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分析化学答案 上

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(3)

(4) 将(2)(3)(4)式之值代入(1)式。

TE=2.0×10-5+2.6×10-5-9.0×10-6=3.7×10-5 mol/L

12.取0.1000mol/LNaCl溶液30.00ml,加入0.1000mol//LAgNO3溶液50.00mL,以铁铵矾作指示剂,用0.1000mol/LNH4SCN溶液滴定过量的Ag+,在终点时Fe3+的浓度为0.015mol//L。因为没有采取防止AgCl转化成AgSCN的措施,滴定至稳定的红色不再消失作为终点。此时FeSCN2+的浓度为6.4×10-6mol/L.计算滴定误差。已知FeSCN2+的形成常数K=138 解 滴定误差等于

TE=[Ag+]-[SCN-]-[FeSCN2+]-[Cl-] (1) [SCN-]===3.1×10-6 mol/L (2)

[Ag+]===3.2×10-7 mol/L (3) [Cl-]===5.6×10-4 mol/L (4)

TE=[Ag+]-[SCN-]-[FeSCN2+]-[Cl-]=3.2×10-7-3.1×10-6-6.4×10-6-5.6×10-4=-5.710-4 mol/L 重量分析法

1.重量分析对沉淀的要求是什么? 答:要求沉淀要完全、纯净。

对沉淀形式的要求:溶解度要小,纯净、易于过滤和洗涤,易于转变为称量形式。 对称量形式的要求:沉淀的组分必须符合一定的化学式、足够的化学稳定性、尽可能大的摩尔质量。 2.解释下列名词:

沉淀形式,称量形式,固有溶解度,同离子效应,盐效应,酸效应,络合效应,聚集速度,定向速度,共沉淀现象,后沉淀现象,再沉淀,陈化,均匀沉淀法,换算因数。

答:沉淀形式:往试液中加入沉淀剂,使被测组分沉淀出来,所得沉淀称为沉淀形式。 称量形式:沉淀经过过滤、洗涤、烘干或灼烧之后所得沉淀。

固有溶解度:难溶化合物在水溶液中以分子状态或离子对状态存在的活度。

同离子效应:当沉淀反应达到平衡后,加入与沉淀组分相同的离子,以增大构晶离度,使沉淀溶解度减小的效应。

盐效应:由于强电解质盐类的存在,引起沉淀溶解度增加的现象。 酸效应:溶液的酸度对沉淀溶解度的影响。 配位效应:溶液中存在能与沉淀构晶离子形成配位化合物的配位剂时,使沉淀的溶解度增大的现象。

聚集速度:沉淀形成过程中,离子之间互相碰撞聚集成晶核,晶核再逐渐长大成为沉淀的微粒,这些微粒可以聚集为更大的聚集体。这种聚集过程的快慢,称为聚集速度。 定向速度:构晶离子按一定的晶格排列成晶体的快慢,称为定向速度。 共沉淀现象:在进行沉淀时某些可溶性杂质同时沉淀下来的现象。

后沉淀现象:当沉淀析出后,在放置过程中,溶液中的杂质离子漫漫在沉淀表面上析出的现象。

再沉淀:将沉淀过滤洗涤之后,重新溶解,再加入沉淀剂进行二次沉淀的过程。

陈化:亦称熟化,即当沉淀作用完毕以后,让沉淀和母液在一起放置一段时间,称为陈化。

均匀沉淀法:在一定条件下,使加入沉淀剂不能立刻与被测离子生成沉淀,然后通过一种化学反应使沉淀剂从溶液中慢慢地均匀的产生出来,从而使沉淀在整个溶液中缓慢地、均匀地析出。这种方法称为均匀沉淀法。

换算因数:被测组分的摩尔质量与沉淀形式摩尔质量之比,它是一个常数。若分子、分母中主体元素的原子数不相等,应乘以适当的系数,这一比值称为\换算因数\,亦称\化学因数\。

3.活度积、溶度积、条件溶度积有何区别?

答:活度积:在一定温度下,难溶化合物的饱和溶液中,各构晶离子活度的乘积为一个常数。此常数称为活度积常数,简称活度积,用Kap表示之。

溶度积:在一定温度下,难溶化合物的饱和溶液中各构晶离子浓度的乘积为一个常数。此常数称为溶度积常数,简称溶度积,用Ksp表示之。

条件溶度积:在沉淀平衡的过程中,构晶离子在溶液中各型体的总浓度之积,用K'sp表示之。

当溶液中离子强度很小时,Kap=Ksp若溶液中离子强度大时,则两者不相等,而是Kap小于Ksp。

4.影响沉淀溶解度的因素有哪些?

答:主要有同离子效应、盐效应、酸效应和配位效应。此外还有温度、溶剂、沉淀颗粒的大小和沉淀的结构等。

5.简述沉淀的形成过程,形成沉淀的类型与哪些因素有关?

答:在难溶化合物的过饱和溶液中,构晶离子互相碰撞而形成晶核,其它构晶离子向晶核扩散并吸附于晶核(异相成核则为外来杂质微粒)之上,便逐渐成长为晶体。

形成沉淀的类型大体可分为三类:晶体沉淀、凝乳状沉淀和无定形沉淀。若溶液的相对过饱和度小时,沉淀速度很慢,沉淀主要是异相成核过程,从而可得到较大的沉淀颗粒,即晶体沉淀。若溶液的相对过饱和度大时,沉淀速度快,沉淀是异相成核与均相成核同时进行,从而可得到较小的沉淀颗粒,即凝乳状沉淀或无定形沉淀。

6.BaSO4和AgCl的Ksp相差不大,但在相同条件下进行沉淀,为什么所得沉淀的类型不同? 答:因为BaSO4形成晶核的临界均相过饱和比为1000,AgCl的临界均相过饱和比则为5.5,所以虽然两者的ksp基本相等,但当加入沉淀剂时BaSO4不易超过其Q/S,不致产生太多的晶核,故生成较大的沉淀颗粒;而AgCl则容易超过其Q/S,易形成大量的晶核,所以沉淀颗粒非常微小,而形成凝乳状沉淀。

7.影响沉淀纯度的因素有哪些?如何提高沉淀的纯度?

答:影响沉淀纯度的因素有:共沉淀现象(表面吸附、吸留与包夹、生成混晶)和后沉淀现象。

提高沉淀纯度的措施有:选择适当的分析程序、降低易被沉淀吸附的杂质离子浓度、选择适当的洗涤剂进行洗涤、及时进行过滤分离,以减少后沉淀、进行再沉淀和选择适宜的沉淀条件。

8.说明沉淀表面吸附的选择规律,如何减少表面吸附的杂质?

答:第一吸附层的吸附规律是:首先吸附构晶离子,其次是与构晶离子的半径大小相近、所带电荷相同的离子。

第二吸附层的吸附规律是:电荷数越高的离子越容易被吸附;与构晶离子能形成难溶或溶解度较小的化合物的离子容易被吸附。

此外沉淀的总表面积越大、杂质离子浓度越大吸附杂质越多,温度越高吸附杂质越少。

减少表面吸附杂质的办法:(1)选择适当的分析程序;(2)降低易被吸附的杂质离子浓度;(3)用适当的洗涤剂进行洗涤;(4)必要时进行再沉淀;(5)选择适当的沉淀条件。 9.简要说明晶形沉淀和无定形沉淀的沉淀条件。

答:晶形沉淀的沉淀条件:在适当稀的溶液中进行,并加入沉淀剂的稀溶液;在不断搅拌下逐滴加入沉淀剂以进行沉淀;沉淀作用应在热溶液中进行;沉淀之后进行陈化。 无定形沉淀的沉淀条件:沉淀作用应在比较浓的溶液中进行,加沉淀剂的速度也可以适当快一些;沉淀作用应在热溶液中进行;在溶液中加入适当的电解质;不必陈化;必要时进行再沉淀。

10.为什么要进行陈化?哪些情况不需要进行陈化?

答:初生成的沉淀颗粒有大有小,而大颗粒的溶解度比小颗粒小,经陈化之后,小的沉淀颗粒的溶解,大的沉淀颗粒长的更大;另外还可以使亚稳态晶型沉淀变成稳态晶型沉淀,使不完整的晶体沉淀变成完整的晶体沉淀,因而减少杂质含量,便于过滤和洗涤,所以要进行陈化过程。

当有后沉淀现象发生时,陈化反应增加杂质的含量;对于高价氢氧化物陈化时会失去水份而聚集的十分紧密,不易洗涤除去所吸附的杂质。所以在上述情况下,沉淀完毕应立即过滤,不需要进行陈化。 11.均匀沉淀法有何优点?

答:均匀沉淀法使沉淀剂从溶液中缓慢地、均匀地产生出来,避免了沉淀剂局部过浓的现象,因而过饱和不致超过临界过饱和比太多,产生的晶核较少,易于过滤和洗涤。 12.有机沉淀剂较无机沉淀剂有何优点?有机沉淀剂必须具备什么条件? 答:有机沉淀剂有以下优点:(1)选择性高(2)沉淀的溶解度小,有利于被测组分的沉淀完全;(3)沉淀吸附杂质少;(4)沉淀称量形式的摩尔质量大,则同样量的被测物质可以得到质量更多的沉淀,减少称量误差。

有机沉淀剂必须具备的条件:能生成螯合物的沉淀剂必须具有酸性基团如:-COOH、-SO3H等,还必须具备含有配位原子的碱性基团如-NH2、>C=O等.生成缔合物的沉淀剂必须在溶液中能够电离出大体积的离子,这种离子与被测离子带有异性电荷,而结合成缔合物沉淀。

13.有机沉淀剂一般有哪些类型?反应机理如何? 答:有机沉淀剂分为螯合物和缔合物两种类型。

生成螯合物的沉淀剂的酸性基团上的H+被被测金属离子置换而形成盐,沉淀剂的碱性基团中的配合原子与金属离子形成配合键,因而形成螯合物沉淀。 生成缔合物的沉淀剂在水溶液中电离出离子,这种离子与被测离子结合形成溶解度很小的缔合物沉淀。

14.称取纯BaCl2·2H2O试样0.3675g,溶于水后,加入稀H2SO4将Ba2+ 沉淀为BaSO4,如果加入过量50﹪的沉淀剂,问需要0.50 mol/L的H2SO4溶液若干毫升? 解:设等量沉淀BaCl2需要0.50 mol/L的H2SO4溶液V0 mL BaCl2?2H2O+H2SO4==BaSO4↓+2HCl+2H2O 1 1

0.3675/244.3 0.50V0 解之,V0=3.0 mL

过量50%沉淀剂时,需H2SO4之体积为V mL V=V0(1+50%)=3.0×(1+50%)=4.5mL 15.计算BaSO4的溶解度。(1)在纯水中;(2)考虑同离子效应,在0.10mol/LBaCl2溶液中;(3)考虑盐效应,在0.10mol/LNaCl溶液中;(4)考虑酸效应,在2.0mol/LHCl溶液中(5)

考虑络合效应,在pH=0.010mol/LEDTA溶液中. 解:(1)设BaSO4在纯水中之溶解度为S1 则[Ba2+]=[ SO42-]= S1 Ksp=[Ba2+][ SO42-]= S12

所以S1=

=1.05×10-5mol/L

(2)设BaSO4在0.10mol/LBaCl2溶液中之溶解度为S2. 则[ SO42-]= S2 [Ba2+]=0.10+S2 因为S2<<0.10 所以[Ba2+]=0.10

Ksp=[Ba2+][ SO42-]=0.10S2 S2=Ksp/0.10=(1.1×10-10)/0.10 =1.1×10-9mol/L

(3)设BaSO4在0.10mol/LNaCl溶液中的溶解度为S3 首先计算溶液中的离子I。 I=0.5

=0.5(0.10×12+0.10×12)=0.10

由教材附录中查得当I=0.1时活度系数分别为 =0.355

则 S3=(实际附录中的为) =

=2.86×10-5mol/L (4)设BaSO4在2.0mol/LHCl溶液中之溶解度为S4。由教材附录中查的H2SO4的Ka2=1.0×10-2.

则[Ba2+]=S4

[SO42-]+[HSO4-]= S4 HSO4-H++SO42-

∴ 代入上式

Ksp=[Ba2+][SO42-] = S4×5.0×10-3 S4 所以S4=

= =1.5×10-4mol/L

(5)已知KBaY=107.86 =10-9.96 pH=8.0时

溶液中的平衡关系为 BaSO4=Ba2++SO42- || HY = Y + H || BaY

考虑酸效应和络合效应后,BaSO4的溶解度为 S=[Ba2+]=[SO42-]

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