實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)三　茶園土壤有機(jī)質(zhì)含量的測定

一、實(shí)訓(xùn)目的

通過實(shí)訓(xùn)，學(xué)生要能夠掌握土壤有機(jī)質(zhì)含量的測定方法，了解茶園土壤肥力狀況，培養(yǎng)指導(dǎo)培肥、改土等技術(shù)環(huán)節(jié)工作的能力。

二、實(shí)訓(xùn)方法原理

在加熱條件下，用稍過量的標(biāo)準(zhǔn)重鉻酸鉀—硫酸溶液氧化土壤有機(jī)碳，剩余的重鉻酸鉀用標(biāo)準(zhǔn)硫酸亞鐵（或硫酸亞鐵銨）滴定，由所消耗標(biāo)準(zhǔn)硫酸亞鐵的量計(jì)算出有機(jī)碳量，從而推算出有機(jī)質(zhì)的含量。其反應(yīng)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時，以鄰啡羅啉（C₂H₈N₂）為氧化還原指示劑。滴定過程中指示劑的變色過程如下：開始時溶液以重鉻酸鉀的橙色為主，此時指示劑在氧化條件下呈淡藍(lán)色，被重鉻酸鉀的橙色掩蓋；滴定時溶液逐漸呈綠色（Cr³⁺），至接近終點(diǎn)時變?yōu)榛揖G色。當(dāng)Fe²⁺溶液過量半滴時，溶液則變成棕紅色，表示顏色已到終點(diǎn)。

三、儀器試劑（一）儀器用具

硬質(zhì)試管（18mm×180mm）、油浴鍋、鐵絲籠、電爐、溫度計(jì)（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）、草紙或衛(wèi)生紙等。

（二）試劑配制

1.0.1333mol/L重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液

稱取經(jīng)過130℃烘燒3～4h的分析純重鉻酸鉀39.216g，溶解于400mL蒸餾水中，必要時可加熱溶解，冷卻后加蒸餾水定容到1000mL，搖勻備用。

2.0.2mol/L硫酸亞鐵（FeSO₄?7H₂O）或硫酸亞鐵銨溶液

稱取化學(xué)純硫酸亞鐵55.60g或硫酸亞鐵銨78.43g，溶于蒸餾水中，加6mol/L H₂SO₄1.5mL，再加蒸餾水定容到1000mL備用。

3.硫酸亞鐵溶液的標(biāo)定

準(zhǔn)確吸取3份0.1333mol/LK₂Cr₂O₇標(biāo)準(zhǔn)溶液各5.0mL于250mL三角瓶中，分別加6mol/LH₂SO₄5mL和蒸餾水15mL，再加入鄰啡羅啉指示劑3～5滴，搖勻，然后用0.2mol/LFeSO₄溶液滴定至棕紅色為止。其濃度計(jì)算式為：

式中　c——硫酸亞鐵溶液摩爾濃度，mol/L；

　　　V——滴定用去硫酸亞鐵的體積，mL；

　　　6——6molFeSO4與1molK2Cr2O7完全反應(yīng)的摩爾系數(shù)比值。

4.鄰啡羅啉指示劑

稱取化學(xué)純硫酸亞鐵0.659g和分析純鄰啡羅啉1.485g溶于100mL蒸餾水中，貯于棕色滴瓶中備用。

5.石蠟

石蠟（固體）或磷酸或植物油2.5kg。6.6mol/L硫酸溶液

在兩體積水中加入一體積濃硫酸。

7.濃H₂SO₄

化學(xué)純，密度為1.84g/mL。

四、操作步驟

①準(zhǔn)確稱取通過60號篩的風(fēng)干土樣0.1000～0.5000g（稱量多少依有機(jī)含量而定），放入干燥硬質(zhì)試管中，用移液管準(zhǔn)確加入0.1333mol/L重鉻酸鉀溶液5.00mL，再用量筒加入濃硫酸5mL，小心搖動。

②將試管插入鐵絲籠內(nèi)，放入預(yù)先加熱至185～190℃的油浴鍋中。此時溫度控制在170～180℃，自試管內(nèi)大量出現(xiàn)氣泡時開始計(jì)時，保持溶液沸騰5min，取出鐵絲籠，待試管稍冷卻后，用草紙擦拭干凈試管外部油液，晾涼。

③經(jīng)冷卻后，將試管內(nèi)容物吸入250mL的三角瓶中，使溶液的總體積達(dá)60～80mL，酸度為2～3mol/L，加入鄰啡羅啉指示劑3～5滴搖勻。

④用標(biāo)準(zhǔn)的硫酸亞鐵溶液滴定，溶液顏色由橙色（或黃綠色）經(jīng)綠色、灰綠色變到棕紅色即為終點(diǎn)。

⑤在滴定樣品的同時，必須做兩個空白試驗(yàn)。取其平均值，空白試驗(yàn)用石英砂或灼燒的土代替土樣，其余操作相同。

五、計(jì)算及參考指標(biāo)

（一）結(jié)果計(jì)算

式中　c——硫酸亞鐵消耗摩爾濃度，mol/L；

　　　V0——空白試驗(yàn)消耗硫酸亞鐵溶液的體積，mL；

　　　V——滴定待測土樣消耗硫酸亞鐵的體積，mL；

　　　0.003——1/4mmol碳的克數(shù)；

　　　1.724——由土壤有機(jī)碳換算成有機(jī)質(zhì)的換算系數(shù)；

　　　1.1——校正系數(shù)（用此法，氧化率為90%）。

（二）土壤有機(jī)質(zhì)含量參考指標(biāo)（實(shí)訓(xùn)表4.1）

實(shí)訓(xùn)表4.1　土壤有機(jī)質(zhì)含量參考指標(biāo)

六、注意事項(xiàng)

①土壤有機(jī)質(zhì)含量為7%～15%時，可稱取0.1000g；2%～4%時，可稱取0.3000g；少于2%時，應(yīng)稱取0.5000g以上。

②消煮時計(jì)時要準(zhǔn)確，因?yàn)閷Ψ治鼋Y(jié)果的準(zhǔn)確有較大的影響。

③對含氮化物多的土壤樣品，應(yīng)加入0.1mol/L左右的硫酸銀，以消除氯化物的干擾。

④測定石灰性土樣時，必須徐徐加入濃硫酸，以防止由碳酸鈣分解所產(chǎn)生的激烈發(fā)泡引起飛濺而損失樣品。

⑤在測定還原性強(qiáng)的水稻土?xí)r，把已磨細(xì)的樣品細(xì)攤成薄層，風(fēng)干十余天，使還原性物質(zhì)充分氧化后再測定。

⑥燒煮完畢后，溶液的顏色為橙黃色或黃綠色。若是以綠色為主，說明重鉻酸鉀用量不足。在滴定時，消耗硫酸亞鐵量小于空白1/3時，證明沒有氧化完全，均應(yīng)棄去重做。

⑦土壤樣品中存留植物根、莖、葉等有機(jī)物時，必須用尖頭鑷子挑選干凈。

⑧為了易于洗滌、污染少、便于觀察，油浴時最好選用磷酸代替植物油。

七、作業(yè)

1.填寫實(shí)訓(xùn)報(bào)告。

2.測定土壤有機(jī)質(zhì)時，加入K₂Cr₂O₇和H₂SO₄的作用是什么？

3.在滴定時，消耗的硫酸亞鐵量小于空白1/3時為什么要棄去重做？

4.為什么重鉻酸鉀溶液需要用移液管準(zhǔn)確加入，而濃硫酸則可用量筒取呢？

5.試述滴定時溶液的變色過程，說明出現(xiàn)這樣的顏色變化的原因。