分析化学中常用的分离富集方法
思考题
11-1 在分析化学中，为什么要进行分离富集？分离时对常量和微量组分的回收率要求如何？答：在定量分析，对于一些无法通过控制分析条件或采用掩蔽法来消除干扰，以及现有分析方法灵敏度达不到要求的低浓度组分测定，必须采用分离富集方法。换句话说，分离方法在定量分析中可以达到消除干扰和富集效果，保证分析结果的准确性，扩大分析应用围。在一般情况下，对常量组分的回收率要求大于99.9%，而对于微量组分的回收率要求大于99%。样品组分含量越低，对回收率要求也降低。
11-2 常用哪些方法进行氢氧化物沉淀分离？举例说明。
答：在氢氧化物沉淀分离中，沉淀的形成与溶液中的[OH-]有直接关系。因此，采用控制溶液中酸度可使某些金属离子彼此分离。在实际工作中，通常采用不同的氢氧化物沉淀剂控制氢氧化物沉淀分离方法。常用的沉淀剂有：
a 氢氧化钠：NaOH是强碱，用于分离两性元素（如Al3+，Zn2+，Cr3+）与非两性元素，两性元素的含氧酸阴离子形态在溶液中，而其他非两性元素则生成氢氧化物胶状沉淀。
b 氨水法：采用NH4Cl-NH3缓冲溶液（pH8-9），可使高价金属离子与大部分一、二金属离子分离。
c 有机碱法：可形成不同pH的缓冲体系控制分离，如pH5-6六亚甲基胺-HCl缓冲液，常用于Mn2+，Co2+，Ni2+，Cu2+，Zn2+，Cd2+与Al3+，Fe3+，Ti（IV）等的分离。
d ZnO悬浊液法等：这一类悬浊液可控制溶液的pH值，如ZnO悬浊液的pH值约为6，可用于某些氢氧化物沉淀分离。
11-3 某矿样溶液含Fe3+，A13+，Ca2+，Mg2+，Mn2+，Cr3+，Cu2+和Zn2+等离子，加入NH4C1和氨水后，哪些离子以什么形式存在于溶液中？哪些离子以什么方式存在于沉淀中？分离是否完全？
答：NH4Cl与NH3构成缓冲液，pH在8-9间，因此溶液中有Ca2+，Mg2+,，Cu(NH3)42-、Zn(NH3)42+等离子和少量Mn2+，而沉淀中有Fe(OH)3，Al(OH)3和Cr(OH)3和少量Mn(OH)2沉淀。试液中Fe3+，A13+，Cr3+可以与Ca2+，Mg2+，Cu2+和Zn2+等离子完全分开，而Mn2+分离不完全。
11-4 如将上述矿样用Na2O2熔融，以水浸取，其分离情况又如何？
答：Na2O2即是强碱又是氧化剂，Cr3+、Mn2+分别被氧化成CrO42-和MnO4-。因此溶液有AlO22-，ZnO22-，MnO4-和CrO42-和少量Ca2+，在沉淀中有：Fe(OH)3，Mg(OH)2和Cu(OH)2和少量Ca(OH)2或CaCO3沉淀。Ca2+将分离不完全。
（注：Na 2O 2常用以分铬铁矿，分离后的分别测定Cr 和Fe 。也有认为Mn 2+被Na 2O 2氧化成Mn 4+，因而以 MnO(OH)2沉淀形式存在。）
11-5 某试样含Fe ，A1，Ca ，Mg ，Ti 元素，经碱熔融后，用水浸取，盐酸酸化，加氨水中至出现红棕色沉淀（pH 约为3左右），再加六亚甲基四胺加热过滤，分出沉淀和滤液。试问。 a 为什么溶液中刚出现红棕色沉淀时人们看到红棕色沉淀时，表示pH 为3左右？
b 过滤后得的沉淀是什么？滤液又是什么？
c 试样中若含Zn 2+和Mn 2+，它们是在沉淀中还是在滤液中？
答：a ．溶液中出现红棕色沉淀应是Fe(OH)3，沉淀时的pH 应在3左右。（当人眼看到红棕色沉淀时，已有部分Fe(OH)3析出，pH 值稍大于Fe 3+开始沉淀的理论值）。
b ．过滤后得的沉淀应是TiO(OH)2、Fe(OH)3 和Al(OH)3；滤液是Ca 2+，Mg 2+离子溶液。
c ．试样中若含Zn 2+和Mn 2+，它们应以Zn 2+和MnO 4-离子形式存在于滤液中。
11-6 采用无机沉淀剂，怎样从铜合金的试掖中分离出微量Fe 3+？
答：采用NH 4Cl- NH 3缓冲液，pH8-9，采用Al(OH)3共沉淀剂可以从铜合金试液中氢氧化物共沉淀法分离出微量Fe 3+。
11-7 用氢氧化物沉淀分离时，常有共沉淀现象，有什么方法可以减少沉淀对其他组分的吸附？ 答：加入大量无干扰的电解质，可以减少沉淀对其他组分的吸附。
11-8 共沉淀富集痕量组分，对共沉淀剂有什么要求？有机共沉淀剂较无机共沉淀剂有何优点？ 答：对共沉淀剂的要求主要有：一是对富集的微量组分的回收率要高（即富集效率大）；二是不干扰富集组分的测定或者干扰容易消除（即不影响后续测定）。
有机共沉淀剂较无机共沉淀剂的主要优点：一是选择性高；二是有机共沉淀剂除去（如灼烧）；三是富集效果较好。
11-9 何谓分配系数，分配比？萃取率与哪些因素有关？采用什么措施可提高萃取率？
答：分配系数和分配比是萃取分离中的两个重要参数。 分配系数：0[][]D w
A K A =是溶质在两相中型体相同组分的浓度比（严格说应为活度比）。而分配比：0w
c D c =是溶质在两相中的总浓度之比。在给定的温度下，K D 是一个常数。但D 除了与K D 有关外，还与溶液酸度、溶质浓度等因素有关，它是一个条件常数。在分析化学中，人们更多关注分离组分的总量而较少考虑其形态分布，因此通常使用分配比。
萃取率：0
100%w D E V D V =⨯+，可见萃取率与分配比（即溶质性质和萃取体系）和相比有关，与组分含量无关。
提高萃取率有两个重要途径：一是采用（少量有机溶剂）多次萃取；二是采用协同萃取。
11-10 为什么在进行螯合萃取时，溶液酸度的控制显得很重要？
答：螯合物萃取过程可表示为：
n 0n 0M n(HR)(MR )nH +++=+
可见，溶液酸度可能影响螯合剂的离解、金属离子的水解以及其他副反应，影响螯合物萃取平衡，因此在进行螯合萃取时酸度控制是非常重要的。
11-11 用硫酸钡重量法测定硫酸根时，大量Fe 3+
会产生共沉淀。试问当分析硫铁矿（FeS 2）中的硫时，如果用硫酸钡重量法进行测定，有什么办法可以消除Fe 3+干扰？
答：将试液流过强酸型阳离子交换树脂过柱除去Fe 3+，流出液再加入沉淀剂测定硫酸根。
11-12 离子交换树脂分几类，各有什么特点？什么是离子交换树脂的交联度，交换容量？ 答：通常离子交换树脂按性能通常分为三类：
a 阳离子交换树脂，用于分离阳离子，又分为强酸型阳离子交换树脂和弱酸型阳离子交换树脂。前者可在酸性中型和碱性溶液中使用，而后者不宜在酸性溶液中使用。
b 阴离子交换树脂，用于分离阴离子，又分为强碱性阴离子交换树脂和弱碱性阴离子交换树脂两种。前者可在酸性中型和碱性溶液中使用，而后者不宜在碱性溶液中使用。
c 螯合树脂。选择性地交换某些金属离子。
交联度指交联剂在树脂中质量百分率，其大小与树脂性能有关。交联度一般在4-14%之间。交联度小，树脂网眼大，溶胀性大，刚性差。
交换容量是指每克干树脂所能交换的物质量（mmol ），它决定于树脂所含活性基团的数目，一般为3~6 mmol·g -1。
11-13 几种色谱分离方法（纸上色谱，薄层色谱及反相分配色谱）的固定相和分离机理有何不同？
答：色谱法是一种分离方法，它利用物质在两相中分配系数的微小差异，当两相作相对移动时，使被测物质在两相之间进行反复多次分配，这样原来微小的分配差异产生了很大的效果，使各组分分离开来。
通常认为纸色谱的固定相是吸附滤纸纤维素上的水分（或与纤维素羟基缔合的固定水），分配色谱是纸色谱的主要分离机理。
