沉淀滴定和重量分析.ppt

第七章重量分析法 第一节概述 一 重量分析法 通过称量被测组分的质量来确定被测组分百分含量的分析方法二 分类 挥发法萃取法沉淀法 利用物质的挥发性 利用物质在两相中溶解度不同 利用沉淀反应 三 特点 准确度高 费时 繁琐 不适合微量组分 第二节沉淀重量法 一 几个概念二 沉淀重量法的分析过程和要求三 溶解度及其影响因素四 沉淀的类型和形成五 影响沉淀纯净的因素六 沉淀条件的选择七 沉淀的过滤 洗涤及烘干 灼烧八 结果的计算 一 几个概念 1 沉淀重量法 利用沉淀反应将待测组分以难溶化合物形式沉淀下来 经过滤 洗涤 烘干 灼烧后 转化成具有确定组成的称量形式 称量并计算被测组分含量的分析方法 2 沉淀形式 沉淀的化学组成称 3 称量形式 沉淀经烘干或灼烧后 供最后称量的化学组成称 二 沉淀重量法的分析过程和要求 一 分析过程 待测离子沉淀剂沉淀形式处理过程称量形式 过滤8000CBa2 SO42 BaSO4 BaSO4洗涤灼烧 过滤烘干Ca2 C2O42 CaC2O4 2H2O CaO洗涤灼烧 过滤烘干试样溶液 沉淀剂沉淀形式 称量形式洗涤灼烧 注 称量形式与沉淀形式可以相同 也可以不同 续前 二 要求 1 对沉淀形式的要求a 溶解度小b 易过滤和洗涤c 纯净 不含杂质d 易转化成称量形式2 对称量形式的要求a 确定的化学组成b 性质稳定c 较大的摩尔质量 三 溶解度及其影响因素 一 溶解度与溶度积 二 影响沉淀溶解度的因素 一 溶解度与溶度积 1 固有溶解度和溶解度2 活度积和溶度积3 溶解度与溶度积关系4 条件溶度积 1 固有溶解度和溶解度 固有溶解度S0 微溶化合物的分子溶解度称为 溶解度S 难溶化合物在水溶液中的浓度 为水中分子浓度和离子浓度之和 MA 固 MA 水 M A 沉淀平衡以分子形式溶解进一步解离 2 活度积和溶度积 3 溶解度与溶度积关系 4 条件溶度积 二 影响沉淀溶解度的因素 1 同离子效应2 盐效应3 酸效应4 配位效应5 其他因素 1 同离子效应 当沉淀达平衡后 若向溶液中加入组成沉淀的构晶离子试剂或溶液 使沉淀溶解度降低的现象称为 构晶离子 组成沉淀晶体的离子称为 讨论 过量加入沉淀剂 可以增大构晶离子的浓度 降低沉淀溶解度 减小沉淀溶解损失过多加入沉淀剂会增大盐效应或其他配位副反应 而使溶解度增大沉淀剂用量 一般 过量50 100 为宜非挥发性 过量20 30 练习 解 例 用BaSO4重量法测定SO42 含量时 以BaCL2为沉淀剂 计算等量和过量0 01mol L加入Ba2 时 在200ml溶液中BaSO4沉淀的溶解损失 2 盐效应 溶液中存在大量强电解质使沉淀溶解度增大的现象 讨论 注 沉淀溶解度很小时 常忽略盐效应沉淀溶解度很大 且溶液离子强度很高时 要考虑盐效应的影响 练习 例 分别计算BaSO4在纯水和0 01mol LNaNO3溶液中的溶解度 解 练习 例 讨论 3 酸效应 溶液酸度对沉淀溶解度的影响称为 讨论 酸度对强酸型沉淀物的溶解度影响不大 但对弱酸型或多元酸型沉淀物的溶解度影响较大pH H S 注 因为酸度变化 构晶离子会与溶液中的H 或OH 反应 降低了构晶离子的浓度 使沉淀溶解平衡移向溶解 从而使沉淀溶解度增大 图示 溶液酸度对CaC2O4溶解度的影响 CaC2O4Ca2 C2O42 C2O42 H HC2O4 HC2O4 H H2C2O4 练习 例 试比较pH 2 0和pH 4 0的条件下CaC2O4的沉淀溶解度 解 练习 例 0 02mol LBaCL2和H2SO4溶液等浓度混合 问有无BaSO4沉淀析出 解 4 配位效应 存在配位剂与构晶离子形成配位体 使沉淀的溶解度增大的现象称为 讨论 1 配位效应促使沉淀 溶解平衡移向溶解一方 从而增大溶解度 2 当沉淀剂本身又是配位剂时 应避免加入过多 既有同离子效应 又有配位效应 应视浓度而定3 配位效应与沉淀的溶解度和配合物稳定常数有关 溶解度越大 配合物越稳定 配位效应越显著 示例 AgCLAg CL Ag 2NH3Ag NH3 2 AgCLAg CL AgCL CL AgCL2 AgCL2 CL AgCL3 练习 例 计算AgI在0 01mol L的NH3中的溶解度 解 5 其他因素 A 温度 T S 溶解损失 合理控制 B 溶剂极性 溶剂极性 S 溶解损失 加入有机溶剂 C 沉淀颗粒度大小 同种沉淀 颗粒 S 溶解损失 粗大晶体 D 胶体形成 胶溶 使S 溶解损失 加入大量电解质可破坏之 E 水解作用 某些沉淀易发生水解反应 对沉淀造成影响 图示 温度对沉淀溶解度的影响 注 根据沉淀受温度影响程度选择合适温度沉淀 加热溶液陈化 加热微沸过滤 洗涤沉淀温度影响大的沉淀 冷至室温再过滤洗涤温度影响小的沉淀 趁热过滤洗涤 四 沉淀的类型和形成 1 沉淀的类型2 沉淀的形成 1 沉淀的类型 1 晶形沉淀 颗粒直径0 1 1 m 排列整齐 结构紧密 比表面积小 吸附杂质少易于过滤 洗涤例 BaSO4 细晶形沉淀 MgNH4PO4 粗晶形沉淀 2 无定形沉淀 颗粒直径 0 02 m结构疏松比表面积大 吸附杂质多不易过滤 洗涤例 Fe2O3 2H2O 3 凝乳状沉淀 颗粒直径界于两种沉淀之间例 AgCL 2 沉淀的形成 晶核的生长 晶核的形成 续前 晶核的形成均相成核 自发成核 过饱和溶液中 构晶离子通过相互静电作用缔和而成晶核异相成核 非过饱和溶液中 构晶离子借助溶液中固体微粒形成晶核 晶核的生长影响沉淀颗粒大小和形态的因素 聚集速度 构晶离子聚集成晶核后进一步堆积成沉淀微粒的速度定向速度 构晶离子以一定顺序排列于晶格内的速度注 沉淀颗粒大小和形态决定于聚集速度和定向速度比率大小聚集速度 定向排列速度 晶形沉淀聚集速度 定向排列速度 无定形沉淀 五 影响沉淀纯净的因素 1 共沉淀现象2 后沉淀3 提高沉淀纯度措施 1 共沉淀现象 1 表面吸附吸附共沉淀 沉淀表面吸附引起杂质共沉淀 吸附规则第一吸附层 先吸附过量的构晶离子再吸附与构晶离子大小接近 电荷相同的离子浓度较高的离子被优先吸附第二吸附层 优先吸附与构晶离子形成的盐溶解度小的离子离子价数高 浓度大的离子 优先被吸附减小方法制备大颗粒沉淀或晶形沉淀适当提高溶液温度洗涤沉淀 减小表面吸附 图示 BaSO4晶体表面吸附示意图 沉淀表面形成双电层 吸附层 吸附剩余构晶离子SO42 扩散层 吸附阳离子或抗衡离子Fe3 续前 2 形成混晶 存在与构晶离子晶体构型相同 离子半径相近 电子层结构相同的杂质离子 沉淀时进入晶格中形成混晶 减小或消除方法将杂质事先分离除去 加入络合剂或改变沉淀剂 以消除干扰离子 例 BaSO4与PbSO4 AgCL与AgBr同型混晶BaSO4中混入KMnO4 粉红色 异型混晶 续前 3 吸留或包埋 沉淀速度过快 表面吸附的杂质来不及离开沉淀表面就被随后沉积下来的沉淀所覆盖 包埋在沉淀内部 这种因吸附而留在沉淀内部的共沉淀现象称 减少或消除方法改变沉淀条件 重结晶或陈化 2 后沉淀 继沉淀 溶液中被测组分析出沉淀之后在与母液放置过程中 溶液中其他本来难以析出沉淀的组分 杂质离子 在该沉淀表面继续沉积的现象 注 继沉淀经加热 放置后会更加严重消除方法 缩短沉淀与母液的共置时间 示例 例 草酸盐的沉淀分离中 例 金属硫化物的沉淀分离中 3 提高沉淀纯度措施 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 降低其浓度分离除去 或掩蔽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 改善沉淀条件温度 浓度 试剂加入次序或速度 是否陈化5 再沉淀有效减小吸留或包埋的共沉淀及后沉淀现象 六 沉淀条件的选择 1 晶形沉淀2 无定形沉淀3 均匀沉淀法 1 晶形沉淀 特点 颗粒大 易过滤洗涤 结构紧密 表面积小 吸附杂质少 条件 a 稀溶液 降低过饱和度 减少均相成核b 热溶液 增大溶解度 减少杂质吸附c 充分搅拌下慢慢滴加沉淀剂 防止局部过饱和d 加热陈化 生成大颗粒纯净晶体陈化 沉淀完成后 将沉淀与母液放置一段时间 这一过程称为 加热和搅拌可以缩短陈化时间 2 无定形沉淀 特点 溶解度小 颗粒小 难以过滤洗涤 结构疏松 表面积大 易吸附杂质 条件 a 浓溶液 降低水化程度 使沉淀颗粒结构紧密b 热溶液 促进沉淀微粒凝聚 减小杂质吸附c 搅拌下较快加入沉淀剂 加快沉淀聚集速度d 不需要陈化 趁热过滤 洗涤 防止杂质包裹e 适当加入电解质 防止胶溶 3 均匀沉淀法利用化学反应 在溶液中逐步 均匀地产生所需沉淀剂 避免局部过浓现象 降低相对过饱和度 使沉淀在溶液中缓慢 均匀析出 形成易滤过洗涤的大颗粒沉淀 优点 避免了局部过浓或相对过饱和度过大现象 注 均匀沉淀法制成的沉淀 颗粒较大 结构紧密 表面吸附杂质少 易过滤洗涤仍不能避免混晶共沉淀或后沉淀现象 示例 H2C2O4HC2O4 H NH3均匀分布 pH值 HC2O4 C2O42 H C2O42 相对过饱和度 Ca2 C2O42 CaC2O4 缓慢析出CaC2O4 粗大沉淀 七 沉淀的过滤 洗涤 烘干或灼烧 1 过滤 将沉淀与母液中其他组分分离滤器的选择滤纸的选择过滤方法 倾泻法2 洗涤 洗去杂质和母液选择洗涤液原则 溶解度小 不易生成胶体的沉淀 蒸馏水溶解度较大的沉淀 沉淀剂稀溶液 母液 易发生胶溶的无定形沉淀 易挥发电解质溶液洗涤方法 少量多次3 烘干或灼烧 除去沉淀中吸留水分和洗涤液中挥发性物质 将沉淀形式定量转变为称量形式 八 结果的计算 1 称量形与被测组分形式一样 2 称量形与被测组分形式不一样 练习 例 待测组分沉淀形式称量形式FCL AgCLAgCLFeFe OH 3Fe2O3Fe3O4Fe OH 3Fe2O3FeS2中的FeBaSO4BaSO4Na2SO4BaSO4BaSO4As2O3Ag3AsO4AgCL 第八章沉淀滴定法 第一节概述 一 沉淀滴定法 以沉淀反应为基础的滴定分析方法二 沉淀滴定法的条件 1 沉淀的溶解度必须很小 2 反应迅速 定量 3 有适当的指示终点的方法 4 沉淀的吸附现象不能影响终点的确定 本章重点 难溶性银盐的沉淀滴定分析 第二节银量法 一 银量法的原理及滴定分析曲线1 原理2 滴定曲线3 影响沉淀滴定突跃的因素4 分步滴定二 指示终点的方法 一 铬酸钾指示剂法 Mohr法 二 铁铵钒指示剂法 Volhard法 三 吸附指示剂法 Fayans法 一 银量法的原理及滴定分析曲线 1 原理 2 滴定曲线 续前 3 影响沉淀滴定突跃的因素 比较 4 分步滴定 二 指示终点的方法 铬酸钾指示剂法铁铵钒指示剂法吸附指示剂法 一 铬酸钾指示剂法 Mohr法 莫尔法 原理 滴定条件 适用范围 A 指示剂用量过高 终点提前 过低 终点推迟控制5 10 3mol L恰成Ag2CrO4 饱和AgCL溶液 B 溶液酸度 控制pH 6 5 10 5 中性或弱碱性 C 注意 防止沉淀吸附而导致终点提前措施 滴定时充分振摇 解吸CL 和Br 可测CL Br Ag CN 不可测I SCN 且选择性差 二 铁铵钒指示剂法 Volhard法 佛尔哈德法 1 直接法 原理 滴定条件 适用范围 A 酸度 0 1 1 0mol LHNO3溶液B 指示剂 Fe3 0 015mol LC 注意 防止沉淀吸附而造成终点提前预防 充分摇动溶液 及时释放Ag 酸溶液中直接测定Ag 续前 2 间接法 原理 滴定条件 A 酸度 稀HNO3溶液防止Fe3 水解和PO43 AsO43 CrO42 等干扰B 指示剂 Fe3 0 015mol LC 注意事项 续前 C 注意事项 测CL 时 预防沉淀转化造成终点不确定测I 时 预防发生氧化 还原反应适当增大指示剂浓度 减小滴定误差 措施 加入AgNO3后 加热 形成大颗粒沉淀 加入有机溶剂 硝基苯 包裹沉淀以防接触 措施 先加入AgNO3反应完全后 再加入Fe3 Fe3 0 2mol L TE 0 1 适用范围 返滴定法测定CL Br I SCN 选择性好 三 吸附指示剂法 Fayans法 法扬司法 吸附指示剂法 利用沉淀对有机染料吸附而改变颜色来指示终点的方法吸附指示剂 一种有色有机染料 被带电沉淀胶粒吸附时因结构改变而导致颜色变化 原理 SP前 HFLH FL 黄绿色 AgCL CL 吸附过量CL SP时 大量AgCL Ag FL 淡红色 双电