《1.1第一章-沉淀和共沉淀分离法-化学与化学工程-分离技术-教学课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《1.1第一章-沉淀和共沉淀分离法-化学与化学工程-分离技术-教学课件.ppt（42页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、齐齐哈尔大学化学与化学工程学院主讲主讲:田志茗田志茗齐齐哈尔大学化学与化学工程学院分离技术2006-2007年第一章第一章 沉淀和共沉淀分离法沉淀和共沉淀分离法第一节：沉淀分离法第二节：共沉淀分离法齐齐哈尔大学化学与化学工程学院分离技术2006-2007年第一节：沉淀分离法1、沉淀分离法：在试样中加入沉淀剂，通过沉淀反应，使某些组分以固相化合物形式析出。2、特点：适于常量分离，操作简单；费时、繁瑣；容易引起共沉淀影响测定准确度 3、沉淀剂选择依据依据待测组分与干扰组分的性质和相对含量；沉淀剂本身对以后测定的影响；结合使用适当的掩蔽剂提高沉淀分离的选择性。齐齐哈尔大学化学与化学工程学院分离技术2
2、006-2007年一、无机沉淀分离(一)、氢氧化物沉淀分离(三)、其他无机沉淀剂分离法请请选选择择进进入入相相应应内内容容二、有机沉淀分离(二)、硫化物沉淀分离 齐齐哈尔大学化学与化学工程学院分离技术2006-2007年齐齐哈尔大学化学与化学工程学院分离技术2006-2007年齐齐哈尔大学化学与化学工程学院分离技术2006-2007年1、表中pH范围与实际沉淀时pH范围有差异 理论值没有考虑阴离子的影响发生副反应;理论值没有考虑温度的影响;所用文献上的Ksp适用于稀溶液的活度积，实际溶液有离子强度的影响.注意：2、依据表中数据判断在某pH值可分离哪些金属离子.3、氢氧化物沉淀为无定型沉淀，共沉
3、淀现象严重，可以通过控制沉淀条件，减小共沉淀现象.齐齐哈尔大学化学与化学工程学院分离技术2006-2007年(1)NaOH （pH12）分离两性金属氢氧化物与其他金属氢氧化物 a a、未沉淀的金属离子：、未沉淀的金属离子：AlO2-、ZnO22-、CrO2-、PbO2-、SnO32-、GeO32-、BeO22-、WO42-、MoO42-、SiO32-b b、部分沉淀的金属离子：、部分沉淀的金属离子：Nb2+、Ba2+、Ca2+、Ta3+、Sr2+c c、定量沉淀的金属离子：、定量沉淀的金属离子：Zr4+、Hf 4+、Th4+、Ti4+、Fe3+、Cd2+、Hg2+、Ag+、Au+、Mn2+、C
4、o2+、Ni2+、Cu2+、Mg2+2、常用于控制pH值的试剂齐齐哈尔大学化学与化学工程学院分离技术2006-2007年齐齐哈尔大学化学与化学工程学院分离技术2006-2007年（2）NH3NH4Cl （pH=9）思考题：NH4Cl作用？与与NHNH3 3构成缓冲溶液构成缓冲溶液;促使胶体凝聚促使胶体凝聚,形成结构紧密的沉淀；形成结构紧密的沉淀；使生成沉淀减少对溶液中金属离子吸附；使生成沉淀减少对溶液中金属离子吸附；氨和铵盐受热易除去，氢氧化物灼烧成氧化物，可定氨和铵盐受热易除去，氢氧化物灼烧成氧化物，可定量称重。量称重。齐齐哈尔大学化学与化学工程学院分离技术2006-2007年a、Fe3+、
5、Al3+、Cr3+生成氢氧化物沉淀b、Mn2+、Cr3+、Ni2+、Cu2+、Cd2+、Zn2+与吡啶生成 可溶性配合物.(3)有机碱 吡啶：（pH 5.06.5）(CH2)6N4与其共轭酸（pH 5.0pH 5.06.06.0）b、Mn2+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+、Cd2+存在溶液中.a、Fe3+、Al3+、Th4+、Ti4+生成氢氧化物沉淀；齐齐哈尔大学化学与化学工程学院分离技术2006-2007年齐齐哈尔大学化学与化学工程学院分离技术2006-2007年a a、部分沉淀的金属离子：、部分沉淀的金属离子：Ag+、Hg2+、Cu2+、Sb2+、Sn2+、Mo2+、V5+、U6
6、+、Au3+、Be2+b、定量沉淀的金属离子：、定量沉淀的金属离子：Zr4+、Hf4+、U4+、Sn4+、Fe3+、Ti4+、Cr3+等等c、未沉淀的金属离子：、未沉淀的金属离子：Mg2+、Ca2+、Sr2+Mn2+、Co2+、Ni2+（）用悬浊液（）用悬浊液（ZnO、酸式盐）、酸式盐）齐齐哈尔大学化学与化学工程学院分离技术2006-2007年齐齐哈尔大学化学与化学工程学院分离技术2006-2007年小体积沉淀法小体积沉淀法n小体积沉淀法是在尽量小的体积、尽量大的浓度，小体积沉淀法是在尽量小的体积、尽量大的浓度，同时又有大量没有干扰作用的盐类存在下进行的沉同时又有大量没有干扰作用的盐类存在下进
7、行的沉淀方法。淀方法。如：NaOH小体积沉淀分离Al3+与Fe3+、Ti()等，将试液蒸发至23mL，加入固体NaCl约5克，搅拌使呈砂糖状，再加浓NaOH溶液进行沉淀，最后加适量的热水稀释后过滤。此种方法好处是：可克服大体积沉淀生成吸附能力强的氢氧化物胶状沉淀的缺点，减小了共沉淀吸附，从而得到含水量少，比较紧密的沉淀。n有大量的没有干扰的盐类存在作用：有大量的没有干扰的盐类存在作用：降低离子的水降低离子的水合度，形成的沉淀含水量少、结构紧密，同时减少合度，形成的沉淀含水量少、结构紧密，同时减少沉淀对其他组分的吸附，提高分离效果。沉淀对其他组分的吸附，提高分离效果。齐齐哈尔大学化学与化学工程学
8、院分离技术2006-2007年二、硫化物沉淀分离除碱金属和碱土金属，许多重金属离子能生成硫化物沉淀。（2 2）盐酸控制酸度）盐酸控制酸度(1)S2-是弱酸根 总浓度c cs s S S2-2-HSHS HH2 2S S H H2 2S HS H+HS+HS K Ka1a1=1.310=1.3107 7 HSHS HH+S+S2-2-K Ka2a2=7.110=7.11015 15 S S2-2-=齐齐哈尔大学化学与化学工程学院分离技术2006-2007年齐齐哈尔大学化学与化学工程学院分离技术2006-2007年PbPb2+2+、BiBi2+2+、CuCu2+2+、CdCd2+2+HgHg2+2
9、+、AsAs3+3+、SbSb3+3+、SnSn4+4+AlAl3+3+、CrCr2+2+、FeFe3+3+、FeFe2+2+MnMn2+2+、CoCo2+2+、NiNi3+3+、ZnZn2+2+BaBa2+2+、SrSr2+2+、CaCa2+2+MgMg2+2+、K K+、NaNa+、NHNH4 4+AgAg+、HgHg2 22+2+、PbPb2+2+加入盐酸加入盐酸 AgClAgCl、HgHg2 2ClCl2 2、PbClPbCl2 2 0.3mol0.3molL L-1-1HCl HHCl H2 2S S PbSPbS、BiBi2 2S S3 3、CuSCuS、CdSCdS HgSHgS
10、、AsAs2 2S S3 3、SbSb2 2O O3 3、SnOSnO2 2 HgSHgS2 22-2-、AsSAsS3 33-3-、SbSSbS3 33-3-、SnSSnS3 32-2-可溶组可溶组 BaCOBaCO3 3 SrCO SrCO3 3 CaCO CaCO3 3 NHNH3 3-NH-NH4 4ClCl，(NH)(NH)2 2COCO3 3 NHNH3 3-NHNH4 4ClCl，加入加入(NH(NH4 4)2 2S S NiS CoSNiS CoS AlAl3+3+、FeFe2+2+、FeFe3+3+、CrCr3+3+、MnMn2+2+、ZnZn2+2+Al(OH)Al(OH)
11、3 3、Cr(OH)Cr(OH)3 3、FeFe2 2S S3 3、FeSFeS MnSMnS、CoSCoS、NiSNiS、ZnSZnS NaNa2 2S S 稀稀 HClHCl H H2 2O O2 2 NaOHNaOH Fe(OH)Fe(OH)3 3、MnO(OH)MnO(OH)2 2 CrO CrO2 22-2-ZnO ZnO2 22-2-、AlOAlO2 2-盐酸组盐酸组硫化氢组硫化氢组硫化铵组硫化铵组碳酸铵组碳酸铵组锡组锡组铜组铜组25种阳离子的分离种阳离子的分离齐齐哈尔大学化学与化学工程学院分离技术2006-2007年思考题：Fe2+、Fe3+、NH4+能否在分离后进行鉴定？在对硫
12、化铵组阳离子进行分离时加入H2O2的作用是什么？通过分离之后，可选择适当的办法进行定性分析。通过分离之后，可选择适当的办法进行定性分析。齐齐哈尔大学化学与化学工程学院分离技术2006-2007年（三）其他无机沉淀剂分离法 硫酸盐法1、沉淀剂稀H2SO42、可沉淀的离子：Ba2+、Sr2、Ca2、Pb2、Ra23、其中CaSO4溶解度较大，可加入适量的乙醇以降低溶解度。PbSO4易溶于3 mol/L的NH4Ac,生成Pb(AC)42-齐齐哈尔大学化学与化学工程学院分离技术2006-2007年氟化物法1、沉淀剂HF或NH4F2、可沉淀的离子：Ca2、Sr2、Mg2、Th4、U4等 磷酸盐法1、稀酸
13、溶液中，有Zr4+,Hf4+,Th4+,Bi3+等生成沉淀2、弱酸溶液中有Fe3+,Al3+,U4+,Cr3+等生成沉淀3、弱碱溶液中有Mn2+和碱土金属离子等生成沉淀齐齐哈尔大学化学与化学工程学院分离技术2006-2007年二、有机沉淀剂分离法特点：1、生成的沉淀物溶解度度小、分子量大、易于过滤和洗净;2、沉淀反应具有较好的选择性和分离效果.按与无机离子反应的机理，可以分成如下三类：1生成简单盐的沉淀剂 2生成螯合物的沉淀剂 3.生成离子缔合物的沉淀剂(一)有机沉淀剂的类型齐齐哈尔大学化学与化学工程学院分离技术2006-2007年齐齐哈尔大学化学与化学工程学院分离技术2006-2007年齐齐
14、哈尔大学化学与化学工程学院分离技术2006-2007年1生成简单盐的沉淀剂 沉淀剂为有机酸或有机碱，与无机离子以电价键方式生成盐。有机酸 试剂分子中含有：COOH，OH，AsO(OH)2等酸性基因，其中氢原子在一定条件下可被阳离子取代生成盐。齐齐哈尔大学化学与化学工程学院分离技术2006-2007年有机碱多为氨基化合物如联苯胺可用于沉淀分离SO42-和沉淀分离WO42-：有机酸有机酸如苯胂酸沉淀Zr4+的反应：齐齐哈尔大学化学与化学工程学院分离技术2006-2007年齐齐哈尔大学化学与化学工程学院分离技术2006-2007年生成离子缔合物的沉淀剂（1）有机阴离子缔合剂，多含有酸性基团且能离解出
15、阴离子如水杨酸阴离子与Cu2吡啶络阳离子所形成的缔合物结构：（2）有机阳离子缔合剂多是铵、磷、鉮等有机鎓离子如亚甲蓝与GaCl4所形成的缔合物结构齐齐哈尔大学化学与化学工程学院分离技术2006-2007年（二）有机沉淀剂与金属反应物的溶解度与可分离性M为待测，N为干扰；M、N都无其他副反应，HL为沉淀剂。齐齐哈尔大学化学与化学工程学院分离技术2006-2007年齐齐哈尔大学化学与化学工程学院分离技术2006-2007年齐齐哈尔大学化学与化学工程学院分离技术2006-2007年讨论：讨论：1 1、利用上式可求出、利用上式可求出M M沉淀开始（沉淀开始（R RM M=0)=0)和沉淀完全时和沉淀完
16、全时 （R RM M=0.999=0.999）时溶液的）时溶液的pHpH值。值。2 2、也可以估算、也可以估算M M的某一沉淀分数，而不使的某一沉淀分数，而不使NLnNLn沉淀下沉淀下来的，两者的溶度积至少应相差的倍数。来的，两者的溶度积至少应相差的倍数。齐齐哈尔大学化学与化学工程学院分离技术2006-2007年当当c c0 0M M=c c0 0N N，m m=n n时时:u用此式可以估算用此式可以估算M的某一的某一沉淀分数，而不使沉淀分数，而不使NLn沉淀沉淀下来的，两者的溶度积至少下来的，两者的溶度积至少应相差的倍数应相差的倍数;u也是选择沉淀剂的依据。也是选择沉淀剂的依据。齐齐哈尔大学
17、化学与化学工程学院分离技术2006-2007年（一）基本原理 1、沉淀形成的过程：三、均相沉淀分离法晶核少，聚集速度小，易得到颗粒大，均匀的晶体沉淀。齐齐哈尔大学化学与化学工程学院分离技术2006-2007年Q：加入沉淀剂瞬间，沉淀物质的浓度S：沉淀的溶解度相对临界过饱和度：当相对过饱和度超过一定数值时，开始形成晶核，称此时的相对过饱和度为临界过饱和度.齐齐哈尔大学化学与化学工程学院分离技术2006-2007年2、讨论：（1）当v很小时，不能生成沉淀;（2）当很大时，很易生成沉淀，且晶核太多;（3）只有当相对过饱和度刚超过临界过饱和度时，能开始 生成沉淀，但晶核少，同时聚集度小，易于定向排列形
18、成粗大完整的晶型沉淀.3、均相沉淀优点：（1）颗粒大（2）纯度高（）不必纯化、易过滤洗涤齐齐哈尔大学化学与化学工程学院分离技术2006-2007年（二）获得均相沉淀的方法 利用试剂的缓慢水解反应 利用有机碱的缓慢水解产生的OH使溶液pH值逐渐升高，直接以OH作沉淀剂而获得某些氢氧化物的均相沉淀，还可使一些弱酸，逐渐离解而生成某些难溶弱酸盐均相沉淀。CO(NH2)2+H2O2NH3+CO2 齐齐哈尔大学化学与化学工程学院分离技术2006-2007年2利用缓慢的氧化还原反应某些元素的价态不同其反应性能或状态也不同，可通过缓慢的氧化(或还原)反应，让其逐渐转变价态或状态，使其成为待沉淀离子的沉淀剂，
19、获得均相沉淀如：AsO33与AsO43、Cr3与CrO42、IO4与IO等。齐齐哈尔大学化学与化学工程学院分离技术2006-2007年3、利用络合物的置换反应待沉淀离子在溶液中形成可溶的络合物加入沉淀剂K稳稍高的离子从络合物中将待沉淀离子置换沉淀析出 例如：例如：SO42-或或CrO42-的测定的测定 BaEDTA和MgEDTA络合物，K稳分别为107.86、108.7。在pH=89时，用Mg2+去逐渐置换BaEDTA中的Ba2+，使与溶液中的SO42-缓慢析出BaSO4的沉淀；或在pH=10时，使与溶液中的CrO42-缓慢析出BaCrO4沉淀SO42-BaEDTABaEDTAMgMg2+2+
20、BaSOBaSO4 4齐齐哈尔大学化学与化学工程学院分离技术2006-2007年4、利用沉淀剂的缓慢合成含待沉淀离子溶液合成沉淀剂的原料试剂合成沉淀剂的原料试剂控制条件控制条件合合成沉淀剂反成沉淀剂反应缓慢进行应缓慢进行沉淀析出例如：沉淀Ni2的丁二肟的合成和沉淀Co2+的1-亚硝基-2-萘酚的合成。齐齐哈尔大学化学与化学工程学院分离技术2006-2007年5、逐渐挥发有机溶剂含待沉淀离子溶液沉淀剂及有关辅助试剂足量与水不相混溶的有机溶剂缓慢加热有机溶剂逐渐挥发产物以沉淀析出齐齐哈尔大学化学与化学工程学院分离技术2006-2007年习题 1、如何估算氢氧化物沉淀的开始和沉淀结束的沉淀时pH范围？2、进行氢氧化物沉淀时常用于控制pH值的试剂有哪些？3、一般氢氧化物沉淀为胶体沉淀，共沉淀比较严重，分离效果不理想，应采取那些措施提高分离效果？4、采用硫化氢系统进行硫化物沉淀时：Fe 2+、Fe 3+、NH 4+能否在分离后进行鉴定？在分离过程中H2O2作用？5、有机沉淀剂分离法的特点及沉淀类型？6、均相沉淀分离法的基本原理？7、获得均相沉淀的方法 有哪些？