5 沉淀滴定法

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第五章 沉淀滴定法
对于大多数电解质来说, s0 较小,而且大多未被测定,所以一 般计算中往往忽略s0 项。
s [M ] [ A ]


有的化合物固有溶解度相当大,如HgCl2,若按(Ksp =2×10-14) 计算,它在水中的溶解度约为1.7×10-5mol · L-1,实际测得的溶 解度为0.25 mol · L-1。这说明溶液中有大量的HgCl2分子存在。
第五章 沉淀滴定法
第五章 沉淀滴定法
根据pCl与滴定剂的体积作出沉淀滴定曲线。 突跃范围的大小 取决于反应物浓 度和沉淀的溶度 积常数。
反应物浓度越大, 沉淀的溶度积常 数越小,滴定突 跃就越大。
第五章 沉淀滴定法
二、莫尔法 以铬酸钾K2CrO4为指示剂的银量法称为莫尔法。 1、基本原理 例如测定水中Cl 时, 加入K2CrO4为指示剂,以 AgNO3标准溶液滴定, 根据分步沉淀原理,首先生 成AgCl白色沉淀, + Ag + Cl = AgCl↓(白色) 当达到计量点时,水中Cl 已被全部滴定完毕,稍过量 + 的Ag 便与K2CrO4生成砖红色Ag2CrO4沉淀从而指示滴 定终点,即: + 22Ag + CrO4 = Ag2CrO4↓(砖红色) 根据AgNO3标准溶液的浓度和用量,便可求得水中Cl 离子的含量。
第五章 沉淀滴定法
3、酸效应 溶液的酸度给沉淀溶解度带来的影响,称为酸效应。 当酸度增大(pH减小)时,组成沉淀的阴离子与H+结 合,降低了阴离子的浓度,使沉淀的溶解度增大。
第五章 沉淀滴定法
4、配位效应 由于沉淀的构晶离子参与了配位反应而使沉淀的溶解 度增大、甚至不产生沉淀的现象,称为配位效应。 例: AgCl Ag+ + Cl 2NH3 Ag(NH3)2+ ∴NH3的存在,使平衡向右移动,AgCl 溶解度增大。
第五章 沉淀滴定法
第五章 沉淀滴定法
主要内容:
沉淀的溶解度及其影响因素 分步沉淀和沉淀转化 沉淀滴定法
第五章 沉淀滴定法
沉淀滴定法:以沉淀反应为基础的滴定分析方法。 用于沉淀滴定的沉淀反应必须具备的条件: 生成沉淀的溶解度必须小; 反应按一定的化学方程式定量迅速地进行; 能够用适当的指示剂或其他方法确定滴定的终点。
第五章 沉淀滴定法
(2)介质条件 滴定应该在中性或弱碱性介质条件下进行,适宜pH范 围为6.5~10.5。
在酸性较强的介质中,CrO42-会转化为Cr2O72-,使 Ag2CrO4沉淀出现延后,造成终点误差较大。
S
0


( MA )水
( MA )固
固体活度为1,中性分子由于不带电荷,则其活度系数为1,则:
MA MA MA MA s0

若溶液中没有影响沉淀溶解平衡的其他反应存在,则固体MA的溶解 度s等于该物质的固有溶解度s0和离子M+ (或A-)浓度之和,即:
s s [M ] s [ A ]
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2、滴定条件 (1)指示剂用量
用AgNO3标准溶液滴定Cl-,达到化学计量点时,恰好析出 Ag2CrO4沉淀,所需要的[CrO42-]可以从理论上计算得:
析出 Ag2CrO4 的[CrO42-] 的理论值
在滴定过程中,若K2CrO4浓度大于理论值,则Ag2CrO4沉淀会提前 析出使得终点提前出现并且K2CrO4的黄色偏深,不便于观察终点颜 色。若K2CrO4浓度过小于理论值,则终点又会延后到达,产生较大 的终点误差。所以,K2CrO4指示剂的浓度可以比理论值略小一点, 以5×10-3 mol ·L-1为宜。
3、化学计量点时 溶液中[Cl-]来源于AgCl↓的离解,此时溶液的[Cl-]、 [Ag+]相等,即:
Cl Ag

K sp , AgCl 1.8 1010 1.34105 m ol/ L
pClSP=4.87
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4、化学计量点后 溶液中[Cl-]决定于过量AgNO3的量, 过量Ag+由下式计 算:
例如:当微溶化合物AgCl的溶液达到沉淀溶解平衡后,加入硫 氰酸铵NH4SCN溶液,生成更难溶的硫氰酸银沉淀,即:
第五章 沉淀滴定法
5.3 沉淀滴定法
一、沉淀滴定曲线 以0.1000 mol/L AgNO3标准溶液滴定20.00ml 0.1000mol/L NaCl溶液为例: 1、滴定前 溶液中[Cl ]决定于NaCl浓度,则: [Cl ]=0.1000 mol/L pCl=-lg[Cl ]=1.00
V V c AgNO NaCl AgNO3 3 Ag VNaCl VAgNO3
当滴入AgNO3溶液20.02ml时(此时相对误差为 +0.1%),溶液中 Ag 5.00105 m ol/ L pAg 4.30 pCl pKsp pAg 9.74 4.30 5.44
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2、活度积、溶度积
K sp 是离子的活度积,称为 K 项时, sp M A , 活度积常数,仅随温度变化。若引入活度系数γ,就可以得 到溶度积常数:
当忽略s0

K sp [ M ][ A ]
K sp
M A


溶度积常数Ksp与溶液中离子强度有关。
-
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5、影响沉淀溶解度的其他因素 温度 溶解反应一般是吸热反应,故沉淀的溶解度一般是随 着温度的升高而增大。对于溶解度不很小的晶形沉淀, 如 MgNH4PO4, 应在室温下进行过滤和洗涤。如果沉 淀的溶解度很小(如Fe(OH)3、Al(OH)3和其他氢氧化 物),或者受温度的影响很小,为了过滤快些,可以 趁热过滤和洗涤。 溶剂

'
'

K

' sp
sp

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二、影响溶解度的因素 1、同离子效应
当沉淀反应达到平衡时,如果向溶液中加入构晶离子(组成沉 淀的离子)而使沉淀的溶解度减小的现象称为同离子效应。 利用同离子效应可在生成沉淀时,加入过量的沉淀剂,使沉淀 生成完全,减少沉淀的溶解损失。 一般沉淀剂过量 50%~ 100%,但如果沉淀剂不易挥发,则过 量20%~30%就可以了,否则将引起其它效应。
K sp [ M ][ A ]
沉淀溶解平衡反应中副反应的 M A M A 影响因素,只有在温度、离子 强度和酸度等条件一定时才是 ' Ksp [M ][ A ] KspM A 常数。 因为αM 、αA均大于1,故 KSP’> KSP

[M ] [ A ]
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返滴定 在一定体积的被测溶液中,先加入一定体积的过量的 沉淀剂标准溶液与被测物质生成沉淀,再用另一种标 准溶液滴定剩余的沉淀剂标准溶液。
-
例如:在酸性溶液中测定Cl ,先加入一定体积的过 量的AgNO3标准溶液与Cl 完全反应,剩余的AgNO3 再以铁铵矾作指示剂,以NH4SCN标准溶液滴定。 根据AgNO3和NH4SCN标准溶液的浓度计所用的体积, 即可计算出一定体积水样中Cl 的含量。
1.1×10-8mol·L-1×200mL×233.4g·mol –1=5×10-4mg 显然可以认为此时沉淀已经完全。
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2、盐效应 在微溶化合物的饱和溶液中,加入其它易溶强电解质 而使沉淀溶解度增大的现象,称为盐效应。 产生盐效应的原因:当强电解质的浓度增大时,则离 子强度增大,由于离子强度增大,而使活度系数减小, 在一定温度下K0SP是一个常数,当活度系数减小,则 沉淀的溶解度增大。显然,造成沉淀溶解度增大的基 本原因是由于强电解质盐类的存在。 盐效应增大沉淀的溶解度,且构晶离子的电荷越高,影响 越严重。这是由于高价离子的活度系数受离子强度的影响 较大。沉淀分析中一般不考虑盐效应对溶解度的影响。只 有当沉淀的溶解度本身比较大,且溶液的离子强度又很大 时,才需要考虑其对溶解度的影响。
在实际工作中可通过“陈化”来得到稳定的粗大颗 粒的沉淀。
“陈化”就是将沉淀和母液在一起放置一段时间, 使小晶体转化为大晶体,以减小沉淀溶解度的过程。
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5.2 分步沉淀和沉淀转化
一、分步沉淀 利用溶度积KSP大小不同进行先后沉淀的作用称为分 步沉淀。
例如溶液中同时含有0.1000mol/L Cl-和0.1000mol/L CrO42 离子, 逐滴加入AgNO3,则有:
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例如:以BaSO4重量法测定Ba2+时,如果加入等物质的量的沉 淀剂SO42-,则BaSO4的溶解度为: S=[Ba2+]=[SO42-]=Ksp1/2=1.0×10-5(mol·L-1) 则在200mL溶液中BaSO4的溶解损失量为: 1.0×10-5mol·L-1×200mL×233.4g·mol –1=0.5mg 如 果 加 入 过 量 的 H2SO4, 使 沉 淀 后 溶 液 中 的 [ SO42]=0.010mol· L-1,则溶解度为: S=[Ba2+]=Ksp/[SO42-]=1.1×10-8(mol·L-1) 则在200mL溶液中BaSO4的溶解的损失量为:
由于微溶化合物的溶解度一般都很小,溶液中离子强度不大, 通常不考虑离子强度的影响。在离子强度较大时,使用活度 积更符合实际情况。
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3、条件溶度积
在实际的沉淀溶解反应中除主反应外,还有副反应发生。
此时溶液中的M和A的总浓度分别为[M+]’、[A-]’,引入相应的 副反应系数 和αM和αA。 K ' 为条件溶度积,考虑了
无机物沉淀多为离子型晶体,所以它们在极性较强的水中 的溶解度大,而在有机溶剂中的溶解度小。有机物沉淀则 相反。
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沉淀颗粒的大小
同一种沉淀,在相同质量的条件下,颗粒越小则溶解 度越大。因为,小颗粒沉淀的总表面积大,与溶液接 触的机会就越多,沉淀溶解的量就越多。因此,在进 行沉淀时,总是希望得到粗大颗粒的沉淀。
可由溶度积Ksp分别求出AgCl与Ag2CrO4开始沉淀时,需要的 [Ag+]。
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第五章 沉淀滴定法
结论:凡是先达到溶度积Ksp的,先沉淀;后达到溶度积 的,后沉淀。
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二、沉淀转化
将微溶化合物转化成更难溶的化合物称为沉淀转化。 沉淀的转化在水质分析和水处理中有十分重要的作用。 多用于工业水处理中硬水的转化。
MA(固)
MA(水)
M A
MA(水)可以是不带电荷的分子MA,也可以是离子对M+A-。 固体MA溶解的部分,以M+、A-状态和MA分子状态存在。
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[MA]水在一定温度下是常数,叫作固有溶解度(或分子溶解度), 以s0表示。根据沉淀MA在水中的平衡关系,以s0表示平衡常数 得到:
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根据银量法滴定剂的不同,可分为: 莫尔法 佛尔哈德法 法扬司法
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5.1 沉淀的溶解度及其影响因素
一、溶解度与固有溶解度、活度积、溶度积与条件溶度积 1、溶解度与固有溶解度 当水中存在难溶化合物MA时,则MA将有部分溶解,当其达 到饱和状态时,即建立如下平衡关系:
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由于上述条件的限制,能用于沉淀滴定的反应不是 很多。目前有比较实际意义的是生成难溶银盐的反 应。这种利用生成难溶银盐反应的测定方法称为银 + 量法。在水质分析中,它用于水中Cl 、CN 、Ag 、 Br 等离子的测定。
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根据银量法滴定方式的不同,可分为直接滴定和返 滴定法两种。 直接滴定 利用沉淀剂作标准溶液,直接滴定被测物质的离子。 例如:在中性溶液中,用K2CrO4作指示剂,用 AgNO3标准溶液直接滴定被测溶液中的Cl ,达到化 学计量点时,生成Ag2CrO4橙红色沉淀。根据AgNO3 标准溶液及滴定过程中消耗的体积,即可计算出一定 体积水样中Cl 的含量。
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2、滴定开始至化学计量点前 溶液中[Cl-]决定于剩于NaCl浓度,则:
V V c NaCl AgNO 3 NaCl Cl VNaCl VAgNO3
当滴入AgNO3溶液19.98 ml时,溶液的pCl值为 4.30。
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