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武汉大学分析化学课件、习题.rar6
Ag S 2 Ag S
2
2
] H HS ,H2S
NH3
H
NH
4
Ag(NH3 ) Ag (NH3 )2
已知:
NH4的pKa 9.25,Ag2S的pKSP 48.8
H2S的pKa1 7.04,pKa2 11.96
Ag
NH
的
3
lg
1
3.40,lg
2
7.40
NH(3 H)1
无定型↓:S较小,颗粒小,排列杂 乱无章,结构疏松,其中又包含大 量数目不定的H2O,∴整个沉淀体 积庞大,为疏 松的絮状沉淀,不易 沉降,不易洗不易滤。
生成的沉淀属于哪种类型,首
先取决于沉淀的性质,但与沉淀 时的反应条件以及沉淀后的处理 也密切相关,重量分析中希望得 到颗粒较大的晶状沉淀,便于过 滤,洗涤,且沉淀的纯度也较高。
(如Ca2+ SO42-(水))
a MA(水)=so a MA(固)
aMA(水)=s(o 固分有子溶溶解解度度)
若无其它副反应,则微溶化合物MA (固)的溶解度
s=so+M+ =so+A-
(6-1)
★一般微溶化合物的S0较小(10-6~ 10-9mol/L)∴计算时往往忽略,但有 的相当大,例如:HgCl2,见P177
解:
(Al)=
m(Al(C9H6
NO)3)•
M(Al) M(Al(C9 H6 NO)3)100%
ms
= 0.3280 0.05873 0.5000
100%=3.853%
(Al)=
m(Al2O3)•
2 M(Al) M(Al2O3)
ms
=m(Al2O3) 0.5293 100%=3.853% 0.5000
第六章 沉淀测定法
以沉淀反应为基础的分析方法, 包括重量分析法和沉淀滴定法 。
过程 :在重量分析中,先将
被测组分与其它组分分离→一定 的称量形式→称重→由称得的重 量计算该组分的含量。
一.分类和特点(P175)
根据被测组分与其它组分分离 方法的不同,重量法分为挥发法 (气化法)、电解法、沉淀法三类, 我们主要介绍沉淀法。
重量分析对沉淀形的要求: ①溶解度小; ②易于过滤,洗涤; ③纯度高。 以上要求分别涉及沉淀平衡,沉淀的 形成过程和共沉淀理论,这些是本章 讨论的重点。
重量分析对称量形的要求: ①确定的化学组成; ②稳定;
③称量形的质量要大,以减小称量误 差,提高测定的准确度。
三、计算
引入换算因数F,F=
M(被测组分) M(称量形)
沉淀的溶解损失是重量法误差的 重要来源之一。重量分析中通常 要求被测组分溶解损≤0.1mg,而 实际上很多沉淀不能满足此要求。
一 溶解度和溶度积
1. MA(固) MA(水) M A
即在水溶液中除M+,A-外,还 有未离解的MA(水)。MA(水) 可以是不带电荷的中性分子(如 AgCl(水)),也可以是离子对
效应、酸效应、络合效应等副反应, 反而使S↑。∴一般沉淀剂过量 50~100%为宜,如沉淀剂不是易挥 发的,则过量20~30%。
2.酸效应(使S↑)
酸效应对沉淀S的影响表现在
和 M (OH )
A(H )
,在此只讨论的影响,由
A(H ) 求KS' P 求S
[H+]↑,平衡向右,S↑。甚至MA↓全 部溶解 例见P.181 例2例3
下,I ,〈 1,S
KSP
KSoP
M g A
,沉淀S↑。
∴利用同离子效应,过量沉淀剂时, 不能过量太多。但一般若沉淀本身的 溶解度很小,则盐效应非常小,可忽 略。
5.其它影响因素
① 温度
沉淀的溶解反应绝大部分是吸热反 应,∴S随T↑而↑。对于溶解度大的 晶 形 ↓ 如 : BaSO4,MgNH4PO4, CaC2O4等,为避免沉淀的溶解损失, 应冷至室温后过滤,洗涤;
m(Al2O3)=0.0364g
此时同量Al所得称量形的质量较小,称 量误差增大。
∴M(称量形)大,F小,有利于少 量组分的测定。
例3:重量法测Fe,ms=0.1666g, 得Fe2O3 0.1370g, 求ω(Fe),ω(Fe3O4)
解:
(Fe)
m( Fe2O3 )
•
2M (Fe) M (Fe2O3)
K
' SP
Ag 2
S 2
4S 3
S3
KS' P 4
3
104.3 100.6
1014.5 mol / L
例4 求Fe(OH)3在纯水中S,
KSP 1038.5
Fe(OH )3 Fe3 3OH
s • (3s)3 KSP
s 4 KSP 1010 27
S很小,∴由于↓溶解产生的
[OH-]≤10-7,介质PH≈7,介质的 [OH-]=10-7控制溶解平衡
★计算弱酸盐MA↓沉淀(如CuS, MnS)在纯水中的溶解度。若其S 很小,则弱碱A(如S2-)水解产生 的[OH-]可忽略,PH≈7;但若S较大, 而A的碱性又较强,则其产生的 [OH-]≈S,以便近似处理。
例3 计算Ag2S在纯水中的S。
(参P181 例4)
Ka1 107.0 Ka2 1012.9 KSP 1049.2
∴酸度也不宜太高(否则形成
HSO
— 4
);如沉淀本身是弱酸(如硅酸
SiO2 • nH2O,钨酸 WO3 • nH2O )易溶于 碱,则应在强酸性介质中沉淀。
3.络合效应(使S↑)
若溶液中存在络合剂与沉淀中 金属离子形成络合物,则反应向沉 淀溶解的方向进行,使S↑,甚至使 沉淀完全溶解。
络合效应有两种情况:
101.0
102.01
K K 10 10 '
2
48.82.015.26*2
SP
SP S(H) A( g NH3)
36.3
K
' SP
[
Ag
]2 [
S 2
]2
(2S)2 • S 4S 3
S 1.31012 mol / L
4.盐效应(使S↑)
在KNO3,NaNO3等强电解质存在
(1) 沉淀剂本身又是络合剂
沉淀剂过量时,既有同离子效应, 又有络合效应(参P183)。
当[Cl-]〈10-2.5时,以同离子效应为 主,[Cl-]↑使S↓;
当[Cl-]〉10-2.5时,以络合效应为主, [Cl-]使S↑。
AgBr↓,AgI↓与此类似。
(2)有外部络合剂存在
例:计算PH=10的NH3-NH4Cl (C=0.10mol/L)缓冲溶液中 Ag2S的溶解度 。
K
H NH3
[
H
]1
[H ] Ka
100.07
[ NH3 ]CNHN(H3 3H)11000.017 101.07
Ag(NH3) 1 1[NH3] 2[NH3]2 1102.33 105.26 105.26
又S 2( H) 1
1 Ka2
[H ]
1 Ka2 Ka1
[H ]2
1101.96
③ 沉淀颗粒大小
同种↓,颗粒越小,S越大
实际中常通过“陈化”,↓在母液中 放置一段时间,使小晶体→大晶体, 以S↓。
④沉淀结构。许多沉淀,初生成时 为“亚稳态”(S大);放置后渐转 为“稳定态”(S小)。
初生NiS(α型) KSP=3×10-19;
放置NiS(β型) KSP=1×10-24;
NiS(γ型)
(武大书则全部采用,并将其作为 Ksp,不加区别)
③如有副反应,参P178,如MA↓离 解的离子与溶液中共存的其它物质 发生反应,
则 M=M(OH)+M(L)-1
M=M M
A= A(H)
A=A A
则 Ksp=MA=MAMA=KspMA
(6-4)
Ksp 称为条件溶度积,是组 成沉淀的离子(构晶离子)的各 种形式总浓度的乘积。
2.
a M
aA=Ksop
(6-2)
① Ksop 称为活度积(常数),仅随 温度变化。
②若引入活度系数γ,则得到用浓度 表示的溶度积常数Ksp。
Ksp=M+
A-
=
aM+
M+
•
aA- = Ksop
A- M+ A-
(6-3)
Ksp与离子强度I有关。本书多 引用I=0.1时的Ksp。仅在计算沉淀 在纯水中的溶解度时(∵S一般都 小,∴I不大,忽略其影响)采用。
KSP S 2
•[HS ][OH ]
KSP
• Kb1
Ksp Kw Ka2
1013.7
S 3 1013.7 104.6
★酸效应对于不同类型的沉淀影响 情况不一样。(参P182)
对于弱酸盐沉淀(如CaC2O4,CaCO3, CdS,MgNH4PO4等),应在较低酸 度下沉淀;
硫酸盐沉淀(PbSO4,CaSO4),由 于H2SO4的Ka2不大,
K SP M
2 A
L(1)
代入(1)式:
S
3
K
' SP
4
3
K
SP
M
2 A
4
二.影响沉淀溶解度的因素
1.同离子效应(使S↓) 组成沉淀的离子称为构晶离
子。向溶液中加入含有某一构晶 离子的试剂或溶液(通常是过量 沉淀剂),则使沉淀的S↓,这就 是同离子效应。 例:P179
沉淀剂过量太多,可能引起盐
S
Fe3
K SP OH 3
K SP 1021
1017.5 mol / L
例5 计算MnS在纯水中的S KSP 1012.6 ,溶解度较大,
S 2 H2O HS OH