第11章 分析化学中常用的分离和富集方法 思考题

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？

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。

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（pH8-9），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．某矿样溶液含Fe3+，A13+，Ca2+，Mg2+，Mn2+，Cr3+，Cu2+和Zn2+等离子，加入NH4C1和氨水后，哪些离子以什么形式存在于溶液中？哪些离子以什么方式存在于沉淀中？分离是否完全？

答：NH4Cl与NH3构成缓冲液，pH在8-9间，因此溶液中有Ca2+，Mg2+,，Cu（NH3）42-、Zn（NH3）42+等离子和少量Mn2+，而沉淀中有Fe（OH）3，Al（OH）

1

3和

Cr（OH）3和少量Mn（OH）2沉淀。试液中Fe3+，A13+，Cr3+可以与Ca2+，

Mg2+，Cu2+和Zn2+等离子完全分开，而Mn2+分离不完全。 4．如将上述矿样用Na2O2熔融，以水浸取，其分离情况又如何？

答：Na2O2即是强碱又是氧化剂，Cr3+、Mn2+分别被氧化成CrO42-和MnO4-。因此溶液有AlO22-，ZnO22-，MnO4-和CrO42-和少量Ca2+，在沉淀中有：Fe（OH）

3，Mg（OH）2和

Cu（OH）2和少量Ca（OH）2或CaCO3沉淀。Ca2+将分离不

完全。

（注：Na2O2常用以分铬铁矿，分离后的分别测定Cr和Fe。也有认为Mn2+被Na2O2氧化成Mn4+，因而以 MnO（OH）2沉淀形式存在。）

5．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。

A． 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？

B． 过滤后得的沉淀是什么？滤液又是什么？

C． 试样中若含Zn2+和Mn2+，它们是在沉淀中还是在滤液中？

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MnO4-离子形式存在于滤液中。 6．采用无机沉淀剂，怎样从铜合金的试掖中分离出微量Fe3+？

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+。

7．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？

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。

8．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

2

有何优点？

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

9．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？

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：KD?[A]o是溶质在两相中型体相同组分的浓度比（严格说应为[A]wco是溶质在两相中的总浓度之比。在给定的温度下，cw活度比）。而分配比：D?KD是一个常数。但D除了与KD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：E?D?100%，可见萃取率与分配比（即溶质性质和萃取体VwD?VO系）和相比有关，但组分含量无关。

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。 10．

为什么在进行螯合萃取时，溶液酸度的控制显得很重要？

答：螯合物萃取过程可表示为： Mn??n(HR)o?(MRn)o?nH?

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。 11．

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？

3

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。 12．

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？

答：通常离子交换树脂按性能通常分为三类：

a) 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。前者可在酸性中型和碱性溶液中使用，而后者不宜在酸性溶液中使用。

b) 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。前者可在酸性中型和碱性溶液中使用，而后者不宜在碱性溶液中使用。

c) 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3-6mmol-g-1。 13．

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？

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。

附：去离子水的制备

自来水 过滤 R-SO3H柱 RN(CH3)3OH柱

去离子水

混合柱 RN(CH3)3OH柱

? 交换柱的填充树脂一般采用强酸型阳离子交换树脂和强碱型阴离子交换树

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