实验实训四 茶园土壤铵态氮的测定
（半微量开氏法）
一、实训目的
通过本实训，学生应掌握全氮的测量方法，在实践中能够根据茶园土壤中氮的含量来指导生产实践。
二、实训内容说明
土样在加速剂的参与下用浓硫酸消煮，各种含氮有机化合物转化为铵态氮，碱化后蒸馏出来的氨用硼酸吸收，以酸标准溶液滴定，求出土壤全氮含量（不包括硝态氮）。
在硝态和亚硝态氮的全氮测定时，对样品的消煮需先用高锰酸钾将样品中的亚硝态氮氧化为硝态氮，再用还原铁粉使全部硝态氮还原，转化为铵态氮。本方法适用于测定各类型土壤的全氮含量。
三、实训仪器与试剂
（一）实训仪器
硬质开氏烧瓶（50mL，100mL）；半微量定氮蒸馏器；半微量滴定管（10mL，25mL）；电炉（300W变温电炉）；玛瑙研钵；土壤筛（孔径1.0mm、18目，孔径0.25mm、60目）；分析天平（感量为0.0001g）；锥形瓶（150mL）。
（二）试剂
①硫酸：化学纯，密度为1.84g/mL。
②2%（m/V）硼酸溶液：称取硼酸20.00g溶于水中，稀释至1L。
③10mol/L氢氧化钠溶液：称取400g（工业用或化学纯）氢氧化钠溶于水中，稀释至1L。
④0.01mol/L盐酸标准溶液（或0.01mol/L硫酸标准溶液）。
⑤混合指示剂：称取0.5g溴甲酚绿和0.1g甲基红于玛瑙研钵中，加入少量95%乙醇，研磨至指示剂全部溶解后，加95%乙醇至100mL。
⑥硼酸-指示剂混合溶液：每升2%硼酸溶液中加20mL混合指示剂，并用稀碱或稀酸调至紫红色（pH约4.5）。此溶液放置时间不宜过长，如在使用过程中pH值有变化，需随时用稀酸或稀碱调节。
⑦加速剂：称取100g硫酸钾（化学纯），10g硫酸铜（CuSO4・5H2O，化学纯），1g硒粉（化学纯）于研钵中研细，充分混合均匀。
⑧高锰酸钾溶液：称取25g高锰酸钾（化学纯）溶于500mL水中，贮于棕色瓶中。
⑨1∶1硫酸溶液：浓硫酸和水的比例相同。
⑩还原铁粉：磨细通过孔径0.149mm筛。
○11辛醇：化学纯。
（三）试剂配制
（1）0.01mol/L盐酸标准溶液的配制及标定方法
①配制。量取9mL盐酸，注入1L水中，此盐酸的标准溶液浓度为0.1mol/L，并对此标准溶液进行标定。将已标定的0.1mol/L的盐酸标准溶液用水稀释10倍，即为0.01mol/L的标准溶液。操作过程：准确吸取0.1mol/L盐酸标准溶液10mL到100mL容量瓶中，用水定容，必要时可对稀释后的盐酸标准溶液进行重新标定。
②标定。称取0.2g（精确至0.0001g）于270～300℃灼烧至恒重的基准无水碳酸钠，溶于50mL水中，加10滴溴甲酚绿-甲基红混合指示剂，用0.1mol/L盐酸溶液滴定至溶液由绿色变为暗红色，煮沸2min，冷却后继续滴定直至溶液呈暗红色。同时做空白试验。盐酸标准溶液准确浓度计算式为：
C=m/［（V1-V2）×0.05299］
式中 C——盐酸标准溶液浓度，mol/L；
m——称取无水碳酸钠的质量，g；
V1——盐酸溶液用量，mL；
V2——空白试验盐酸溶液用量，mL；
0.05299——1/2Na2CO3的毫摩尔质量，g。
（2）0.01mol/L硫酸标准溶液的配制及标定方法
①配制。量取3mL硫酸，缓缓注入1L水中，冷却摇匀，此溶液为0.1mol/L（1/2H2SO4）硫酸标准溶液。将已标定的0.1mol/L的硫酸标准溶液用水稀释10倍，即为0.01mol/L的标准溶液。即准确吸取0.1mol/L硫酸标准溶液10mL到100mL容量瓶中，用水定容。
②标定。同0.01mol/L盐酸标准溶液的标定方法。
四、实训步骤
（一）称样
称取通过0.25mm孔径筛的风干试样0.5～1.0g（含氮约1mg，精确至0.0001g）同时称样测定水分含量。
（二）不包括硝态和亚硝态氮的样品消煮
将试样送入干燥的开氏瓶底部，加入1.8g加速剂，加水2mL润湿试样，再加5mL浓硫酸，摇匀。将开氏瓶倾斜置于变温电炉上，低温加热，待瓶内反应缓和时（约10～15min），提高温度使消煮的试液保持微沸，消煮温度以硫酸蒸气在瓶颈上部1/3处回流为宜。待消煮液和试样全部变为灰白稍带绿色后，再继续消煮1h，冷却待蒸馏，同时做两份空白测定。
（三）包括硝态和亚硝态氮的样品消煮
将试样送入干净的开氏瓶底部，加1mL高锰酸钾溶液，轻轻摇动开氏瓶。缓缓加入1∶1硫酸溶液2mL，转动开氏瓶。放置5min后，再加入1滴辛醇。通过长颈漏斗将0.5g还原铁粉送入开氏瓶底部，瓶口盖上小漏斗，转动开氏瓶，使铁粉与酸接触，待剧烈反应停止时（约5min），将开氏瓶置于电炉上缓缓加热45min（瓶内试液应保持微沸，以不引起大量水分损失为宜），停止加热。待开氏瓶冷却后，通过长颈漏斗加1.8g加速剂和5mL浓硫酸，摇匀。按上述（二）的步骤，消煮至土液完全变为黄绿色，再继续消煮1h，冷却待蒸馏，同时做两份空白试验。
（四）氨的蒸馏
蒸馏前先检查蒸馏装置是否漏气，并通过水的馏出液将管道洗净（空蒸）。待消煮液冷却后，将消煮液全部转入蒸馏器内，并用少量水洗涤开氏瓶4～5次（总用水量不超过35mL）于150mL三角瓶中，加入2%硼酸-指示剂混合液10mL，放在冷凝管末端，管口置于硼酸液面以上2～3cm处。然后向蒸馏水瓶内加入10mol/L氢氧化钠溶液20mL，通入蒸汽蒸馏，待馏出液体积约40mL时，即蒸馏完毕，用少量已调节至pH4.5的水洗涤冷凝管的末端。
（五）滴定
用0.01mol/L盐酸标准溶液（或硫酸标准溶液）滴定馏出液，由蓝绿色滴定至刚变为红紫色。记录所用酸标准溶液的体积（mL）。空白测定时，滴定所用酸标准溶液的体积一般不得超过0.40mL。
五、结果计算
（一）计算公式土壤全氮（%）=［（V-V0）×CH×0.014/m］×1000
式中 V——滴定试液时所用酸标准溶液的体积，mL；
V0——滴定空白时所用酸标准溶液的体积，mL；
0.014——氮原子的毫摩尔质量，g；
C——0.1mol/L（1/2H2SO4）或HCl标准溶液浓度，mol/L；
m——烘干土样质量，g；
1000——换算成每千克含量。
平行测定结果用算术平均值表示，保留小数点后两位。
（二）精密度
平行测定结果允许相差如实训表4.2所示。
实训表4.2
（三）注释说明
①土壤全氮测定不宜用烘干试样，因烘干过程中可能使全氮量发生变化。但测定结果一般应以烘干试样为基础计算，故须另测试样的含水量。
②试样的粒径采用0.25mm孔径筛，但如果含量过高，称量＜0.5g时，则应通过0.149mm孔径筛。
③一般土壤中硝态氮的含量不超过全氮量的1%，可忽略不计。如硝态氮的含量高，则用高锰酸钾和铁粉预处理，硝态氮的回收率在90%以上。
④消煮的温度应控制在360～400℃范围内，超过400℃，能引起硫酸铵的热分解而导致氮素损失。
⑤试验证明，土样加入5mL硫酸和1.8g加速剂，可以缩短消煮时间和获得可靠的测定结果。
⑥蒸馏氨时，采用将冷凝管末端置于液面以上2～3cm处。经试验，这样做可以定量地回收3mg以下的氮，而插入与不插入硼酸液面以下的测定结果无明显的差异，但这样可防止硼酸倒吸。
⑦可以使用国内外生产的能达到同样效果的各类定氮蒸馏装置。
六、作业
1.填写实训报告。
2.如何配制及标定0.01mol/L盐酸标准溶液？
3.在计算结果时，应该考虑到哪些因素？
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