分析化学答案(武汉五版)第11章

第8章分析化学中常用的分离和富集方法

思考题

1. 分离方法在定量分析中有什么重要性？分离时对常量和微量组分的回收率要求如何？

答：在定量分析，对于一些无法通过控制分析条件或采用掩蔽法来消除干扰，以及现有分析方法灵敏度达不到要求的低浓度组分测定，必须采用分离富集方法。换句话说，分离方法在定量分析中可以达到消除干扰和富集效果，保证分析结果的准确性，扩大分析应用范围。在一般情况下，对常量组分的回收率要求大于99.9%，而对于微量组分的回收率要求大于99%。样品组分含量越低，对回收率要求也降低。

2. 在氢氧化物沉淀分离中，常用的有哪些方法？举例说明。

答：在氢氧化物沉淀分离中，沉淀的形成与溶液中的[OH-]有直接关系。因此，采用控制溶液中酸度可使某些金属离子彼此分离。在实际工作中，通常采用不同的氢氧化物沉淀剂控制氢氧化物沉淀分离方法。常用的沉淀剂有：

a 氢氧化钠：NaOH是强碱，用于分离两性元素（如Al3+，Zn2+，Cr3+）与非两性元素，两性元素的含氧酸阴离子形态在溶液中，而其他非两性元素则生成氢氧化物胶状沉淀。

b 氨水法：采用NH4Cl-NH3缓冲溶液（pH8-9），可使高价金属离子与大部分一、二金属离子分离。

c 有机碱法：可形成不同pH的缓冲体系控制分离，如pH5-6六亚甲基胺-HCl缓冲液，常用于Mn2+，Co2+，Ni2+，Cu2+，Zn2+，Cd2+与Al3+，Fe3+，Ti（IV）等的分离。

d ZnO悬浊液法等：这一类悬浊液可控制溶液的pH值，如ZnO悬浊液的pH值约为6，可用于某些氢氧化物沉淀分离。

3. 某矿样溶液含Fe3+，A13+，Ca2+，Mg2+，Mn2+，Cr3+，Cu2+和Zn2+等离子，加入NH4C1和氨水后，哪些离子以什么形式存在于溶液中？哪些离子以什么方式存在于沉淀中？分离是否完全？

答：NH4Cl与NH3构成缓冲液，pH在8-9间，因此溶液中有Ca2+，Mg2+,，Cu(NH3)42-、Zn(NH3)42+等离子和少量Mn2+，而沉淀中有Fe(OH)3，Al(OH)3和Cr(OH)3和少量Mn(OH)2沉淀。试液中Fe3+，A13+，Cr3+可以与Ca2+，Mg2+，Cu2+和Zn2+等离子完全分开，而Mn2+分离不完全。

4. 如将上述矿样用Na2O2熔融，以水浸取，其分离情况又如何？

答：Na2O2即是强碱又是氧化剂，Cr3+、Mn2+分别被氧化成CrO42-和MnO4-。因此溶液有AlO22-，ZnO22-，MnO4-和CrO42-和少量Ca2+，在沉淀中有：Fe(OH)3，Mg(OH)2和Cu(OH)2和少量Ca(OH)2或CaCO3沉淀。Ca2+将分离不完全。

（注：Na2O2常用以分铬铁矿，分离后的分别测定Cr和Fe。也有认为Mn2+被Na2O2氧化成Mn4+，因而以MnO(OH)2沉淀形式存在。）

5. 某试样含Fe，A1，Ca，Mg，Ti元素，经碱熔融后，用水浸取，盐酸酸化，加氨水中至出现红棕色沉淀（pH约为3左右），再加六亚甲基四胺加热过滤，分出沉淀和滤液。试问。

a 为什么溶液中刚出现红棕色沉淀时人们看到红棕色沉淀时，表示pH为3左右？

b 过滤后得的沉淀是什么？滤液又是什么？

c 试样中若含Zn2+和Mn2+，它们是在沉淀中还是在滤液中？

答：a．溶液中出现红棕色沉淀应是Fe(OH)3，沉淀时的pH应在3左右。（当人眼看到红棕色

沉淀时，已有部分Fe(OH)3析出，pH 值稍大于Fe 3+开始沉淀的理论值）。

b ．过滤后得的沉淀应是TiO(OH)2、Fe(OH)3 和Al(OH)3；滤液是Ca 2+，Mg 2+离子溶液。

c ．试样中若含Zn 2+和Mn 2+，它们应以Zn 2+和MnO 4-离子形式存在于滤液中。

6. 采用无机沉淀剂，怎样从铜合金的试掖中分离出微量Fe 3+？

答：采用NH 4Cl- NH 3缓冲液，pH8-9，采用Al(OH)3共沉淀剂可以从铜合金试液中氢氧化物共沉淀法分离出微量Fe 3+。

7. 用氢氧化物沉淀分离时，常有共沉淀现象，有什么方法可以减少沉淀对其他组分的吸附？ 答：加入大量无干扰的电解质，可以减少沉淀对其他组分的吸附。

8. 沉淀富集痕量组分，对共沉淀剂有什么要求？有机共沉淀剂较无机共沉淀剂有何优点？ 答：对共沉淀剂的要求主要有：一是对富集的微量组分的回收率要高（即富集效率大）；二是不干扰富集组分的测定或者干扰容易消除（即不影响后续测定）。

有机共沉淀剂较无机共沉淀剂的主要优点：一是选择性高；二是有机共沉淀剂除去（如灼烧）；三是富集效果较好。

9. 何谓分配系数，分配比？萃取率与哪些因素有关？采用什么措施可提高萃取率？ 答：分配系数和分配比是萃取分离中的两个重要参数。 分配系数：0[][]D w

A K A =是溶质在两相中型体相同组分的浓度比（严格说应为活度比）。而分配比：0w

c D c =是溶质在两相中的总浓度之比。在给定的温度下，K D 是一个常数。但D 除了与K D 有关外，还与溶液酸度、溶质浓度等因素有关，它是一个条件常数。在分析化学中，人们更多关注分离组分的总量而较少考虑其形态分布，因此通常使用分配比。 萃取率：0

100%w D E D V =⨯+，可见萃取率与分配比（即溶质性质和萃取体系）和相比有关，与组分含量无关。

提高萃取率有两个重要途径：一是采用（少量有机溶剂）多次萃取；二是采用协同萃取。

10. 为什么在进行螯合萃取时，溶液酸度的控制显得很重要？

答：螯合物萃取过程可表示为：

n 0n 0M n(HR)(MR )nH ++++

可见，溶液酸度可能影响螯合剂的离解、金属离子的水解以及其他副反应，影响螯合物萃取平衡，因此在进行螯合萃取时酸度控制是非常重要的。

11. 用硫酸钡重量法测定硫酸根时，大量Fe 3+会产生共沉淀。试问当分析硫铁矿（FeS 2）中的硫时，如果用硫酸钡重量法进行测定，有什么办法可以消除Fe 3+干扰？

答：将试液流过强酸型阳离子交换树脂过柱除去Fe 3+，流出液再加入沉淀剂测定硫酸根。