第7章、重量分析法和沉淀滴定法.ppt
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1、7-1 重量分析概述重量分析概述 重重量量分分析析法法(或或称称重重量量分分析析)是是用用适适当当方方法法先先将将试试样样中中的的待待测测组组分分与与其其他他组组分分分分离离,然然后后用用称称量量的的方方法法测测定定该该组组分分的的含含量量。待待测测组组分分与与试试样样中中其其他他组组分分分分离离的的方方法法,常常用用的的有有下下面面两种:两种:(1)沉淀法:)沉淀法:(2)汽化法:)汽化法:第七章、重量分析法和沉淀滴定法第七章、重量分析法和沉淀滴定法 重量分析中的全部数据都是由分析天平称量得来的。在分析过程中一般不需要基准物质和由容量器皿引入的数据,因而没有这方面的误差。l 重量法不足之处是
2、操作较烦,费时较多,不适于生产中的控制分析,对低含量组分的测定误差较大。l 重量法中以沉淀法应用较多,故本章重量法中以沉淀法应用较多,故本章主要讨论沉淀法。主要讨论沉淀法。7-2 重量分析对沉淀的要求重量分析对沉淀的要求一、对沉淀形式的要求一、对沉淀形式的要求 1、沉淀要完全,沉淀的溶解度要小。2、沉淀要纯净,尽量避免混进杂质,并应易于过滤和洗涤。晶形沉淀 非晶形沉淀 3、易转化为称量形式。二、对称量形式的要求二、对称量形式的要求l 1、组成必须与化学式完全符合,这是对称量形式最重要的要求。l 2、称量形式要稳定,不易吸收空气中的水分和CO2,在干燥、灼烧时不易分解等,否则就不适于用作称量形式
3、。l 3、称量形式的摩尔质量尽可能地大,则少量的待测组分可以得到较大量的称量物质,从而提高分析灵敏度,减少称量误差。三、沉淀剂的选择三、沉淀剂的选择 应根据对沉淀的要求来考虑沉淀剂的选择;此外,还要求沉淀剂应具有较好的选择性,即要求沉淀剂只能和待测组分生成沉淀,而与试液中的其他组分不起作用。应尽可能选用易挥发或易灼烧除去的沉淀剂。7-3 沉淀完全的程度与沉淀完全的程度与影响沉淀溶解度的因素影响沉淀溶解度的因素l 利用沉淀反应进行重量分析时,沉淀反应是否进行完全,可以根据反应达到平衡后,溶液中未被沉淀的待测组分的量来衡量。l 在重量分析中,为了满足定量分析的要求,必须考虑影响沉淀溶解度的各种因素
4、,以便选择和控制沉淀的条件。一、沉淀平衡,溶度积一、沉淀平衡,溶度积l 难溶化合物MA在饱和溶液中的平衡可表示为:l MA(固)M+A-(溶液)l在一定温度下,MA的活度积Kap是一常数:l (aM+)(aA-)=Kap l活度=活度系数浓度(书180页)l活度系数与溶液中离子强度有关。l简化:M+A-=S02=Ksp l溶度积Ksp只在一定条件下才是一个常数。二、影响沉淀溶解度的因素二、影响沉淀溶解度的因素l1、共同离子效应(有利)l 常加入过量沉淀剂,利用共同离子效应来降低沉淀的溶解度,以使沉淀完全。l 必须指出,沉淀决不能加得太多,否则可能发生其他影响(如盐效应、配位效应等),反而使沉淀
5、的溶解度增大。l2、盐效应(不利)l 应该指出,如果沉淀本身的溶解度很小,一般来讲,盐效应的影响很小,可以不予考虑。3、酸效应(不利)、酸效应(不利)溶液的酸度对沉淀溶解度的影响,称为酸效应。与书109页EDTA的酸效应有雷同的地方。l 4、配位效应(不利)、配位效应(不利)l l 若溶液中存在配位剂,它能与生成沉淀的离子形成配合物,刚它会使沉淀溶解度增大,甚至不产生沉淀,这种现象称为配位效应。小结小结l 依据以上讨论的共同离子效应、盐效应、酸效应和配位效应对沉淀溶解度的影响程度,在进行沉淀反应时,对无配位反应在强酸盐沉淀,应主要考虑共同离子效应和盐效应;对弱酸盐或难溶酸盐,多数情况应主要考虑
6、酸效应;在有配位反应,尤其在能形成较稳定的配合物,而沉淀的溶解度又不太小时,则应主要考虑配位效应。除上述因素外,温度、其他溶剂的存在及沉淀本身颗粒的大小和结构,也都对沉淀的溶解度有所影响。l(1)温度的影响l 见书183页l(2)溶剂的影响l 见书183页 l(3)沉淀颗粒大小和结构的影响l 见书183页7-4 影响沉淀纯度的因素影响沉淀纯度的因素l一、共沉淀一、共沉淀l 当一种难溶物质从溶液中沉淀析出时,溶液中的某些可溶性杂质会被沉淀带下来而混杂于沉淀中,这种现象称为共沉淀。l 因共沉淀而使沉淀玷污,这是重量分析中最重要的误差来源之一。产生共沉淀的原因是表面吸附、形成混晶、吸留和包藏等,其中
7、主要的是表面吸附。1、表面吸附、表面吸附l (1)沉淀的总表面积越大,吸附杂质就越多;因此,应创造条件使晶形沉淀的颗粒增大或使非晶形沉淀的结构适当紧密些,以减少总表面积,从而减小吸附杂质的量。l (2)溶液中杂质离子的浓度越大,吸附现象越严重;但当浓度增大到一定程度,增加的吸附量将减小;而在稀溶液中杂质的浓度增加,吸附量的增多就很明显。l (3)吸附与解吸是可逆过程,吸附是放热过程,所以增高溶液温度,沉淀吸附杂质的量将会减小。2、混晶、混晶 如果试液中的杂质与沉淀具有相同的晶格,或杂质离子与构晶离子具有相同的电荷和相近的离子半径,杂质将进入晶格排列中形成混晶,而玷污沉淀。为减免混晶的生成,最好
8、事先将这类杂质分离除去。3、吸留和包藏、吸留和包藏 吸留是被吸附的杂质机械地嵌入沉淀中。包藏常指母液机械地包藏在沉淀中。这两类共沉淀不能用洗涤的方法将杂质除去,可以借改变沉淀条件、陈化或重结晶的方法来减免。二、后沉淀二、后沉淀l 后沉淀是由于沉淀速度的差异,而在已形成的沉淀上形成第二种不溶物质,这种情况大多发生在特定组分形成的稳定的过饱和溶液中。l 后沉淀所引入的杂质量比共沉淀要多,且随着沉淀放置时间的延长而增多。因此,为防止后沉淀现象的发生,某些沉淀的陈化时间不宜过久。三、获得纯净沉淀的措施三、获得纯净沉淀的措施l1、采用适当的分析程序和沉淀方法。l2、降低易被吸附离子的浓度。l3、针对不同
9、类型的沉淀,选用适当的沉淀条件。l4、在沉淀分离后,用适当的洗涤剂洗涤沉淀。l5、必要时进行再沉淀(或称二次沉淀),即将沉淀过滤、洗涤、溶解后,再进行一次沉淀。7-5 沉淀的形成与沉淀的条件沉淀的形成与沉淀的条件一、沉淀的形成 沉淀的形成一般要经过晶核形成和晶核长大两个过程。1、聚集速率:、聚集速率:v=K(Q-S)/S Q为加入沉淀剂瞬间,生成沉淀物质的浓度。S为沉淀的溶解度。(Q-S)为沉淀物质的过饱和度。(Q-S)/S为相对过饱和度。K为比例常数。2、定向速率、定向速率l 在聚集的同时,构晶离子在一定晶格中定向排列的速率称为定向速率。l 定向速率主要决定于沉淀物质的本性。一般极性强的盐类
10、具有较大的定向速率。l 因此,沉淀的类型,不仅决定于沉淀的本质,也决定于沉淀时的条件;若适当改变沉淀条件,也可能改变沉淀的类型。二、沉淀条件的选择二、沉淀条件的选择l 1、在适当稀的溶液中进行沉淀,以降低相对过饱和度。l 2、在不断搅拌下慢慢地滴加稀的沉淀剂,以免局部相对过饱和度太大。l 3、在热溶液中进行沉淀,使溶解度略有增加,相对过饱和度降低。l 4、陈化。l 5、采用均相沉淀法。l 6、其他措施:见书188-189页。7-6 重量分析的计算和应用示例重量分析的计算和应用示例一、重量分析结果的计算一、重量分析结果的计算1、概念 化学因数(换算因数)2、公式 待测组分在试样中的质量分数公式:
11、m待测组分W待测组分=100%=(书189页)m试样分数二、应用示例二、应用示例1、硫酸根的测定 见书190-191页2、硅酸盐中二氧化硅的测定 见书191页3、磷的测定 见书191-192页4、其他 见书192页7-7 沉淀滴定法概述沉淀滴定法概述l 沉淀滴定法是以沉淀反应为沉淀滴定法是以沉淀反应为基础的一种滴定分析方法。虽然基础的一种滴定分析方法。虽然能形成沉淀的反应很多,但是能能形成沉淀的反应很多,但是能用于沉淀滴定的反应并不多,因用于沉淀滴定的反应并不多,因为沉淀滴定法的反应必须满足下为沉淀滴定法的反应必须满足下列几点要求:列几点要求:(1)沉淀的溶解度很小;沉淀的溶解度很小;(2)反
12、反应应速速度度快快,不不易易形形成成过饱和溶液;过饱和溶液;(3)有有确确定定化化学学计计量量点点的的简简单方法;单方法;(4)沉淀的吸附现象应不妨沉淀的吸附现象应不妨碍化学计量点的测定。碍化学计量点的测定。目目前前在在生生产产上上应应用用较较广广的的是是生生成成难难溶溶性性银银盐的反应,例如盐的反应,例如 Ag+Cl-AgCl Ag+SCN-AgSCN 利利用用生生成成难难溶溶性性银银盐盐反反应应来来进进行行测测定定的的方方法法,称称为为银银量量法法。银银量量法法可可以以测测定定C1、Br、I、Ag+、SCN等等,还还可可以以测测定定经经过过处处理理而而能能定定量量地地产产生生这这些些离离子
13、子的的有有机机物物,如如666、二二氯氯酚等有机药物的测定。酚等有机药物的测定。银银量量法法根根据据指指示示终终点点的的方方法法不不同同,可可分分为为直接法和间接法两类。直接法和间接法两类。1、直接法、直接法 是利用沉淀剂作标准溶液,直接滴定被是利用沉淀剂作标准溶液,直接滴定被测物质。例如在中性溶液中用测物质。例如在中性溶液中用K2CrO4作指示作指示剂,用剂,用AgNO3标准溶液直接滴定标准溶液直接滴定C1-或或Br-。2、间接法、间接法 是是加加入入一一定定过过量量的的沉沉淀淀剂剂标标准准溶溶液液于于被被测测定定物物质质的的溶溶液液中中,再再利利用用另另外外一一种种标标准准溶溶液液滴滴定定
14、剩剩余余的的沉沉淀淀剂剂标标准准溶溶液液。例例如如测测定定C1-时时,先先将将过过量量的的AgNO3标标准准溶溶液液,加加入入到到被被测测定定的的C1-溶溶液液中中、过过量量的的Ag+再再用用KSCN标标准准溶溶液液返返滴滴定定。以以铁铁铵铵矾矾作作指指示示剂剂。在在间间接接法中采用两种标准溶液。法中采用两种标准溶液。沉沉淀淀滴滴定定法法和和其其他他滴滴定定分分析析法法一一样样,它它的的关关键键问问题题是是正正确确测测定定计计量量点点,使使滴滴定定终终点点与与计计量量点点尽尽可可能能地地一一致致,以以减减少少滴滴定定误误差差。因因此此,下下边边将将重重点点讨讨论论银银量量法中常用的几种确定终点
15、的方法。法中常用的几种确定终点的方法。银银量量法法主主要要用用于于化化学学工工业业和和冶冶金金工工业业如如烧烧碱碱厂厂、食食盐盐水水的的测测定定。电电解解液液中中C1-的的测测定定以以及及农农业业、三三废废等等方方面面氯氯离离子的测定。子的测定。一、莫尔法一、莫尔法 (一一)原理原理 在测定在测定C1时,滴定反应式为:时,滴定反应式为:Ag+ClAgCl(白色白色)2 Ag+CrO42Ag2CrO4(砖红色砖红色)根根 据据 分分 步步 沉沉 淀淀 原原 理理,由由 于于 AgCl的的 溶溶 解解 度度(1.3105 mol/L:)小小于于Ag2CrO4的的溶溶解解度度(7.9105 mol/
16、L),所所以以在在滴滴定定过过程程中中AgCl首首先先沉沉淀淀出出来来。随随着着AgNO3溶溶液液的的不不断断加加入入AgCl沉沉淀淀不不断断生生成成,溶溶液液中中的的C1-浓浓度度越越来来越越小小,Ag+的的浓浓度度相相应应地地愈愈来来愈愈大大,直直至至与与Ag+CrO42-KSP(Ag2CrO4)时时,便便出出现现砖砖红红色色的的Ag2CrO4沉淀,借此可以指示滴定的终点。沉淀,借此可以指示滴定的终点。7-8 银量法滴定终点的确定银量法滴定终点的确定 用用莫莫尔尔法法测测定定Ag+时时,不不能能直直接接用用NaCl标标准准溶溶液液滴滴定定,因因为为先先生生成成大大量量的的Ag2CrO4沉沉
17、淀淀凝凝聚聚之之后后,再再转转化化AgCl的的反反应应进进行行极极慢慢,使使终终点点出出现现过过迟迟。因因此此,如如果果用用莫莫尔尔法法测测Ag+时时,必必须须采采用用返返滴滴定定法法,即即先先加加一一定定体体积积过量的过量的NaCl标准溶液滴定剩余的标准溶液滴定剩余的Cl。莫莫尔尔法法也也使使用用于于测测定定氰氰化化物物和和溴溴化化物物,但但是是AgBr沉沉淀淀严严重重吸吸附附Br-,使使终终点点提提早早出出现现,所所以以当当滴滴定定至至终终点点时时必必须须剧剧烈烈摇摇动动。因因为为AgI吸吸附附I-和和AgSCN吸吸附附SCN-更更为为严严重重,所所以以莫莫尔法不适合于碘化物和硫氰酸盐的测
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