МБОУ СОШ № 33

МБОУ СОШ № 33
г. Электроугли
Минеральные удобрения
Экспериментальная часть
Проект
Учениц 9 Б класса:
Воробьевой Ксении
Злобиной Кристины
Тестовой Ангелины
Руководитель проекта
Медведева Е.Л.
Электроугли, 2015
Содержание
Определение минеральных удобрений
20
1 Определение удобрений по внешним признакам
20
2 Определение растворимости удобрений в воде
21
2.1 Понижение температуры при растворении
22
3 Эксперименты с нерастворимыми удобрениями
23
3.1 Взаимодействие с уксусной кислотой
23
3.2 Взаимодействие с раствором хлорида бария
23
4 Эксперименты с неполностью растворимыми удобрениями
24
4.1 Взаимодействие со щелочью
24
4.2 Взаимодействие с раствором нитрата серебра
25
4.3 Нагревание
26
5 Эксперименты с растворимыми удобрениями
27
5.1 Взаимодействие с раствором хлорида бария
5.2 Взаимодействие с раствором
концентрированной серной кислоты
5.3 Взаимодействие со щелочью
6 Горение
27
7 Взаимодействие с раствором соды
29
Выводы
29
Заключение
30
Список использованных источников
30
Приложение 1
31
27
28
28
Оборудование
Пробирки, колбы, воронка, фильтровальная бумага, спиртовка, штатив,
пробиркодержатель, тигельные щипцы, термометр, газовая плита.
Материалы:
Коллекция минеральных удобрений, раствор NaOH, раствор СН3СООН,
раствор BaCl2, серная кислота H2SO4 концентрированная, раствор AgNO3,
сода NaHCO3, медная проволока, вода, спирт для спиртовки
19
Определение вида минеральных удобрений
Многие минеральные удобрения, которые используются людьми в
частных подсобных хозяйствах или на дачных участках, трудноотличимы по
внешнему виду. Еще более похожи друг на друга «промышленные»
удобрения (в этом качестве часто используют отходы или побочные
продукты химических производств).
Но для правильного использования, необходимо точно знать
химический состав или название применяемого удобрения.
1 Определение удобрений по внешним признакам
Для проведения эксперимента была использована школьная коллекция и
удобрения, купленные в магазине – 21 образец.
Рис.1 Коллекция удобрений
Рис.2 Удобрения
Мы предположили, что этикетки на удобрениях отсутствуют, и мы не
знаем, какое вещество перед нами. Чтобы не запутаться, мы пронумеровали
все образцы маркером с противоположной этикетке стороны.
Методика проведения эксперимента: по внешнему виду предположим
название удобрения. Внесем полученные данные в таблицу (Табл. 1). Сравним
полученный результат с действительным, посмотрев на этикетку.
Примем за внешние признаки цвет и «состояние» - гранулы, порошок,
кристаллы. Предположение (гипотеза) делаем на основе собранной ранее
информации (в аналитической части проекта) и таблиц из учебника химии 9
кл []
Проверка предположений: по этикеткам образцов
-№17 – «сильвинит» - красноватый цвет - (гипотеза подтвердилась);
-№6 – «соль калийная», вероятно тоже сильвинит (гипотеза подтвердилась);
-№13 – «удобрения медные» - синий цвет - (гипотеза подтвердилась).
Гипотеза «Фосфорные удобрения» для образцов серого цвета 2,3,4,9,16,19
подтвердилась, все образцы содержат фосфор, но точно название определить
не удается.
20
-№14 – «гипс» - СаSО4 ·2Н2О – не содержит фосфора, гипотеза не
подтвердилась;
-№12 – «удобрения борнодалитовые» то есть содержат бор, – не содержит
фосфора, гипотеза не подтвердилась.
Остальные удобрения идентифицировать не удалось.
Таблица 1
Определение удобрений по внешним признакам
Цвет
«Состояние»
белый
белый
белый
Темно -серый
Темно -серый
порошок
кристаллы
гранулы
порошок
порошок
частицы
порошок
гранулы
порошок
гранулы
Смесь
кристаллов
разных
оттенков
кристаллы
Светло -серый
Светло -серый
Бежевый
Бежевый
Красноватый
Синий
Номер
образца
7,8
5,11,18
15,21
2,4
и 14
Гипотеза
Фосфорное удобрение
Фосфорное удобрение
16
3,9,12,19
1
10,20
6,17
Фосфорное удобрение
Фосфорное удобрение
13
Сульфат меди
Калийное
сильвинит
удобрение
-
Вывод: только по внешним признакам нельзя точно определить вид
удобрения, особенно, если оно белого цвета
Мы провели распознавание вида удобрений по схеме агрохимиков Х.К.
Асарова и М.М. Гуковой [ 2].
Схема 1
Определение
минеральных
удобрений
[2].
21
2 Определение растворимости удобрений в воде
Методика проведения эксперимента: в пробирку поместить около 1 г
удобрения, добавить 5-6 мл (чайная ложка) горячей воды. Содержимое
перемешать [ 2].
Таблица 2
Растворимость удобрений в воде
№ образца
состояние
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
14
15
16
18
19
20
21
2.1
порошок
Порошок
гранулы
порошок
кристаллы
кристаллы
Порошок
порошок
Гранулы
гранулы
кристаллы
Гранулы
Смесь: порошок, кристаллы
гранулы
порошок
кристаллы
гранулы
гранулы
гранулы
Результаты эксперимента
Растворим
нерастворим
Растворимость неполная
Растворимость неполная
Растворим
Растворимость неполная
Растворим
Растворим
нерастворим
Растворим
Растворим
нерастворим
нерастворим
Растворимость неполная
нерастворим
Растворим
Растворимость неполная
Растворим
Растворим
Понижение температуры при растворении
– Для образцов № 5,20,21 при растворении наблюдаем
понижение температуры (Рис.3,4) даже при растворении водой
комнатной температуры.
Рис.3 Растворение карбамида СО(NН2)2
Рис.4 Понижение температуры
22
Вывод: по литературным данным предполагаем, что №5,21 – белые
кристаллы и гранулы – мочевина карбамид СО(NН2)2
Образец № 20 – бежевые гранулы – не может быть мочевиной, она
обязательно белого цвета. Предполагаем, что это нитрат аммония [3]
Проверка – образцы №5,21 – этикетки «Мочевина», Образец № 20 –
«Селитра аммиачная» ( NH4NO3) Определение проведено верно.
По результатам эксперимента в соответствии со схемой 1 разделим
образцы удобрений на три группы:
1. Растворимые образцы – 1,5,7,8,11,18,20,21
2. Образцы с неполной растворимостью: 3,4,6, 10,15,19
3. Нерастворимые образцы: 2,9,12,14,16.
3 Эксперименты с нерастворимыми удобрениями – 5 образцов
3.1 Взаимодействие с уксусной кислотой СН3СООН
Методика проведения эксперимента: в пробирку поместить около 1 г
удобрения, добавить 5-6 мл (чайная ложка) уксусной кислоты СН3СООН
70%. Содержимое перемешать [схема]. Эксперимент проводить под тягой.
При проведении эксперимента с образцами № 2,9,12,14,16 изменений не
наблюдаем. Образцы растворяются, но не полностью. (Рис. 5)
Рис.5 Растворение в кислоте
Рис.6 Осадок сульфата бария
3.2 Взаимодействие с раствором хлорида бария BaCl2
Методика проведения эксперимента: в пробирку с кислотой и удобрением
(эксперимент 3.1) добавить 1 мл раствора BaCl2.
– Для образца №14 наблюдаем выпадение белого осадка. (Рис.6)
23
Ba2++ SO4 2─= BaSO4↓
Вывод: Образец № 14 содержит сульфат- ионы SO4 2─ [2]. Из всех сульфатов
нерастворим сульфат свинца (вряд ли его будут использовать как удобрение
– соли тяжелых металлов ядовиты). Мало растворим сульфат серебра – но и
его не используют как удобрение. Значит, исследуемое вещество – сульфат
кальция СаSО4. Его можно использовать как удобрение [1].
Проверка – образец №14 – этикетка «гипс», определение проведено верно.
– Для образцов № 2,16 наблюдаем выпадение белого осадка и его
дальнейшее растворение
2+
Ba + РO4 3─= Ba3(РO4 )2↓
Вывод: Образцы содержат фосфат – ионы РO4 3─. Это фосфорные удобрения.
Предполагаем, что образцы № 2, 16 – фосфоритная мука (содержит 19-30%
P2O5 в виде Ca3(PO4)2), так как это порошки.
– Для образца №9 растворение осадка не происходит
Гипотеза: белый осадок это ВаSО4.
Ba2++ SO4 2─= BaSO4↓
Образец содержит и РO4 3─ и SO4 2─. Серые гранулы, нерастворимые в воде суперфосфат простой (Ca(H2PO4)2*2H2O и CaSO4*2H2O). [1,2]
Проверка: образец №2 - этикетка «фосфоритная мука», определение
проведено верно;
образец № 16 – этикетка «фосфаты обесфторенные», определение проведено
верно, так как это удобрение тоже размолотые минералы апатиты Са5[PO4]3(F,
Cl, ОН), они содержат фтор.
образец №9 - этикетка «суперфосфат простой», определение проведено
верно.
– Для образца № 12 изменений не наблюдаем
Вывод: образец не определен. Возможно, мы неточно определили его
растворимость – это образец малорастворим. Продолжим его исследование.
4 Эксперименты с неполностью растворимыми удобрениями – 7
образцов
4.1 Взаимодействие со щелочью
Методика проведения эксперимента: в пробирку поместить около 1 г сухого
удобрения, добавить 5-6 мл (чайная ложка) раствора щелочи NaOH.
Содержимое перемешать. По запаху определить, выделяется ли газ аммиак
NH3. [2] Если запах не ощущается – нагреть. Эксперимент проводить под
тягой. (Рис.7)
24
Рис. 7 Взаимодействие со щелочью
– Для образцов № 4, 10, 15, 19 – ощущаем запах
аммиака после нагревания.
– Для образцов № 3, 6,12, – нет запаха аммиака
Вывод: образцы № 4,15,19 содержат ион аммония NH4+ ,
остальные образцы – не содержат
4.2 Взаимодействие с раствором нитрата серебра AgNO3
Методика проведения эксперимента: В пробирку налить около 4 мл водного
раствора удобрения, добавить 4 капли раствора AgNO3. Если выпадет
белый осадок – раствор содержит хлорид-ионы Cl─, если осадок и раствор
желтеет – присутствуют фосфат – ионы PO43─.
– Для образца № 12 - изменений не наблюдаем
– Для образцов № 3, 4, 10,15, 19 – наблюдаем желтый цвет
Ag + РO43─ = Ag3 РO43─ желтый осадок
+
Вывод: образец №3 – серые гранулы, малорастворим в воде, не содержит
NH4+, содержит ионы PO43─ - суперфосфат двойной (Ca(H2PO4)2*2H2O
Проверка: образец № 3 – «двойной суперфосфат», определение проведено
верно.
– Для образца № 6 - наблюдаем белый осадок
Ag + Сl─ = AgCl белый осадок
+
Вывод: образец №6 – смесь кристаллов разных оттенков, красноватого цвета,
содержит Сl─ - калийое удобрение (хлорид калия KCl)
Проверка: образец № 6 – «Калийная соль», определение проведено верно.
– Для образца № 18 - наблюдаем помутнение раствора (белый цвет)
Гипотеза: помутнение раствора № 18 вызвано присутствием ионов SO42─
Ag+ + SO42─= AgSO42─ , малорастворимое вещество
Проверим гипотезу о присутствии в образце № 18 ионов SO42─.
Добавим в раствор удобрения раствор BaCl2. Наблюдаем выпадение белого
осадка – гипотеза подтвердилась.
Вывод: образец № 18 – белые кристаллы, растворим в воде, содержит ионы
SO42─. По литературным данным подходит калимагнезия - К2 SO4 · MgSO4
25
Проверим, есть ли в образце ионы магния. В раствор
удобрения добавим раствор щелочи NaOH. Наблюдаем
выпадение белого осадка (Рис. 8)
MgSO4 +2 NaOH = Mg(OH) 2 ↓+ Nа2SO4
Рис.8 Выпадение осадка Mg(OH)2
Проверка: образец № 18 – «Калимагнезия», определение проведено верно.
4.3 Нагревание
Методика проведения эксперимента: На раскаленную
поверхность нанести сухое удобрение, наблюдать реакцию.
В качестве поверхности мы использовали «коробочку» из
алюминиевой фольги, её держали тигельными щипцами.
Нагревали дома на газовой плите, при включенной вытяжке.
(Рис.9)
Рис.9 Нагревание
– Для образцов № 10,15,19 - наблюдали плавление, сильный белый
дым с запахом аммиака
Вывод: образцы № 10,15,19 содержат ионы PO43─, ионы аммония NH4+.
Белые (светло – серые) гранулы, растворимость в воде плохая. По
литературным данным предполагаем, что это комбинированное удобрение
«аммофос» или «нитрофоска», примерный составCaHPO4•2H2O + NH4H2PO4 (преципитат + аммофос) [1,2]
Проверка: образцы № 10,15,19 – «Нитрофоска», «Нитроаммофоска» и
«Диаммофоска», определение проведено почти верно.
– Для образца №4 - плавление, почти без дыма, запах аммиака
слабый.
Вывод: образец № 4 содержат фосфат – ионы, ионы аммония. Темно-серый
порошок, растворимость в воде хорошая, хотя неполная. По литературным
данным предполагаем, что это комбинированное удобрение «аммофос»,
NH4H2PO4 [2] Неполная растворимость может быть из-за примесей.
Проверка: образец № 4 – «Аммофос», определение проведено верно.
– Для образца №20 – нитрат аммония -при нагревании происходит
вспышка, выделяется газ О2 (Рис.10 ) [2,4]
NH4NO3→ N2 +О2 + 2Н2О
26
В учебнике 9 класса написано, что выделяется газ N2О, но
тогда не будет вспышки и аммиачную селитру нельзя
использовать как взрывчатку – это неправда. Наверное,
N2О разлагается на газы азот и кислород или в учебнике
опечатка. Мы нашли ответ в книге [4]
Рис. 10 Вспышка при нагревании NH4NO3
5
Эксперименты с растворимыми удобрениями – 4 образца
Растворимыми удобрениями могут быть соли: хлориды, нитраты, сульфаты.
Проведем качественное определение ионов в солях
5.1 Взаимодействие с раствором хлорида бария BaCl2
Методика проведения эксперимента: в пробирку с4 мл раствора удобрения
добавить 1 мл раствора BaCl2.
– Для образцов №7,8 наблюдаем выпадение белого осадка. Эти соли сульфаты:
2+
Ba + SO4 2─= BaSO4↓
– Для образцов №1,11 изменений не наблюдаем
5.2 Взаимодействие с раствором концентрированной серной кислоты
Н2SO4
Проверим, может образцы № 1,11 – нитраты?
Методика проведения эксперимента: в пробирку с 1 г удобрения добавить 4
мл. Н2SO4 и кусочки медной проволоки. Нагреть. Выделение газа бурого
цвета N2О доказывает наличие нитрат –ионов NO3- [3].
– Для образцов №1,11 (и 20 – для проверки) наблюдаем выделение
бурого газа NO2 и появление голубого цвета раствора Cu+2
(Рис.11,12).
MeNO3+H2SO4 = MeHSO4+ HNO3 (Mе – натрий, калий, кальций, ион аммония)
5 HNO3 + Сu=Cu(NO3)2 + 2NO2 +2H2O
Вывод: образцы № 7,8 – сульфаты, №1,11, 20 – нитраты.
Проведем определение катионов.
27
Рис.11 Выделение бурого газа
Рис. 12 Раствор голубого цвета
5.3 Взаимодействие со щелочью
Методика проведения эксперимента: в пробирку поместить около 1 г сухого
удобрения, добавить 5-6 мл (чайная ложка) раствора щелочи NaOH.
Содержимое перемешать. По запаху определить, выделяется ли газ аммиак
NH3. [2] Если запах не ощущается – нагреть. Эксперимент проводить под
тягой.
– Для образца №8 наблюдаем выделение газа с резким запахом аммиака
(NH4 )2SO4 + 2NaOH= NH3 ↑+H2O + Na2SO4
Вывод: образец № 8 – сульфат аммония (NH4 )2SO4
Проверка: образец № 8 «Сульфат аммония» Определение проведено верно.
– Для образцов №1,4,7 запаха аммиака нет
Продолжим определение
6
Горение
Методика проведения эксперимента: Внести сухое удобрение в пламя.
Наблюдать изменение цвета пламени.
Эксперимент проводился дома, на газовой плите в связи с тем, что пламя
спиртовки – желто-оранжевое, а пламя газа – синее. На нем видно изменение
цвета для ионов Са2+ - кирпичный цвет и натрия Nа+ - желтый.
– Для образца №12, который предыдущими методами не могли
определить, наблюдаем слабое зеленое окрашивание пламени.
(сфотографировать не получилось)
Гипотеза: это или ионы меди или бора – и те и другие окрашивают пламя в
зеленый цвет. Образец, содержащий Сu2+ мы определили раньше (№13
сульфат меди, он один синего цвета). Сравним цвет пламени.
28
– Для образца № 13 наблюдаем сильное зеленое окрашивание.
Вывод: однозначного ответа дать нельзя.
Проверка: образец № 12 «Удобрение борнодалитовое», содержит бор.
Определение точно провести не удалось.
– Для образцов №1,4,7 окраска пламени красноватая
Вывод: окраска пламени в кирпичный цвет характерна для ионов кальция
Cа+2 . Тогда №7 – сульфат кальция, малорастворимая соль. Это не
соответствует действительность, образец №7 хорошо растворим в воде.
Предположим, что металл – калий, так как эта соль – удобрение.
Значит, №7 – сульфат калия К2SO4
Проверка: образец № 7 «Сульфат калия» Определение проведено верно.
Вывод: образцы № 1 и 11 – нитраты калия или кальция
Продолжим определение.
7
Взаимодействие с раствором соды NaHCO3
Методика проведения эксперимента: В пробирку налить около 4 мл водного
раствора удобрения, добавить 4 капли раствора NaHCO3. Если выпадет
белый осадок – раствор содержит ионы Ca2+.
NaHCO3+ Ca2+.= СаCO3↓+Na+
– Для образца №1 наблюдаем выпадение белого осадка.
– Для образца №11 осадка нет
Вывод: образец № 1 – нитрат кальция Ca(NO3)2; №11 – нитрат калия KNO3
Проверка: образец № 11 «Нитрат калия» , №1 «Нитрат кальция».
Определение проведено верно.
Выводы
– С помощью несложных реакций мы провели экспериментальное
определение 21 образца минеральных удобрений. Для большинства
удобрений определение было проведено правильно.
Основой для определения являются качественные реакции на содержащиеся
в солях ионы, растворимость, внешний вид удобрений.
29
Заключение
В современном мире и сельское хозяйство становится современным.
Огромные агрокомплексы переезжают под стеклянные крыши, и
выращивание овощей становится независимым от времени года. Такое
производство невозможно без использования удобрений в промышленном
масштабе.
С другой стороны, многие люди имеют дачи, приусадебные хозяйства и
выращивают фрукты, овощи, цветы. Они тоже используют удобрения. Наш
проект по экспериментальному определению вида удобрений может помочь
таким людям, если они потеряли этикетку и не помнят названия купленного
удобрения.
Список использованных источников
1 Википедия – свободная энциклопедия [Электронный ресурс].- Режим
доступа: http://ru.wikipedia.org/;
2 Замяткин
Г.А.,
Колесников
Е.В.
Юному
агрохимику.М.:Россельхозиздат, 1983.-63 с.;
3 Рудзитис Г.Е. Химия; Неорган. Химия: учебн. для 9 класса
общеобразоват. учрежд./ Г.Е.Рудзитис, Ф.Г.Фельдман.- 12 изд.-М.:
Просвещение, 2008.;
4 Некрасов Б.В. Учебник общей химии.-М.:Химия,1981.-560 с.,ил.
30