茶园土壤有机质含量的测定

实验实训三　茶园土壤有机质含量的测定

一、实训目的

通过实训，学生要能够掌握土壤有机质含量的测定方法，了解茶园土壤肥力状况，培养指导培肥、改土等技术环节工作的能力。

二、实训方法原理

在加热条件下，用稍过量的标准重铬酸钾—硫酸溶液氧化土壤有机碳，剩余的重铬酸钾用标准硫酸亚铁（或硫酸亚铁铵）滴定，由所消耗标准硫酸亚铁的量计算出有机碳量，从而推算出有机质的含量。其反应式如下：

2K₂Cr₂O₇+3C+8H₂SO₄→K₂SO₄+2Cr₂（SO₄）₃+3CO₂+8H₂O

K₂Cr₂O₇+6FeSO₄+7H₂SO₄→K₂SO₄+Cr₂（SO₄）₃+3Fe₂（SO₄）₃+8H₂O用Fe²⁺滴定剩余的K₂Cr₂O^2-₇时，以邻啡罗啉（C₂H₈N₂）为氧化还原指示剂。滴定过程中指示剂的变色过程如下：开始时溶液以重铬酸钾的橙色为主，此时指示剂在氧化条件下呈淡蓝色，被重铬酸钾的橙色掩盖；滴定时溶液逐渐呈绿色（Cr³⁺），至接近终点时变为灰绿色。当Fe²⁺溶液过量半滴时，溶液则变成棕红色，表示颜色已到终点。

三、仪器试剂（一）仪器用具

硬质试管（18mm×180mm）、油浴锅、铁丝笼、电炉、温度计（0～200℃）、分析天平（感量0.0001g）、滴定管（25mL）、移液管（5mL）、漏斗（3～4cm），三角瓶（250mL）、量筒（10mL，100mL）、草纸或卫生纸等。

（二）试剂配制

1.0.1333mol/L重铬酸钾标准溶液

称取经过130℃烘烧3～4h的分析纯重铬酸钾39.216g，溶解于400mL蒸馏水中，必要时可加热溶解，冷却后加蒸馏水定容到1000mL，摇匀备用。

2.0.2mol/L硫酸亚铁（FeSO₄・7H₂O）或硫酸亚铁铵溶液

称取化学纯硫酸亚铁55.60g或硫酸亚铁铵78.43g，溶于蒸馏水中，加6mol/L H₂SO₄1.5mL，再加蒸馏水定容到1000mL备用。

3.硫酸亚铁溶液的标定

准确吸取3份0.1333mol/LK₂Cr₂O₇标准溶液各5.0mL于250mL三角瓶中，分别加6mol/LH₂SO₄5mL和蒸馏水15mL，再加入邻啡罗啉指示剂3～5滴，摇匀，然后用0.2mol/LFeSO₄溶液滴定至棕红色为止。其浓度计算式为：

式中　c——硫酸亚铁溶液摩尔浓度，mol/L；

　　　V——滴定用去硫酸亚铁的体积，mL；

　　　6——6molFeSO4与1molK2Cr2O7完全反应的摩尔系数比值。

4.邻啡罗啉指示剂

称取化学纯硫酸亚铁0.659g和分析纯邻啡罗啉1.485g溶于100mL蒸馏水中，贮于棕色滴瓶中备用。

5.石蜡

石蜡（固体）或磷酸或植物油2.5kg。6.6mol/L硫酸溶液

在两体积水中加入一体积浓硫酸。

7.浓H₂SO₄

化学纯，密度为1.84g/mL。

四、操作步骤

①准确称取通过60号筛的风干土样0.1000～0.5000g（称量多少依有机含量而定），放入干燥硬质试管中，用移液管准确加入0.1333mol/L重铬酸钾溶液5.00mL，再用量筒加入浓硫酸5mL，小心摇动。

②将试管插入铁丝笼内，放入预先加热至185～190℃的油浴锅中。此时温度控制在170～180℃，自试管内大量出现气泡时开始计时，保持溶液沸腾5min，取出铁丝笼，待试管稍冷却后，用草纸擦拭干净试管外部油液，晾凉。

③经冷却后，将试管内容物吸入250mL的三角瓶中，使溶液的总体积达60～80mL，酸度为2～3mol/L，加入邻啡罗啉指示剂3～5滴摇匀。

④用标准的硫酸亚铁溶液滴定，溶液颜色由橙色（或黄绿色）经绿色、灰绿色变到棕红色即为终点。

⑤在滴定样品的同时，必须做两个空白试验。取其平均值，空白试验用石英砂或灼烧的土代替土样，其余操作相同。

五、计算及参考指标

（一）结果计算

式中　c——硫酸亚铁消耗摩尔浓度，mol/L；

　　　V0——空白试验消耗硫酸亚铁溶液的体积，mL；

　　　V——滴定待测土样消耗硫酸亚铁的体积，mL；

　　　0.003——1/4mmol碳的克数；

　　　1.724——由土壤有机碳换算成有机质的换算系数；

　　　1.1——校正系数（用此法，氧化率为90%）。

（二）土壤有机质含量参考指标（实训表4.1）

实训表4.1　土壤有机质含量参考指标

六、注意事项

①土壤有机质含量为7%～15%时，可称取0.1000g；2%～4%时，可称取0.3000g；少于2%时，应称取0.5000g以上。

②消煮时计时要准确，因为对分析结果的准确有较大的影响。

③对含氮化物多的土壤样品，应加入0.1mol/L左右的硫酸银，以消除氯化物的干扰。

④测定石灰性土样时，必须徐徐加入浓硫酸，以防止由碳酸钙分解所产生的激烈发泡引起飞溅而损失样品。

⑤在测定还原性强的水稻土时，把已磨细的样品细摊成薄层，风干十余天，使还原性物质充分氧化后再测定。

⑥烧煮完毕后，溶液的颜色为橙黄色或黄绿色。若是以绿色为主，说明重铬酸钾用量不足。在滴定时，消耗硫酸亚铁量小于空白1/3时，证明没有氧化完全，均应弃去重做。

⑦土壤样品中存留植物根、茎、叶等有机物时，必须用尖头镊子挑选干净。

⑧为了易于洗涤、污染少、便于观察，油浴时最好选用磷酸代替植物油。

七、作业

1.填写实训报告。

2.测定土壤有机质时，加入K₂Cr₂O₇和H₂SO₄的作用是什么？

3.在滴定时，消耗的硫酸亚铁量小于空白1/3时为什么要弃去重做？

4.为什么重铬酸钾溶液需要用移液管准确加入，而浓硫酸则可用量筒取呢？

5.试述滴定时溶液的变色过程，说明出现这样的颜色变化的原因。