重量分析法ppt课件

1 第9章重量分析法 9 1概述 9 2沉淀的溶解度及其影响因素 9 3沉淀的形成 9 4沉淀的纯度 9 5沉淀的条件和称量形式的获得 9 6重量分析的计算 2 9 1概述 通过称量物质的质量进行分析的方法 测定时 通常先用适当的方法使被测组分与其他组分分离 然后称重 由称得的质量计算该组分的含量 优点 Er 0 1 0 2 准 不需标液 缺点 慢 繁琐 测P S Si Ni等的仲裁分析仍用重量法 一 重量分析法的分类和特点 3 重量法的分类 挥发法 利用物质的挥发性质 通过加热或其他方法使待测组分从试样中挥发逸出 电解法 利用电解的方法使待测金属离子在电极上还原析出 然后称重 电极增加的质量即为金属质量 例如 测Cu2 沉淀法 利用沉淀反应使待测组分以微溶化合物的形式沉淀出来 再使之转化为称量形式称量 4 AnalyticalChemistry 1998 R Kellner p273 重量法有极高的准确度 其准确度依赖于沉淀技术及沉淀的性质 为得到高的准确度 必须做到以下几点 沉淀的化学计量组成必须确定 且可重现 沉淀在母液及洗涤液中的溶解度足够小 体系中的其他元素及成分对沉淀的干扰最小 沉淀的表面积小 不易吸附杂质 沉淀从母液中分离容易 且有合适的洗涤液洗涤 热力学稳定 便于干燥 干燥产物稳定 不吸水 5 二 沉淀重量法分析过程 6 重量法示例 滤 洗烘 120 滤 洗灼烧 800 7 对沉淀形式的要求 沉淀的S要小 溶解损失应 0 1mg 沉淀的纯度高 沉淀的晶形要好 便于过滤和洗涤 如Ca2 CaSO4Ksp 2 45 10 5CaC2O4Ksp 1 78 10 9 对称量形式的要求 组成恒定 稳定 摩尔质量大 对少量组分 如0 1000gAl3 氧化铝0 1888g八羟基喹啉铝1 704g 为便于操作 晶形沉淀 0 5g 胶状沉淀 0 2g 8 9 2沉淀的溶解度及其影响因素 一 溶解度与溶度积 MA 固 MA 水 M A MA 水 固有溶解度 分子溶解度 用S0表示溶解度 S S0 M S0 A HgCl20 25mol L 1 Hg2 1 7 10 5mol L 1 M A 9 溶度积与条件溶度积 K sp M A M M A A Ksp M A K sp条件溶度积常数 与条件有关 MmAn Ksp溶度积常数 与t I有关 10 二 影响S的因素 1 盐效应 增大溶解度 11 2 同离子效应 减小溶解度 加过量沉淀剂是降低溶解度的最方便有效的办法 例 测SO42 若加入n Ba2 n SO42 V 300mL m BaSO4 2 4 10 5 300 233 4 1 7mg 若加入过量Ba2 Ba2 0 01mol L 1S SO42 Ksp Ba2 6 10 10 0 01 6 10 8mol L 1m BaSO4 6 10 8 300 233 4 0 004mg 12 PbSO4在不同浓度Na2SO4溶液中的溶解度 盐效应 可挥发性沉淀剂过量50 100 非挥发性沉淀剂过量20 30 同离子效应 13 S Ca2 C2O42 5 10 5mol L 1 3 酸效应 增大溶解度 弱酸盐 例2计算CaC2O4在不同情况下的溶解度 1 在纯水中 14 2 在酸性溶液中 SS H Ksp CaC2O4 10 7 8 I 0 1 H2C2O4pKa1 1 3pKa2 4 3 I 0 1 K sp Ca2 C2O4 S2 a H 1 H b1 H 2b2 HC2O4 H2C2O4 15 pH 1 0的HCl溶液中 水中5 10 5mol L 1 几乎不沉淀 16 若pH 1 0 过量H2C2O4 c 0 10mol L 1 17 例3计算Ag2S在纯水中的溶解度 解 H2S的pKa1 7 1pKa2 12 9 18 Ksp较大 S2 定量成为HS 产生同量OH 假设MnS H2O Mn2 HS OH SSS 例4计算MnS在纯水中的溶解度 解 19 检验 OH S 10 4 6mol L 1 H 10 9 4mol L 1 S H 1 10 9 4 12 9 10 18 8 20 0 1 103 5 101 2 103 5S2 HS H2S主要以HS 存在故假设合理 亦可不必计算 由优势区域图可知 1 2 20 4 络合效应 增大溶解度 21 酸效应 络合效应 同离子效应共存 例5pH 4 0 C2O4 0 1mol L 1 Y 0 01mol L 1 计算PbC2O4的溶解度 22 Ksp Pb Y C2O4 H 10 9 7 7 4 0 3 10 2 0 此时 CaC2O4沉淀否 在此条件下 PbC2O4不沉淀 23 5 影响S的其他因素 温度 t S 溶解热不同 影响不同 室温过滤可减少损失 颗粒大小 小颗粒溶解度大 需陈化 溶剂 相似者相溶 加入有机溶剂 则S 24 9 3沉淀的形成 25 冯 威曼 vonWeimarn 经验公式 S 晶核的溶解度Q 加入沉淀剂瞬间溶质的总浓度Q S 过饱和度 沉淀初始速度 晶核形成速度 相对过饱和度 26 沉淀性质的影响 条件影响 27 9 4沉淀的纯度 1 构晶离子优先 过量组分 2 离解度或溶解度小的物质3 价数越高 浓度越大 越易被吸附4 沉淀总表面积大 吸附杂质多5 温度升高 减少吸附 1 表面吸附及吸附规则 一 共沉淀 可洗涤除去 当难溶物质析出时 溶液中某些本来可溶性杂质被沉淀带下来混杂于沉淀中 这种现象称为共沉淀 28 AgCl沉淀表面吸附示意图 29 Ba2 Ba2 Ba2 Ba2 Ba2 Ba2 Ba2 Ba2 Ba2 Ba2 Ba2 Ba2 SO42 SO42 SO42 SO42 SO42 SO42 SO42 SO42 SO42 SO42 SO42 SO42 SO42 Ba2 Ba2 Ba2 NO3 NO3 NO3 Cl Cl Cl Cl 30 Ba2 Ba2 Ba2 Ba2 Ba2 Ba2 Ba2 Ba2 Ba2 Ba2 Ba2 Ba2 SO42 SO42 SO42 SO42 SO42 SO42 SO42 SO42 SO42 SO42 SO42 SO42 SO42 SO42 SO42 Ca2 Ca2 Ca2 Hg2 Hg2 Hg2 31 抗衡离子吸附遵循的规律 1 与构晶离子生成微溶或解离度小的优先吸附 2 离子的价态愈高 浓度愈大 愈易被吸附 3 沉淀的总表面积愈大 吸附杂质越多 4 溶液温度提高 吸附减小 32 2 包藏 沉淀速度太快引起 也符合吸附规则 Ba2 加入SO42 中 SO42 加入Ba2 中 例 硫酸钡的共沉淀 30 消除方法 陈化或重结晶 3 混晶 BaSO4 PbSO4 AgCl AgBr KMnO4 BaSO4需预先分离 33 二 后沉淀 不沉淀 CaC2O4沉淀时MgC2O4后沉淀 应减少沉淀与母液共存的时间 由于沉淀速度差异 在已形成的沉淀上形成第二种不溶物质 34 影响沉淀纯度小结 后沉淀主沉淀形成后 诱导 杂质随后沉淀下来减免方法 缩短沉淀与母液共置的时间 吸附共沉淀 服从吸附规则 是胶体沉淀不纯的主要原因减免方法 洗涤 包藏共沉淀 服从吸附规则 是晶形沉淀不纯的主要原因减免方法 陈化或重结晶 混晶共沉淀减免方法 预先将杂质分离除去 共沉淀 35 三 沉淀沾污对分析结果的影响 36 2 无定形沉淀 Fe2O3 xH2O 在浓 热溶液中进行 快 有大量电解质存在 趁热过滤 不必陈化 可二次沉淀 去杂质 稀 热电解质溶液 NH4NO3 NH4Cl 洗 9 5沉淀的条件和称量形式的获得 37 称量形式的获得 定量滤纸规格 灰分 0 1mg 张 1 过滤 定量滤纸或玻璃砂漏斗 38 2 洗涤 倾泻法 少量多次 S大的 如BaSO4 稀沉淀剂洗 再水洗S小但不易成胶体的 水洗易成胶体的 稀 易挥发的电解质洗 3 烘干或灼烧 得固定组成的称量形式烘干 温度低 用玻璃砂漏斗 如AgCl 丁二酮肟镍 微波 干燥快 用玻璃砂漏斗 灼烧 温度高 瓷坩埚 铂坩埚 HF 恒重 滤器的恒重条件要与沉淀物的相同 39 9 5测量结果计算 Ag Cl AgCl 待测物称量形式 40 例1称取含铝试样0 5000g 溶解后用C9H7NO沉淀 120 烘干后得Al C9H6NO 3重0 3280g 计算样品中铝的质量分数 若将沉淀在1200 灼烧成Al2O3称重 可得称量形多少克 解 称量形式为Al C9H6NO 3时 41 若以Al2O3形式称重 若上例中w Al 38 53 则称量形式m Al C9H6NO 3 3 280gm Al2O3 0 3640g 42 例2分析某矿石中的Cr2O3含量时 把Cr转变为BaCrO4沉淀 设称取0 5000g试样 然后得BaCrO4质量为0 2530g 求此矿中Cr2O3的百分含量 解 化学因数F为 F MCr2O3 2 MBaCrO4WCr2O3 答 此矿石中Cr2O3的百分含量为15 18 43 练习题 1 重量分析中 沉淀剂若不易挥发 则以加入过量多少为宜 A 20 30 B 60 70 C 50 100 D 100 200 答案 A2 难溶化合物MmAn在水中的溶解度计算公式 不考虑各种副反应 为 答案 A B C D A 44 3 难溶化合物MA A为强酸根 溶液中有与金属离子M形成络合物的试剂L 则其溶解度计算式为 A C D 答案 B B 45 4 AgCl沉淀在0 1mol L 1KNO3溶液中的溶解度比在水中的溶解度 A 较小B 较大C 相等D 大致一样答案 B5 在重量分析法中 如果沉淀本身是弱酸 如SiO2 nH2O 则沉淀过程应在何种介质中进行 A 强酸性B 弱酸性C 中性D 弱碱性答案 A盐类型不同 酸效应影响不同 对弱酸盐沉淀如CaC2O4 CaCO3 CaS MgNH4PO4等在较低酸度下进行 如沉淀本身是弱酸 如SiO2 nH2O WO3 nH2O等易溶于碱 应在强酸性介质中进行 46 6 对于BaSO4沉淀 当酸度较高时 其溶解度将 沉淀要完全 沉淀的溶解度要小 沉淀要纯净 带入的杂质要尽可能少 沉淀要易于过滤和洗涤 A 不变B 无显著变化C 减小D 增大答案 DBaSO4 H2SO4Ba2 2HSO4 还伴有盐效应 7 重量分析对沉淀形式的要求是 沉淀要纯净 带入的杂质要尽可能少 沉淀要易于过滤和洗涤 47 7 沉淀的类型与定向速度有关 影响定向速度大小的主要相关的因素是A 过饱和度B 相对过饱和度C 溶液的浓度D 沉淀的颜色答案 B8 在沉淀过程中 与待测离子半径相近的杂质离子常与待测离子一道与构晶离子形成A 吸留B 混晶C 包藏D 后沉淀答案 B 48 9 用洗涤方法可除去的沉淀杂质是 A 混晶杂质B 包藏杂质C 吸附杂质D 后沉淀杂质答案 C4