第七章重量分析法和沉淀滴定法思考题答案

第七章重量分析法和沉淀滴定法思考题答案1.沉淀形式和称量形式有何区别？试举例说明之。答：在重量分析中，沉淀是经过烘干或灼烧后进行称量的。例如在SO42-的测定中，以BaCl2为沉淀剂，生成BaSO4沉淀（沉淀形式），该沉淀在灼烧过程中不发生化学变化，最后称量BaSO4的质量，计算SO42-的含量，BaSO4又是称量形式。又如在测定Mg2+时，沉淀形式是MgNH4PO4·6H2O，灼烧后Mg2P2O7却是称量形式。2.为了使沉淀定量完成，必须加入过量沉淀剂，为什么又不能过量太多？答：加入过量沉淀剂，为了利用共同离子效应来降低沉淀的溶解度，以使沉淀完全。但沉淀剂决不能加得太多，否则可能发生其它效应（如盐效应、配位效应等），反而使沉淀的溶解度增大。3.影响沉淀溶解度的因素有哪些？它们是怎么发生影响的？在分析工作中，对于复杂的情况，应如何考虑主要影响因素？答：影响沉淀溶解度的因素很多，主要有共同离子效应、盐效应、酸效应及配位效应等。此外，温度、溶剂、沉淀颗粒的大小和结构对溶解度也有影响。共同离子效应可以降低沉淀的溶解度，盐效应、酸效应及配位效应均使沉淀的溶解度增大，甚至不产生沉淀。温度的影响，溶解一般是吸热过程，绝大多数沉淀的溶解度随温度的升高而增大。溶剂的影响，大部分无机物沉淀是离子型晶体，在有机溶剂中的溶解度比在纯水中要小。沉淀颗粒大小和结构的影响，同一种沉淀，在质量相同时，颗粒越小，其总表面积越大，溶解度越大。在沉淀形成后，陈化还可使沉淀结构发生转变，由初生产时的结构转变为另一种更稳定的结构，溶解度将大为减小。根据共同离子效应、盐效应、酸效应及配位效应对沉淀溶解度的影响情况和程度，在进行沉淀反应时，对无配位反应的强酸盐沉淀，应主要考虑共同离子效应和盐效应；对弱酸盐或难溶酸盐，多数情况应主要考虑酸效应；在有配位反应，尤其在能形成较稳定的配合物，而沉淀的溶解度又不太小时，则应主要考虑配位效应。4.共沉淀和后沉淀区别何在？它们是怎么发生的？对重量分析有什么不良影响？在分析化学中什么情况下需要利用共沉淀？答：共沉淀就是：当一种难溶物沉淀从溶液中析出时，溶液中的某些可溶性杂质会被沉淀带下来而混杂于沉淀中的现象。共沉淀使沉淀玷污，它是重量分析中最重要的误差来源之一。后沉淀是由于沉淀速度的差异，在已形成的沉淀上形成第二种不溶物质，这种情况大多发生在特定组分形成的过饱和溶液中。后沉淀所引入的杂质量比共沉淀要多，且随沉淀放置时间的延长而增大。从带入杂质方面来看共沉淀现象对分析测定是不利的，但在分析化学中往往利用共沉淀这一现象来富集分离溶液中的某些微量组分，特别是贵金属和稀有元素等。5.在测定Ba2+时，如果BaSO4中有少量BaCl2共沉淀，测定结果将偏高还是偏低？如有Na2SO4、Fe2（SO4）3、BaCrO4共沉淀，它们对测定结果有何影响？如果测定SO42-时，BaSO4中带有少量沉淀BaCl2、Na2SO4、、BaCrO4、Fe2（SO4）3，对测定结果又分别有何影响？答：分别为偏低；均偏高；偏高、偏低、偏高、偏低。（详见《分析化学常见错误解析》P250-251）6.沉淀是怎样形成的？形成沉淀的性状主要与哪些因素有关？其中哪些因素主要由沉淀本质决定？哪些因素与沉淀条件有关？答：沉淀的形成一般要经过晶核的形成和晶核长大两个过程。晶核的形成机理，目前尚无成熟的理论。一般认为，将沉淀剂加入试液中时，当沉淀（构晶）离子浓度的乘积超过该条件下沉淀的溶度积时，离子通过相互碰撞聚集形成微小的晶核。晶核形成之后，溶液中的构晶离子仍在向晶核表面扩散，并且进入晶核，以至逐渐形成晶体（即沉淀微粒）。按照沉淀颗粒直径的大小可将沉淀分为晶形沉淀和无定形沉淀两类。形成何种类型的沉淀，主要决定于沉淀物质本性，但也与沉淀进行的条件有关。在沉淀的形成过程中，由离子形成晶核，再进一步聚集成沉淀微粒的速度称为聚集速度。在聚集的同时，构晶离子在一定晶格中定向排列速度称为定向速度。定向速度主要决定于沉淀物质的本性；聚集速度主要由沉淀时的条件所决定，其中最主要的是溶液中生成沉淀物质过饱和度。聚集速度与溶液相对过饱和度成正比。7．要获得纯净而易于分离和洗涤的沉淀，需采取些什么措施？为什么？答：晶形沉淀和无定形沉淀的性质不同，对形成沉淀时的条件要求也不同。所以，晶形沉淀的沉淀条件为：在适当稀的溶液中进行(稀);在不断搅拌下进行(搅);在热溶液中进行(热);在酸性溶液中进行(酸);进行陈化(陈)。无定形沉淀的沉淀条件为：在适当浓的溶液中进行(浓);在热溶液中进行(热);在不断搅拌下进行(搅);加入电解质溶液(电);不必陈化(不陈)。目的在于根据冯维曼经验公式,降低相对过饱和度,减小形成沉淀时的初始速率.8.什么是均相沉淀法？与一般沉淀法相比，有何优点？答：均相沉淀法是通过溶液中发生一化学反应，使沉淀剂从溶液中缓慢地、均匀地产生出来，从而使沉淀在整个溶液中缓慢地、均匀地析出。它和一般沉淀法相比，可以避免局部过浓的现象发生，获得的沉淀为颗粒较大，表面吸附杂质少，易于过滤和洗涤的晶形沉淀。9.某溶液中含SO42-、Mg2+两种离子，欲用重量法测定，试拟定简要方案。答：先在稀HCl介质中加过量的BaCl2溶液，使SO42－沉淀完全，分离、洗涤、烘干、灼烧后测SO42-含量。然后在滤液中加入PO43－（磷酸三甲酯），或加入(NH3)2HPO4,生成MNH4HPO4沉淀,称量形式MgP2O7,测定Mg2+含量。10.重量分析的一般误差来源是什么？怎样减少这些误差？答：重量分析一般误差来源是共沉淀和后沉淀现象。减小误差的措施：(1)选择适当的分析步骤；(2)选择合适的沉淀剂；(3)改变杂质的存在形式；(4)改善沉淀条件；(5)再沉淀等。11.什么是化学因数？运用化学因数时，应注意什么问题？答：待测组分的摩尔质量与称量形式的摩尔质量之比通常称为“化学因数”或称“换算因数”。运用化学因数时，必须注意在待测组分的摩尔质量与称量形式的摩尔质量前乘以适当的系数，使分子分母中待测元素的原子个数相等。12.试述银量法指示剂的作用原理，并与酸碱滴定法比较之。答：银量法根据所用指示剂的不同分为使用铬酸钾指示剂的摩尔法,铬酸钾与银离子生成砖红色沉淀;佛尔哈德法使用铁铵矾指示剂,三价铁与SCN-生成血红色配合物;法扬司法使用吸附指示剂,吸附指示剂被吸附和不被吸附颜色不同。酸碱滴定法中所用的指示剂本身就是有机弱酸或有机弱碱，其共轭酸碱对的结构不同而颜色不同。当在滴定过程中，溶液的pH值改变时，指示剂的结构发生改变而引起溶液颜色的改变，从而指示滴定的终点。13.用银量法测定下列试样中Cl-含量时，选用哪种指示剂指示终点较为合适？（1）BaCl2（2）NaCl+Na3PO4（3）FeCl2（4）NaCl+Na2SO4答：如用摩尔法（1）中Ba2+与指示剂铬酸钾反应，（2）中PO43-与Ag+反应生成沉淀，（3）中Fe2+易生成沉淀，所以选用铁铵矾（佛尔哈德法,强酸性）作指示剂较为合适。（4）可选用K2CrO4作指示剂。14.说明用下述方法进行测定是否会引入误差：（1）吸取NaCl+H2SO4试液后马上用摩尔法测定Cl-；（2）中性溶液中用摩尔法测定Br-；（3）用摩尔法测定pH≈8.0的KI溶液中的I-；（4）用摩尔法测定Cl－，但配制的K2CrO4指示剂溶液浓度过稀；（5）用佛尔哈德法测定Cl－，但没有加硝基苯。答：（1）酸度大，会使指示剂溶解，使结果偏高；（2）剧烈振摇防吸附Br-则不会引入误差；（3）由于沉淀对I-的吸附力太强，会使结果偏低；（4）使消耗AgNO3过多，结果偏高；（5）终点时会发生置换反应：AgCl+SCN-=AgSCN+Cl-，会引入误差，使结果偏低。15.试讨论摩尔法的局限性。答：摩尔法要求的酸度范围为pH=6.5～10.5。当试液中有铵盐存在时，要求溶液的酸度范围pH为6.5～7.2。在此条件下凡是能够与Ag＋生成微溶性化合物或配合物的阴离子（如PO43-,AsO43-,SO32-,CO32-,C2O42-,S2-），都干扰测定。一些高价金属离子（如Fe3+,Al3+,Sn4+,Bi3+）在中性或弱碱性溶液中发生水解，故也不应存在。当一些有色金属离子浓度稍大时也影响终点的观察。能和指示剂生成有色物质的离子(Pb2+,Ba2+)不能存在。本法只能用来测定卤素，而不能用NaCl标准溶液直接测定Ag+。16.为什么用佛尔哈德法测定Cl-时，引入误差的几率比测定Br－或I－时大？答：用佛尔哈德法测定Br－或I－时，因为AgBr和AgI的溶度积（Ksp）都小于AgSCN的溶度积，不会发生类似的（AgCl+SCN－=AgSCN+Cl－）沉淀转化反应。17.为了使终点颜色变化明显，使用吸附指示剂应注意哪些问题？答：（1）保护胶体，加入糊精，防止凝聚；（2）由于吸附指示剂的颜色变化发生在沉淀表面上，因此被滴液浓度不能太稀，应尽量使沉淀的比表面大一些，即沉淀的颗粒要小一些。（3）溶液的浓度不能太稀，因为浓度太稀时，沉淀很少，观察终点比较困难。（4）避免在强的阳光下进行测定，因卤化银沉淀对光敏感，很快转化为灰黑色，影响终点的观察。（5）滴定必须在中性，弱碱性或弱的酸性溶液中进行。这是因为吸附指示剂起指示作用的是它们的阴离子。酸度大时，指示剂的阴离子与H＋结合，产生酸效应，形成不带电荷的分子而不被吸附。要在适宜的pH范围内进行（见书表7-1）。18.试简要讨论重量分析与滴定分析两类化学分析方法的优缺点。答：重量分析与滴定分析通常用于测定常量组分，滴定分析有时也可用于测定微量组分。滴定分析与重量分析相比较，滴定分析简便，快速，可用于测定很多元素，且有足够的准确度。在较好的情况下，测定的相对误差不大于0.1%。重量分析法直接用分析天平称量而获得分析结果，不需要标准试样或基准物质进行比较,不使用容量器皿。如果分析方法可靠，操作细心,称量误差一般是很小的.所以对于常量组分的测定，能得到准确的分析结果，相对误差约≤0.1%。但是，重量分析法操作繁琐，耗时较长，也不适用于微量组分的测定。