无机及分析化学_第八章_沉淀溶解平衡与沉淀滴定法.doc

无机及分析化学_第八章_沉淀溶解平衡与沉淀滴定法.doc 第八章 沉淀溶解平衡与沉淀滴定法 学习要求 1(掌握溶度积原理、溶度积规则及有关沉淀溶解平衡的计算; 2(了解沉淀溶解平衡的特点; (了解莫尔法、佛尔哈德法以及吸附指示剂法的基本原理和特点; 3 4(熟悉沉淀滴定法的应用和计算; (了解重量分析法的基本原理，熟悉重量分析法的应用。 5 在含有难溶电解质固体的饱和溶液中，存在着固体与其已解离的离子间的平衡，这是一种多相的离子平衡，称为沉淀,溶解平衡。在科研和生产中，经常需要利用沉淀反应和溶解反应来制备所需要的产品，或进行离子分离、除去杂质，进行定量分析。怎样判断沉淀能否生成或溶解，如何使沉淀的生成或溶解更加完全，又如何创造条件，在含有几种离子的溶液中使某一种或某几种离子完全沉淀，而其余离子保留在溶液中，这些都是实际工作中经常遇到的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 。 第一节 沉淀溶解平衡 一、溶度积常数与溶解度 绝对不溶于水的物质是不存在的，习惯上把在水中溶解度极小的物质称为难溶物，而在水中溶解度很小，溶于水后电离生成水合离子的物质称为难溶电解质，例如BaSO，4CaCO，AgCl等。 3 难溶电解质的溶解是一个可逆过程。例如在一定温度下，把难溶电解质AgCl放入水中， ，,一部分Ag和Cl离子脱离AgCl的 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面，成为水合离子进入溶液(这一过程称为沉淀的溶 ，,解);水合Ag和Cl离子不断运动，其中部分碰到AgCl固体的表面后，又重新形成难溶固体AgCl(这一过程称为沉淀的生成)。经过一段时间，溶解的速率和生成的速率达到相等，溶液中离子的浓度不再变化，建立了固体和溶液中离子间的沉淀,溶解平衡 ，,AgClsAgCl()， 这是一种多相离子平衡，其 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 平衡常数表达式为: 注?+-,,,K,{c(Ag)/c}?{c(Cl)/c} 难溶电解质沉淀溶解平衡的平衡常数称为溶度积常数(solubility product constant)，简称 ,溶度积，记为K。 sp ??+- 对于难溶电解质～其平衡常数的表达式为活度式～即:K ,a(Ag)a(Cl) 在本章～我们讨论难溶电解质溶液～由于溶液通常很稀～离子间牵制作用较弱～浓度与活度间在数值上相差不大～我们用离子的浓度来代替活度进行计算。 ,,,,, 组成为AB的任一难溶强电解质，在一定温度下的水溶液中达到沉淀溶解平衡时，平mn 衡方程式为: n+m-(aq)+nB(aq)mAAB(s)mn 溶度积常数为: n+mm-n,,,K,{c(A)/c}?{c(B)/c} sp ,K和其它平衡常数一样，只是温度的 函 关于工期滞后的函关于工程严重滞后的函关于工程进度滞后的回复函关于征求同志党风廉政意见的函关于征求廉洁自律情况的复函 数而与溶液中离子浓度无关，K反映了难溶spsp 电解质的溶解能力，其数值可以通过实验测定，本书附录中列出了常见难溶电解质的溶度积常数。 难溶电解质的溶解度是指在一定温度下该电解质在纯水中饱和溶液的浓度。溶解度的 K大小都能表示难溶电解质的溶解能力。同类型难溶电解质的越大，其溶解度也越大，sp ,K越小，其溶解度也越小。不同类型的难溶电解质，由于溶度积表达式中离子浓度的幂指sp 数不同，不能从溶度积的大小来直接比较溶解度的大小。 -12-10, AgCrO和AgCl在25?时的K为1.1×10和1.8×10，在此温度下，AgCrO例 124sp24和AgCl在纯水中的溶解度哪个大, 解:这两种难溶电解质不是同一种类型，不能直接从溶度积的大小判断其溶解度的大小，须先计算出溶解度，然后进行比较。 首先计算AgCrO在纯水中的溶解度: 24 ，,2AgCrOsAgCrO()2， 244 +22-,,K(AgCrO),{c(Ag)/c}?{c(CrO)/c} 244sp -1+-1设饱和溶液中溶解的AgCrO的浓度为c mol?L，则溶液中c(Ag)为2c mol?L，2411 -12-c(CrO)为c mol?L。 41 23K(AgCrO),(2c)?c=4 c 24111sp KAgCrO()-1sp24,53 mol?L c,,，7.91014 -1同理设AgCl的饱和溶液中，AgCl的溶解度为c mol?L。 2 ，,AgClsAgCl()， 2,K(AgCl),c?c=c sp222 ,5cKAgCl,,，()1.2510 sp2 从计算的结果可看出，AgCrO的溶度积常数比和AgCl小，但在纯水中的溶解度比AgCl24 在纯水中的溶解度大。 需要注意的是，上面关于溶度积与溶解度关系是有前提的，要求所讨论的难溶电解质溶于水的部分全部以简单的水合离子存在，而且离子在水中不会发生如水解、聚合、配位 ,,,,, 等反应。 二、溶度积规则 前面提到，对任一难溶电解质，在水溶液中都存在下列离解过程: n+m-AB(s)mA(aq) + nB(aq)mn 在此过程中的任一状态，离子浓度的乘积用Q表示为: i nmmn，-QcAcB,,()() i Q称为该难溶电解质的离子积。离子积与前面讲过的浓度商相似，可用于判断溶液的平衡i 状态和沉淀反应进行的方向。 K当Q=时，溶液处于沉淀溶解平衡状态，此时的溶液为饱和溶液，溶液中既无沉淀isp 生成，又无固体溶解。 K当Q>时，溶液处于过饱和状态，会有沉淀生成，随着沉淀的生成，溶液中离子浓isp K度下降，直至Q=时达到平衡。 isp K当Q<时，溶液未达到饱和，若溶液中有沉淀存在，沉淀会发生溶解，随着沉淀的isp K溶解，溶液中离子浓度增大，直至Q=时达到平衡。若溶液中无沉淀存在，两种离子间isp 无定量关系。 上述判断沉淀生成和溶解的关系称为溶度积规则。利用溶度积规则，我们可以通过控制溶液中离子的浓度，使沉淀产生或溶解。 -1例2 在浓度为0.10mol?L CaCl 溶液中，加入少量NaCO ,使NaCO浓度为0.0010 22323 -1mol?L，是否会有沉淀生成,若向混合后的溶液中滴入盐酸，会有什么现象, 解:在CaCl 溶液中，加入少量NaCO，可能会生成 CaCO沉淀，需要通过溶度积2233规则来判断。 22，,CaCOCaCOs，() 33 224，,,QcCacCO,,,，,，()()0.100.00101.010 i3 ,9KCaCO()8.710,，查表可得: sp3 KQ>，按溶度积规则，有CaCO生成。 i3sp K反应完成后，Q,，溶液中的离子与生成的沉淀建立起平衡。如果此时再向溶液中isp ，2-K滴入几滴稀盐酸，溶液中的CO因为与H发生反应而浓度减小，使得Q<，按溶度积3isp K规则，原先生成的沉淀溶解，直至Q=时为止。若加入的盐酸量足够多，生成的CaCOi3sp 沉淀有可能全部溶解。 -1-1例3 向0.50L的0.10mol?L的氨水中加入等体积0.50 mol?L的MgCl，问:(1)是否2有Mg(OH)沉淀生成,(2)欲控制Mg(OH)沉淀不产生，问须加入多少克固体NHCl(设加224入固体NHCl后溶液体积不变), 4 ，-1-12解:(1) 0.50L的0.10mol?L的氨水与等体积0.50 mol?L的MgCl混合后，Mg和2 ,,,,, NH?HO的浓度都减至原来的一半。即 32 2+-1-1c(Mg)=0.25mol?L，c(NH)=0.05mol?L 3 ,溶液中OH由NH?HO离解产生: 32 --5-4cOHKNHcNH'()()'()1.8100.059.510,,，，,， b33 2+-Mg(OH)(s)Mg+2OHMg(OH)的沉淀溶解平衡为: 22 2+-2-42-7Q=c'(Mg){c'(OH)}=0.25(9.510)=2.310,，，， ,11 K查表得,1.8×10sp K则，Q>，故有Mg(OH)沉淀析出。 2sp ,(2)若在上述系统中加入NHCl，由于同离子效应使氨水离解度降低，从而降低OH4 的浓度，有可能不产生沉淀。 系统中有两个平衡同时存在; 2+-Mg(OH)(s)Mg+2OH 2 +-NHHONH+OH 324 ,欲使Mg(OH)不沉淀，所允许的最大OH浓度为: 2 -11K{Mg(OH)}1.810，sp2--6 c'(OH)===8.510，2+c'(Mg)0.25 ，须加入NH的最低浓度为: ,5Kc'NH,()1.8100.050，，，b3 c'(NH0.11),,,4-6,c'(OH8.510)，所以须加入的NHCl的质量为: 4 ,,11mNHClLmolLgmolg()1.00.1153.55.9,，，, 4 ，当向含有某种被沉淀离子的溶液中滴加沉淀剂，例如在含有Ag的溶液中滴加NaCl， ,随着Cl的加入，离子浓度变化曲线如图: ,,,,, 图中的直线上的任意一点，表示在该点所对应的银离子和氯离子浓度下，沉淀和溶解处于暂时的平衡状态。直线的右上方区域为沉淀区，表示溶液中银离子和氯离子不能稳定存在，它们将生成沉淀，直到银离子和氯离子降到直线上为止。直线下方的区域是溶解区，表示氯化银固体不能稳定存在，它将溶解，直到银离子和氯离子浓度升到直线上为止。 根据图8,1，我们就可以判断随着沉淀剂加入，被沉淀离子浓度的变化情况。 -1例 4 向0.010 mol?L的硝酸银溶液中滴入盐酸溶液(不考虑体积的变化)，(1)当氯离子浓度为多少时开始生成氯化银沉淀,(2)加入过量的盐酸溶液，反应完成后，溶液中氯离 -1子浓度为0.010 mol?L，此时溶液中银离子是否沉淀完全, ,-1解:向0.010 mol?L的硝酸银溶液中滴入盐酸溶液，根据溶度积规则，当Cl浓度增大 K到使AgCl的Q?时开始有沉淀生成: sp ，,,QCAgCClCClK,,,，,()()0.010()sp 8-1,,CCl()1.810 molL,，, ,-8-1+即，当Cl浓度等于1.8×10 mol?L时开始有沉淀生成，沉淀生成后，在Ag浓度比原来低的情况达到沉淀溶解平衡状态，若要银离子继续析出，必须增大沉淀剂的浓度，使两种离子的离子积再次超过溶度积常数。在滴加沉淀剂过程中，银离子浓度随着氯离子浓度增加而沿着曲线减小。若加入过量的盐酸溶液，使反应完成后，溶液中氯离子浓度为0.010 -1+mol?L，此时溶液中的Ag浓度可根据溶度积规则计算而得: Ksp，,8-1 ()1.810 molL,,，,CAg,()cCl 此时银离子的浓度已经非常小，只有原来离子浓度的十万分之一残留在溶液中，我们认为银离子已经沉淀完全。 由于离子之间存在一定的平衡关系，所以离子浓度不会随着沉淀剂的加入而降至0，但 -5-1当被沉淀离子的浓度小于10 mol?L时，带来的影响已经非常小，我们就认为此时离子已经完全沉淀。 ,,,,, 三、分步沉淀 如果在溶液中含有几种离子能与同一种沉淀剂反应，当向溶液中加入该沉淀剂时，根据溶度积规则，生成沉淀时所需沉淀剂浓度小的离子先生成沉淀，需要沉淀剂浓度大的离后生成沉淀，这种现象称为分步沉淀。 子 ,,-1例如，向含有Cl和I均为0.01mol?L的混合溶液中慢慢加入AgNO溶液时，随着3 KKAgNO溶液的加入，Q(AgCl)和Q(AgI)都不断增大，由于(AgI)<(AgCl),所以沉淀3spsp碘离子所需的银离子浓度显然比沉淀氯离子所需的银离子浓度小，所以AgI先沉淀。由于AgI的不断析出，使得溶液中碘离子的浓度不断降低，为了继续析出沉淀，必须不断增加银 ,,离子的浓度。当银离子浓度达到生成AgCl沉淀所需的条件时，AgCl也开始沉淀。I、Cl、+Ag应当同时满足AgI和AgCl的溶度积。 值得注意的是，沉淀顺序并不总是与K的大小一致，它与溶液中要沉淀的离子的浓度sp ,6-有关。上例中如果c(Cl)>1.1×10c(I)(实际上达不到)，先析出的是AgCl而不是AgI。 应用分步沉淀方法分离离子，首先两种离子应该先后沉淀，并且还必须保证先开始沉 -5-1淀的离子沉淀完全(离子浓度小于10mol?L)以后，第二种离子才开始生成沉淀。 ，2-12+-1 溶液中Ba离子浓度为0.10mol?L ，Pb离子浓度为 0.0010 mol?L ，向溶液中慢例 5 慢加入NaSO。哪一种沉淀先生成,当第二种沉淀开始生成时，先生成沉淀的那种离子的24 剩余浓度是多少,(不考虑NaSO溶液加入所引起的体积变化) 24 2-解: 开始生成BaSO沉淀所需SO离子的最低浓度: 44 -10KBaSO()1.110，sp42,cSO(),,42， cBa()0.10 ,9-1,(，, 1.110 molL) 2-开始生成PbSO沉淀所需SO离子的最低浓度: 44 ,8K(PbSO)1.610，sp42,cSO(),,42， c(Pb)0.0010 ,5-1,(，, 1.610 molL) -2由于生成BaSO沉淀所需SO离子的最低浓度较小，所以先生成BaSO沉淀。在继续444 ，2加入NaSO溶液的过程中，随着BaSO不断沉淀出来，溶液中Ba离子浓度不断下降，244 ,,,5-122SO离子的浓度必须不断上升，当SO离子的浓度达到1.6×10 mol?L时，同时满足44 PbSO和BaSO两种沉淀生成的条件，两种沉淀同时生成。但在PbSO沉淀开始生成时，444 ，2溶液中剩余Ba离子浓度为 ,10KBaSO()1.110，sp42，cBa(),,25,, cSO()1.610，4,6-1 6.910 molL),(，, ，2实际上在PbSO开始沉淀时，Ba已经沉淀得相当完全了，后生成的PbSO沉淀中基本不44含有BaSO沉淀。 4 ,,,,, 三、沉淀溶解平衡的移动 沉淀溶解平衡是化学平衡的一种，它的平衡移动规律也遵从吕?查德里原理，当外界影响使溶液中某种离子浓度减小时，平衡就向这种离子浓度增加(沉淀溶解)的方向移动;反之，则平衡向沉淀生成的方向移动。 1(同离子效应与盐效应 向难溶电解质的溶液中加入与其具有相同离子的可溶性强电解质时，按照平衡移动原理，平衡将向生成沉淀的方向移动。这种因加入含有相同离子的强电解质而使难溶电解质的溶解度减小的现象称作同离子效应。 -1例 6 试计算298K时BaSO在纯水中和在0.1mol?LNaSO溶液中的溶解度，并进行424 比较。 -1 解:设在纯水中BaSO的溶解度为c mol?L 41 2+-1 则 c(Ba)=c mol?L 1 -12- c(SO)=c mol?L 41 2,2+102-K(BaSO),c(Ba)?c(SO),c,1.1×10 144sp ,6 C ,2.42×101 -1-1设在0.1mol?LNaSO溶液中BaSO的溶解度为c mol?L 2442 2+-1 则 c(Ba)=c mol?L 2 -12- c(SO)=(0.1+c) mol?L 42 -12-由于BaSO的溶解度非常小， c<<0.1，所以c(SO)=(0.1+c)?0.1mol?L 4242,2+2-10K(BaSO),c(Ba)?c(SO),c?0.1,1.1×10 244sp ,9-1 c,1.1×10 mol?L 2 -1比较BaSO在纯水中和在0.1mol?LNaSO溶液中的溶解度可以看出，同离子效应使难424 溶电解质的溶解度大为降低。 同离子效应可以应用在沉淀的洗涤过程中。从溶液中分离出的沉淀物，常常吸附有各种杂质，必须对沉淀进行洗涤。沉淀在水中总有一定程度的溶解，为了减少沉淀的溶解损失，常常用含有与沉淀具有相同离子的电解质稀溶液作洗涤剂对沉淀进行洗涤。例如:在洗涤硫酸钡沉淀时，可以用很稀的HSO溶液或很稀的(NH)SO溶液洗涤。 24424 当用沉淀反应来分离溶液中离子时，加入适当过量的沉淀剂可以使难溶电解质沉淀得更加完全。但如果沉淀剂过量太多，沉淀反而会出现溶解现象。 2(酸度对沉淀溶解平衡的影响 许多沉淀的生成和溶解与酸度有着十分密切的关系。例如，在达到饱和的CaCO中加24 ,,,+22入酸，溶液中的CO与H结合成HCO和HCO，溶液中CO离子浓度减少，CaCO24242242424的沉淀溶解平衡向沉淀溶解的方向移动，使草酸钙的溶解度增加。当酸度很大时，溶液中 ,,2将主要是HCO和HCO，CO浓度极小，甚至不能生成沉淀。 2422424 对于弱酸盐，酸度通过影响弱酸根离子的浓度而使平衡移动;对于难溶氢氧化物或弱 ,,,,, 酸，酸度对沉淀的生成的影响更为直接。以难溶的金属氢氧化物较为例，大多数的金属氢氧化物都难溶于水，其溶解度与溶液pH值的关系如图8,2，根据图中数据，我们可以通过控制溶液的pH值，分离金属离子。 ,2可见:?所有难溶氢氧化物的溶解性随着溶液的酸度的增大而增大，这是因由图8 n，,MOHMnOH()，为提高溶液酸度会使金属氢氧化物的沉淀溶解平衡向右移动。?n 对于确定的一条直线，与前面图8,1相似，右上方区域是沉淀区，左下方区域是溶解区，直线上任何一点所表示的状态均为氢氧化物的饱和状态。如果金属离子的浓度已知，则可 3+-4-1由横坐标读出氢氧化物开始沉淀时的pH。例如a点表示:当c(Fe)=1×10mol?L时，溶液 升至3.3即开始析出Fe(OH)沉淀。?比较各条直线间的距离可以判断离子相互分的pH上3 ，-12+-13离的难易程度。例如，将含有0.1mol?LCu和0.01mol?LFe的混合溶液(相应于图上b 3+-5-12点和c点)，调节pH至3.7(见图上虚线)，此时c(Fe)=1×10mol?L，已经沉淀完全，Cu，，，22则尚未开始沉淀。又如Co和Ni离子的两条直线非常接近，不能通过控制pH的方法进行分离。 氢氧化物的溶解性与溶液pH的关系图所提供的信息常被用来指导生产和科学研究。 ，3例 7 工业上生产硫酸镍，溶液中常含有Fe杂质离子，应如何除去,若溶液中的杂质离 ，2子为Fe，又应如何处理, ，，3+22解: 查图可知，杂质离子Fe完全沉淀时pH,3.2，而Ni开始沉淀时的pH与Ni ，2-1浓度有关，设若Ni浓度为0.1mol?L ，则其开始沉淀时的pH为6.9 ，即控制pH>3.2可 ，3保证Fe沉淀完全，pH<6.9 可保证不使产品沉淀析出，生产中一般控制pH为4,5。 ，2若溶液中的杂质离子是Fe，由于Ni(OH)溶度积比Fe(OH)小，且二者溶度积相差不大，22 ,图中两条曲线距离很近，即在加入OH时，Ni(OH)先沉淀，尚未沉淀完全，就会有Fe(OH)22 ，，，223沉淀析出。为了除去Fe杂质，可先用适当的氧化剂将Fe氧化为Fe然后调节溶液pH除去。 3(沉淀的转化 ,,,,, 在AgNO溶液中加入淡黄色KCrO溶液后，产生砖红色AgCrO沉淀，再加入NaCl32424 溶液后，溶液中同时存在两种沉淀溶解平衡: 2-+2Ag+CrOAgCrO424 +-Ag+ClAgCl ，当阴离子浓度相同时，生成AgCl沉淀所需的Ag浓度较小，在AgCrO的饱和溶液中，24 ，，Ag浓度对于AgCl沉淀来说却是过饱和的，所以会生成AgCl沉淀，同时Ag降低;此时 ，，的Ag浓度对于AgCrO来说是不饱和，AgCrO沉淀溶解而使Ag浓度增加，随后继续生2424 成AgCl沉淀。最终，绝大部分砖红色AgCrO沉淀转化为白色AgCl沉淀。这种由一种难24 溶化合物借助某试剂转化为另一种难溶化合物的过程叫做沉淀的转化。 在生活中有时需要将一种沉淀转化为另一种沉淀。例如，有的地区的水质永久硬度较高，锅炉中会形成主要含CaSO的锅垢，这种锅垢不溶于酸中，不易除去。如果用NaCO423溶液处理，就可以转化成CaCO沉淀，清除起来就方便多了。 3 一般来说，从溶解度较大的沉淀转化为溶解度较小的沉淀容易进行，两种沉淀的溶解度差别越大转化反应进行的趋势越大。反之，从溶解度较小的沉淀转化为溶解度较大的沉淀则难以进行，两种沉淀的溶解度差别越大，转化反应进行的趋势越小。当两种沉淀的溶解度差别不大时，两种沉淀可以相互转化，转化反应是否能够进行完全，则与所用转化溶液的浓度有关。 4(氧化还原反应对沉淀溶解平衡的影响 当难溶电解质的组成离子具有氧化性或还原性时，沉淀,溶解平衡会受到氧化还原反应的影响。例如，CuS沉淀不溶于浓盐酸而能溶解于浓硝酸中，是因为浓硝酸具有强氧化 ,2性，可以将氧化为SO: 4 ,，，,223883834CuSNOHCuNOSOHO，，,，，， 342 ,2氧化还原反应的发生，使溶液中S浓度降低，沉淀溶解平衡向沉淀溶解的方向移动。 氧化还原反应会影响到沉淀溶解平衡的移动，沉淀的形成也会改变一些物质的氧化还原性质，从而影响氧化还原反应进行的方向，这一部分内容在下一章将详细讨论。 5(配位化合物形成对沉淀溶解平衡的影响 若难溶电解质的离子可以与配位剂生成可溶性配离子，则也会使离子浓度降低而导致 ，沉淀溶解。例如，在含有Ag离子的溶液中加入盐酸，生成的AgCl沉淀不溶于稀盐酸溶液， ，,但可溶于浓盐酸溶液，这是因为Ag离子与浓盐酸形成了配位离子[AgCl]而溶解。同样，2 ,HgS沉淀不溶于浓硝酸，但可溶于王水中，也是因为王水中存在大量的Cl离子，可以与 ，,22Hg离子形成[HgCl]配位离子，对HgS的溶解起着促进作用。 4 前面提到，为了使离子沉淀完全，我们会根据同离子效应原理，加入过量的沉淀剂，但由于有时过量的沉淀剂可以与金属离子形成配位化合物，使已经产生的沉淀发生溶解，所以对于能与过量的沉淀剂形成配位化合物的离子，沉淀剂应适当过量，而且尽可能在稀 ,,,,, 溶液中进行沉淀。 配位化合物的形成使沉淀溶解涉及到两个平衡，一个是沉淀溶解平衡，一个是配位平衡，一般情况下，配离子越稳定，沉淀就越容易溶解。例如，AgCl可溶于氨水中，对于溶 3-解度更小的AgBr则难溶于氨水中，若AgBr中加入NaSO溶液，由于[Ag(SO)]比223232 +3-[Ag(NH)]更为稳定，AgBr可以生成[Ag(SO)]而溶解。 32232 第二节 沉淀滴定法 沉淀滴定法是以沉淀反应为基础的一种滴定分析方法。用于沉淀滴定的反应必须符合下列条件:(1)反应必须具有确定的化学计量关系，即沉淀剂与被测组份之间有确定的化合比。(2)沉淀反应可以迅速、定量地完成。(3)生成的沉淀溶解度必须足够小。(4)有确定终点的简单方法。 一、滴定曲线 沉淀滴定法的滴定过程中，溶液中离子浓度的变化情况与酸碱滴定法相似，可以用滴定曲线表示。 ，,AgClAgCls，() -1-1以AgNO溶液(0.100mol?L)滴定20.00mL NaCl溶液(0.100mol?L)为例:随着AgNO33 ,溶液的滴入，Cl浓度不断变化。 ,,从滴定开始到化学计量点前，Cl浓度由溶液中剩余的Cl计算。例如，加入AgNO溶3 0.10002.00，-1,,3液18.00mL时，溶液中氯离子浓度为: mol?L cCl()5.2610,,，20.0018.00， ,+K化学计量点时，溶液中银离子浓度与氯离子浓度相同，c(Ag)=c(Cl)=。 sp ，，化学计量点后，溶液中Ag过量时，溶液中Ag浓度由过量的AgNO浓度决定，氯离3，K子浓度则由过量的Ag和计算;例如当加入AgNO溶液20.02mL时， 3sp 0.1000.02，，,5-1cAg()5.010 molL,,，,20.0020.02， Ksp-6-1,c(Cl)3.1110molL,,，,，c(Ag) 滴定过程中离子浓度的变化曲线如图8,3: ,,,,, ,，,与酸碱滴定相似，滴定开始时溶液中Cl离子浓度较大，滴入Ag所引起的Cl离子浓 ,度改变不大，曲线比较平坦，接近化学计量点时，溶液中Cl浓度已经很小，再滴入少量的，,Ag即引起Cl浓度发生很大的变化而形成突跃。 突跃范围的大小，取决于溶液的浓度和沉淀的溶度积常数。溶液浓度越大，则突跃范 ,,,，K围越大。沉淀的越小，突跃范围越大。例如，相同浓度的Cl、Br、I与Ag的沉淀滴sp KKK定，由于(AgI)<(AgBr)<(AgI)，所以其滴定曲线如图8,4所示 spspsp 二、银量法 由于很多沉淀的组成不恒定，或溶解度较大，或易形成过饱和溶液，或达到平衡的速度慢，或共沉淀现象严重等，使得能用于沉淀滴定反应并不多。目前，比较有实际意义的 ,,,,, 是生成微溶性银盐的沉淀反应 +-Ag +X= AgX? +-Ag + SCN =AgSCN ? 称为银量法。 根据滴定过程中指示终点所用指示剂不同，银量法分为三种:铬酸钾指示剂法(莫尔法)，铁铵矾指示剂法(佛尔哈德法)，和吸附指示剂法(法扬斯法) 1(铬酸钾指示剂法 (1)原理 ,,在中性溶液中，加入适量的KCrO作指示剂，以AgNO标准溶液滴定CI或Br，卤243 化银首先沉淀，当卤化银定量沉淀后，过量的滴定剂与指示剂反应，生成砖红色的铬酸银沉淀，指示终点。 (2)滴定条件 ?指示剂用量 ,,22指示剂CrO的浓度必须合适，若浓度太大将会引起终点提前，且CrO本身的黄色44会影响对终点的观察;若浓度太小又会使终点滞后，会影响滴定的准确度。实际滴定时，通常在反应液总体积为50,100mL的溶液中，加入5,铬酸钾指示剂约1,2mL。 ?溶液的酸度 ,2滴定应该在中性或微碱性介质中进行。若酸度过高，CrO将因酸效应致使其浓度降4 低，导致AgCrO沉淀出现过迟甚至不沉淀;但溶液的碱性太强，又将生成AgO沉淀，故242适宜的酸度范围为pH=6.5~10.5. ，如果溶液中有铵盐存在，溶液呈碱性时溶液中会有产生NH，生成的NH与Ag形成33配离子，致使AgCl和AgCrO沉淀出现过迟甚至不沉淀。当铵盐浓度比较低时24 -1(<0.05mol?L)，采用控制溶液pH,6.5,7.2范围内可消除铵根离子的影响，若铵根离子 -1浓度>0.15 mol?L时，仅仅通过控制溶液酸度已经不能消除其影响，此时需要在滴定前将大量铵盐除去。 ,,?滴定时应剧烈振摇，使被AgCl或AgBr沉淀吸附的Cl或Br及时释放出来，防止终点提前。 (3)应用范围 ,,,,,铬酸钾指示剂法主要用于Cl、Br和CN的测定，不适用于滴定I和SCN。这是因 ,,为AgI、AgSCN沉淀对I和SCN有强烈的吸附作用，致使终点过早出现。 ，，铬酸钾指示剂法也不适用于以NaCl直接滴定Ag。因为Ag溶液中加入指示剂，立刻形成AgCrO沉淀，用NaCl溶液滴定时，AgCrO转化成AgCl的速度非常慢，致使终2424 +点推迟。如用铬酸钾指示剂法测定Ag，必须采用返滴定法。 ,,,2232莫尔法的选择性比较差，凡能与银离子生成沉淀的阴离子(如S、CO、PO、SO343,,2+2+2、CO等)，能与铬酸根离子生成沉淀的阳离子(如Ba、Pb等)，能与银或氯配位的离24 ,,,,, ,,3+3+3+2子(如SO、NH、EDTA、CN等)，能发生水解的高价金属离子(如Fe、Al、Bi、233 4+2+2+2+Sn等)，均对测定有干扰。此外，大量的Cu、Co、Ni等有色离子的存在，对终点的 ,2颜色的观察也有影响。以上干扰应预先除去。如S可在酸性溶液中使生成HS加热除去，2 ，,,222可通过加入过量的NaSO使生成BaSO沉淀。 SO氧化为SO后不再产生干扰，Ba34244莫尔法的优点是操作简便，方法的准确度也较好，不足之处是干扰较多，且只能直接测定氯、溴、硫氰酸根离子，想直接测定银离子，除了刚才讲的用返滴定法外，可采用另一种方法。 2(铁铵矾指示剂法 (1)原理: 在酸性(HNO)介质中，以NHFe(SO)作指示剂，用NHSCN或(KSCN)滴定Ag+， 34424-+-12KAg + SCN = AgSCN(白色) =1.0×10 sp -3+2+Fe + SCN = [FeSCN](红色) K=138 -3+2+当AgSCN定量沉淀后，稍过量的SCN便与Fe生成红色的配离子[FeSCN]指示终点。 )滴定条件 (2 ?溶液的酸度 3+-1由于指示剂是Fe，滴定必须在酸性溶液中进行，通常在0.1,1mol?L HNO介质中进3 3+3+3+O)]存在，颜色较浅，如果酸度较低，Fe发生水解，以羟基化合物行滴定，Fe以[Fe(H26 2++或多羟基化合物的形式存在[Fe(HO)(OH)]、[Fe(HO)(OH)]，呈棕色，影响终点观察，25242 如果酸度更低，甚至产生Fe(OH)沉淀。 3 +在酸性溶液中进行滴定是佛尔哈德法的最大优点，一些在中性或弱碱性介质中能与Ag产生沉淀的阴离子都不能干扰滴定，选择性比较好。 ?指示剂用量 ,+-6-12+当滴定至计量点时，c(SCN) = c(Ag) = 1.0×10 mol?L，要求此时正好生成[FeSCN] 2+c(FeSCN)2+3+以确定终点，故此时。一般说来，要能观察到[FeSCN]的颜色，c(Fe)=-138(SCN)，c 2+-6-13+-13+c(FeSCN)要达到6×10 mol?L ，则c(Fe)=0.04 mol?L这样高浓度的Fe使溶液呈较深 -1的橙黄色，影响终点的观察，故通常保持在0.015 mol?L，引起的误差很小，小于?0.1%。 ?充分摇动，减少吸附 (3)应用范围 ，,,,,采用直接滴定法可以测定Ag等;采用返滴定法可以测定Cl、Br、I和SCN等离子。 3(吸附指示剂法 (1)滴定原理 用吸附指示剂指示滴定终点的银量法，称为法扬司法。吸附指示剂一般是有机染料，当 ,,,,, 它被沉淀表面吸附后，会因为结构的改变而引起颜色的变化，从而指示滴定的终点。吸附指示剂可以分为两类，一类是酸性染料，如荧光黄及其衍生物，它们是有机弱酸，解离出指示剂阴离子;另一类是碱性染料，如甲基紫、罗丹明6G等，解离出指示剂阳离子。 ,如用AgNO滴定Cl时，用荧光黄作指示剂。荧光黄是一种有机弱酸(用HFI表示)，3 ,,在溶液中解离为黄绿色的阴离子。计量点前，溶液中剩余Cl，生成的AgCl优先吸附Cl ，而带负电荷，荧光黄阴离子受排斥而不被吸附，溶液呈黄绿色;计量点后，Ag过量，AgCl ，沉淀胶粒因吸附过量构晶离子Ag而带正电荷，它将强烈吸附荧光黄阴离子。荧光黄阴离子被吸附后，因结构变化而呈粉红色，从而指示滴定终点。 ,,，,AgCI?CI+FI?AgCI?Ag?FI ，如果用NaCl滴定Ag，则颜色变化正好相反。 (2)滴定条件 ?加保护胶。由于颜色的变化是沉淀的表面吸附引起的，沉淀的颗粒越小，沉淀的比表面越大，吸附能力越强。为了防止胶状沉淀微粒的凝聚，通常加入糊精或淀粉来保护胶体，使沉淀微粒处于高度分散状态，使更多的沉淀表面暴露在外面，以利于对指示剂的吸附，变色敏锐。 此法不适宜用于测定浓度过低的溶液，否则由于生成的沉淀量太少，使终点不明显。 ,1测氯离子时，其浓度要求在0.005mol?L以上，测溴、碘、硫氢根离子时灵敏度稍高，0.001摩尔每升仍可准确滴定。 ?酸度要适当。常用的吸附指示剂大都是有机弱酸，而起指示作用的主要是阴离子，因此必须控制适宜的酸度，使指示剂在溶液中保持阴离子状态。 ?胶体颗粒对指示剂的吸附能力应略小于对被测离子的吸附能力，否则指示剂将在化学计量点前变色。但也不能太小，否则终点出现过迟。卤化银对卤化物和几种常见吸附指示剂的吸附能力次序如下: ---I >二甲基二碘荧光黄>Br>曙红>Cl>荧光黄 ,,因此，滴定Cl时只能选用荧光黄，滴定Br选曙红为指示剂。 ?滴定应避免在强光照射下进行，因为吸附着指示剂的卤化银胶体对光极为敏感，遇光易分解析出金属银，溶液很快变成灰色或黑色。 (3)应用范围 法扬司法可测定氯、溴、碘、硫氢根、银离子，一般在弱酸性到弱碱性下进行，方法简便，终点亦明显，较为准确，但反应条件较为严格，要注意溶液的酸度，浓度及胶体的保护等。 实际工作需要根据测定对象选合适的测定方法，如银合金中银测定，由于用硝酸溶解试样，用佛尔哈德法;测氯化钡中氯离子的含量，用佛尔哈德法或用法扬司法，不能用莫尔法，因会生成铬酸钡沉淀，天然水中氯含量的测定，用莫尔法。 ,,,,, 三、银量法应用示例 1(天然水中氯离子含量的测定 ,天然水中一般含氯离子，其含量范围变化很大，河流和湖泊的水中Cl含量一般较低，海水盐湖及某些地下水中则含量较高，水中氯化物主要以钠、镁、钙盐的形式存在，测定水中氯的含量多用莫尔法，若水中还含有亚硫酸根、硫离子及磷酸根等，可采用佛尔哈德法。 2(有机化合物中卤素离子的测定 有机卤化物必须经过处理，使其转化成卤离子后，方能用银量法测定。 如粮食中溴甲烷残留量的测定。溴甲烷是粮食的熏蒸剂之一，在室温下是一种易挥发的气体，测定时是利用吹气法将粮食中残留的溴甲烷吹出，用乙醇胺吸收，此时溴甲烷与乙醇胺作用分解出溴离子:HOCHCHNH + CHBr = HOCHCHNHCH + HBr 2223223用水稀释后，加硝酸使呈酸性，再加入一定量的过量的硝酸银，以铁铵矾为指示剂，用NHSCN标准溶液滴定至终点。 4 又如有机氯农药六六六(学名:CHCl六氯环己烷)的测定，测定前将试样与KOH666 ,乙醇溶液一起加热回流，使有机氯以Cl形式转入溶液中: ,, CHCI + 3OH= CHCl + 3Cl + 3HO 6666332 ,冷却后，加HNO调至酸性，用佛尔哈德法测定释出的Cl。 3 味精中NaCl的测定: 3( 味精主要成分是谷氨酸钠，另外还含有一定量的NaCl，味精的等级与谷氨酸钠和氯化钠的含量有关，一般要求氯化钠含量不超过20%。测定味精中NaCl含量时，取一定量味精用水溶解，铬酸钾作指示剂，用硝酸银标准溶液滴定至终点。 四、沉淀滴定结果计算: 沉淀滴定结果的计算较简单，直接以滴定反应的摩尔数关系进行计算，有时沉淀滴定法还与别的分析方法配合，进行双组分或多组分测定，则分析结果由联立方程求得。 例 8 今有一KCl与KBr的混合物。现称取0.3028 g试样，溶于水后用AgNO标准溶液滴3 -1 定，用去0.1014mol?LAgNO30.20 mL。试计算混合物中KCl和KBr的质量分数。 3 解: -1-1M(KCl)=74.55 g?mol M(KBr)=119.0 g?mol mKClmKBr()()0.3028，,,, mKClmKBr()(),-3，,，，0.101430.2010,74.55119.0, 解得 m(KCl)0.1034,, ,m(KBr)0.1994,, ,,,,, 0.1034 w(KCl)100%34.15%,，,0.3028 0.1994 w(KBr)100%65.85%,，,0.3028 例 9 称取某含砷农药0.2000 g，溶于HNO后转化为HAsO，调至中性，加AgNO使其3343沉淀为AgAsO。沉淀经过滤、洗涤后，再溶解于稀HNO中，以铁铵矾为指示剂，滴定时343 -1 消耗了0.1180 mol?L NHSCN标准溶液33.85 mL。计算该农药中的AsO的质量分数。 423解 : AsO~2HAsO~2AgAsO~6AgSCN 233434 1,,cVM,(NHSCN)(NHSCN)AsO4423,,6,,w,，(AsO)100%233 m，10s ，，0.118033.85197.8,，, 100%65.84%30.2000106，， 第三节 重量分析法 一、重量分析法的分类和特点 重量分析法也叫称量分析法，是通过称量物质的质量进行含量测定的方法。使用重量分析法进行测定，必须把被测组分从试样中分离出来并转化为一定的称量形式，按照分离方法的不同，重量法可分为以下几种。 1(挥发法 一般是通过加热或其它方法使试样中的被测组分挥发逸出，然后根据试样重量的减轻计算该组分的含量;或者当该组分逸出时，选择一吸收剂将经吸收，然后根据吸收剂重量的增加计算该组分的含量。 例如:测定试样中的吸湿水或结晶水时，可将试样烘干至恒重，试样减少的重量，即所含水份的重量。也可将加热后产生的水气吸收在干燥剂里，干燥剂增加的重量，即所含水份的重量。根据称量结果，可求得试样中吸湿水或结晶水的含量。 2(沉淀重量法 利用沉淀反应使被测组分生成溶解度很小的沉淀，将沉淀过滤、洗涤后，烘干或灼烧成为组成一定的物质，然后称其质量，再计算被测组分的含量。 3(萃取法 利用被测组份与其它组分在互不混溶的两种溶剂中分配比不同，加入某种提取剂使被测组分从原来的溶剂中定量转移至提取剂中而与其它组分分离，除去提取剂，通过称量干燥提取器的质量来计算被测组分的含量。 如测粮食中脂肪含量，用乙醚作提取剂，在提取器中通过低温回流将试样中的脂肪全 ,,,,, 部浸提到乙醚中。再将提取液中乙醚蒸发除去，根据前后提取容器的质量之差就可知脂肪的含量。 重量分析法测定中全部数据通过直接称量得到，不需要基准物质，不需要从容量器皿 入数据，因而没有这方面的误差，如果方法可靠，操作小心，则测定误差不大于0.1%。中引 对高含量的P、W、稀土、Si、Mo、Ni等元素的分析至今仍使用重量分析法。重量分析法不适用于低含量组分分析，而且使用该法进行测定需要经过沉淀、过滤、洗涤等一系列操作，烦琐费时，所以也不适用于快速分析。 重量分析法中以沉淀法应用最广，故习惯上也常把沉淀重量法简称为重量分析法。它与滴定分析法同属于经典的定量化学分析方法。 二、沉淀重量法对沉淀的要求 沉淀重量法是利用沉淀反应，将被测组份转化为难溶物，以沉淀形式从溶液中分离出来，经过过滤、洗涤、烘干或灼烧后称量，计算其含量的方法。沉淀的化学组成称为沉淀形式，沉淀经处理后，供最后称量的化学组成称为称量形式。沉淀形式和称量形式可以相 2-同也可以不相同。例如，用重量法测定SO，加BaCl为沉淀剂，沉淀形式和称量形式都42 2+是BaSO;在Ca的测定中，沉淀形式是CaCO，灼烧后所得的称量形式是CaO。 424 为了保证足够的准确度并便于操作，重量法对沉淀形式和称量形式有一定要求。对沉淀形式的要求:?沉淀的溶解度要小。要求沉淀的溶解损失不应超过天平的称量误差。一般要求溶解损失应小于0.1mg。?沉淀必须纯净，不应混进沉淀剂和其它杂质。?沉淀应易于过滤和洗涤。在进行沉淀时，我们希望得到粗大的晶形沉淀。如果只能得到无定形沉淀，则必须控制一定的沉淀条件，改变沉淀的性质，以便得到易于过滤和洗涤的沉淀。?沉淀应易于转化为具有固定组成的称量形式。 对称量形式的要求:?应有固定的已知的组成。?要有足够的化学稳定性，不应吸收 COO空气中的水份和而改变质量，也不应受的氧化作用而发生结构的改变。?应具有尽22 可能大的摩尔质量，这样可增大称量形式的质量，减少称量误差，提高分析结果的准确度。 三、影响沉淀的因素 (一)影响沉淀溶解度的因素 重量分析中常常要求被测组份留在溶液中的量小于分析天平的允许称量误差(<0.0001g)，通常需要控制条件来实现这个目的。 影响沉淀溶解度的因素很多，比如同离子效应、盐效应、酸效应和络合效应等，这些我们在前面已经讨论过了。此外温度、介质、晶体结构和颗粒大小也对溶解度有影响。 1(温度的影响 一般情况下溶解度随着温度升高而增大。对一些在热溶液中溶解度较大的晶形沉淀而言，为了降低溶解度造成的损失，过滤、洗涤等操作应在室温下进行;无机制备中有时还 ,,,,, 在低温条件下过滤。对溶解度通常很小的无定形沉淀而言，温度对沉淀的溶解度影响不大，但由于其它因素的影响，通常要趁热过滤并用热溶液洗涤。 2(沉淀粒度的影响 对同一沉淀而言，大晶粒的溶解度小于小晶粒。同一溶液中，构晶离子的浓度如果对大晶粒饱和，对小晶粒则为不饱和，这种情况意味着小晶粒将继续溶解，直至对小晶粒饱和，此时溶液对大晶粒则为过饱和，大晶粒将会继续长大。 3(溶剂的影响 无机物沉淀大多属于离子晶体，在有机溶剂中的溶解度较小。水溶液中加入能与水混溶的有机溶剂(如乙醇、丙酮等)可以降低沉淀的溶解度。变换溶剂是无机和有机制备中获得产物的一条重要途径。 (二)影响沉淀粒度的因素 根据沉淀的物理性质将沉淀分为三种类型:晶形沉淀、凝乳状沉淀和无定形沉淀。 ?晶形沉淀:颗粒最大，某直径大约在0.1~1μm之间。在晶形沉淀底部，离子按晶体结构有规则地排列，因而结构紧密，整个沉淀所占体积较小。极易沉降于容器的底部。比如BaSO、MgNHPO等属于晶形沉淀。 44 ?无定形沉淀，颗粒最小，其直径大约在0.02μm以下。无定形沉淀的内部离子排列杂乱无章，并且包含有大量水分子，因而结构疏松，整个沉淀所占体积较大，是疏松的絮状沉淀。比如Fe(OH)、Al(OH)等就属于无定形沉淀，因此也常写成FeO?nHO和AlO?nHO。 33232232 ?凝乳状沉淀，沉淀颗粒大小介于晶形沉淀与无定形沉淀之间，其直径大约在0.02-1μm之间，因此它的性质也介于二者之间，属于二者之间的过渡形。比如，AgCl就属于凝乳状沉淀。 沉淀的粒度与沉淀的本性和溶液的过饱和度有关。 在过饱和的溶液中，组成沉淀物质的离子(也称构晶离子)，由于静电作用而缔合起来，自发地形成晶核，这种过程称均相成核。溶液的相对过饱和度越大，形成的晶核数目就越多，得到的是小晶型沉淀。一般情况下，溶液中不可避免地混有大量肉眼看不到的固体微粒，在沉淀过程中，这些微粒起着晶核的作用，离子或离子群扩散到这些微粒上，诱导沉淀形成，这个过程称为异相成核。异相成核形成的晶核数目则与溶液中存在的固体微粒数目有关。在过饱和度相对较小的溶液中，形成的晶核数目少，可得到大沉淀晶体。 溶液中有了晶核以后，构晶离子向晶核表面扩散，并沉积在晶核上，使晶核逐渐长大，到一定程度时，成为沉淀微粒。这种沉淀微粒有聚集为更大的聚集体的倾向，同时，构晶离子有具有按一定的晶格排列而形成大晶粒的倾向。前者是聚集过程，聚集速度主要是与溶液的相对过饱和度有关，相对过饱和度越大，聚集速度也越大。后者是定向过程，定向速度主要与物质的性质有关。如果聚集速度小于定向速度，得到晶型沉淀，反之则得到无定型沉淀。 (三)影响沉淀纯度的因素 ,,,,, 1(共沉淀 当沉淀从溶液中析出时，溶液中的某些其它组分在该条件下本来是可溶的，但它们却被沉淀带下来而混杂与沉淀之中，这种现象称为共沉淀现象。产生共沉淀的原因大体有: ?表面吸附 ，表面吸附是由沉淀表面的构晶力场不平衡引起的。以Ag溶液中加入过量沉淀剂NaCl ，,溶液为例，反应生成AgCl沉淀，晶体内部的每个Ag离子周围排布着6个Cl离子，每个,，，Cl离子周围也排布着6个Ag离子，力场处于平衡状态。晶体表面的每个Ag离子(或Cl,离子)仅与5个相反电荷的构晶离子为邻，从而导致力场不平衡。晶棱和晶角上构晶离子的力场不平衡状态更甚。力场不平衡的构晶离子具有吸附异电荷微粒的能力，强烈吸附溶 ,,，液中过量的构晶离子Cl形成吸附层，吸附层的Cl还可以通过静电引力吸附溶液中的Na ,形成扩散层，扩散层中的部分离子还会因Cl离子的强烈吸引力而进入吸附层。 吸附杂质的多少与沉淀的总表面积和溶液的温度有关。对等量沉淀而言，颗粒越小比表面越大，与沉淀的接触面积也越大，吸附的杂质也越多。无定形沉淀的比表面特别大，表面吸附现象也尤其严重。由于吸附是放热过程，因而提高温度有利于减少对杂质的吸附。 ?吸留 因沉淀生成速率太快导致表面吸附的杂质离子来不及离开沉淀表面，而被后来沉淀上去的粒子覆盖在沉淀内部现象叫做吸留。有时母液也可能被包夹在沉淀中，引起共沉淀。 洗涤方法不能除去由吸留造成的玷污，除去这类杂质一般通过沉淀陈化或重结晶的途径实现。 ?混晶的生成 晶形沉淀都有一定的晶体结构。如果溶液中存在与构晶离子电荷相同、半径相近的杂质离子，晶格中的构晶离子就可能部分地被杂质离子取代而形成混晶。生成混晶的条件十 ，，22分严格，但只要具备了条件，避免生成混晶也很困难。例如，Pb离子和Ba离子的电荷 ，2和半径就满足生成混晶的条件，只要有Pb离子存在，不论浓度多么低，BaSO沉淀过程4中就难以避免生成BaSO,PbSO混晶。如果有这种杂质，只能在沉淀操作之前分离。 44 2(后沉淀 溶液中被测组份以沉淀形式析出后，一些本来难以析出的杂质在沉淀表面沉积的现象 ，，22叫后沉淀。例如，含有Cu离子和Zn离子的溶液中通入HS后析出CuS沉淀，放置一段2 时间后发现CuS的黑色沉淀上沉积了一层白色ZnS沉淀。产生后沉淀的原因可能是主沉淀表面吸附过量沉淀剂，导致主沉淀表面杂质离子浓度与沉淀剂离子浓度的乘积大于其溶度积常数而析出沉淀。 共沉淀现象对化学家并不总是带来烦恼，通过共沉淀作用从溶液中富集微量或痕量组份是非常有效的。 ,,,,, 四、沉淀条件的选择 在重量分析中，为了获得准确的分析结果，要求沉淀完全、纯净，而且易于过滤洗涤。为此，必须根据不同形态的沉淀，选择不同的沉淀条件，以获得合乎重量分析要求的沉淀。 (晶形沉淀的沉淀条件 1 ?在适当稀的溶液中进行沉淀。这样溶液的相对过饱和度不大，减弱均相成核趋势，有利于减少成核数量。溶液的相对过饱和度不大使构晶离子聚集速率相对较小，若聚集速率小于定向排列速率，就可以得到大颗粒晶型沉淀，易于过滤洗涤。同时，沉淀的晶粒越大，比表面越小，表面吸附作用引起的共沉淀现象也越小，有利于得到纯净沉淀。但对溶解度较大的沉淀，必须考虑溶解损失，即溶液不能太稀。 ?慢慢加入沉淀剂并在充分搅拌下进行沉淀。当沉淀剂加入到试液中时，由于来不及扩散，所以在两种溶液混合的地方，沉淀剂的浓度比溶液中其它地方的浓度高。这种现象称为“局部过浓”现象。局部过浓会使该部分溶液的相对过饱和度变大，导致产生严重的均相成核作用，形成颗粒小、纯度差的沉淀。在不断搅拌下，缓慢地加入沉淀剂，可以减小局部过浓现象。 ?在热溶液中沉淀。在热溶液中进行沉淀，一方面可以增大沉淀的溶解度，降低溶液的相对过饱和度，以获得大的晶粒;另一方面，又能减少杂质的吸附量，有利于得到纯净的沉淀。此外，升高溶液的温度，可以增加构晶离子的扩散速度，从而加快晶体的成长，有利于获得大的晶粒。但应指出，对于溶解度较大的沉淀，在热溶液中析出沉淀，宜冷却至室温后再过滤，以减小沉淀溶解的损失。 ?陈化。沉淀完全后，让初生的沉淀与母液一起放置一段时间，这个过程称为“陈化”。因为在同样条件下，小晶粒的溶解度比大晶粒大。在同一溶液中，对大晶粒为饱和溶液时，对小晶粒则为未饱和，因此小晶粒就要溶解，同时溶液中的构晶离子沉积在大晶粒上，陈化一段时间后，小晶粒逐渐消失，大晶粒逐渐长大，如下图所示 ,,,,, 在陈化过程中，还可以使不完整的晶粒转化为较完整的晶粒，亚稳态的沉淀转化为稳定态的沉淀。陈化作用也能使沉淀变得更加纯净。这是因为晶粒变大后，比表面减小，吸附杂质量少;同时，由于小晶粒溶解，原来吸附、吸留或包夹的杂质，也将重新进入溶液中，因而提高了沉淀的纯度。 2(无定形沉淀的沉淀条件 无定形沉淀(如FeO?nHO、AlO?nHO等)溶解度一般都很小，所以很难通过减小232232 溶液的相对过饱和度来改变沉淀的物理性质。无定形沉淀是由许多沉淀微粒聚集而成的，沉淀的结构疏松，比表面大，吸附杂质多，含水量大，而且容易胶溶，不易过滤和洗涤。对于无定形沉淀，主要是设法破坏胶体、防止胶溶、加速沉淀微粒的凝聚和减少杂质吸附。因此，无定形沉淀的沉淀条件是: ?在较浓的溶液中沉淀。在较浓的溶液中，离子的水化程度小，得到的沉淀含水量少，体积较小，结构较紧密。同时，沉淀微粒也容易凝聚。但是，在浓溶液中，杂质的浓度也相应提高，增大了杂质被吸附的可能性，因此，在沉淀反应进行完毕后，需要加热水稀释，充分搅拌，使大部分吸附在沉淀表面上的杂质离开沉淀表面而转移到溶液中去。 ?在热溶液中进行沉淀。在热溶液中，离子的水化程度大为减少，有利于得到含水量少，结构紧密的沉淀。同时，在热溶液中进行沉淀，可以促进沉淀微粒的凝聚，防止形成胶体溶液，而且还减少沉淀表面对杂质的吸附，有利于提高沉淀纯度。 ?加入大量电解质或某些能引起沉淀微粒凝聚的胶体。电解质可防止胶体溶液的形成，这是因为电解质能中和胶体微粒的电荷，降低其水化程度，有利于胶体微粒的凝聚。为了防止洗涤时发生胶溶现象，洗涤液中也应加入适量的电解质。通常采用易挥发的铵盐或稀的强酸溶液。 例如测定SiO时，通常是在强酸性介质中析出硅胶沉淀，由于硅胶能形成带负电荷的2 胶体，所以沉淀不完全。如果向溶液中加入带正电荷的动物胶，由于相互凝聚作用，可使硅胶沉淀较完全。 ?不必陈化。沉淀完毕后，趁热过滤，不要陈化。否则无定形沉淀因放置后，将逐渐失去水分而聚集得更为紧密，使已吸附的杂质难以洗去。 此外，沉淀时不断搅拌对无定形沉淀也是有利的。 3(均匀沉淀法 ,,,,, 为了改进沉淀结构，也常采用均匀沉淀法。均匀沉淀法是化学反应时溶液中缓慢地逐渐产生所需的沉淀剂，待沉淀剂达到一定浓度时即开始产生沉淀。这样溶液中过饱和度很小，但又较长时间维持溶液过饱和，而且沉淀剂的产生是均匀地分步于溶液的各处，无局部过浓现象，因此可以得到颗粒大、结构紧密、纯净而易于过滤洗涤的沉淀。 ，,，222例如，为了使溶液中Ca与CO能生成较大的晶形沉淀，Ca的酸性溶液中加入草24 酸铵，然后加入尿素加热煮沸。尿素逐渐水解: (NH)CO+HO=2NH+CO 22232 ，,2生成的NH，中和溶液中的H，使CO浓度徐徐增加，最后pH达到4,4.5之间，CaCO32424沉淀完全，这样得到的沉淀晶形颗粒大、纯净。 此外，利用酯类和其它有机化合物的水解、络合物的分解、氧化还原反应或能缓慢地产生所需的沉淀剂等方式，均可进行均匀沉淀。 五、称量形式与结果的计算 在重量分析中，多数情况下称量形式与被测组分的形式不同，这就需要将称得的称量形式的质量换算成被测组分的质量。被测组分的摩尔质量与称量形式的摩尔质量之比是常数，称为换算因数或重量分析因数，常以F表示。 a被测组分,b称量形式 a，被测组分的摩尔质量 换算因数(F),b，称量形式的摩尔质量 由称得的称量形式的质量m，试样的质量m及换算因数F，即可求得被测组分的称量试样 质量分数。 mF,称量形式 ,100%,，m样品 ，2测定四草酸氢钾的含量，用Ca例 10 为沉淀剂，最后灼烧成CaO称量。称取样品质量为0.5172 g。最后得CaO为0.2265g，计算样品中KHCO?HCO?2HO的质量分数。 242242 解:因为KHCO?HCO?2HO,2CaCO,2CaO 24224224 254.2所以 F==2.2662×56.08 0.2265×2.266 ,=×100%=99.24%0.5172 习 题 ,,,,, 1(什么是溶度积常数,影响溶度积常数的因素有哪些,影响沉淀溶解平衡的因素有哪些, 2(如何应用溶度积规则来判断沉淀的生成和溶解, (什么是分步沉淀,根据什么来判断沉淀生成的次序, 3 4(什么叫沉淀滴定法,沉淀滴定法所用的沉淀反应必须具备哪些条件, -5(写出莫尔法、佛尔哈德法和法扬斯法测定Cl的主要反应，并指出各种方法选用的指示剂 和酸度条件。 6(根据AgI的溶度积，计算: - 1(1)AgI在纯水中的溶解度(g?L) -1-1(2)在0.0010mol?LKI溶液中AgI的溶解度(g ? L) -1-1(3)在0.010 mol?LAgNO溶液中AgI的溶解度(g? L) 3，7(将固体AgBr和AgCl加入到50.0mL纯水中，不断搅拌使其达到平衡。计算溶液中Ag 浓度。 8(通过计算 说明 关于失联党员情况说明岗位说明总经理岗位说明书会计岗位说明书行政主管岗位说明书 将下列各组溶液以等体积混合时，哪些可以生成沉淀,哪些不能,各混合，,溶液中Ag和Cl的浓度分别是多少, ,,6-15-1(1)1.5×10mol?LAgNO和1.5×10mol?LNaCl; 3,,4-14-1(2)1.5×10mol?LAgNO和1.5×10mol?LNaCl; 3,,2-13-1(3)1.0×10mol?LAgNO和1.0×10mol?LNaCl; 3-1-1(4)8.5mg?LAgNO和5.85mg?LNaCl(各溶于1.0LHO); 32，,10-12+-4-19(MgNHPO的饱和溶液中，c(HO),2.0×10 mol?L，c(Mg)=5.6×10 mol?L，计443 算MgNHPO在该温度下的溶度积常数。 44,，12-110(于100mL含0.1000mol?LBa的溶液中，加入50mL0.010 mol?LHSO溶液，溶液中24，2-1还剩余多少克的Ba,如沉淀用100mL纯水或100mL0.010mol?L HSO溶液洗涤，假24 设洗涤时达到了沉淀平衡，问各损失BaSO多少毫克, 4,--1211(设溶液中c(Cl)和c(CrO)均为0.010 mol?L，当慢慢滴加AgNO 溶液时，AgCl43,和AgCrO哪个先沉淀出来,当AgCrO沉淀时，溶液中c(Cl)是多少, 2424+12(称取NaCl基准试剂0.1173g，溶解后加入30.00mlAgNO标准溶液，过量的Ag需要3 3.20mlNHSCN标准溶液滴定至终点。已知20.00mlAgNO标准溶液与21.00mlNHSCN434 标准溶液能完全作用，计算AgNO和NHSCN溶液的浓度各为多少, 34 13(称取银合金试样0.3000g，溶解后加入铁铵矾指示剂，用0.1000mol/LNHSCN标准溶液4 滴定，用去23.80ml，计算银的质量分数。 14(称取可溶性氯化物试样0.2266g用水溶解后，加入0.1121mol/LAgNO标准溶液30.00ml。3+过量的Ag用0.1185mol/LNHSCN标准溶液滴定，用去6.50ml，计算试样中氯的质量4 分数。 15(计算下列各组的换算因数。 沉淀形式 称量形式 含量表示形式 换算因素 MgNHPOMgPO PO 44 22725 AgAsOAgCl AsO 34 23 KB(CH)KB(CH)KO 654 654 2 Ni(CHNO)Ni(CHNO) Ni 47222 47222 ,,,,, 16(称取过磷酸钙肥料试样0.4891g，经处理后得到0.1136gMgPO，试计算试样中PO22425 和P的质量分数 17(今有纯CaO和BaO的混合物2.212g，转化为混合硫酸盐后其质量为5.023g，计原混合 物中CaO和BaO的质量分数。 18(称取硅酸盐试样0.5000g，得到不纯的SiO0.2835g。将不纯的SiO用HF和HSO处2224 理，使SiO以SiF的形式逸出，残渣经灼烧后为0.0015g，计算试样中SiO的质量分242 数。若不用HF及HSO处理，测定结果的相对误差为多大, 24,319(植物试样中磷的定量测定方法是，先处理试样，使磷转化为PO，然后将其沉淀为磷4 钼酸铵(NH)PO?12MoO，并称量其质量。如果由0.2711g试样中得到1.1682g沉淀，4343 计算试样中P和PO的质量分数。 23 20(称取含有NaCl和NaBr的试样0.6280g，溶解后用AgNO溶液处理，得到干燥的AgCl3-1和AgBr沉淀0.5064g。另外取相同质量的试样1份，用0.1050 mol?LAgNO溶液滴定3 至终点，消耗28.34mL。计算试样中NaCl和NaBr的百分含量各为多少, 21(称取含硫的纯有机化合物1.0000g，首先用NaO熔融，使其中的硫定量转化为NaSO，2224 然后溶解于水，用BaCl溶液处理，定量转化为BaSO1.0890g。计算(1)有机化合物24 中硫的百分含量。(2)若有机化合物的摩尔质量为214.33g?mol，求该有机化合物中硫 原子个数。 ,,,,,