Муниципальное общеобразовательное учреждение Непецинская средняя школа
Коломенского района Московской области
П Р О Е К Т
Исследование гидролиза солей
(некоторых минеральных удобрений)
Участники проекта: учащиеся 9 - го класса школы
Дианов Игорь и Сумин Даниил
Руководитель проекта Сбитнев Александр Владимирович
старший учитель химии школы
Адрес электронной почты:
Контактный телефон 8-985-485-95-19 (учитель химии школы)
Адрес электронной почты
Год выполнения работы - 2014
Гидролиз солей (минеральных удобрений)
Гидролиз солей - это реакция ионного обмена растворенной соли с водой, приводящее к образованию слабого электролита и сопровождающуюся изменением рН среды.
Цель проекта: Исследовать гидролиз некоторых солей, используемых в качестве минеральных удобрений. Определить значение рН раствора минеральных удобрений в зависимости от концентрации удобрения для использования для различных с/х культур Московской области.
Задача проекта.
Исследовательская работа – определение среды растворав результате гидролиза некоторых минеральных удобрений с помощью рН-метра – иономера Экотест -120 АТС, в диапазоне от 0 до 14 рН в растворах с различной молярной концентрацией минеральных удобрений( от 0,1 до 0,001 м)Изучение вида и состава минеральных удобрений:
Уравнения гидролиза солей(минеральных удобрений)
2.1 Аммоний хлорид NH4CI соль образована слабым основанием
NH4CI> NH4+ + CI- (ионизация) сильной кислотой. рН< 7, среда кислая
NH4++ Н2О = NH4ОН + Н+ (гидролиз)
(NH4+ + Н2О = NH3 + H3O+
2.2Аммоний нитрат NH4NO3 соль образована слабым основанием и
NH4NO3> NH4+ + NO3- (ионизация) сильной кислотой. рН< 7, среда кислая
NH4++ Н2О = NH4ОН + Н+ (гидролиз)
(NH4+ + Н2О = NH3 + H3O+)
2.3 Аммоний сульфат (NH4)2SO4 соль образована слабым основанием
(NH4)2SO4> 2NH4+ + SO42– и сильной кислотой, рН < 7,0
NH4+ + Н2О + SO4–2 =NH4ОH + НSO4?
2.3Аммоний гидроортофосфат (NH4)2HPO4 соль образована слабым основанием
(NH4)2HPO4> 2NH4+ + HPO42– и слабой кислотой рН около 7,5 -8,5
NH4++ Н2О + HPO4–2=NH4ОH + Н2PO4? слабощелочная среда
2.45 Калий карбонат (поташ) К2СО3 соль образована сильным основанием и
К2СО3 > 2К+ + СО32– слабой кислотой, рН > 9 среда щелочная
СО32– + Н2О = НСО3– + ОН–
Таблица № 1
Минеральные удобрения
Название удобрения | Химический состав | Содержание |
Хлорид аммония | NH4C1 | 23-25 |
Кальциевая селитра | Са(NО3)2 | 13 |
Аммиачная селитра | NH4NO3 | 34,7 |
Сульфат аммония | (NH4)2SО4 | 20,5–21 |
Карбамид (мочевина) | CO(NH2)2 | 46 |
Суперфосфат двойной | Са(Н2РO4)2·H2O | 48-5284 P2O5852/ |
Карбонат калия(зола) | К2СО3 | 60-65% К2О (26-35%) |
Сульфат калия | K2SO4 | 49–52 К2О |
К о м п л е к с н ы е | ||
Калийная селитра | KNO3 | 14,8N% + 46,6% K2O |
Аммоний гидроортофосфат (Диаммофос) | (NH4)2HPO4 | 22,5 N% + 57% P2O5 22 22,5 N/ |
Аммоний дигидроортофосфат (Аммофос) | NH4Н2РO4 | 47–51%P2O5 + 10–12%N |
NPK 13-19-19 | NH4Н2РO4+K2SO4 | 13% N, 19%P2O5, 19% К2О |
NPK 16-26-26 | (NH4)2HPO4 +K2SO4 (MgSO4) | 13% N, 19%P2O5, 19% К2О |
2. Для теоретического расчета значения рН некоторых минеральных удобрений используется таблица № 2 Константы диссоциации при температуре 25оС.
Таблица № 2
Константы диссоциации
при температуре 25оС
3. Теоретический расчет значения рН для солей образованных слабым основанием и сильной кислотой определяют по формуле: рН = 7 + ?lgКоснов. – ?lgСсоли
нитрата аммония NH4NO3 в концентрации равнойС = 0,1 моль/л
рН = 7 + ?lg1,75·10 -5 –?lg 0,1 = 7 – 2,38 + 0,5 = 5,12
нитрата аммония NH4NO3 в концентрации равнойС = 0,01 моль/л
рН = 7 + ?lg 1,75·10 -5 – ?lg 0,01 = 7 – 2,38 + 1,0 = 5,62
нитрата аммония NH4NO3 в концентрации равнойС = 0,001 моль/л
рН = 7 + ?lg1,75·10 -5 – ?lg 0,001 = 7 – 2,38 + 1,5 = 6,12
Расчет рН минерального удобрения образованного слабым основанием и слабой кислотой
Гидроортофосфат аммония (NH4)2HPO4 рассчитывают по формуле:
рН = 7 – ?lgКкислоты + ?lgКоснования
рН = 7 – ?lg7,5·10 -8 + ?lg1,75·10 -5= 7 + 3,56 – 2,38 = 8,18
Расчет рН соли образованной сильным основанием и слабой кислотой
Карбонат калия (поташ) К2СО3рассчитывают по формуле:
рН = 7 –?lg Ккислоты + ?lgСсоли
приС = 0,1 моль /лрН = 7 - lg Ккислоты + ?lgСсоли = 7 - ?lg4,3·10 -7 + ?lg 0,1= 7 + 3,19 – 0,5 = 9,69. При С= 0,01 моль/л рН =9,19. При С= 0,001 моль/л рН = 8,69.
Таблица № 3.
Расчет молярной концентрации нитрата аммония NH4NO3 при внесении его в виде предпосевного удобрения из расчета 150 кг на га.
150 кг = 150000 г на 1 га 10000 м2. На 1 м2 соответственно 15 г или 15000 мг NH4NO3.
На 1 дм3 будет = 15000/ 100 = 150 мг ( в пересчете на азот = 52 мг/дм3) М(NH4NO3) = 80 г/дм3
С моль/дм3 = 15000 / 80000 = 0,01875 мг/дм3или 1,88 · 10 -2 Тогда найдем рН раствора NH4NO3 с С = 1,88 · 10 -2рН = 7 + ?lg1,75·10 -5 – ?lg1,88 · 10 -2 = 7 – 2,38 + 0,87 = 5,49
4. Практическая часть работы
4.1 Приготовление растворов солей, используемых в качестве удобрений под вышеперечисленные культуры.
Таблица № 4
1.) NH4CI | C = 0,1 моль/л М(NH4CI) = 53,49 | 5,35 г в 1000мл воды |
2.) NH4NO3 | C = 0,1 моль/лМ(NH4NO3) = 80,04 | 8,00 г в 1000мл воды |
3.) (NH4)2SO4 | C = 0,1 моль/лМ((NH4)2SO4 ) = 132,14 | 13,21 г в 1000мл воды |
5.) (NH4)2HPO4 | C = 0,1 моль/лМ((NH4)2HPO4 ) = 132,06 | 13,21 г в 1000мл воды |
8.) K2CO3 | C = 0,1 моль/лМ (K2CO3 ) = 138,204 | 13,82 г в 1000мл воды |
Растворы с молярной концентрацией 0,01 м и 0,001 м готовим десятикратным разбавлением 0,1 м раствора солей и 0,01 м раствора солей соответственно.
?Для этой цели используется мерная колба на 1000 мл и мерные колбы на 100 мл ГОСТ 1770-74, термометр жидкостной с диапазоном от 01.01.01С ТУ 25-02-200-351, стаканы на 100 мл ГОСТ 25336 , химические реактивы хч или чда, стандарт-титр аммоний хлорид 0,1 н, вода дистиллированная ГОСТ 6709
?Весы аналитические электронные HTR-120CE (дискретность 0,0001 г)
?Весы электронные HL-100 (дискретность 0,01 г)
?рН-метр-иономер Экотест -120 АТС, диапазон от 1,00 до 14.00 (дискретность 0,001)
? Электрод стеклянный комбинированный ЭСК-10603 (диапазон от 0-12 рН)
? Микродозатор электронный 1-канальный переменного объема НовусTermo 1-10 мл.
?Стандарт-титр для приготовления буферных растворов для рН метрии ( рН1,65, рН6,86, рН9,18)
?Колбы мерные 1000 мл в количестве - 8 шт
? Стаканы на 50 мл для электродов в количестве 10 шт.
? Вода дистиллированная
5. Результаты исследования гидролиза солей(минеральных удобрений) различной концентрации
Таблица № 5
Значения рН растворов солей (минеральных удобрений)
№ пп | Удобрение (соль) | Значение рН раствора удобрений(солей) | |||||
0,1 Мраствор | 0,01 Мраствор | 0,001 М раствор | |||||
теорет. | практ. | теорет. | практ. | теорет. | практ. | ||
1. | NH4C1 | 5,36 | 5,08 | 5,91 | 5,33 | 6,12 | 5,37 |
2. | NH4NO3 | 5,12 | 4,63 | 5,62 | 5,20 | 6,12 | 5,32 |
3. | (NH4)2SO4 | 5,12 | 5,03 | 5,62 | 5,23 | 6,12 | 5,25 |
4. | (NH4)2HPO4 | 8,18 | 7,89 | 8,18 | 7,90 | 8,18 | 7,48 |
5. | К2СО3 | 9,69 | 9,82 | 9,19 | 9,35 | 8,69 | 9,26 |
3. Оптимальные значения рН для различных сельскохозяйственных культур. Из данной таблицы № 6 нам необходимы те культуры, которые произрастают в нашем районе: пшеница, картофель, капуста, свекла столовая, томаты, редис, морковь, огурцы и др.
Таблица № 6
Оптимальные значения рН почвы для основных сельскохозяйственных культур
Растение | Оптимальные | Растение | Оптимальные |
значения рН | значения рН | ||
Овес | 5,0—7,7 | Картофель | 5,0—5,5 |
Рожь озимая | 5,5—7,5 | Сахарная свекла | 7,0—7,5 |
Пшеница: | Люцерна | 7,0—8,0 | |
яровая | 6,0—7,5 | Клевер | 6,0—7,0 |
озимая | 6,3—7,6 | Донник | 6,5 и более |
Ячмень | 6,8—7,5 | Лук репка | 6,0— 6,5 |
Кукуруза | 6,0—7,0 | Тимофеевка | 5,6 и более |
Просо | 5,5—7,5 | Капуста | 6,7—7.4 |
Гречиха | 4,7—7,5 | Свекла столовая | 6,8—7,5 |
Горох | 6,0—7,0 | Томаты | 6,3—6,7 |
Соя | 6,5—7,1 | Редис, репа | 5,5 и более |
Горчица | Около 7 | Морковь | 5,5—7,0 |
Лен | 5,9—6,5 | Огурцы | 6,0—7,9 |
Подсолнечник | 6,0 – 6,8 | Салат | 6,0 – 7,0 |
Результаты и выводы
Общая тенденция понижения кислотности при уменьшении концентрации у
гидролитически кислых солей ( хлорид, нитрат, сульфат аммония) и повышение кислот-
ности у гидролитически щелочных солей ( карбонат калия (в виде золы) и
дигидроортофосфат аммония.
Нитрат аммония (аммиачная селитра) согласно можно использовать в качестве
предпосевного удобрения под картофель с нормой 150-200 кг/га для усиления роста и овес
с нормой 100 кг/га для той же цели.
Под рассаду овощных культур и вообще овощные культуры ( капуста, свекла столовая,
огурцы, томаты лучше использовать аммоний гидроортофосфат в виде предпосевного
удобрения ( 100-150 кг/га) и подкормок ( 50 кг /га).
На кислых почвах рН < 5,5 в теплицах используют золу с содержанием карбоната калия
26 %) из расчета 100-120 г золы на 1 кв. м. теплицы при использовании торфа под
овощные культуры( рассада капусты, огурцы, томаты, свекла столовая, салаты). Хлорид
аммония используется в качестве основного удобрения осенью под зерновые и картофель.
Используемая литература
1. , , Практикум по агрохимии. Издательство
Москва Агропромиздат 1985 г.
2. Г. Кристиан Аналитическая химия в 2-х томах Москва БИНОМ Лаборатория знаний 2009 г.
3. Гидролиз солей. Методические указания к лабораторному практикуму по химии для
студентов, УГТУ , г. Ухта, 2011 г.
4. А. Гордон, Р. Форд Спутник химика. Издательство «Мир» Москва 1976 г.
5. и др. Химия в сельском хозяйстве. Изд. «Просвещение» 1976 г. Москва
6. . Справочник. Диагностика питания с/х культур Москва ВО «Агропромиздат»
1990 г.
Приложение(фотографии):
Приготовление 0,1 М растворов аммиачных солей и карбоната калия.
Учащийся 9 класса Сумин Даниил готовит навески минеральных удобрений(солей)
Учащийся 9 класса Дианов Игорь готовит навески минеральных удобрений(солей)
Приготовление 0.1 молярных растворов солей (минеральных удобрений)
Приготовление 0.1 молярных растворов солей (минеральных удобрений)
Приготовление 0.01 молярных растворов солей (минеральных удобрений)
Приготовление 0.001 молярных растворов солей (минеральных удобрений) Суминым Д.
Определение рН растворов солей(минеральных удобрений) различной молярной концентрации
Руководитель проекта Сбитнев Александр Владимирович, старший учитель МОУ Непецинской средней общеобразовательной школы Коломенского района Московской области.
Открытый урок для учителей химии Коломенского
района на тему «Коллоидные системы» 11 класс
Обсуждение проекта гидролиз солей некоторых минеральных удобрений. Руководитель проекта
