6-重量分析法和沉淀滴定.ppt
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1、第六章第六章重量分析法和沉淀滴定法重量分析法和沉淀滴定法第一节第一节 重量分析法概述重量分析法概述 (Brief introduction)(Brief introduction)一、一、重量分析法的分类和特点重量分析法的分类和特点(gravimetrygravimetry)通过物理或化学反应将试样中待测组分与替他组分分通过物理或化学反应将试样中待测组分与替他组分分离,然后用离,然后用称量的方法称量的方法来确定被测组分百分含量的分析方来确定被测组分百分含量的分析方法。法。煤样测硫煤样测硫MgO+Na2CO3熔融熔融SO42-BaCl2BaSO4过滤、洗涤、灼烧过滤、洗涤、灼烧BaSO4称量称量
2、计算计算S含量含量第一节第一节 重量分析法概述重量分析法概述(1 1)沉淀法沉淀法 Precipitation methodPrecipitation methodPrecipitation methodPrecipitation method沉淀法是重量分析法中的主要方法。被测组分以微溶化合物沉淀法是重量分析法中的主要方法。被测组分以微溶化合物的形式沉淀出来,再将沉淀过滤、洗涤、烘干或灼烧,最后称重并的形式沉淀出来,再将沉淀过滤、洗涤、烘干或灼烧,最后称重并计算其含量。计算其含量。1.1.分类(按分离方法不同)分类(按分离方法不同)SiO2AlO32H2ONa2CO3Na2SiO3H+H2S
3、iO3熔融熔融洗涤、过滤、烘干或灼烧洗涤、过滤、烘干或灼烧SiO2(称重)例如例如:土壤中土壤中SiO2测定测定第一节第一节 重量分析法概述重量分析法概述(2 2)气化法)气化法(又称为挥发法)(又称为挥发法)Gasification method Gasification method 利用物质的挥发性质,通过加热或其他方法使试样中待测组利用物质的挥发性质,通过加热或其他方法使试样中待测组分挥发逸出,然后根据试样质量的减少计算该组分的含量;或当该分挥发逸出,然后根据试样质量的减少计算该组分的含量;或当该组分逸出时,选择适当吸收剂将它吸收,然后根据吸收剂质量的增组分逸出时,选择适当吸收剂将它吸
4、收,然后根据吸收剂质量的增加计算该组分的含量加计算该组分的含量。1.1.分类(按分离方法不同)分类(按分离方法不同)试样加热前后质量差H2O%=试样重100例如:例如:Ba2Cl2H2O中中H2O测定测定第一节第一节 重量分析法概述重量分析法概述(3 3)电解法)电解法 ElectrogravimetryElectrogravimetry method method利用电解原理,用电子作沉淀剂使金属离子在电极上还原析利用电解原理,用电子作沉淀剂使金属离子在电极上还原析出,然后称量,求得其含量。出,然后称量,求得其含量。1.1.分类(按分离方法不同)分类(按分离方法不同)SO42-SO42-Cu
5、2+Cu2+H2Oee例:在例:在0.5 mol/L H2SO4 溶液中电解溶液中电解CuSO4阴极反应阴极反应Cu2+2e=CuO2 在阳极上逸出在阳极上逸出Cu在阴极上沉积在阴极上沉积电解完成以后,取出电极称重,电极电解完成以后,取出电极称重,电极增加的重量即为溶液中增加的重量即为溶液中Cu的量。的量。2H2O=O2+4H+4e阳极反应阳极反应第一节第一节 重量分析法概述重量分析法概述 (Brief introduction)(Brief introduction)2.2.特点特点(1 1)成熟的经典法,无标样分析法,用于仲裁分析)成熟的经典法,无标样分析法,用于仲裁分析(2 2)用于常量
6、组分的测定,准确度高)用于常量组分的测定,准确度高(RE:0.1%-0.2%)(RE:0.1%-0.2%)(3 3)耗时多、周期长,操作烦琐)耗时多、周期长,操作烦琐,不适于控制分析不适于控制分析(4 4)常量的硅、硫、镍等元素的精确测定仍采用重量法)常量的硅、硫、镍等元素的精确测定仍采用重量法常用仪器常用仪器第一节第一节 重量分析法概述重量分析法概述二、重量分析对沉淀形式和称量形式的要求二、重量分析对沉淀形式和称量形式的要求1 1、概念、概念沉淀形式:沉淀形式:沉淀的化学组成沉淀的化学组成称量形式:称量形式:沉淀经烘干或灼烧后,供最后称量的化学组成沉淀经烘干或灼烧后,供最后称量的化学组成沉淀
7、重量法:沉淀重量法:利用沉淀反应将待测组分以难溶化合物形式沉淀下来,经过利用沉淀反应将待测组分以难溶化合物形式沉淀下来,经过滤、洗涤、烘干、灼烧后,转化成具有确定组成的滤、洗涤、烘干、灼烧后,转化成具有确定组成的称量形式称量形式,称,称量并计算被测组分含量的分析方法。量并计算被测组分含量的分析方法。第一节第一节 重量分析法概述重量分析法概述2 2、分析过程、分析过程 过滤过滤过滤过滤 烘干烘干烘干烘干试样溶液试样溶液试样溶液试样溶液 +沉淀剂沉淀剂沉淀剂沉淀剂 沉淀形式沉淀形式沉淀形式沉淀形式 称量形式称量形式称量形式称量形式 洗涤洗涤洗涤洗涤 灼烧灼烧灼烧灼烧注:称量形式与沉淀形式可以相同,
8、也可以不同注:称量形式与沉淀形式可以相同,也可以不同注:称量形式与沉淀形式可以相同,也可以不同注:称量形式与沉淀形式可以相同,也可以不同 测定钡含量测定钡含量测定钡含量测定钡含量 过滤过滤过滤过滤 8008000 0C CBaBa2+2+SO+SO4 42-2-BaSOBaSO4 4 BaSO BaSO4 4 称量形式称量形式称量形式称量形式 洗涤洗涤洗涤洗涤 灼烧灼烧灼烧灼烧沉淀形式沉淀形式 测定钙含量测定钙含量 过滤过滤过滤过滤 烘干烘干烘干烘干CaCa2+2+C+C2 2OO4 42-2-CaCCaC2 2OO4 4 2H2H2 2O O CaOCaO 洗涤洗涤洗涤洗涤 灼烧灼烧灼烧灼烧
9、沉淀形式沉淀形式称量形式称量形式称量形式称量形式第一节第一节 重量分析法概述重量分析法概述沉淀沉淀烘干或灼烧烘干或灼烧溶解溶解过滤、洗涤过滤、洗涤称量恒重称量恒重3、要求、要求1)对沉淀形式的要求对沉淀形式的要求 a a沉淀完全,沉淀的溶解度小:沉淀完全,沉淀的溶解度小:溶解损失应溶解损失应0.1mg0.1mg b b易过滤和洗涤:易过滤和洗涤:希望尽量获得粗大的晶形沉淀希望尽量获得粗大的晶形沉淀 c c纯净,不含杂质:纯净,不含杂质:不该沉淀的不沉淀不该沉淀的不沉淀,杂质少杂质少 d d易转化成称量形式易转化成称量形式第一节第一节 重量分析法概述重量分析法概述2 2)对称量形式的要求)对称量
10、形式的要求 a a确定的化学组成:确定的化学组成:(定量的基础定量的基础)b b性质稳定性质稳定(量准确量准确)c c较大的摩尔质量,以减少称量误差较大的摩尔质量,以减少称量误差对于这两种称量形式的称量相对误差为:对称量形式应选择较大的摩尔质量,以减少称量误差对称量形式应选择较大的摩尔质量,以减少称量误差例:测例:测Al(Al(0.1000g的铝)AlNH3Al(OH)30.1000g0.1888g灼烧灼烧Al2O31200Al(C9H6NO)3Al8-羟基喹啉羟基喹啉烘干烘干Al(C9H6NO)30.1000g1.7040g130第一节第一节 重量分析法概述重量分析法概述第二节、沉淀的溶解度
11、及其影响因素第二节、沉淀的溶解度及其影响因素 在在利利用用沉沉淀淀反反应应进进行行重重量量分分析析时时,人人们们总总是是希希望望被被测测组组分分沉沉淀淀越越完完全全越越好好。但但是是,绝绝对对不不溶溶解解的的物物质质是是没没有有的的。重重量量分分析析一一般般要要求求沉沉淀淀溶溶解解损损失失不不超超过过0.1mg,因因此此,如如何何减减少少沉沉淀淀溶溶解解损损失失,以以保保证证重重量量分分析析结结果果的的准准确确度度是是重重量量分分析析的的一一个个问问题题。下下面面介介绍绍溶溶解解度度的一些知识。的一些知识。1.1.固有溶解度和溶解度固有溶解度和溶解度solubility(s)vS S0 0:m
12、ol/L 为分子形态的溶解度,固有溶解度为分子形态的溶解度,固有溶解度vS S:mol/L 为离子形态的溶解度为离子形态的溶解度在水溶液中,除在水溶液中,除A Am m、B Bn n了外,还有未解离的分子状态的了外,还有未解离的分子状态的A An nBmBm。AnBm(固)(固)AnBm(水)(水)mMn+nAm-沉淀沉淀-溶解平衡溶解平衡以分子形式溶解进一步解离成离子形式进一步解离成离子形式vS S(总溶解度)总溶解度):难溶化合物在水溶液中的浓度,为水中分子浓难溶化合物在水溶液中的浓度,为水中分子浓度和离子浓度之和。度和离子浓度之和。许多沉淀的许多沉淀的S SO O比较小,所以计算时,一般
13、都忽略。比较小,所以计算时,一般都忽略。MmAn型微溶化合物的溶解度MmAn溶解并达到饱和状态后,有下列平衡关系:一、溶解度、溶度积一、溶解度、溶度积2.溶度积 solubility product对于一般难溶强电解质对于一般难溶强电解质BaSO4(s)Ba2+SO42-平衡常数:Ksp(BaSO4)=c(Ba2+)c(SO42-)AmBnmAn+nBm-K Kspsp=A An+n+mmBBm-m-n n溶度积常数溶度积常数KspKsp:一定温度下难溶强电解质的饱和溶液中各组分离子浓度幂次方的乘积为一常数。一、溶解度、溶度积一、溶解度、溶度积M Mm mA An n(s(s)mMmM n+n
14、+nAnA m-m-mSmSnSnS3.溶度积与溶解度溶度积与溶解度一、溶解度、溶度积一、溶解度、溶度积二、二、影响沉淀溶解度的因素影响沉淀溶解度的因素1.1.同离子效应同离子效应2.2.盐效应盐效应3.3.酸效应酸效应4.4.配位效应配位效应5.5.其他因素其他因素构晶离子构晶离子:组成沉淀晶体的离子称为组成沉淀晶体的离子称为1.同离子效应减小溶解度减小溶解度 当沉淀达平衡后,若向溶液中加入组成沉淀的构晶离子试剂或溶液,使沉淀溶解度降低的现象称为BaSO4(s)Ba2+SO42-2525,BaSOBaSO4 4在纯水中在纯水中:在在0.10mol/LSO0.10mol/LSO4 42-2-溶
15、液中溶液中:一般沉淀剂以过量一般沉淀剂以过量50%50%100%100%为宜为宜;对非挥发性沉对非挥发性沉淀剂淀剂,一般过量一般过量20%-30%20%-30%为宜。为宜。二、二、影响沉淀溶解度的因素影响沉淀溶解度的因素2.盐效应增大溶解度s/s01.61.41.21.00.001 0.005 0.01 c KNO3/(molL-1)BaSO4AgClI ,S 是指加入易溶强电解质可使难溶电解质溶解度稍有增大的效应。是指加入易溶强电解质可使难溶电解质溶解度稍有增大的效应。高价离子的活度系数受离子强度的影响较大,构晶离子的电荷高价离子的活度系数受离子强度的影响较大,构晶离子的电荷越高,对溶解度的
16、影响越大。一般由盐效应引起沉淀溶解度的增加越高,对溶解度的影响越大。一般由盐效应引起沉淀溶解度的增加不是很大,与其它化学因素相比,影响要小得多,常可以忽略。不是很大,与其它化学因素相比,影响要小得多,常可以忽略。注:注:沉淀溶解度很小时,常忽略盐效应。沉淀溶解度很小时,常忽略盐效应。沉沉淀淀溶溶解解度度很很大大,且且溶溶液液离离子子强强度度很很高高时时,要要考考虑虑盐效应的影响。盐效应的影响。讨论:讨论:过过量量加加入入沉沉淀淀剂剂,可可增增大大构构晶晶离离子子的的浓浓度度,降降低低沉沉淀淀溶溶解解度度,减减小沉淀溶解损失。小沉淀溶解损失。过多加入沉淀剂会增大盐效应或其他配位副反应过多加入沉淀
17、剂会增大盐效应或其他配位副反应,而使溶解度增大而使溶解度增大沉淀剂用量:一般沉淀剂用量:一般 过量过量50%50%100%100%为宜为宜 非挥发性非挥发性 过量过量20%20%30%30%。3.3.酸效应酸效应(Solubility and pH)(Solubility and pH)-溶液酸度对沉淀溶解度的影响称为 酸酸度度对对强强酸酸型型沉沉淀淀物物的的溶溶解解度度影影响响不不大大,但但对对弱弱酸酸型型或或多多元元酸型沉淀物的溶解度影响较大,必须控制适宜的酸度。酸型沉淀物的溶解度影响较大,必须控制适宜的酸度。如:溶液酸度对如:溶液酸度对CaCCaC2 2O O4 4溶解度的影响溶解度的影
18、响C2O42-+H+HC2O4-HC2O4-+H+H2C2O4 CaC2O4 Ca2+C2O42-络合剂与构晶离子形成络合物,使沉淀的溶解度增大的现象 4.络合效应:S最小最小同离子效应同离子效应络合作用络合作用pCl=2.4pCl5 4 3 2 1 01086420Sx106 mol/LS(AgCl)-pCl曲线曲线Ag+Cl-AgCl Cl-AgCl,AgCl2-,有些沉淀剂本身就是络合剂,有些沉淀剂本身就是络合剂,既有同离子效应也有络合效应,对既有同离子效应也有络合效应,对沉淀溶解度的影响由沉淀剂浓度而定沉淀溶解度的影响由沉淀剂浓度而定5.其他因素:A温度温度:t,S,溶解损失,溶解损失
19、,溶解热不同,影响不同,溶解热不同,影响不同B溶剂极性溶剂极性:相似相容,相似相容,加入有机溶剂,加入有机溶剂,SC沉淀颗粒度大小沉淀颗粒度大小:同种沉淀,同种沉淀,小颗粒溶解度大小颗粒溶解度大-需陈化,得到粗大晶体需陈化,得到粗大晶体D胶体形成胶体形成:“胶溶胶溶”使使S,溶解损失溶解损失(加入大量电解质可破坏之)(加入大量电解质可破坏之)E水解作用水解作用:某些沉淀易发生水解反应,对沉淀造成影响某些沉淀易发生水解反应,对沉淀造成影响沉淀的分类沉淀的分类沉淀的分类沉淀的分类晶形沉淀晶形沉淀晶形沉淀晶形沉淀凝乳状沉淀凝乳状沉淀凝乳状沉淀凝乳状沉淀无定形沉淀无定形沉淀无定形沉淀无定形沉淀BaSO
20、BaSO4 4MgNHMgNH4 4POPO4 4实例实例实例实例 沉淀颗粒半径沉淀颗粒半径沉淀颗粒半径沉淀颗粒半径AgClAgClFeFe2 2OO3 3.n nHH2 2OOAlAl2 2OO3 3.n nHH2 2OO大大小小0.1 1 m0.02 m主要成因主要成因主要成因主要成因沉淀时的条件沉淀时的条件沉淀时的条件沉淀时的条件沉淀自身性质沉淀自身性质沉淀自身性质沉淀自身性质沉淀外观沉淀外观沉淀外观沉淀外观大大小小Crystalline precipitateCurdy precipitateAmorphous precipitate第三节第三节 沉淀的类型和沉淀的形成过程沉淀的类型和
21、沉淀的形成过程一、沉淀的类型一、沉淀的类型第三节第三节 沉淀的类型和沉淀的形成过程沉淀的类型和沉淀的形成过程(1)晶形沉淀:)晶形沉淀:颗粒直径颗粒直径0.11m,排列整齐,结构紧密,排列整齐,结构紧密,比表面积小,吸附杂质少比表面积小,吸附杂质少 易于过滤、洗涤易于过滤、洗涤。一、沉淀的类型一、沉淀的类型例:例:BaSO4(细晶形沉淀)细晶形沉淀)MgNH4PO4(粗晶形沉淀)粗晶形沉淀)(2)无定形沉淀:无定形沉淀:颗粒直径颗粒直径0.02m例:例:Fe2O3 2H2O 结构疏松结构疏松 比表面积大,吸附杂多比表面积大,吸附杂多 不易过滤、洗涤不易过滤、洗涤(3)凝乳状沉淀:颗粒直径界于两
22、种沉淀之间凝乳状沉淀:颗粒直径界于两种沉淀之间 例:例:AgC成核过程成核过程均相成核均相成核异相成核异相成核长大过程长大过程凝聚凝聚定向排列定向排列构晶离子构晶离子晶核晶核沉淀颗粒沉淀颗粒无定形沉淀无定形沉淀晶形沉淀晶形沉淀影响沉淀颗粒大小和形态的因素:影响沉淀颗粒大小和形态的因素:聚集速度聚集速度:构晶离子聚集成晶核后进一步堆积成沉淀微粒的速度构晶离子聚集成晶核后进一步堆积成沉淀微粒的速度定向速度定向速度:构晶离子以一定顺序排列于晶格内的速度构晶离子以一定顺序排列于晶格内的速度注:沉淀颗粒大小和形态决定于聚集速度和定向速度比率大小注:沉淀颗粒大小和形态决定于聚集速度和定向速度比率大小 聚集
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