乙酸酐水解反应可应用于化学实验的脱水操作

乙酸酐水解反应可应用于化学实验的脱水操作

乙酸酐水解反应需酸催化或加热的条件下引发，为放热反应，产物内能低，反应完全。因而可除去体系中以氢键结合的水分、吸附水分及溶液、溶胶中的游离水分。乙酸酐不易与无机组分反应，其水解产物乙酸及产生的乙酸盐容易溶解分离。该脱水方法温和，操作简便，可在实验中灵活应用。笔者在制备无水FeSO4和土壤硅酸盐分析中应用，效果明显。

1 脱去FeSO4•7H2O中的结晶水

通常情况下要完全脱去FeSO4•7H2O中的结晶水，需要在300℃以上烘干，在空气中烘干时有较多的Fe 3+ 盐产生，不利于制备纯净的FeSO4，用乙酸酐水解脱水制备，方法简便，产物纯净。

操作步骤：取FeSO4•7H2O粉末置于烧杯中，逐滴加入蒸馏水于其表面，使晶体全部润湿，不要有较多的水分沥出，然后，加入过量的乙酸酐使浸没固体，然后逐滴滴加浓盐酸于固体表面，或缓慢加热，至固体表面开始反应，随后反应即剧烈进行。待反应结束，静置，倾出上层清液，沥干，140℃烘干，即得纯净的FeSO4。

笔者经过试验，FeSO4在乙酸酐中难溶，在乙酸中微溶，水解产物乙酸很少且有过量的乙酸酐饱和，因而FeSO4溶解损失很少。

2 在重量法测定样品中SiO2含量中的应用

重量法测定样品中SiO2的含量是土壤、矿物分析中的经典方法，准确、可靠，但是操作烦琐。因此，除仲裁化验或其他重要的化验项目外，一般不被采用。

通常的脱硅方法[1，2]是：盐酸干涸法；NH 4Cl法；动物胶法。都需要小心水

浴加热蒸发至干（糊状），添加动物胶处理后的滤液如用于其他组分的测定时还需煮沸分解动物胶，步骤都比较麻烦。用乙酸酐水解的方法步骤简单，有利于重量法测定的推广。

2．1 脱硅反应机理[3]

样品经碱熔融后，其中难溶的硅酸盐和SiO2生成可溶的硅酸盐，在酸性溶液中硅酸根又生成硅酸（本文主要是指偏硅酸盐和偏硅酸）：

SiO2+Na 2CO3熔融Na 2SiO3+CO2↑

SiO 2- 3+2H +H2SiO3

硅酸溶液是一种无定形溶胶，带负电荷，可用通式 x SiO2• y H2O表示，有变形性的特点，放置或改变条件（加酸、

电解质、异性电荷胶体）缩合形成凝胶沉淀。要分离硅酸组分，先要使硅酸完全沉淀，然后溶解过滤其他盐分。使硅酸完全沉淀需要较高的酸度条件；同时需要除去体系中的水分，否则，因其吸附水分而形成含水分大的胶冻状凝胶，包裹、吸附盐分，不方便过滤和洗涤。因为加热超过100℃时，矿物中Fe、Al、Mg的氯化物容易水解生成难溶的碱式盐沉淀，如：

Mg 2+ +Cl —+H2O＞100℃Mg(OH)Cl↓+H +

MgCl 2•6H2O＞408KMg(OH)Cl+HCl+5H2O（湿盐状态时）

所以经典的化验方法采用沸水浴蒸发至干（糊状），然后再进一步浓缩[1，2]。盐酸干涸法，利用了HCl易挥发和吸水的特性，水分容易蒸发；NH 4Cl 法的原理是NH + 4与SiO 2- 3加热时反应：SiO 2- 3+2NH + 4＝H2SiO3↓+2NH 3，有利于硅酸凝聚；动物胶是一种蛋白质，在酸性溶液中其胺基与H +结合，形成带正电荷的溶胶，60~70℃时活性较强，可中和硅酸溶胶

所带的电荷而使其凝聚。硅酸有亲水（吸附）作用，在稀冷的水中容易溶解，因此，在沉淀（脱硅）完毕之后的溶解、过滤、洗涤盐分的操作过程中需要控制条件，避免其再次溶解。

2．2 乙酸酐水解反应的作用

在所制备的样品溶液中加入适量的乙酸酐，在盐酸催化下与体系中的水分发生水解反应：(CH 3CO) 2O+H2OH +2CH 3COOH，可迅速消耗溶液中的游离水分和硅酸的吸附水分；反应放热使体系保持温热状态；同时因为介质中有

HCl存在，共同作用可使硅酸迅速凝聚沉淀。水解产生的乙酸不影响硅酸沉淀的形成和其他盐分的溶解与分离。省去了蒸发步骤。

2．3 操作步骤

经熔融分解的试样转入烧杯，加热蒸馏水20 mL ，浓盐酸5~10 mL，充分

搅拌溶解，然后缓慢加入乙酸酐105~131 mL（与20~25 mL水等量），同时震荡，有絮凝硅胶形成，静置，趁热用快速滤纸倾泻法滤去大部分液体（如果滤液不清澈时，说明脱硅不完全，可将滤液返回原烧杯中并加入30 mL乙酸酐，同时震荡，静置，重新过滤），然后，在原烧杯中加入浓盐酸10 mL，热蒸馏水20 mL，使盐分充分溶解，过滤。如果样品成分复杂，可将杯中糊状物留在烧杯并把滤纸及沉淀转入烧杯，加热蒸馏水5 mL，浓HNO32~5 mL，搅拌，加热至50~70℃，

稍有延迟，以溶解可能形成的乙酸盐沉淀，再加入热蒸馏水10 mL ，搅拌，过滤。用温热的1%HCl洗涤沉淀，再用热蒸馏水洗至无Cl -，包好沉淀灼烧，称量。合并滤液用于其他组分的测定。之前和后续的操作步骤与经典的方法相同。

参考文献

［1］武汉大学,吉林大学,中山大学等.分析化学实验.第2版,北京:高等教育出版社,1985:374-377

［2］华中师范大学,东北师范大学,陕西师范大学.分析化学.第2版,北京:高等教育出版社,1986:579-580

［3］武汉大学,吉林大学等校.无机化学.第3版,北京:高等教育出版社,1994:91,744,747-748,810

注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”