第二章 沉淀法
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第二章沉淀分离法7. 进行氢氧化物沉淀分离时,为什么不能完全根据氢氧化物的K sp来控制和选择溶液的pH值?答:(1)实际获得沉淀的溶度积数值与文献上报道的溶度积有一定的差距;(2)在计算pH时,假设金属离子在溶液中只以一种阳离子的形式存在,忽略了金属离子的其它存在形式;(3)文献上记载的溶度积是指稀溶液中,没有其它离子存在时,难溶化合物的溶度积,实际上由于其它离子影响离子活度使得离子的活度积与溶度积存在一定的差别。
8.【Mg(OH)2的K sp=5×10-12】9.举例说明均相沉淀法的各种沉淀途径。
答:均相沉淀法的原理是,在沉淀开始时,整个溶液中沉淀物质的相对过饱和度均匀地保持在刚能超过临界过饱和度,使晶核可以形成,但是聚集速率较小,形成的晶核也较少,以后继续保持均匀的适当低的相对过饱和度,晶核就逐渐慢慢地长大,这样就能获得颗粒粗大,而且形状完整的晶形沉淀。
沉淀途径:(1)改变溶液的pH值。
一般多用尿素的水解反应来达到逐渐改变pH值的目的。
(2)在溶液中直接产生出沉淀剂。
例如,硫酸二甲酯水解,可用于Ba2+、Ca2+、Pb2+等的硫酸盐的均相沉淀。
草酸、草酸二乙酯水解,可均匀生成Ca2+、Mg2+、Zr4+等的草酸盐沉淀。
(3)逐渐除去溶剂。
例如用8-羟基喹啉沉淀Al3+时,可在Al3+试液中加入NH4AC缓冲溶液、8-羟基喹啉的丙酮溶液,加热至70-80℃,使丙酮蒸发逸出,15min后即有8-羟基喹啉铝的晶形沉淀出现。
(4)破坏可溶性络合物。
例如测定合金钢中的钨时,用浓硝酸(必要时加点高氯酸)溶解试样后,加H2O2、HNO3,钨形成过氧钨酸保留在溶液中。
在60℃下加热90min,过氧钨酸逐渐被破坏析出钨酸沉淀。
10.举例说明无机共沉淀剂和有机共沉淀剂的作用机理。
答:无机共沉淀剂按其作用机理可分为以下几类:(1)吸附或吸留作用的共沉淀剂。
常用的载体有氢氧化铁、氢氧化铝、氢氧化锰及硫化物等。
第二章 沉淀分离法沉淀分离(separation by precipitation)法是在试液中加入适当的沉淀剂,使某一成分以一定组成的固相析出,经过滤而与液相相分离的方法。
沉淀分离法是一种经典的化学分离方法,该法需经过过滤、洗涤等步骤,操作较为烦琐费时,但通过改进分离操作,使用选择性较好的沉淀剂,可以加快分离速度,提高分离效率,因此至今仍得到广泛的应用。
本章主要介绍无机沉淀剂分离法、有机沉淀剂分离法、均相沉淀分离法和共沉淀分离法四类方法。
§2-1 无机沉淀剂分离法一些离子的氢氧化物、硫化物、硫酸盐、碳酸盐、草酸盐、磷酸盐、铬酸盐和卤化物等具有较小的溶解度,借此可以进行沉淀分离。
另外还有一些离子可以被还原为金属单质而被沉淀分离开。
一、沉淀为氢氧化物1.氢氧化物沉淀与溶液pH 值的关系可以形成氢氧化物沉淀的离子种类很多,根据各种氢氧化物的溶度积,可以大致计算出各种金属离子开始析出沉淀时的pH 值。
例如Fe(OH)3的K sp =4×10-38,若[Fe 3+]=0.010mol.L -1,欲使Fe(OH)3析出沉淀,则必须满足以下条件:383104]][[⨯>-+OH Fe010.0104][383--⨯>OH112.106.1][---⨯>L mol OH8.11<pOH 2.2>pH由此可见,欲使0.010mol.L -1 Fe 3+析出Fe(OH)3沉淀溶液的pH 值应大于2.2。
当溶液中残留的Fe 3+的浓度为10-6 mol.L -1时,即99.99%的Fe 3+已被沉淀,可以认为沉淀已经完全,此时的pH 值为:第二章 沉淀分离法1113638.104.310100.4][-----⨯=⨯=L mol OH 5.10=pOH 5.3=pH根据类似的计算,可以得到各种氢氧化物开始沉淀和沉淀完全时的pH 值,但是这种由K sp 计算得到的pH 值只是近似值,与实际进行氢氧化物沉淀分离时所需控制的pH 值往往还存在一定的差异,这是因为:(1)沉淀的溶解度和析出的沉淀的形态、颗粒大小等条件有关,也随陈化时间的不同而改变。