实验一总氮量的测定

实验一总氮量的测定——凯式定氮发一、实验目的1.掌握凯式定氮发的原理2.天然有机物测定及操作技术二、实验原理含氮有机物与浓硫酸共热时，其中氮转化成氨，进一步与硫酸作用生成硫酸铵，称“消化”，例：NH2CH2COOH+3H2SO4→2CO2+3SO2+4H2O+NH32NH3+H2SO4→(NH4)2SO4浓碱可使其中硫酸铵分解，游离出氨，借蒸汽蒸馏到硼酸中，用标准盐酸滴定，恢复原来氢离子为止，算出总氮量。总氮量=c(V1-V2)×0.014×100/m×消化液总量(ml)/测定时消化液用量(ml)×100%c为标准盐酸溶液物质的量浓度，V1为滴定样品用去盐酸溶液平均体积，V2为滴定空白消化液用去盐酸体积，m为样品质量。若测定的样品中含氮部分只是蛋白质，则：样品中蛋白质含量=总氮量×6.25×100%三、实验器材与使用装配电子天平：精确称量实验样品与催化剂电炉：加热凯氏烧瓶进行消化；加热蒸馏烧瓶，产生水蒸汽石棉网：加热时垫于烧瓶与电炉之间，避免烧瓶直接受热破裂铁架台：固定装置（铁夹）凯氏烧瓶2个：装实验样品、催化剂等，放于电炉上消化漏斗2个：接于凯氏烧瓶口，导出消化时产生的气体玻璃珠若干个：防止暴沸0.1ml移液管：精确量取0.1ml蒸馏水，做空白组的试剂10ml移液管：精确量取10ml实验组与对照组的溶液至玻璃杯中纸槽：将固体药品倒入凯氏烧瓶中50ml容量瓶2个：定容50ml的样品组溶液与空白组溶液2000ml蒸馏烧瓶：作为蒸汽发生器，产生蒸汽安全管：保证蒸馏烧内外的气压稳定弯管：连接烧瓶和反应管反应管：消化液与浓碱反应产所橡皮管：连接蒸馏烧瓶和反应管；连接水源和冷凝管；导出废液冷凝管：将产出的蒸汽冷凝为液体皮管夹：夹住橡皮管，防止漏气镊子：捏住接通蒸汽发生器与反应管之间的橡皮管，避免被烫伤棒状玻璃塞：通过磨口与反应管的玻璃杯接合，防止漏气表面皿：盖住装有硼酸溶液与田氏试剂的锥形瓶，防止挥发10ml量筒：量取硼酸溶液、NaOH溶液和蒸馏水锥形瓶4个：装硼酸与5ml田氏试剂大烧杯：收集废液胶头滴管：保证准确量取溶液酸式滴定管：装标准盐酸，用于滴定反应产物四、实验试剂助消化液（过氧化氢∶浓硫酸∶水=3∶2∶1）5ml粉末硫酸钾-硫酸铜的混合物（催化剂）200mg4%硼酸溶液5ml×6标准盐酸溶液（0.01mol/L）300g/LNaOH溶液（10ml×4）田氏试剂1~2滴（每一份）稀硫酸1~2滴市售标准面粉0.1g五、实验操作与步骤1.消化取2个100ml凯氏烧瓶→一瓶加面粉0.1g、催化剂200mg、助消化液5ml；另一瓶加蒸馏水0.1ml，等量催化剂与助消化液，各加1~2颗玻璃珠→烧瓶口放漏斗，放电炉上加热消化→冒烟后加火→记录颜色变化→消化液呈透明淡绿色，停止加热→冷却后定容至50ml容量瓶，标注“空白”与“样品”2.安装凯氏定氮仪蒸馏烧瓶加2/3蒸馏水、1~2滴稀硫酸、几颗玻璃珠，至于电炉上→塞上安全管和弯管的橡皮塞→用橡皮管连接烧瓶与反应器→反应管与冷凝管磨口相连→冷凝管接上橡皮管，与水源相连（上出下进）→反应管玻璃杯接棒状玻璃塞3.蒸馏①蒸馏器洗涤打开电炉开关→水烧开后，使蒸汽通过整个装置→冷凝管滴下第一滴水滴，过15min→冷凝管下放装硼酸和田氏试剂的锥形瓶→溶液不变色（说明洗涤干净）→捏紧橡皮管，打开皮管夹排水②空白组蒸馏在冷凝管先放置装有硼酸与田氏试剂的锥形瓶→用移液管移10ml标“空白”容量瓶的液体→从玻璃杯注入反应管→量取10mlNaOH溶液从玻璃杯注入反应管，尚未流入时加5ml蒸馏水→手提棒状玻璃塞，蒸馏水一半流入反应管，一半留作水封→锥形瓶内溶液由紫色变绿色时计时5min→使液面离开冷凝管下端1cm，等1min后移开锥形瓶→用表面皿覆盖锥形瓶等待滴定→用镊子捏紧橡皮管，将玻璃杯中蒸馏水流入反应管，打开皮管夹，放出废水→重复以上实验步骤→多次洗涤反应管③样品组蒸馏在冷凝管先放置装有硼酸与田氏试剂的锥形瓶→用移液管移10ml标“样品”容量瓶的液体→从玻璃杯注入反应管→量取10mlNaOH溶液从玻璃杯注入反应管，尚未流入时加5ml蒸馏水→手提棒状玻璃塞，蒸馏水一半流入反应管，一半留作水封→锥形瓶内溶液由紫色变绿色时计时5min→使液面离开冷凝管下端1cm，等1min后移开锥形瓶→用表面皿覆盖锥形瓶等待滴定→用镊子捏紧橡皮管，将玻璃杯中蒸馏水流入反应管，打开皮管夹，放出废水→重复以上实验步骤→多次洗涤反应管4.滴定将四个锥形瓶中的溶液分别用标准盐酸滴定→锥形瓶中的溶液有点变色时，注意控制滴定的速率→锥形瓶中液体由绿变淡紫时为滴定终点→记录四组滴定时标准盐酸的用量→取平均值→计算六、注意事项1.用纸槽把面粉和样品送入烧瓶底部，不要残留在瓶口周围2.凯氏烧瓶装完反应物后，在瓶口放漏斗，是气体容易散发出来3.发生器的玻璃杯加水水封，防止漏气4.凯氏烧瓶在消化时要与电炉成一定的角度，漏斗口不要对着人群，注意时刻观察溶液的颜色变化5.连接蒸馏烧瓶与反应管的橡皮管尽量保持水平，使蒸汽顺利通过，保证实验结果的准确性6.蒸汽发生器上的橡皮塞要塞紧，如出现漏气应用纱布包紧，防止漏气7.反应管上的玻璃杯中的液体注入反应室时要缓慢，防止倒吸七、实验数据记录1.消化过程记录时间2∶202∶242∶272∶312∶322∶332∶342∶352∶372∶43样品组浅蓝沸腾，蓝色边浅，散发出刺激性气味，有白烟冒出淡蓝变绿墨绿黑色暗褐色浅黄黄绿浅绿空白组淡蓝淡蓝淡蓝淡绿浅绿黄绿浅绿2.滴定数据记录初值末值总用量（ml）平均值（ml）空白组11.62.61.01.2空白组21.53.82.3样品组13.813.09.210.8样品组25.117.512.4七、实验分析计算：总氮量=0.01×(10.8﹣1.2)×0.014×100/0.1×50/10×100%＝6.72%实验误差分析：①蒸汽发生器上的橡皮塞没有塞紧，导致漏气②消化液进入反应管后加入过多的水，未及时加入碱液③做完一组实验后，未洗涤干净反应管就进行下一组样品反应④消化没有完全就倒入反应室中反应八、思考题1.如何依托实验原理设计试验？答：化学原理：用硫酸消化并吸收含氮有机物，将含氮有机物转化为无机盐，此为“助消化”过程。NH2CH2COOH+3H2SO4→2CO2+3SO2+4H2O+NH32NH3+H2SO4→(NH4)2SO4生物原理：酶可以加快反应进程。物理原理：在蒸馏过程中，应用蒸汽动力原理及冷凝管将物质从气态转化为液体。2.如何预期实验现象记录数据、消化液含量和判断“消化”彻底？答：预期：（1）消化过程中观察样品和空白试剂的颜色、状态、气味随时的变化并记录；（2）滴定过程，样品和空白对照组在标准酸滴定下的滴定终点时所消耗的标准酸的体积。消化：根据经验总结，面粉的消化时间在一小时左右，至消化液呈透明淡绿色。3.安全问题：①如何保障蒸发皿装置安装安全？②如何处理好蒸发器减压与蒸馏反应管压力的关系？③如何避免实验可能造成定量测定的误差？④如何保障定量测量准确？答：①蒸汽发生器中在大烧瓶的橡皮塞上装有安全管以保障装置内的安全，安全管要伸到液面下，不要碰到瓶底；②通过安全管平衡瓶内外的压力，当安全管水柱过高时，要引起注意；用镊子夹住蒸汽发生器与反应管之间的橡皮管；③把药品送入凯氏烧瓶时，注意不要把药品残留在瓶口；消化液移入容量瓶时要多次洗涤烧杯；注意锥形瓶中溶液的颜色变化，计时；滴定时，接近滴定终点时要注意滴定的速率，读数时要视线要与液面水平；蒸馏洗涤时，要多次洗涤至硼酸不再褪色；蒸汽发生器上的橡皮塞要塞紧，最好包上纱布，防止漏气；④样品称量时用电子天平称量，精确到0.01g；去消化液是用0.1ml的移液管。九、实验装置图凯氏定氮仪