Задание 1 Распознавание главнейших видов минеральных удобрений

Материалы, оборудование и реактивы: набор образцов минеральных удобрений, дистиллированная вода, 10-процентный раствор щелочи (NaOH или KOH), 2-5-процентный раствор хлористого бария, 5-процентный раствор уксусной кислоты, 1 процентный раствор соляной кислоты, 2-процентный раствор азотнокислого серебра (ляпис) AgNO₃, лакмусовая бумага (красная и синяя), металлические ложки, куски древесного угля, штатив с пробирками, горелка, капельницы для хлористого бария и азотнокислого серебра.

Пояснения к заданию и ход работы: минеральные удобрения определяют по цвету, размерам кристаллов, растворимости в воде, по реакции на раскаленном угле, по реакциям со щелочью и кислотой.

По внешнему виду независимо от их цвета минеральные удобрения делят на кристаллические и аморфные. К кристаллическим формам относятся все азотные удобрения (за исключением цианамида кальция) и все калийные удобрения (за исключением калимага), к аморфным – фосфорные удобрения, известковые материалы, а также калимаг и цианамид кальция.

Некоторые удобрения можно различить по реакции растертых кристаллов на раскаленном древесном угле. Если насыпанное на уголь ничтожное количество удобрения вспыхивает и быстро сгорает, то перед нами одна из селитр. Аммиачная селитра сгорает бесцветным пламенем (иногда плавится, кипит и выделяет белый едкий дым с запахом аммиака); натриевая селитра вспыхивает и быстро сгорает желто-оранжевым пламенем, а калийная – фиолетовым. Кальциевая селитра плавится с шипением и выделением едкого дыма. Кристаллы сульфата аммония на раскаленном угле плавятся и медленно исчезают, выделяя аммиак и едкий белый дым (этим сульфат аммония резко отличается от натриевой и калийной селитр). Мочевина на угле плавится и дымит, выделяя аммиак.

Что же касается калийных удобрений, то они в отличие от азотных на раскаленном угле не сгорают и никаких характерных реакций не дают.

Из фосфорных удобрений только фосфоритная мука на раскаленном угле горит (темнеет) с запахом жженого рога.

По растворимости в воде минеральные удобрения делят на группы: полностью растворимые, заметно растворимые (растворяется не менее половины взятого удобрения), слабо растворимые (растворяется меньше половины удобрения) и нерастворимые. Кристаллические минеральные удобрения (азотные и калийные) хорошо растворяются в воде, особенно при подогревании, аморфные (фосфорные и известковые) – плохо или совсем не растворяются.

Для распознавания удобрения нужно поместить в пробирку 1-2 г удобрения, добавить 15-20 мл дистиллированной воды и несколько раз встряхнуть. Если удобрение растворилось, то раствор его следует разлить в три пробирки для качественных реакций.

К раствору в первой пробирке прибавить 10-процентный раствор щелочи KOH или NaOH (около половины объема раствора), тщательно перемешать.

Запах аммиака свидетельствует о том, что это одно из аммиачных удобрений (аммиачная селитра, сульфат аммония, хлористый аммоний, аммофос).

(NH₄)₂SO₄ + 2KOH = K₂SO₄ + 2 NH₄OH;

2 NH₄OH → 2NH₃ + 2H₂O

Если аммиак не выделяется, то для достоверности пробирку подогревают, опустив ее в кипящую воду. Следует иметь в виду, что мочевина со щелочью не дает аммиака. Натриевая и калийная селитры при реакции со щелочью также характерных признаков не проявляют.

К раствору во второй пробирке следует прибавить несколько капель 2-5-процентного раствора хлористого бария BaCl₂ и тщательно перемешать. Реакция с хлористым барием в растворе сернокислых удобрений (сульфат аммония, сульфат калия, калимаг) приводит к образованию белого тяжелого осадка сернокислого бария BaSO₄, не растворяющегося в слабых кислотах

(NH₄)₂SO₄ + BaCl₂ = 2 NH₄Cl + BaSO₄;

K₂SO₄ + BaCl₂ = 2 KCl + BaSO₄

Чтобы убедиться в том, что выпал сернокислый барий, нужно проверить осадок на нерастворимость в разбавленной соляной или уксусной кислоте.

К раствору в третьей пробирке прибавить несколько капель раствора азотнокислого серебра (ляпис) AgNO₃ и тщательно перемешать. Эта реакция дает возможность обнаружить ионы хлора и фосфорной кислоты. Растворы хлорсодержащих удобрений (хлористый калий, калийная соль, сильвинит, каинит, хлористый аммоний) при добавлении нескольких капель ляписа дают белый творожистый осадок хлористого серебра AgCl

KCl + AgNO₃ = KNO₃ + AgCl

При наличии в растворе ионов фосфорной кислоты при добавлении AgNO₃ раствор окрашивается в желтый цвет или выпадает осадок фосфорнокислого серебра желтого цвета. Следует иметь в виду, что ляпис выявляет также и анионы серной кислоты, образуя с ними тяжелый (нествораживающийся) белый осадок сернокислого серебра, который по объему гораздо меньше, чем при взаимодействии с хлористым барием.

После распознавания кристаллических азотных и калийных удобрений (хорошо растворимых в воде) переходят к анализу аморфных фосфорнокислых и известковых удобрений (плохо растворимых и совсем нерастворимых в воде). Прежде всего удобрение нужно обработать кислотой. Для этого следует взять 1/5-1/8 чайной ложки удобрения, поместить его в чистую и сухую пробирку и прилить в нее из капельницы несколько капель 1-процентной соляной кислоты или разбавленной в 10 раз уксусной эссенции. Известковые материалы, а также томасшлак, фосфатшлак и обесфторенный фосфат под действием кислоты, выделяя углекислый газ, вскипают

CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + H₂O + CO₂

При реакции с томасшлаком образуется сероводород. Томасшлак, цианамид кальция и печная зола, помещенные в воду, дают синее окрашивание красной лакмусовой бумаги, так как имеют щелочную реакцию.

Суперфосфат в отличие от других фосфорных удобрений имеет кислую реакцию, что можно определить синей лакмусовой бумагой, которая краснеет в пробирке с раствором суперфосфата.