资源简介

《分析化学》课程-微教材
微课编号 微课名称 影响沉淀纯度的因素和沉淀条件的选择
所属模块 重量分析法 子模块 沉淀法
关键词 重量分析法 沉淀条件 沉淀纯度
是否通用 √通用 农产品 食品 是否重点建设 √是 否
微课类型 讲授型 微课形式 画中画 教学设计模式 讲授法
教学目标 1、掌握影响沉淀纯度的因素 2、掌握提高沉淀纯度的方法 3、了解沉淀的类型及形成 4、学会选择合适的沉淀条件
教学内容 知识点 技能点
1、影响沉淀纯度的因素及提高沉淀纯度的方法 2、沉淀的类型 3、沉淀的形成 4、沉淀条件的选择
知识讲解
在重量分析中，既要求沉淀溶解损失，又要求获得必须沉淀纯净。但当沉淀析出时，会或多或少地夹杂溶液中的其它组分，使沉淀玷污，因此，必须了解沉淀时影响其纯度的诸因素，从而找出减少杂质的方法。
一、共沉淀
当一种难溶物质从溶液中析出时，溶液中的某些可溶性杂质被沉淀带下来而混杂于沉淀中，这种现象称为共沉淀。例如：
用氯化钡沉淀硫酸根时，若溶液中含有三价铁离子，当析出 BaSO4 沉淀时，本来是可溶的Fe2(SO4)3 也被夹在沉淀中。 BaSO4沉淀本来是白色的，则灼烧后混有棕黄色的 Fe2O3 。产生共沉淀的原因主要有三类：
1 ．表面吸附（晶体表面电荷不平衡所致）
在沉淀的内部，每个构晶离子都被带相反电荷的离子所包围，并按一定规律排列，整个沉淀内部处于静电平衡状态。但在沉淀表面上，至少有一个面没被包围，特别是棱、角，表面离子电荷为不完全平衡，由于静电引力作用，使它们具有吸附带相反电荷离子的能力，形成吸附层。然后，吸附层的离子，通过静电引力再吸引溶液中其他带相反电荷的离子，组成扩散层。
吸附规律：
(1) 对吸附层：溶液中过量的构晶离子或与构晶离子大小相近，电荷相等的离子优先被吸附。
(2) 对扩散层：与吸附层离子生成微溶或离解度很小的化合物的离子，优先被吸附。
离子的价态愈高，浓度愈大，越易被吸附。
例：BaSO4在过量BaCl2中，吸附层为Ba2+而扩散层中有Cl-和NO3-时，NO3-优先被吸附，因为硝酸钡的溶解度比氯化钡小，造成硝酸钡与硫酸钡共沉淀。
淀吸附杂质量与下列因素有关：
A 沉淀的总表面积愈大，吸附杂质的量愈多。
B 杂质的离子浓度： C杂高，吸附量大。溶液中杂质离子的浓度越大，吸附现象愈严重，但二者不完全成比例。
C 温度：升高T ，吸附量减小。因为吸附是放热过程，所以升高溶液浓度，沉淀吸附杂质的量就会减少。
2 ．混晶：
在沉淀过程中，杂质离子占据沉淀中某些晶格位置而进入沉淀内部的现象叫混晶共沉淀。当杂质离子与构晶离子半径相近，形成的晶体结构相同时，杂质离子将混入沉淀的晶格中，生成混晶。
如： BaSO4 ～ PbSO4 ， BaSO4 ～ KMnO4 ， AgCl ～ AgBr ，MgNH4PO4 ～ MgNH4AsO4 ， BaCrO4～ RaCrO4
生成混晶的选择性较高，要避免也是困难的，因为不论杂质离子浓度多么小，只要构晶离子形成了沉淀，杂质离子就会在沉淀过程中取代某一构晶离子而进入沉淀中。由于杂质进入了沉淀内部，用洗涤或陈化纯化沉淀，效果都不显著。为避免其生成，最好先分离除去之。
3 ．吸留与包夹：
机械吸留指被吸附的杂质机械地嵌入沉淀之中。在沉淀过程中，若沉淀生成速度太快，则表面吸附的杂质离子来不及离开沉淀表面就被沉积上来的离子所覆盖，这样杂质就被包裹在沉淀内部，这种现象称为吸留。吸留从本质上讲也是一种吸附，它与吸附的选择性规律相同，即吸留引起的共沉淀程度也符合吸附规律。包夹常指母液直接被机械地包裹在沉淀中，吸留有选择性而包夹无选择性。这类共沉淀不能用洗涤来除去，因为它发生在沉淀内部，可借改变沉淀条件、陈化、重结晶的办法来减免。
二、后沉淀 ( 又称继沉淀 )
在沉淀和母液一同放置的过程中，溶液中的某些可溶或微溶的杂质在原沉淀颗粒上慢慢沉淀的现象，称为后沉淀。这种现象大多发生在该组分的过饱和溶液中。
后沉淀的特点： ( 与共沉淀的区别 )
(1) 引入杂质的量与陈化时间有关，陈化时间愈长，引入杂质量愈多。而共沉淀量受放置时间影响较小
不论杂质是在沉淀之前存在还是在沉淀之后加入，引入杂质的量，基本一致。
(3) 温度升高，后沉淀现象有时更严重。
(4) 后沉淀引入杂质的程度，有时比共沉淀严重的多。减免后沉淀的办法：不陈化，或不宜陈化过久。
三、获得纯净沉淀的措施
1.选择适当的分析程序和沉淀方法
例如：测定试样中某少量组分含量时，不应先沉淀主要成分。如：分析烧结菱镁矿时（氧化镁含量在90%以上，氧化钙含量在1%左右），不能采用一般的办法，加草酸根，因为镁离子含量太高，容易生成草酸镁共沉淀，应在乙醇介质中用稀硫酸沉淀Ca2+。
改变易被吸附杂质离子的存在状态。
例如：沉淀BaSO4时，Fe3+易干扰，将Fe3+还原为，Fe2+或者用EDTA掩蔽Fe3+，Fe3+
的共沉淀量就大为减少。
3.选择合适的沉淀剂，改善沉淀条件。
例如选择有机沉淀剂，常可减少共沉淀现象。
沉淀条件：浓度、温度、试剂加入的次序与速度，陈化等情况对沉淀纯度都有影响。
4 ．在沉淀分离后，用适当洗涤剂洗涤。
5 ．必要时需要再沉淀。再沉淀时，杂质浓度大为降低，共沉淀现象可减免。
有时采用上述措施后，沉淀的纯度仍提高不大，则应对沉淀中杂质进行测定，然后对分析结果加以校正
《分析化学》课程-微测试
一、单选题
1、通过洗涤的方法能够有效的提高沉淀纯度的是（ ）。
A．混晶共沉淀
B．吸附共沉淀
C．包藏共沉淀
D．后沉淀
参考答案：B
难度：中
沉淀中若杂质含量太高，则应采用（ ）措施使沉淀纯净。
再沉淀
提高沉淀体系温度
C．增加陈化时间
D．减小沉淀的比表面积
参考答案：A
难度：中
3、在重量法分析中,为了生成结晶晶粒比较大的晶形沉淀,其操作要领可以归纳为（ ）
A．热、稀、搅、慢、陈
B．冷、浓、快
C．浓、热、快
D．稀、冷、慢
参考答案：A
难度：中
二、多选题
1、下列叙述中，错误的是（ ）？
A．共沉淀引入的杂质量，随陈化时间的增大而增大
B．沉淀从溶液中析出时，其他组分被带出而混入沉淀中的现象称为后沉淀
C．沉淀形成过程中，定向速率远大于聚集速率时，易形成晶型沉淀
D．沉淀BaSO4应在热溶液中后进行，然后趁热过滤
参考答案：A；B; D
难度：高
三、判断题
1、由于混晶带入沉淀中的杂质通过洗涤是不能除掉的。
参考答案：T
难度：低
2、沉淀的陈化时间越长越好，沉淀的颗粒也越大
参考答案：F
难度：中
四、填空题
1、在沉淀反应中,沉淀的颗粒愈________,沉淀吸附杂质愈________。
参考答案：小(大)，多(少)
难度：中
产生共沉淀现象的原因有 、 、 。
参考答案：表面吸附-，混晶，吸留包藏
难度：易
五、简答题
1、提高沉淀纯度的方法有哪些？
参考答案：(1)采用适当的分析程序
(2)降低易被吸附杂质离子的浓度
(3)选择沉淀条件
(4)再沉淀
(5)选择适当的洗涤液洗涤沉淀
(6)选择合适的沉淀剂
难度：中
六、综合题
1、阐述在重量分析中，为了得到可靠的分析结果，如何必须选择适当的沉淀条件，从而获得符合要求的沉淀。
参考答案：1. 晶形沉淀的沉淀条件
(1) 沉淀作用应在适当稀的溶液中进行，并加入沉淀剂的稀溶液。在稀溶液中进行的沉淀是为了减小溶液相对过饱和度，得到较大颗粒沉淀；稀溶液中杂质浓度相对较低，可减小共沉淀量。
(2) 不断搅拌下，缓慢地逐滴地加入沉淀剂，以防止溶液局部过浓，以免生成大量的晶核。
(3) 沉淀作用应该在热溶液中进行，使沉淀的溶解度略有增加，这样可以降低溶液的相对过饱和度，以利于生成少而大的结晶颗粒，同时，还可以减少杂质的吸附作用。
(4) 沉淀作用完毕后，让沉淀和母液在一起放置一段时间，使沉淀晶形完整、纯净。这个过程叫做陈化。因为小晶粒溶解度相对较大，所以陈化时小晶体溶解并转移至大晶粒上沉积，可使晶体小晶粒变成大晶粒；不完整晶粒可变为较完整晶粒；由于小晶粒溶解，原来吸附、包夹的杂质重新进入溶液，因此杂质量可减小。但陈化过程对混晶共沉淀不一定有效，对后沉淀则会起相反作用。
晶形沉淀的沉淀条件可简单地概括为：“稀、热、慢、搅、陈”。
2. 无定型形沉淀的沉淀条件
(1) 沉淀作用应在较浓的溶液中进行，不断搅拌下较快加入沉淀剂。沉淀作用完毕后，立刻加入大量的热水冲稀并搅拌，使被吸附的一部分杂质转入溶液。
(2) 沉淀作用应在热溶液中进行，以便得到含水量少，结构紧密的沉淀，同时加热时可促进沉淀微粒凝聚，防止形成胶体。
(3) 加入适当的电解质，以防止胶体溶液的生成。沉淀时洗涤液中也需加入电解质，防止洗涤沉淀时发生胶溶穿透滤纸，通常使用灼烧时易挥发的铵盐电解质。
(4) 不必陈化。因为陈化不能改善沉淀形状，反而使沉淀更粘结，杂质难以洗去。
必要时进行再沉淀。无定形沉淀一般含杂质的量较多，如果准确度要求较高时，应当进行再沉淀。
五定形沉淀的沉淀条件可简单地概括为：“浓、热、快、电、不陈”。
难度：中

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