沉淀分离法ppt课件

S : 沉淀的溶解度
K :常数
Q S : 沉淀开始生成时的过饱和度
（Q S）/ S : 相对过饱和度
陈化
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2.3 沉淀类型
2.3.1 分级沉淀 2.3.2 共沉淀 2.3.3 均相沉淀
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2.3.1 分级沉淀
两种阴离子（或阳离子）与相同的阳离子 （或阴离子）形成难溶盐，其溶度积相差 足够大时，加入沉淀剂可从混合溶液中将 其分别沉淀出来加以分离。
往水中加入乙醇、丙酮等有机溶剂，无 机盐的溶解度会减小。 原因：减小了溶剂化作用和较低的介电 常数（ε水＝78.5， ε乙醇＝24 ）
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2.1.5 温度
沉淀的溶解，绝大部分是吸热反 应，其溶解度一般随温度的升高 而增大。
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2.2 沉淀生成过程
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vK QS S
v : 沉淀生成的初期速度
Q : 沉淀生成前沉淀物质的过饱和浓度
OO
NOH NOH
H NaNO2
N OH
NO
N
OH
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③逐渐除去溶剂 预先加入挥发性比水大，且易将待测沉淀溶解的有 机溶剂，通过加热将有机溶剂蒸发，使沉淀均匀析 出。
④破坏可溶性络合物 用加热方法破坏络合物，或用一种离子从络合物中 置换出被测离子，以破坏被测离子络合物 。
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2.4 沉淀操作条件
第二章
沉淀分离法
separation by precipitation
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沉淀分离法是在试料溶液中加 入沉淀剂，使某一成分以一定 组成的固相析出，经过滤而与 液相分离的方法。
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2.1 沉淀生成的条件
2.1.1 溶度积和同离子效应 2.1.2 盐效应 2.1.3 氢离子浓度及络合剂 2.1.4 有机溶剂 2.1.5 温度
Fe3+、Mg2+ NH4Cl NH3．H2O Fe(OH)3↓，Mg2+ Ksp Fe(OH)3 = 7.1×10－40 Ksp Mg(OH)2 = 1.8×10－11
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2.3.2 共沉淀
当沉淀从溶液中析出时，某些本来不应沉淀的 组分同时被沉淀下来的现象。
共沉淀机理：吸附、生成混晶、形成固溶体、 吸留和包藏、后沉淀等
留在溶液中的浓度应小于10-6mol▪L-1，由式（2－1）可
计算M(OH)n开始沉淀及沉淀完全时溶液的pH值。
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注意：这种计算是近似的
① 氢氧化物是无定形沉淀，沉淀的溶解度和析出的沉 淀的形态、陈化情况及其它因素有关。
② 金属离子不只以一种阳离子形式存在，可能形成多 种羟基络合物及其它络合物。
Al2(SO4)3 CaSO4 ，K2SO4 ， Ca(NO3)2 ，Ba(NO3)2 15
2.3.3 均相沉淀
通过适当化学反应，均匀缓慢地生成沉淀剂。
①pH上升及下降法
(NH2)2CO + H2O
②直接产生沉淀剂
2NH3 + CO2
H3C C C CH3 +NH2OH.HCl
H3C C C CH3 + 2H2O + 2HCl
可用于沉淀洗涤,减少损失.
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2.1.2 盐效应
盐效应：当溶液中有 与构成沉淀的离子不 同的离子存在时，沉 淀的溶解度增大。 原因：大量的无关离 子存在时，溶液的离 子强度增大，离子的 活度系数相应减小， 使原来饱和的难溶盐 溶液变为不饱和。
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2.1.3 氢离子浓度及络合剂
氢离子浓度对强酸盐沉淀影响小。对弱酸 盐形成的沉淀，尤其是由有机试剂生成的 沉淀影响较大。
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2.1.1 溶度积和同离子效应
nMm+ + mXn-
MnXm（固）
溶度积 Ksp [M m ]n[ X n ]m
Ksp是衡量沉淀溶解度的尺度 有效分离：Ksp≤10－6或更小 几种离子均可沉淀时，其Ksp要有足够的差异
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同离子效应：
沉淀的溶解度因其共同离子的 一种过量存在而减小的现象。
＋＋ －
注：＋＋ —— 杂质可忽略不计；＋ —— 纯度增大，仍有杂质残留；
0 —— 无显著变化；－ —— 纯度降低
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2.5 常量组分的沉淀分离
2.5.1 无机沉淀剂分离法 2.5.2 有机沉淀剂分离法
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2.5.1 无机沉淀剂分离法
2.5.1.1 氢氧化物沉淀分离法
（1）氢氧化物与pH值的关系 多数金属离子能生成氢氧化物沉淀，但沉 淀的溶解度往往相差很大。 可以通过控制溶液酸度使某些金属离子彼 此分离。
③ 一般的Ksp是指稀溶液中，无其它离子存在时难溶 化合物的溶度积，实际的溶度积Kap与Ksp之间有一
定差距。
因此，实际的使金属离子氢氧化物沉淀完
全的pH值高于理论计算值，必须由实验确
定。
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各种氢氧化物和含水氧化物沉淀时的pH值范围
元素 Nb，Si，Ta，W Sb(Ⅴ)，Sn(Ⅳ) Mn(Ⅳ) Pb(Ⅳ) Os(Ⅳ) Ce(Ⅳ)，Sb(Ⅲ)，Ti，Zr Fe(Ⅲ)，Hg(I)，Hg(NO3)2 Sn(Ⅱ)，Th U(Ⅵ) Al，Be，Cr(Ⅲ)，Ir(Ⅳ) Cu，Fe(Ⅱ)，Nd，Pb，Pd，Rh Ru，Sm，Y，Yb Cd，Ce(Ⅲ)，Co，La，Ni，Pr，Zn HgCl2，Mn(Ⅱ)，Ag Mg Ba，Ca，Sr
沉淀生成条件及操作
使用稀溶液 缓慢沉淀 陈化 高温 搅拌 洗涤 再沉淀 调节pH值 沉淀完迅速过滤 均相沉淀
混晶 0 ＋
0/ ＋ － ＋ 0
0/ ＋ 0 0 ＋
杂质 表面吸附
＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋＋ ＋＋ 0 0 ＋＋
形式 包藏 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ 0 ＋＋ 0 0 ＋＋
后沉淀 0 － － － 0 0 ＋ ＋
主沉淀 HgS CuS CdS SnS SnS2 ZnS
共沉物质 CuS，CdS CdS ，ZnS ，FeS
ZnS NiS CoS ，FeS MnS ，CoS ，NiS ，FeS
主沉淀 Fe(OH)3 Cr(OH)3 SiO2▪nH2O Al(OH)3
BeSO4
共沉物质
Cu(OH)2 Zn(OH)2 ， Mg(OH)2 Al(OH)3 ， Fe(OH)3
HnX + nH2O
nH3O+ + Xn- Xn-：弱酸阴离子
[X
n ]

Ka [Hn X [H3O ]n
]
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在含难溶盐的溶液中，加入能与被测定的离子生成 络合物的络合剂时，沉淀的溶解度随络合剂添加量 的增大而增大。
AgCl Ag+ + Cl-
+2NH3 Ag(NH3)2+
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2.1.4 有机溶剂
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M(OH)n
Mn+ + nOH-
[M n ][OH ]n Ksp
[OH ]
n
Ksp [M n ]
pOH 1 ( pKsp p[M n ]) n
pH pKw 1 ( pKsp p[M n ]) (2 1) n
设金属离子Mn＋在溶液中的起始浓度为C，沉淀完全时残