第八章--分析化学中常用的分离和富集方法答案

习题 1

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？（参考答案）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。（参考答案）

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(pH 8-9)，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pH5-6六亚甲基四胺-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，加氨水中和至出现红棕色沉淀（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。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？过滤后得到的沉淀是什么？滤液又是什么？试样中若含Zn2+和Mn2+，它们是在沉淀中还是在滤液中？（参考答案）

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Fe3+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Ca2+，Mg2+离子溶液。

C．试样中若含Zn2+和Mn2+，它们应以Zn2+和Mn2+离子形式存在于滤液中。

4.采用无机沉淀剂，怎样从铜合金的试液中分离出微量Fe3+？（参考答案）

答：

采用NH4Cl- NH3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Fe3+。

5.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？（参考答案）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。

6. 共沉淀富集痕量组分，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？（参考答案）答：

对共沉淀剂的要求主要有：一是对富集的痕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；二是有机共沉淀剂易除去（如灼烧）；三是富集效果较好。

7. 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？为什么在进行螯合萃取时，溶液酸度的控制显得很重要？（参考答案）

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：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：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：，可见萃取率与分配比（即溶质性质和萃取体系）和相比有关，但与组分含量无关。

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。

螯合物萃取过程可表示为：

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。

8.用硫酸钡重量法测定硫酸根时，大量Fe3+会产生共沉淀。试问当分析硫铁矿（FeS2）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Fe3+干扰？（参考答案）

答：

将试液流过强酸型阳离子交换树脂过柱除去Fe3+，流出液再加入沉淀剂测定硫酸根。

9. 离子交换树脂分几类，各有什么特点？什么是离子交换树脂的交联度，交换容量？（参考答案）

答：

通常离子交换树脂按性能通常分为三类：

阳离子交换树脂，用于分离阳离子，又分为强酸型阳离子交换树脂和弱酸型阳离子交换树脂。前

者可在酸性中性和碱性溶液中使用，而后者不宜在酸性溶液中使用。

阴离子交换树脂，用于分离阴离子，又分为强碱性阴离子交换树脂和弱碱性阴离子交换树脂两种。前者可在酸性中性和碱性溶液中使用，而后者不宜在碱性溶液中使用。

螯合树脂。选择性地交换某些金属离子。

交联度指交联剂在树脂中质量百分率，其大小与树脂性能有关。交联度一般在4-14%之间。交联度小，树脂网眼大，溶胀性大，刚性差。

交换容量是指每克干树脂所能交换的物质量（mmol），它决定于树脂内所含活性基团的数目，一般为3-6 mmol·g-1。

10.为何在分析工作中常采用离子交换法制备水，但很少采用金属容器来制备蒸馏水？（参考答案）

答：

许多分析实验需要纯水作溶剂或洗涤用水，通常有蒸馏水、去离子水和超纯水等。采用离子交换法制备去离子水具有简便且低能耗，能有效除去水中的离子。因此在分析工作中常采用离子交换法制备水。而金属容器容易受氧化腐蚀，蒸馏时引起离子污染，因此金属容器很少用来制备蒸馏水。

11.几种色谱分离方法（纸上色谱，薄层色谱及反相分配色谱）的固定相和分离机理有何不同？（参考答案）

答：

色谱法是一种分离方法，它利用物质在两相中分配系数的微小差异，当两相作相对移动时，使被测物质在两相之间进行反复多次分配，这样原来微小的分配差异产生了很大的效果，使各组分分离开来。

通常认为纸色谱的固定相是吸附滤纸纤维素上的水分（或与纤维素羟基缔合的固定水），分配色谱是纸色谱的主要分离机理。

薄层色谱的固定相主要是硅胶等吸附剂，吸附色谱是薄层色谱的分离机理。

反相分配色谱的固定相一般是涂渍在载体上的非极性有机物，其分离机理是反相分配色谱。