② 沉淀类型不同,要通过计算确定。 5.3.2 沉淀的转化
借助某一试剂的作用,把一种难溶电解质转化为另一种难溶电解质的过程,称为沉淀的转化。
典型例子——锅炉除垢。
类型相同的难溶电解质,沉淀转化程度的大小取决于两种难溶电解质溶度积的相对大小。一般地,溶度积较大的难溶电解质容易转化为溶度积较小的难溶电解质。 但是,类型不相同的难溶电解质,其沉淀转化的难易程度不完全取决于它们溶度积的相对大小。
如:Ag2CrO4容易转化为AgCl,但相反的过程却很难。
Ag2CrO4 (s)砖红+ 2 Cl- 2AgCl (s)白+ CrO42-
沉淀转化的最基本规律:溶解度较大的沉淀容易转化为溶解度较小的沉淀。 分步沉淀和沉淀转化的区别:
(1)分步沉淀是在两种(或以上)混合离子溶液中滴加一种沉淀剂,先后生成两种(或以上)沉淀——最后,体系中存在两种(或以上)沉淀。
(2)沉淀转化是在一种沉淀中加入某种试剂,结果是原来的沉淀转化为另一种沉淀——最后,体系中只存在一种沉淀。 §5.4 沉淀滴定法的基本原理
★银量法:以Ag+与Cl-、Br-、I-、CN-、 SCN-等离子生成微溶银盐的 沉淀反应为基础的沉淀滴定 分析方法。
Ag+ + Cl- AgCl Ag+ + SCN- AgSCN ★银量法从滴定方式来看,可分为:直接法和间接法 ★银量法从所使用的指示剂的不同 ,又可分为:
? 莫尔法 ? 佛尔哈德法 ? 法扬斯法 一、沉淀滴定曲线
以0.1000 mol/L AgNO3标准溶液滴定20.00 ml 0.1000mol/L NaCl溶液为例 1、滴定前
溶液中[Cl-]决定于NaCl浓度 [Cl-]=0.1000 mol/L pCl=-lg[Cl-]=1.00 2、滴定开始至化学计量点前
溶液中[Cl-]决定于剩余NaCl浓度
Cl=Ag+=Ksp,AgCl=1.8×1010=1.34×105mol/L 例如:当滴入AgNO3溶液18.00 ml,19.80 ml 时,溶液的pCl值分别为2.28,3.30。 当滴入AgNO3溶液19.98 ml时,溶液的 pCl值为4.30。
溶液中[Cl-]来源于AgCl↓的溶解,此时溶液的[Cl-]、[Ag+] 相等,即:
V(NaCl)V(AgNO3)c(NaCl)Cl=PClSP=4.87
V(NaCl)+V(AgNO3)
4、计量点后
溶液中[Cl-]决定于过量AgNO3的量, 过量Ag+由下式计算
V(AgNO3)V(NaCl)c(AgNO3)+ Ag=Cl=Ksp,AgClAg+V(NaCl)+V(AgNO3)
[][][][][][][][]
★根据pCl与滴定剂的体积作出沉淀滴定曲线,从滴定曲线可看出,用0.1000 mol/LAgNO3标液滴定20.00ml 0.1000mol/L NaCl溶液,其滴定突跃范围为 4.30 ~ 5.44,1.14个pCl单位。 ★沉淀滴定的突跃范围与酸碱滴定、络合滴定一样,受浓度和Ksp (Ka、、Kb或K′MY)影响。
二、银量法滴定终点的确定
根据指示剂的不同,银量法分为莫尔法、佛尔哈德法、法扬斯法。 (一) 莫尔法
1、指示剂 K2CrO4
2、测定原理 (分步沉淀)
★分步沉淀:利用溶度积的大小不同来进行 先后沉淀的作用。先达到溶度积的先沉淀, 后达到溶度积的后沉淀。
①沉淀类型相同,被沉淀离子浓度相同,可通过溶度积大小来判断。 ②沉淀类型不同,则应通过有关计算才能确定。
3、测定条件
①指示剂用量:太多,终点提前,且影响终点颜色观察;太少,终点延后;一般控制在5×10-3mol/L(低于其理论值)。例如,在20—50mL水样中加1mL 5% K2CrO4 即可。 ②酸度:中性或微碱性(PH 6.5~10.5);太低,Ag+与OH-生成Ag2O;太高,可能无法生成Ag2CrO4沉淀。
③待测试液或水样中不应有NH3等络合剂。 ④需剧烈摇动溶液,以减小沉淀的吸附。 4、测定对象
一般用于Cl-、Br-、CN-的测定 (二) 佛尔哈德法
1、指示剂:铁铵钒(NH4Fe(SO4)2·12H2O) 2、测定原理
(1)直接法——Ag+
以NH4SCN或KSCN标液直接滴定试液中的Ag+
Ag+ +SCN- AgSCN (白)
★计量点时:Fe3++SCN-→[Fe(SCN)]2+(红色),指示终点的到达。 (2)间接法
以NH4Fe(SO4)2·12H2O为指示剂,同时使用NH4SCN(或KSCN)和AgNO3两种标准溶液,测定Cl-、Br-、 I-、SCN-等。
原理:在水样中加入过量AgNO3标准溶液, 然后用NH4SCN或KSCN标液返滴定剩余的Ag+,计算Cl-、Br-、I-、SCN-含量。 有关化学反应式:
Ag+ (过量) + Cl- AgCl (白) Ag+(剩余)+ SCN- AgSCN (白)
Fe3+ + SCN- [Fe(SCN)]2+ (红) 3、测定条件
(1)指示剂用量:0.015mol/L左右。
(2)酸度:酸性(HNO3为宜)溶液中,主要考虑Fe3+的水解,pH一般控制为1左右。 (3)测Cl-时,通常滤去AgCl沉淀或在AgCl沉淀表面覆盖一层硝基苯膜,减少AgCl→AgSCN转化反应。测I-时指示剂应在加入过量AgNO3标液后加入,否则会发生下面反应: 2Fe3+ + 2I- 2Fe2+ + I2 (4)剧烈振荡溶液 (三)法扬斯法 1、指示剂
是利用吸附指示剂确定滴定终点的银量法,又称吸附指示剂法。 2、测定原理
吸附指示剂通常是一种有机弱酸染料如荧光黄。 用AgNO3标液滴定Cl-,荧光黄为指示剂 有关化学反应式:
HFI H+ + FI-(黄绿), Ag+ + Cl- AgCl (白) 计量点前: (AgCl)Cl- + FI- 黄绿色 计量点后: (AgCl)Ag+FI- 粉红色 3、测定条件
(1) 沉淀具有较大表面积:胶状,加入高分子物质作为胶体保护剂。 (2)pH:应有利于吸附指示剂的离解,生成足够的阴离子。
(3) 被测溶液浓度应足够大,若生成沉淀少,对指示剂的吸附量不足。 (4) 避光。
§5.5 水中氯化物(Cl-)的测定(莫尔法) 一、测定原理
在中性或弱碱性(PH=6.50~10.50)条件下,以K2CrO4为指示剂,用AgNO3标液直接滴定至沉淀的颜色变成淡桔黄色为止,根据终点时AgNO3标液的消耗量即可计算出Cl-的含量。(同时做空白试验) 二 、有关反应式
Ag+ + Cl- AgCl (白色)
2Ag+ + CrO42- Ag2 CrO4 (砖红色) 三、滴定条件
1、pH=6.50~10.50,以K2CrO4为指示剂,通常 加1mL 5%K2CrO4即可。 2、室温、常压下滴定。
3、边滴边剧烈摇动(搅拌)溶液,使被吸附的Cl-解吸出来。 4、滴定终点:沉淀变为淡桔黄色。 四、测定步骤
1、水样的处理(除色)加Al(OH)3振荡均匀后过滤,弃去最初滤的20mL。 2、测定
1)取50.00ml水样分别于两个白色蒸发皿中;同时以蒸馏水代替水样做空白试验。 2)调节PH值6.50~10.50(可用0.05mol/LH2SO4或0.05 mol/LNaOH调节)。 3)加入1mL 5%K2CrO4溶液作为指示剂。
4)在不断搅拌或摇动下,用AgNO3标准溶液滴定至 刚出现淡桔黄色 为止;记录V及V0
五、结果计算
氯化物(Cl-,mg/L)=(V-V0 )CAgNO3×35.45×1000/V水样 六、注意事项
1、控制pH=6.50~10.50,为什么? ① pH过低(酸度过大):
2CrO42- +2H+ 2HCrO4- Cr2O72- +H2O 当PH降低(酸度增大)时,平衡向右移动,使[CrO42-] 降低,为达到溶度积就必须加入过量的Ag+,才会有沉淀 Ag2CrO4 生成,导致终点滞后,引起较大正误差。 ② pH过高(碱性太强):
2Ag+ + 2OH- 2Ag(OH) (白色)
Ag2O (棕黑)+ H2O 2、滴定时应剧烈摇动或搅拌溶液,为什么?
∵生成的AgCl 容易吸附溶液中过量的Cl-,使溶 液的[Cl-]降低,以致过早出现Ag2CrO4 ,终点过 早出现。为使被吸附的Cl-解吸出来,应剧烈摇 动或搅拌溶液。
3、用莫尔法测定Cl-时,只能用AgNO3标液作滴定剂 滴定Cl-,而不能用NaCl溶液作滴定剂滴定Ag+,为 什么?
∵在含Ag+的溶液中加入指示剂K2CrO4后,将出 现大量的砖红色Ag2CrO4沉淀,使滴定无法进行。 4、要做空白试验,为什么?
∵所使用的指示剂的浓度低于其理论值,∴ 终点时要生成Ag2CrO4 ,就需多消耗滴定剂
AgNO3,于是产生正误差,为了扣除该误差便需要作空白试验,求出多消耗的AgNO3体积,即空白值,计算时减去该空白值。 ★空白试验
用蒸馏水代替水样,加入相同剂量的指示剂和其它试剂,在相同条件下,进行同样操作的试验。
§ 5.6 氯化物的测定意义 一、天然水中氯化物的来源
1、水源流经含氯化物地层时,使可溶性的氯化物进入水中。 2、水源受工业废水和生活污水的污染,而带入Cl- 。 3、受海洋蒸汽和海洋潮汐的影响。海水中含有大量Cl-(一般18500mg/L)当淡水中进入1%的海水,将使淡水中的Cl-增加185mg/L。
4、水经过氯气或漂白粉消毒后,水中生成一定量的Cl- 。 二、氯化物的测定意义
1、生活饮用水中的Cl-对人体健康并无害处,但Cl-含量最好在200mg/L以下。当[Cl-]达到500~1000mg/L时,水就有明显的咸味。
2、工业用水中的Cl-含量过高时,对设备、金属管道和构筑物都有腐蚀作用。
3、水中Cl-与Ca2+、 Mg2+结合均构成永久硬度。所以,测定水中Cl-的含量,是评价水质的标准之一。