第5章 重量沉淀法和沉淀滴定法.pdf

河南师范大学 第 5 章 重量沉淀法和沉淀滴定法 教学目的教学目的：重量分析法是化学分析法中准确度很高的一种方法。掌握沉淀形成的理论，考虑平衡的影响，得到理想的沉淀，在分离和测定中应用。教学重点教学重点：溶解度的计算，如何获得可重现的沉淀。教学难点教学难点：沉淀形成的理论用经验公式解释，不能定量化。通过称量物质的重量进行测定的方法。利用沉淀反应作滴定的方法。5.1 重量分析法概述5.1 重量分析法概述 5.1.1 重量分析法的分类和特点重量分析法的分类和特点 1分类 根据被测组分与其他组分分离方法的不同可分为三类（1）沉淀法沉淀法：利用沉淀反应使待测组分沉淀出来，再转化为称量形式。Ba2+SO42-BaSO4（沉淀形）800oC，灼烧 BaSO4（称量形）Mg2+NH3+HPO4MgNH4PO4（沉淀形）800oC，灼烧Mg2P2O7(称量形)（2）挥发法挥发法：利用待测组分的挥发性质，通过加热的方法使其从试样中挥发逸出。例：测定湿存水或结晶水，加热烘干至恒重，试样减轻的质量或用干燥剂吸收水汽后增加的质量来确定水的质量。Na2CO310H2O（3）电解法电解法:使待测金属离子在电极上还原析出，然后称重，电极增加的重量即为金属质量。2特点 优点：直接称量得到分析结果，不用基准物质比较，准确度高，RE稳态 放置（陈化）5.3 沉淀的类型和沉淀的形成过程 5.3 沉淀的类型和沉淀的形成过程 5.3.1 沉淀的类型 5.3.1 沉淀的类型 按颗粒大小分：直径 特征 示例 晶形沉淀 0.1-1m 排列规则，结构紧密 BaSO4 凝乳状沉淀 AgCl 无定形沉淀 晶核形成速率时，易形成晶形沉淀；反之，易形成无定形沉淀。?重量分析中，目标是能形成晶形沉淀，因此，应尽可能减少相对过饱和度。5.4 影响沉淀纯度的主要因素 5.4 影响沉淀纯度的主要因素 5.4.1 共沉淀现象 5.4.1 共沉淀现象 本身不能单独析出沉淀的物质能随同另一种沉淀析出的现象，称为共沉淀现象。11 表面吸附共沉淀 表面吸附共沉淀 表面有剩余电荷，吸附构晶离子，形成吸附层，再吸附相反电荷离子（称抗衡离子），形成扩散层，组成了双电层。吸附层吸附规律：优先吸附构晶离子。抗衡离子的吸附：a.与构晶离子形成溶解度、离解度最小的化合物。b.离子浓度越大，越易被吸附。c.离子电荷高的优先吸附。影响因素：a 颗粒小，比表面积大，吸附杂质多。b 吸附是放热过程，温度升高，吸附杂质量减少。防止：洗涤（电解质水，易挥发的沉淀剂）22 混晶或固溶体 混晶或固溶体 与构晶离子半径相近，形成的晶体结构相近的离子代替构晶离子形成混晶，不能洗去，应在沉淀前进行分离。如BaSO4和PbSO4，BaSO4和KMnO4 3河南师范大学 3吸留和包夹吸留和包夹 表面吸附的抗衡离子在沉淀生长时被覆盖包藏在里面不能洗去，陈化可减小，严重时，需重沉淀。5.4.2 继沉淀现象 5.4.2 继沉淀现象 某组分析出沉淀后，另一种难于析出沉淀的物质在沉淀表面上析出沉淀的现象。例：MgC2O4可形成稳定的过饱和溶液而不沉淀，但用草酸盐沉淀分离Ca2与Mg2，析出CaC2O4沉淀表面有MgC2O4析出。放置时间越长，继沉淀现象越严重。类似现象常见于金属硫化物的沉淀分离中。避免或减少继沉淀的主要方法是缩短沉淀和母液共置时间缩短沉淀和母液共置时间。沉淀玷污对分析结果的影响 测Ba2，包藏了BaCl2 ；吸附 H2SO4 无影响 SO42，包藏了BaCl2 ；吸附 H2SO4 5.4.3 减少沉淀玷污的方法 5.4.3 减少沉淀玷污的方法 1）选择适当分析步骤 1）选择适当分析步骤 测少量组分含量时，首先沉淀含量少的组分 2）改变易被吸附杂质的存在形式，降低其浓度 2）改变易被吸附杂质的存在形式，降低其浓度 分离除去，或掩蔽。如将 Fe3+还原成 Fe2+3）选择合适的沉淀剂 3）选择合适的沉淀剂 选用有机沉淀剂可有效减少共沉淀 4）改善沉淀条件4）改善沉淀条件 温度，浓度，试剂加入次序或速度，是否陈化 5）再沉淀5）再沉淀 有效减小吸留或包埋的共沉淀及后沉淀现象 5.5 沉淀条件的选择 5.5 沉淀条件的选择 5.5.1 晶形沉淀（稀、热、慢、搅、陈）5.5.1 晶形沉淀（稀、热、慢、搅、陈）使其颗粒大，减少包藏，关键是控制相对过饱和度例：BaSO4沉淀 a 在稀、热溶液中沉淀；b 在酸性介质（HCl）中；c.慢加，快搅；d.陈化 5.5.2 无定形沉淀（浓、热、电、不陈）5.5.2 无定形沉淀（浓、热、电、不陈）溶解度小，不可能减小相对过饱和度。关键是加速凝聚，防止胶溶，减少吸附。例：Fe(OH)3沉淀 a.在浓的热溶液中沉淀；b.在电解质存在下沉淀，中和胶粒电荷；c.立即用热水稀释；d.趁热过滤。5.5.3 均匀沉淀法（对无定形沉淀而言）均匀沉淀法（对无定形沉淀而言）避免局部过饱和现象。通过缓慢的化学反应，使沉淀剂由溶液中慢慢地、均匀地产生。例如：沉淀Fe(OH)3CO（NH2）2H2OCO22NH3 控制温度可控制尿素水解速度，控制OH产生的速度。优点：得到的沉淀，颗粒较大，表面吸附杂质少，易滤，易洗缺点：仍不能避免后沉淀和混晶共沉淀现象 5.6 有机沉淀剂 5.6 有机沉淀剂 有机沉淀剂的特点：有机沉淀剂的特点：1.试剂种类多 1.试剂种类多 2.选择高。2.选择高。有机沉淀剂在一定条件下，与单个离子起沉淀反应。有机沉淀剂在一定条件下，与单个离子起沉淀反应。3.沉淀的溶解度小。3.沉淀的溶解度小。由于有机沉淀的疏水性强，所以溶解度较小，有利于沉淀完全。由于有机沉淀的疏水性强，所以溶解度较小，有利于沉淀完全。4.沉淀吸附无机杂质少，4.沉淀吸附无机杂质少，因为沉淀表面不带电荷，所以吸附杂质离子易获得纯净的沉淀。易于过滤洗涤 因为沉淀表面不带电荷，所以吸附杂质离子易获得纯净的沉淀。易于过滤洗涤 5.沉淀的摩尔质量大5.沉淀的摩尔质量大，被测组分在称量形式中占的百分比小，有利于提高分析的准确度，被测组分在称量形式中占的百分比小，有利于提高分析的准确度 6.有些简化了重量分析操作 6.有些简化了重量分析操作 4河南师范大学 5.6.1 有机沉淀剂的分类有机沉淀剂的分类 按其作用原理分成两大类。1生成螯合物的沉淀剂生成螯合物的沉淀剂 分子中含有-OH，-COOH，-SH，-SO3H等酸性官能团，同时含有NH2,NH等碱性官能团，能与金属离子形成螯合物。2生成离子缔合物的沉淀剂 含有-OH，-COOH，SH，-SO3H，-NH2，-NH-等官能团，能与金属离子反应生成难溶盐。2.生成离子缔合物的沉淀剂 2.生成离子缔合物的沉淀剂 阴离子和阳离子以较强的静电引力相结合而形成的化合物，叫做缔合物。阴离子和阳离子以较强的静电引力相结合而形成的化合物，叫做缔合物。相对分子质量较大的有机离子与带相反电荷的酸根离子反应后，可生成微溶性的离子缔合物沉淀。5.6.2 有机沉淀剂应用示例（自学）有机沉淀剂应用示例（自学）5.7 重量分析中的换算因数5.7 重量分析中的换算因数 100%100%rxxssmmwmm=称Mr(x)换算因子 F=n M(称量形）5.8 沉淀滴定法 5.8 沉淀滴定法 用于沉淀滴定法的沉淀反应必须符合下列几个条件：1 生成的沉淀应具有恒定的组成，而且溶解度必须很小；2 沉淀反应必须迅速、定量地进行；3 能够用适当地指示剂或其他方法确定滴定地终点。银量法：5.8.1 莫尔法5.8.1 莫尔法（Mohr）用铬酸钾作指示剂 用铬酸钾作指示剂 AgNO3滴定NaCl 1.原理：Ag+Cl-=AgCl（白色）滴定反应 Ag+CrO42-=Ag2CrO4(砖红色)指示剂反应 计量点时：4.710spAgClK+=1.25105mol/L 2.指示剂浓度：K2CrO4的最佳浓度为 5.010-3mol/L3.pH：最宜范围为 6.5-10.5（中性或弱碱性）.4.适用范围：直接滴定Cl-、Br。5 干扰：凡能与CrO42-或 Ag+生成沉淀的离子都干扰测定。如：Ba2+、Pb2+、Hg2+以及PO43-、AsO43-、S2-、C2O42-等。5.8.2 佛尔哈德法5.8.2 佛尔哈德法（Volhard）铁铵矾（NH铁铵矾（NH4 4Fe（SOFe（SO4 4）2 2）作指示剂）作指示剂 1.直接滴定法在硝酸介质中，用NH4SCN标准溶液滴定Ag+。（1）原理：Ag+SCN-=AgSCN（白）滴定反应 Fe3+SCN-=FeSCN2+（红）指示剂反应（2）溶液酸度控制在 0.1-1mol/L 之间（3）Fe3+浓度一般控制在 0.015 mol/L 2返滴定法测定鹵素离子（1）优点：选择性高。（2）缺点：终点时，过量的 SCN-易使下列反应发生：AgCl+SCNAgSCN+Cl所以，溶液出现的红色不稳定，随着不断地摇动溶液，红色又逐渐消失，得不到正确的终点。解决措施：分离 AgCl 沉淀 b.用有机溶剂将 AgCl 沉淀表面覆盖，使其不与溶液接触。C提高Fe3+的浓度以减小终点时SCN的浓度，从而减小滴定误差。5河南师范大学 5.8.3 法扬司法法扬司法（Fajans）吸附指示剂吸附指示剂 吸附指示剂是一类有机燃料，当它被吸附在胶粒表面之后，可能是由于形成某种化合物而导致指示剂分子结构的变化，因而引起颜色的变化。AgNO3滴定Cl，用荧光黄作指示剂。HFIHFIAgClAg FI（黄绿色）AgClAgFI（淡红色）注意：（1）应尽量使沉淀的比表面大一些。（2）被滴定离子的浓度不能太低（3）避免在强的阳光下进行滴定。（4）为使指示剂呈阴离子状态，溶液酸度要适宜。（5）胶体微粒对指示剂的吸附能力，应略小于对待测离子的吸附能力。卤化银对卤化物和几种吸附指示剂的吸附能力的大小顺序如下：ISCNBr曙红Cl荧光黄。银量法应用实例：5.8.4 混合离子的沉淀滴定 5.8.4 混合离子的沉淀滴定 在沉淀滴定中，两种混合离子能否准确进行分别滴定，取决于两种沉淀的溶度积常数比值的大小。7105)()(=AgClKAgIKClIspsp3103)()(=AgClKAgBrKClBrspspI和Cl 可别滴定，但I-被AgI吸附，有误差；Br和Cl无法分别滴定，滴定合量。5.9 滴定分析小结（自学）5.9 滴定分析小结（自学）作业：P作业：P210210 1,2,4 P 1,2,4 P211211 5,8,9,14 P 5,8,9,14 P212212 20,21,22 P 20,21,22 P213213 25,27,31 25,27,31 6