯水，用滴管取水后伸入瓶颈，但稍向旁侧倾斜滴加水，使水顺壁流下，直到弯月面的最低点和标线相切为止。
4.3怎样混合容量瓶中的试液?
塞好瓶塞，左手大拇指在前，中指及无名指、小指在后，拿住瓶颈标线以上部分，而以食指压住瓶塞上部，用右手指尖顶住瓶底边缘。
如容量瓶小于100mL则不必用手顶住，将容量瓶倒转，使气泡上升到顶，如此反复倒转十余次即可。
5.1能否将洗至纯水的吸管直接伸入容量瓶中，吸取溶液荡洗三次？
不能。
将洗至纯水的吸管伸入容量瓶中，已将纯水带入容量瓶，导致
试液浓度改变，应将容量瓶中的试液倒入小烧杯后荡洗吸管，烧杯与吸管同时荡洗后倒去试液，再取新的试液进行第二次荡洗，重复操作进行第三次荡洗。
5.2用吸管移取试液时，是移取一份测一份，还是移取三份后测？
同时移取3份试液分别放在三只250mL烧杯中，然后测试，因在同一状态下移取试液，测定结果精密度好。
5.3中和多余的强酸时，为什么用甲基红作指示剂，而不用酚酞？
若用酚酞做指示剂，会有部分NH4被中和。
由于试液中同时存在强酸H2SO4和弱酸NH4+但中和多余的强酸时不能中和NH4+由于NH4是弱酸，Ka=5.56X10-10，其溶液显弱酸性，如O.lmol•L-1NH4C1溶液的pH值为5.12。
若用酚酞做指示剂，NaOH溶液中和至试液微红时，pH=9,就有部分NH4被中和。
甲基红为酸性范围指示剂，变色pH范围为4.4〜
6.2，pKa=5.2，指示剂的理论变色点处于强碱滴定强酸的突跃范围（pH从4.31
至9.70），但不在强碱滴定弱酸的突跃范围（在弱碱范围），因此选用甲基红做指示剂。
5.4怎样中和多余的硫酸？
在试液中加入3滴0.1%甲基红指示剂，试液为红色。
由于过剩的硫酸较多，先用滴管滴加2mol•L-1NaOH溶液，边滴边搅，注意将NaOHft接滴入溶液，不可沾在玻璃棒与杯壁上，以免引起误差。
当中和至滴落点出现黄色，经搅拌又恢复为红色，但红色的成分逐渐变少，稍透黄的成分时，说明中和已接近终点，用洗瓶吹洗玻璃棒、杯壁，改用滴定管滴加0.1mol•L-1NaOH溶液，中和
的终点是纯黄色，若短时间内又出现红色或透红的成分，则称泛红，仍小心滴加NaOH溶液至纯黄色，10s后为金黄色即为中和的终点。
若试液一直为纯黄色，则表示NaOHto多了，滴加0.5mol・L-1H2SO4溶液至试液为橙红或红色，再用0.1mol・L-1NaOH溶液滴定至纯黄，10s后为金黄。
三份试液同时中和好后进行下面的实验。
存在的问题
1尿素消化时，液面上方一直有白雾。
原因：
灯的火焰温度不高；
解决方法：
在加热前，先检查煤气灯，用黄火小、火焰高的煤气灯。
2消化时打翻烧杯，浓硫酸翻在实验桌上。
原因：
开、关煤气灯龙头时碰翻烧杯；或碰到石棉网边上的铁丝，将烧杯带翻解决方法：
注意伸手去开关龙头时周围应有一定的空间，应先把周围的物品移开，再去开关煤气龙头，如反应中要立即改小火或去火，可先把煤气灯移开，再做处理。
3在容量瓶中稀释溶液时超过瓶颈标线。
原因：
定容操作不过关或是太粗心
解决方法：
重做
4中和甲醛时，微红不会判断，以至NaOH滴加过多
解决方法：
观察时，以白瓷板做背景，微红较易察觉。
5中和多余的强酸时，返红、纯黄、金黄几种颜色不会区分与判断，导致反复用酸、碱调节。
解决方法：
可试中和一份消化液至纯黄，细心观察颜色的变化，从红-橙一纯黄—又返金黄，甚至变橙的变化中学会区分纯黄与金黄。
如金黄中红的成分在慢慢增加，变成橙色或橙红，这就是返红。
以试中和得到的纯黄做参比，学会金黄色的判断。
6怎样判断滴定终点出现的金黄色是第一次的还是终点的？
滴定中会出现滴落点或整个溶液是黄色，经搅拌后溶液的颜色变为金黄色，判断是否是终点的方法是：
先读数，再加半滴NaOH溶液，搅拌后溶液的颜色是金黄或黄色，则是第一次的金黄，不是终点。
出现这种现象的原因是滴加NaOH勺速度太快，使溶液中短暂出现黄色，经搅拌又回到金黄，此时应继续滴定。
若滴加半滴后，溶液变为橙色或略带红色成分，则是第二次的金黄色，终点已到，前面的读数为终读数。
因为到了终点时的金黄色再加NaOH溶液，必然
过了终点，红色成分要增加，出现橙色。
由此得出结论，滴定时一定要观察到纯黄色，并保持一段时间后出现金黄色即为终点。
七讨论
测定氮含量的方法
土壤、肥料以及有机化合物（如食品）中，测定氮含量的常用方法是先
将氮转化为铵盐，然后再测量NH4的含量
⑴甲醛法甲醛与铵盐作用可定量的置换出氢离子，以甲基红为指示剂，用NaOH标准溶液滴定。
甲醛法准确度较差，但简便、快捷，生产实际中应用较广,适用于强酸铵盐中氮的测定。
⑵蒸馏法将含铵盐的试液置于蒸馏瓶中，加浓碱使NH4+专化为NH3蒸馏，
用过量的盐酸标准溶液吸收NH3再以甲基红为指示剂，用NaOH标准溶液滴定过剩的盐酸，以求出含氮量。
也可用过量的H3BO3S液吸收NH3其反应为：
NH3+H3BO3=NH4++H2BO3-再用盐酸标准溶液滴定生成的H2BO3-终点产物是
NH4和H3BO3pH=5,可用甲基红作指示剂。
用H3BO3R收NH3的优点是只需一种盐酸标准溶液，而且H3BO是很弱的酸，它可吸收NH3却不影响滴定，只要保证过量而无需知其准确浓度和体积。
如试样为有机物质，需先用CuSO4乍催化剂，用浓硫酸加热消化试样，使有机物中的氮组分转化为NH4+再用蒸馏法测定，该法称为克氏定氮法。
蒸馏法应用范围广，试样为无机物质和有机物质均适用，即使试样中有其它酸碱存在（非挥发性），也无影响。
蒸馏法的缺点是手续麻烦，费时费事。
测定NHHCO中的氮含量的方法（请同学回答）
⑴能否用甲醛法测定NHHCO中的氮含量;
⑵能否用酸碱滴定法直接测定NHHCO中的氮含量;
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