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文档之家› 第二章 沉淀分离(1-6节)
第二章 沉淀分离(1-6节)
D. 要准确计算出硫化物开始沉淀和沉淀完
全时的酸度是困难的,只能进行近似计算。
除常见阳离子外,包含有其它阳离子的硫化 物沉淀情况是:
1. 在约0.3mol·L-1HCl介质中能生成硫化物
沉淀的离子有:
铜组: Cu2+、Cd2+、Bi3+、Pb2+、Ag+、
Hg2+、Rh3+、Ru3+、Pd2+、Os4+、Ga3+、
1) 此法的优点是:沉淀剂灼烧可除去。但也
存在如下问题:Fe2+,Mn2+碱性条件下易被 氧化为高价离子而沉淀,有氧化剂同时存在 时,可定量沉淀为MnO(OH)2和Fe(OH)3; 2) U(VI)生成(NH4)2U2O7沉淀,但如氨水中
因吸收CO2而有微量CO32-存在的话,则沉淀 将部份溶解,生成[UO2(CO3)3]4-配离子;
ZnO + H2O Zn(OH)2 Zn2+ + 2OH根据溶度积原理有: [Zn2+][OH-]2=KSP=1.2×10-17 [OH-]=(KSP/[Zn2+])1/2
由此式可见,当溶液中[Zn2+]一定以后, [OH-]就定了;当[Zn2+]发生变化时,由于 [OH-]是和[Zn2+]的平方根成反比,所以变 化很小。
三.其它无机沉淀剂
硫酸盐:
可沉淀Ca2+、Sr2+、Ba2+、Pb2+、Ra2+
但沉淀Ca2+时要加入适量的乙醇
其中PbSO4可溶于NH4Ac、NaOH,借此可 与其它硫酸盐分离。沉淀时常用H2SO4作沉 淀剂,但酸度不能太高,否则会由于生成 酸式盐而使沉淀溶解度增大沉淀不完全。
氟化物:
因而当把过量ZnO悬浊液加到酸性试液中 时,ZnO中和溶液中的酸而溶解。如溶解 反 应 进 行 到 平 衡 时 溶 液 中 的 [Zn2+] 为 0.10mol·L-1,那么溶液中的[OH-]应为: [OH-]=(1.2×10-17/0.10)1/2=1.1×10-8 pH6
用ZnO悬浊液进行沉淀分离的情况
有以下几点:
1.沉淀的溶解度除与温度有关外,还与沉淀的颗粒
大小、形态等因素有关,与陈化时间也有关,所
以实际沉淀的KSP往往与文献值有差距。
2.计算时没考虑副反应的影响。
3.计算时没考虑离子强度的影响。 由于差距不大,所以计算值仍有参考价值。
优点是:能沉淀的离子种类多,它们的KSP 差距也较大,pH控制也较易,有一定的实 际意义。 缺点是:选择性不高,共沉淀现象严重, 分离效果不很理想。
Fe(OH)3沉淀完全的pH也可同样估算。 设99.99%的Fe3+变成Fe(OH)3为沉淀完全,
那么剩下的Fe3+浓度应为:
0.010×0.01%=1.0×10-6mol·L-1,按上述同样
方法可求得此时。
[OH-]=3.4×10-11mol· -1, pOH=10.5 , L pH=3.5
In3+、Tl3+
砷组:As3+、Sb3+、Sn4+、Mo(VI)、Se(lV)、
Te(lV)、W(Vl)、V(V)、Ge(lV)、Ir4+、Pt4+、
Au3+。其中Se、Te以元素状态析出,W(Vl)
和V(V)被还原为钨蓝(蓝色的五价钨化合物)和
V2O24+,有其它离子共存时能部分生成硫化
物沉淀。 本组硫化物可溶于多硫化铵,生成硫代酸 盐。
NaOH小体积沉淀分离法常用于使
Al3+和Fe3+、Ti4+等分离 将试液蒸发至2-3毫升,加入5克固体NaCl, 搅拌使呈砂糖状,再加浓NaOH进行沉淀,
最后加适量热水稀释后过滤。
一般的Al3+、Fe3+分离:
取含Al3+、Fe3+的HCl溶液100 mL,以甲基 红为指示剂,滴加250克/升的NaOH溶液 中和,过量15mL,煮沸15分钟,保温放臵, 使Fe(OH)3沉淀后过滤。用3g/L的热NaOH 洗沉淀,洗液和滤液合并,用2mol/L HCl 酸化后可用于测Al3+
(二)
常用的无机沉淀剂
用NaOH进行沉淀分离的情况见表
部分沉淀的离子 留于溶液中的离子
1. NaOH:
定量沉淀的离子
Mg2+,Cu2+,Ag+, Ca2+,Sr2+,Ba2+, Au+ Nb(V),Ta(V) Cd2+,Hg2+,Ti4+, Zr4+,Hf4+,Bi3+, Th4+,Fe3+, Co2+,Ni2+,Mn2+,稀 土等
因此有:
[Ca2+][CO32-]=KSP [CO32-]=KSP/[Ca2+] (1)
([HCO3-][OH-])/[CO32-]=[OH-]2/[CO32-]=Kb1=KW/Ka2 [OH-]=(KW[CO32-]/Ka2)1/2 合并(1)(2)二式得: [OH-]=(KWKSP/Ka2[Ca2+])1/2=(K/[Ca2+])1/2 (2)
2.氨水+铵盐:
氨水+铵盐可调节溶液的pH值在8-10,使高 价离子沉淀与一、二价离子分离,其中Ag+、 Cu2+、Co2+、Ni2+等因与氨形成配离子而留 在溶液中
用氨水+铵盐进行分离的情况
定量沉淀的离子 Hg2+,Be2+,Al3+,Fe3+, Cr3+,Bi3+,Sb3+,Sn4+, Ti4+,Zr4+ Hf4+,Th4+, Ga3+,In3+,Tl3+ Mn(IV), Nb(V), Ta(V), 稀土等。 部分沉淀的 离子 Mn2+,Fe2+, Pb2+等 留在溶液中的离子 Ag(NH3)2+,Cu(NH3)42+ Cd(NH3)42+,Co(NH3)62+ Ni(NH3)62+,Zn(NH3)42+ Ca2+,Sr2+,Ba2+,Mg2+等
从上述计算很易看出,Fe3+浓度不同, Fe(OH)3开始沉淀和Fe(OH)3沉淀完全时的 pH是不同的。 如Fe3+浓度为0.10mol.L-1时,按上述同样方
法可求得Fe(OH)3开始沉淀的pH为1.9, 沉淀
完全的pH为3.2 。
各价离子从沉淀开始到沉淀完全所经历的pH范围的大 小。它们分别是: 一价4个pH单位(Ag2O· 2O,pH6.2-10.2) H 二价2个pH单位(Mg(OH)2,pH10.4-12.4,Fe(OH)2, pH7.6-9.7) 三价1.33个pH单位(Al(OH)3,pH4.0-5.2)
2.在弱酸性溶液中可生成硫化物沉淀的离子
有: 除上述离子外,还有:pH2~3时Zn2+, pH5~6时Co2+和Ni2+,近中性时In3+和 Tl3+(有其它离子时,Ga3+能部分沉淀)。
3.在氨性溶液中,除砷组离子外,上述其它 各离子和Mn2+、Fe3+、Fe2+等均能生成硫化 物沉淀,其中Fe3+大部分被还原为Fe2+而析 出FeS沉淀。 此外,Al3+、Ga3+、Cr3+、Be2+、Ti4+、Zr4+、 Hf4+、Nb(V)、Ta(V)、稀土等形成氢氧化 物沉淀。
二.硫化物沉淀分离法
1.硫化物沉淀分离法缺点:
和氢氧化物分离一样,硫化物分离的选择性也 是不高的
而且大多数硫化物沉淀都是胶状,共沉淀现象 较严重
有后沉淀现象
分离效果也不是很理想。
2 硫化物沉淀分离法特点: a. 硫化物沉淀对与组与组之间的分离,
特别是分离和除去重金属离子还是很
定量沉淀的离子 部分沉淀的离子 留在溶液 中的离子
Be2+,Cu2+,Ag+, Fe3+,Al3+,Cr3+,Ce4+, Hg2+, Pb2+ Th4+,Zr4+,Hf4+,Sn4+, Sb3+,Sn2+, Bi3+,W(VI),U(VI), Mo (VI), V(V), Nb(V), Ta(V), V(IV)等 U(IV),Au3+,稀土 等
AlO2-,CrO2-, ZnO22-, PbO22-,SnO22-, GeO32GaO2-,BeO22-, SiO32WO42-,MoO42-, VO3-
NaOH沉淀分离的特点:
a. NaOH的碱性强,可将两性的氢氧化物溶解 而与其它氢氧化物分离。 b. NaOH溶液易吸收CO2,往往含有微量CO32-, 有Ca2+,Sr2+,Ba2+存在时可能部分形成碳 酸盐析出 c. Mg(OH)2、Ni(OH)2沉淀时会带下部分的 Al(OH)3
第二章 沉淀分离
沉淀 和共沉淀 分离法是经典的分离方法
沉淀分离法
分的分离。
主要用于常量组分的分离
共沉淀分离法 主要用于微量和痕量组
第一节 无机沉淀剂分离法
一、氢氧化物沉淀分离法 (一)氢氧化物沉淀与溶液pH的关系: 金属离子浓度一定时,开始析出氢氧化物 沉淀和氢氧化物沉淀完全时的pH可利用溶 度积关系式进行估算。
3)
Nb,Ta的氢氧化物易成胶体悬浮液,当它们
凝聚时将带下其它离子,尤其是Ti4+离子。Nb,