重量分析法和沉淀滴定分析课件.ppt
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1、重量分析法和沉淀滴定分析1第1页,此课件共58页哦*特点特点(1)成熟的)成熟的经典法,经典法,无标样分析法,用于仲无标样分析法,用于仲裁分析。裁分析。(2)用于常量组分的测定,准确度高,相用于常量组分的测定,准确度高,相对误差在对误差在0.1%-0.2%之间。之间。(3)耗时多、周期长,操作烦琐。耗时多、周期长,操作烦琐。(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。2第2页,此课件共58页哦5.1.2 沉淀重量法的分析过程和对沉淀的要求沉淀重量法的分析过程和对沉淀的要求被测物被测物 沉淀形沉淀形 称量形称量形溶解、加入沉淀剂溶解、加入沉
2、淀剂陈化、滤洗、烘陈化、滤洗、烘(烧烧)被测物被测物 沉淀剂沉淀剂 沉淀形沉淀形 称量形称量形滤,洗滤,洗灼烧,灼烧,800800SO42-+BaCl2 BaSO4BaSO4Mg2+(NH4)2HPO4 MgNH4PO46H2O滤,洗滤,洗灼烧灼烧 ,1100,1100Mg2P2O7Al2O3Al()3NO洗洗烘烘120120烧烧12001200滤滤NO HAl3+3NOAl()33第3页,此课件共58页哦对沉淀形的要求对沉淀形的要求1.沉淀的沉淀的 S 小小,溶解损失应,溶解损失应0.1mg。(该沉淀的定量沉淀该沉淀的定量沉淀)2.沉淀的沉淀的纯度高纯度高。(不该沉淀的不沉淀不该沉淀的不沉淀
3、,杂质少杂质少)3.便于过滤和洗涤便于过滤和洗涤。(晶形好晶形好)1.组成恒定组成恒定(定量的基础定量的基础)2.稳定稳定(量准确量准确)3.摩尔质量大摩尔质量大(称量误差小称量误差小,对对少量少量组分测定有利组分测定有利)对称量形的要求对称量形的要求为便于操作为便于操作,晶形沉淀晶形沉淀0.5g,胶状沉淀约胶状沉淀约0.2g4第4页,此课件共58页哦5.2 沉淀的溶解度及其影响因素沉淀的溶解度及其影响因素5.2.1 溶解度与溶度积溶解度与溶度积MA(固固)MA(水水)M+A-M+A-MA水水:固有溶解度固有溶解度(分子溶解度分子溶解度),用用S0表示表示溶解度溶解度:S=S0+M+=S0+A
4、-Kspa(M)a(A)活度积常数活度积常数,只与只与t有关有关S(HgCl2)=0.25molL-1Hg2+=1.710-5 molL-1S05第5页,此课件共58页哦溶度积与条件溶度积溶度积与条件溶度积M AMA=MAKspM A M MA A=Ksp M A条件溶度积常数条件溶度积常数,与条件有关与条件有关MmAn?Ksp Ksp Ksp溶度积常数,溶度积常数,与与t、I有关有关MA2:KspM A 2=Ksp M A2 6第6页,此课件共58页哦5.2.2 影响影响S S 的因素的因素1.盐效应盐效应增大溶解度增大溶解度沉淀重量法中,用沉淀重量法中,用I=0.1时时的的Ksp计算计算;
5、计算难溶盐在纯水中的溶计算难溶盐在纯水中的溶解度用解度用Ksp S/S01.61.41.21.00.001 0.005 0.01c(KNO3)/(molL-1)BaSO4AgClI ,S 7第7页,此课件共58页哦2.同离子效应同离子效应减小溶解度减小溶解度沉淀重量法总要加过量沉淀剂沉淀重量法总要加过量沉淀剂.例例:测测SO42-若加入过量若加入过量Ba2+,Ba2+=0.01molL-1S=SO42-=Ksp/Ba2+=610-10/0.01=610-8 molL-1 m(BaSO4)=610-8300233.4=0.004mg可挥发性沉淀剂过量可挥发性沉淀剂过量50%100%非挥发性沉淀剂
6、过量非挥发性沉淀剂过量20%30%8第8页,此课件共58页哦3.3.酸效应酸效应增大溶解度增大溶解度例:计算例:计算CaC2O4在不同情况下的溶解度在不同情况下的溶解度CaC2O4 Ca2+C2O42-S SKsp(CaC2O4)=10-8.6 (I0)H2C2O4 pKa1=1.3 pKa2=4.3 (I0)在纯水中在纯水中S=Ca2+=C2O42-=510-5 molL-19第9页,此课件共58页哦 在在pH=1.0的的酸性溶液中酸性溶液中CaC2O4 Ca2+C2O42-S S H+HC2O4-H2C2O4用用I0.1的常数的常数Ksp=Ca2+C2O4 =S2=C2O42-(H)(H)
7、=1 1+HH+1 1+HH+2 2 2 Ksp=Ksp =10-7.8+3.4=10-4.4(H)S =10-2.2=610-3 (molL-1)10第10页,此课件共58页哦若若pH=4.0,过量,过量H2C2O4(c=0.10molL-1)Ca2沉淀完全沉淀完全Ksp=Ksp =10-7.8+0.3=10-7.5(H)11第11页,此课件共58页哦Ksp较大较大,S2-定量成为定量成为HS-,产生同量产生同量OH-假设假设 MnS+H2O=Mn2+HS+OH S S S例:例:计算计算MnS在纯水中的溶解度在纯水中的溶解度Ksp10-12.6,H2S pKa1=7.1 pKa2=12.9
8、12第12页,此课件共58页哦检验:检验:OH-=S=10-4.6 molL-1,H+=10-9.4 molL-1 S(H)110-9.4+12.9+10-18.8+20.01 +103.5+101.2103.5 S2-HS-H2S 主要以主要以HS-存在存在故假设合理。故假设合理。7.1pKa112.9pKa2pHS2H2SHS9.4亦可不必计算,由优势区域图可知:亦可不必计算,由优势区域图可知:13第13页,此课件共58页哦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4.络合效应络
9、合效应增大溶解度增大溶解度K Ksp=Ag Cl-=Ag+Cl-Ag(Cl)=Ksp(1+Cl 1+Cl2 2+-Ag+Cl-AgCl Cl-AgCl,AgCl2-,S=Ag=K Ksp/Cl-=Ksp(+1+Cl 2+14第14页,此课件共58页哦 酸效应酸效应 络合效应共存络合效应共存H+YHiYHPbC2O4=Pb2+C2O42-PbYHC2O4,H2C2O4Ksp10-9.7 pH=4.0,C2O4=0.2molL-1,Y=0.01molL-1 C2O4(H)100.3 Y(H)108.6Y=Y/Y(H)=10-10.6 mol L-1 Pb(Y)1+10-10.6+18.0107.4
10、15第15页,此课件共58页哦Ksp=Ksp Pb(Y)C2O4(H)=10-9.7+7.4+0.3=10-2.0在此条件下,在此条件下,PbC2O4不沉淀不沉淀 Ca(Y)=1+10-10.6+10.7=100.4Ksp=Ksp Ca(Y)C2O4(H)=10-7.8+0.4+0.310-7.1此时,此时,CaC2O4沉淀否?沉淀否?Ca2沉淀完全,则沉淀完全,则Pb2,Ca2可分离。可分离。16第16页,此课件共58页哦5.5.影响影响S S 的其他因素的其他因素温度温度:t,S 溶解热不同溶解热不同,影响不同影响不同.室温过滤可减少损失室温过滤可减少损失.颗粒大小颗粒大小:小颗粒溶解度大
11、小颗粒溶解度大,需陈化需陈化.溶剂溶剂:相似者相溶相似者相溶,加入有机溶剂,加入有机溶剂,S17第17页,此课件共58页哦 沉淀类型晶形沉淀无定形沉淀CaC2O4,BaSO4凝乳状胶体MgNH4PO4AgClFe(OH)3颗粒直径0.11m0.020.1m 3molL-1,胶冻胶冻Fe(OH)3(胶体胶体)慢慢,均匀沉淀均匀沉淀,显微镜可见结晶显微镜可见结晶 几十几十cm3的的 大晶体大晶体酒石酸氢钾酒石酸氢钾慢慢(一天降一天降0.1,经半年经半年)洁洁(双层窗双层窗,换衣换衣,无尘无尘)沉淀沉淀 K sp S晶核晶核22第22页,此课件共58页哦1、吸附共沉淀(服从吸附规则)、吸附共沉淀(服
12、从吸附规则)当一种难溶物质从溶液中沉淀析出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,这种现象称为带下来而混杂于沉淀中,这种现象称为共沉淀。例如,用沉淀剂共沉淀。例如,用沉淀剂BaClBaCl2 2沉淀沉淀SOSO4 42-2-时,如试液中含有时,如试液中含有FeFe3+3+,则在,则在BaSOBaSO4 4沉淀中常含有沉淀中常含有FeFe2 2(SO(SO4 4)3 3 。产生共沉淀。产生共沉淀的原因是表面吸附、形成混晶、吸留和的原因是表面吸附、形成混晶、吸留和包藏等,其中主要是表面吸附。包藏等,其中主要是表面吸附。
13、5.4 沉淀沾污的原因及提高纯度的方法沉淀沾污的原因及提高纯度的方法23第23页,此课件共58页哦(1 1)表面吸附)表面吸附 由于沉淀表面离子电荷的作用力未完全平衡,由于沉淀表面离子电荷的作用力未完全平衡,因而在沉淀表面上产生了一种自由力场,特别因而在沉淀表面上产生了一种自由力场,特别是在棱角和顶角,自由力场更显著。于是溶液是在棱角和顶角,自由力场更显著。于是溶液中带相反电荷的离子被吸附到沉淀表面上,形中带相反电荷的离子被吸附到沉淀表面上,形成第一吸附层。优先吸附:成第一吸附层。优先吸附:a.a.与沉淀中的离子相同的;与沉淀中的离子相同的;b.b.大小相近、电荷相等的离子;大小相近、电荷相等
14、的离子;c.c.能与沉淀中的离子生成溶解度较小的物质的离子。能与沉淀中的离子生成溶解度较小的物质的离子。24第24页,此课件共58页哦 第一吸附层又吸引带相反电荷的离子,构第一吸附层又吸引带相反电荷的离子,构成电中性的双电层。沉淀吸附杂质的量还成电中性的双电层。沉淀吸附杂质的量还与下列因素有关:与下列因素有关:a.a.沉淀的总表面积沉淀的总表面积 b.b.杂质离子的浓度杂质离子的浓度 c.c.温度温度 吸附与解吸是可逆过程,吸附是放热过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,沉淀吸附杂质的程,所以增高溶液温度,沉淀吸附杂质的量将减少。量将减少。是胶体沉淀不纯的主要原因是胶体沉淀
15、不纯的主要原因,洗涤洗涤25第25页,此课件共58页哦2.2.混晶混晶 如果试液中的杂质与沉淀具有相同的晶格,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。的离子半径,杂质将进入晶格排列中形成混晶。最好先将这类杂质分离。最好先将这类杂质分离。3 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包藏常指母液机械地包藏在沉淀中 是晶形沉淀不纯的主要原因是晶形沉淀不纯的主要原因,陈化或重结晶陈化或重结晶26第2
16、6页,此课件共58页哦2 继沉淀(后沉淀继沉淀(后沉淀)Postprecipitation 一种本来难于析出沉淀的物质,或是形一种本来难于析出沉淀的物质,或是形成稳定的过饱和溶液而不能单独沉淀的物成稳定的过饱和溶液而不能单独沉淀的物质,在另一种组分沉淀之后被质,在另一种组分沉淀之后被“诱导诱导”而随而随后也沉淀下来的现象,且它们沉淀的量随后也沉淀下来的现象,且它们沉淀的量随放置的时间而加多。放置的时间而加多。缩短沉淀与母液共置的时间缩短沉淀与母液共置的时间 例例 CaC2O4)C2O42-)Mg2+)C2O42-CuS)S2-)Zn2+)S2-27第27页,此课件共58页哦 继沉淀与共沉淀现象
17、的区别:继沉淀与共沉淀现象的区别:(1)继沉淀引入杂质的量,随沉淀在试液中放置时间增继沉淀引入杂质的量,随沉淀在试液中放置时间增加而增加,而共沉淀量受放置时间影响小。加而增加,而共沉淀量受放置时间影响小。(2 2)不论杂质是在沉淀之前就存在的,还是沉淀后加入的,)不论杂质是在沉淀之前就存在的,还是沉淀后加入的,继沉淀引入杂质的量基本上一致。继沉淀引入杂质的量基本上一致。(3 3)温度升高,继沉淀现象更为严重。)温度升高,继沉淀现象更为严重。(4 4)继沉淀引入杂质的量,有时比共沉淀严重得多。)继沉淀引入杂质的量,有时比共沉淀严重得多。在重量分析法中,共沉淀和继沉淀是消极因素,而在重量分析法中,
18、共沉淀和继沉淀是消极因素,而在痕量组分富集分离中,确是一种积极因素。在痕量组分富集分离中,确是一种积极因素。28第28页,此课件共58页哦 5.4.3 减少沉淀玷污的方法减少沉淀玷污的方法(1)选择适当的分析步骤。)选择适当的分析步骤。(2)选择合适沉淀剂。如选择有机沉淀剂。)选择合适沉淀剂。如选择有机沉淀剂。(3)改变杂质的存在形式。)改变杂质的存在形式。(4)改善沉淀条件。包括溶液浓度、酸度、试剂加)改善沉淀条件。包括溶液浓度、酸度、试剂加入次序和速度、陈化等。(入次序和速度、陈化等。(见表见表)(5)再沉淀:将得到的沉淀过滤后溶解,再进行第二次)再沉淀:将得到的沉淀过滤后溶解,再进行第二
19、次沉淀。沉淀。29第29页,此课件共58页哦5.5 5.5 沉淀条件的选择沉淀条件的选择5.5.1 晶形沉淀的条件晶形沉淀的条件 如何获得纯净和颗粒大的沉淀。如何获得纯净和颗粒大的沉淀。(1)沉沉淀淀在在较较稀稀的的溶溶液液中中进进行行。溶溶液液的的相相对对过过饱饱和和度度不不大大,有有利利于于形形成成大大颗颗粒粒的的沉沉淀淀。为为避避免免溶溶解解损损失失,溶溶液液的的浓浓度度不宜太稀。不宜太稀。(2)搅搅拌拌下下慢慢慢慢加加入入沉沉淀淀剂剂,避避免免局局部部过过浓浓生生成成大大量量晶晶核。核。(3)在在热热溶溶液液中中进进行行沉沉淀淀。增增大大沉沉淀淀的的溶溶解解度度,降降低低溶溶液液的的相
20、相对对过过饱饱和和度度,获获得得大大颗颗粒粒沉沉淀淀;减减少少对对杂杂质质的的吸吸附附。但但要要冷冷却却至至室室温温后后再再过过滤滤,以以减减少少溶溶解解损失。损失。30第30页,此课件共58页哦(4)陈陈化化:沉沉淀淀完完全全后后,让让沉沉淀淀与与母母液液一一起起放放置置一一段段时时间间,使使小小晶晶粒粒溶溶解解,大大晶晶粒粒则则逐逐渐渐长长大大;不不完完整整的的晶晶粒粒转转化化为为较较完完整整的的晶晶粒粒;亚亚稳稳态态的的沉沉淀淀转转化化为为稳稳定定态态的的沉沉淀淀;使使沉沉淀淀更更加加纯纯净净。但但对对混混晶晶共共沉沉淀淀、继继沉沉淀无效。淀无效。31第31页,此课件共58页哦(1)在)
21、在热热的、的、浓浓的溶液中,不断的溶液中,不断搅拌搅拌下进下进行沉淀。行沉淀。在在热热和和浓浓的的溶溶液液中中,离离子子的的水水化化程程度度降降低低,有有利利于于得得到到含含水水量量小小、体体积积小小、结结构构紧紧密密的的沉淀,沉淀颗粒容易凝聚。沉淀,沉淀颗粒容易凝聚。防防止止形形成成胶胶体体溶溶液液,减减少少沉沉淀淀表表面面对对杂杂质质的吸附。的吸附。沉沉淀淀完完毕毕,用用热热水水稀稀释释、搅搅拌拌,使使吸吸附附在在沉淀表面的杂质离开沉淀表面进入溶液。沉淀表面的杂质离开沉淀表面进入溶液。5.2.2 无定形沉淀的条件无定形沉淀的条件32第32页,此课件共58页哦(2)沉淀时加入大量)沉淀时加入
22、大量电解质电解质或某些能引起沉淀微粒凝或某些能引起沉淀微粒凝聚的胶体。因电解质能中和胶体微粒的电荷,减低聚的胶体。因电解质能中和胶体微粒的电荷,减低其水化程度,有利于胶体颗粒的凝聚。为防止洗涤其水化程度,有利于胶体颗粒的凝聚。为防止洗涤沉淀时发生胶溶现象,洗涤液中也应加入适量电解沉淀时发生胶溶现象,洗涤液中也应加入适量电解质。(质。(NH4Cl、NH4NO3)。)。例例 测测SiO2,在强酸性介质中析出带负电荷的硅胶,在强酸性介质中析出带负电荷的硅胶沉淀,沉淀不完全,向溶液加入带正电荷的动物胶,沉淀,沉淀不完全,向溶液加入带正电荷的动物胶,相互凝聚作用,使硅胶沉淀完全。相互凝聚作用,使硅胶沉淀
23、完全。(3)沉淀完毕,趁热过滤,不必陈化。)沉淀完毕,趁热过滤,不必陈化。33第33页,此课件共58页哦5.5.3 5.5.3 均匀沉淀法均匀沉淀法 通过缓慢的化学反应过程,逐步地、均匀地在溶通过缓慢的化学反应过程,逐步地、均匀地在溶液中产生沉淀剂,使沉淀在整个溶液中均匀地慢慢液中产生沉淀剂,使沉淀在整个溶液中均匀地慢慢地形成,得到大颗粒的沉淀。对形成混晶和继沉淀地形成,得到大颗粒的沉淀。对形成混晶和继沉淀无效。无效。用均匀沉淀法得到的沉淀,颗粒较大,表面吸附杂用均匀沉淀法得到的沉淀,颗粒较大,表面吸附杂质少,易过滤、易洗。用均匀沉淀法,甚至可以得到晶质少,易过滤、易洗。用均匀沉淀法,甚至可以
24、得到晶形的形的Fe2O3nH2O,Al2O3nH2O等水合氧化物沉淀。但均等水合氧化物沉淀。但均匀沉淀法仍不能避免后沉淀和混晶共沉淀现象匀沉淀法仍不能避免后沉淀和混晶共沉淀现象。34第34页,此课件共58页哦(1 1)控制溶液控制溶液pHpH值的均匀沉淀法值的均匀沉淀法 沉沉淀淀CaC2O4:于于酸酸性性含含Ca2+的的试试液液中中加加入入过过量量草草酸酸,利利用用尿尿素素水水解解产产生生NH3逐逐步步提提高高溶溶液液的的pH,使使CaC2O4均均匀缓慢地形成。匀缓慢地形成。CO(NH2)2 +H2O 2NH 2NH3 3+CO+CO2 2 (2)酯类或其它有机化合物水解,产生沉淀剂阴离子。)
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