实验九 土壤的阳离子交换量

实验题目：土壤的阳离子交换量

实验原理：

土壤是环境中污染物迁移转化的重要场所，土壤的吸附和离子交换能力又和土壤的组成、结构等有关，因此对土壤性能的测定，有助于了解土壤对污染物质的净化及对污染负荷的允许程度。

土壤中主要存在三种基本成分，一是无机物，二是有机物，三是微生物。在无机物中，粘土矿物是其主要部分。粘土矿物的晶格结构中存在许多层状的硅铝酸盐，其结构单元是硅氧四面体和铝氧八面体。四面体硅层中的Si4-常被Al3+离子部分取代；八面体铝氧层中的Al3+可部分地被Fe2+、Mg2+等离子取代，取代的结果便在晶格中产生负电荷。这些电荷分布在硅铝酸盐的层面上，并以静电引力吸附层间存在的阳离子，以保持电中性。这些阳离子主要是Ca、Mg、Al、Na、K、H等，它们往往被吸附于矿物胶体表面上，决定着粘土矿物的阳离子交换行为。

土壤中存在的这些阳离子可被某些中性盐水溶液中的阳离子交换。当溶液中交换剂浓度大、交换次数增加时，交换反应可趋于完全。同时，交换离子的本性，土壤的物理状态等对交换完全也有影响。若用过量的强电解质，如硫酸溶液，把交换到土壤中去的钡离子交换下来，这时由于生成了硫酸钡沉淀，且由于氧离子的交换吸附能力很强，交换基本完全。这样，通过测定交换反应前后硫酸含量变化，可算出消耗的酸量，进而算出阳离子交换量。这种交换量是土壤的阳离子交换总量，通常用每1000克干土中的厘摩尔数表示。

实验目的：

1．测定污灌区表层和深层土的阳离子交换总量。

2．了解污灌对阳离子交换量的影响。

仪器与试剂：

电动离心机离心管锥形瓶量筒移液管滴定管试管

1N氯化钡溶液酚酞指示剂1%（W/V）硫酸溶液0.2N 土壤实验过程：

1.0.1N氢氧化钠标准溶液的标定：称2克分析纯氢氧化钠，溶解

在500ml煮沸后冷却的蒸馏水中。称取0.5克（分析天平上称）于105C烘箱中烘干后的邻苯二甲酸氢钾两份，分别放入250毫升锥形瓶中，加100毫升煮沸冷的蒸馏水，溶完再加4滴酚酞指示剂，用配制的氢氧化钠标准溶液滴定到淡红色，在用煮沸冷却后的蒸馏水做一个空白试验，并从滴定邻苯二甲酸氢钾的氢氧化钠溶液中扣除空白值。

2.取4个洗净烘干且重量相近的50ml离心管，分别放在烧杯上在分析天平上称出质量（W克）。往其中的两个管中各加入1克左右的污灌区表层风干土壤，另外两管中加入1克左右的深层风干土。

3.从烧杯中取下离心管，用量筒向各管中加入20ml氯化钡溶液，加完用玻璃棒搅拌管内容物4min。然后将4支离心管放入离心机内，以每分钟3000转的转速离心10min，离心完倒尽上层溶液。然后再加入20ml氯化钡溶液，重复上述步骤在交换一次。离心完保留离心管内的土层。

4.向离心管内倒入20毫升蒸馏水，用玻璃棒搅拌管内容物1分钟。再在离心机内离心，直到土壤全部沉积在管底部，上层溶液澄清为止。倒尽上层清夜，将离心管连同管内土样一起，放在相应的烧杯上，在扭力天平上称出各管的重量（G克）。

5往离心管中移入25毫升0.2N硫酸溶液，搅拌10分钟后放置20分钟，到时离心沉降。离心完把管内清夜分别倒入4个洗净烘干的试管内，再从4个试管中各移出10毫升溶液到4个干净的100毫升锥形瓶内。另外移出两份10毫升0.2N硫酸溶液到第五、第六个锥形瓶内。在六个锥形瓶中各加入10毫升蒸馏水和1滴酚酞指示剂，用标准氢氧化钠溶液滴到红色刚好出现并于数分钟内不褪为终点。10毫升0.2N硫酸溶液耗去的氢氧化钠溶液体积（Aml）和样品消耗氢氧化钠溶液体积（Bml）,氢氧化钠溶液的准确浓度（N），连同以上的数据一起记入下表中。

6.NaOH溶液的标定：称2g分析纯氢氧化钠，溶解在500mL煮沸后冷却的蒸馏水中。称取0.5g（分析天平上称）于105℃烘箱中烘干后邻苯二甲酸氢钾两份，分别放在250mL锥形瓶中，加100mL煮沸冷却后的蒸馏水，溶完再加4滴酚酞指示剂，用配制的氢氧化钠标准溶

液滴定至淡红色。用煮沸冷却后的蒸馏水做空白实验，并从滴定邻苯二甲酸氢钾消耗的氢氧化钠标准溶液中扣除空白值。计算式：

W*1000 W------邻苯二甲酸氢钾的质量（g）N NaOH=

V NaOH-*204.23 V NaOH---耗去氢氧化钠的体积

数据处理：

按下式计算土壤阳离子交换量：

[A*2.5-B*(25+m)/10]*N*100

交换量（厘摩尔/1000g）=

干土重

式中m-----加硫酸前土壤的水量（=G-W-干土重）

实验结果：

氢氧化钠的标定

记录项 1 2 M邻苯二甲酸氢钾/g 0.4993 0.4915

V NaOH/mL 27.20 26.00

V0/mL 0.1

N NaOH/mol`L-10.08988 0.09256

N平均/mol`L-10.09122

土壤交换阳离子数据

土壤表层土深层土

A/mL 1 25.70

1 2 1 2

干土重/g 1.0020 0.9914 1.0091 1.0098 2 26.00

W/g 47.770

3 47.750

4

47.851

9

47.892

G/g 49.315

5 49.462

49.542

9

49.602

平均25.85

m/g 0.5432 0.7202 0.6819 0.7002

B/mL 19.00 18.50 17.80 18.20 N NaOH=0.09122mol/L-1

交换量146.50

66 156.81

14

170.95

23

161.25

29

平均交

换量

151.6590 166.1026