分离科学基础考点及答案

分离科学基础分离：利用混合物中各组分的物理性质或化学性质的差异，通过适当的装置或方法，使各组分分配至不同的空间区域或者在不同的时间依次分配至同一区域的过程分离的形式：组分离（重油和轻油），单一分离（纯物质的制备、化学标准品的制备、药物对映异构体的分离）实际样品分离干扰的消除：①控制实验条件②使用掩蔽剂③分离满足灵敏度的要求：①选择灵敏度高的方法②富集分离的重要性：①分离是认识物质世界的必经之路②分离是实践生产中的重要手段③分离是各种分析技术的前提④富集延伸了分析方法的检出下限⑤分离科学是防止环境污染的一种有效工具⑥分离科学是其他科学发展的基础⑦分离科学大大提高了人类的生活品质分离方法的分类：①级数：单级、多级②相态：气-液-固③过程原理：机械分离、传质分离、反应分离④方法的性质：物理分类法、化学分离法、其他分离法平衡分离过程：是一种利用外加能量或分离剂，在原混合物体系中形成新的界面，利用互不相溶的两界面上的平衡关系使均相混合物得以分离的方法，一般在非均相介质中进行。如闪蒸、吸附、结晶速率控制分离过程：是依据被分离组分在均相介质中的传递速率的差异而进行分离的，如反渗透、电渗析、膜分离化学分离法的发展趋势：多样化、精细化、洁净化富集：摩尔分数小于0.1组分的分离浓缩：0.1-0.9纯化：大于0.9分离方法的评价指标：回收率：100%QQR0AAA分离系数:分离完全,10300ABABBAABRRQQQQS富集倍数：00BABAQQQQiR分离方法的选择原则：①分离的可行性②物料的物理化学性质③生产的规模处理④投资的运行经济性⑤安全环保沉淀分离法：在试液中加入沉淀剂，是某一组分以一定组成的固相析出，经过滤而与液相分离的方法溶度积：mnnmspXMK，为了能够进行有效的分离，Ksp应为410或更小同离子效应：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盐效应：当溶液中有与构成沉淀不同的离子存在时，沉淀的溶解度增大。实质是大量无关离子的存在，溶液离子强度I增大，离子的活度系数r相应减小，使原来饱和难溶盐溶液变为不饱和，沉淀溶解度增大在水中加入乙醇、丙酮等有机溶剂，无机盐的溶解度一般会减少。原因：减小了溶剂化作用和较低的介电常数沉淀生成的首要条件：溶液呈过饱和状态陈化：生成沉淀不立即过滤，将其和母液一起放置一段时间，通过再结晶使之长大的过程分级沉淀：加入沉淀剂可从混合物中将其分别沉淀出来加以分离，溶度积小的先沉淀共沉淀：当沉淀从溶液中析出时，某些本来不应该沉淀的组分同时沉淀下来的现象共沉淀机理：吸附、生成混晶、包藏、后沉淀影响共沉淀的因素：①预先除去容易共沉淀的离子②生成共沉淀物质的离子浓度要尽量低③沉淀生成时，分次少量地加入沉淀剂并充分搅拌溶液④尽量提高沉淀生成时的温度，加强热运动⑤沉淀过滤后，用适当试剂溶解再沉淀⑥长时间加热反应溶液并不断搅拌，促进其陈化均相沉淀法有哪些:pH上升及下降法、酯类及含硫化合物水解生成沉淀剂、利用氧化还原反应、混合溶剂蒸发法进行氢氧化物沉淀时，为什么不能完全根据氢氧化物的Ksp选择和控制pH？答：①氢氧化物是无定形沉淀②金属离子不足以一种形式存在③实际的溶度积Kap与Ksp之间有一定的差距常用的有机沉淀剂：铜铁试剂、铜试剂、丁二酮肟、8-羟基喹啉选择沉淀剂满足的条件：①对微量组分应有充分的共沉淀能力，有较好的选择性，携带一种组分或尽可能少的组分②不干扰微量组分的测定，或易与微量组分分离，或者易被除去形成混晶的条件：①有相近的化学性质②有相似的化学结构③有相同的晶形结构均匀分配定律和对数分配定律，可能考计算题，见课本31页例题2-1例题2-1分布系数为10，载体有50%沉淀时，求微量元素A的共沉淀效率。解：D=10，设载体总量为1，当固相中有50%沉淀时，[B]s=0.5，[B]L=1-[B]s=0.5105.05.010LSLSBBDAA所以LSAA10。又因为,1SLAA则909.01110110SSAA有机沉淀剂相比无机沉淀剂的优点：①富集效率高②选择性好③有机载体容易通过高温灼烧除去萃取分离法：利用与水不相溶的有机溶剂和试液一起振荡后静置分层，一些组分进入有机相，另一些组分则留在水相中，从而达到分离的目的萃取分离法的特点：①设备简单，操作迅速②广泛用于干扰元素的分离和微量元素的富集③分离效果好④具有较高的灵敏度和选择性⑤采取手工操作、工作量大萃取本质：将物质由亲水性向疏水性转化，而疏水性物质进入有机相萃取剂：能与亲水性物质反应生成可被萃取的疏水性性物质的试剂，如8-羟基喹啉，双硫腙，罗丹明萃取溶剂：构成有机相与水不相溶的液体，如乙醇、苯、四氯化碳助萃剂：萃取过程中不可缺少的辅助试剂，如SCN-盐析剂：增加萃取率的一类物质，如铵盐，硝酸盐、卤化物萃取分离的基本参数：（必考）分配系数：WODAAK分配比：WcOcDAA萃取率E：单次平衡，萃取后，有机相中溶质的摩尔分数1rrDVDVp，有机相中溶质的摩尔分数11rDVq，%100pE多次平衡，%1001nqE，n=5时，较为理想。例3-1见课本42页在16LmolHCl溶液中，用乙醚萃取Ga3+，D=18，若Vr=1，求一次萃取率。解：%7.94%1001918191811181181EDVDVprr萃取分离法的分类：无机共价化合物萃取、金属螯合物萃取、离子缔合物萃取、共萃取与抑萃取、熔融盐萃取半萃pH:萃取率为50%时其相应的pH,BAnnpH2221,表示能分离影响螯合萃取的因素：螯合剂的影响、萃取溶剂的影响、溶液的酸度、掩蔽剂的应用萃取分离操作：萃取操作仪器及其准备、萃取振荡、静置分层、乳浊液及其处理、洗涤离子交换分离法特点：①分离效率高②选择性高③适用性强，应用广泛④多相操作，分离容易⑤分离周期长耗时过多离子交换树脂的结构：骨架和活性基团交联度：树脂交联的程度，用加入树脂中交联剂的百分含量表示交联度的大小交换容量：离子交换树脂中的活性基团数目决定了交换能力，单位体积湿树脂或单位质量干树脂中实际参加反应的活性基团数称为操作交换容量离子交换树脂的种类：阳离子交换树脂、阴离子交换树脂、螯合树脂唐南膜理论要点：①树脂在水中溶胀后，数值表面与外界溶液之间可以看做一个半透膜②树脂网状结构上的固定离子不能透过膜，而可交换的活泼基团电离出来的离子则可通过膜进行扩散③树脂中固定离子的存在，使能通过膜的可交换在膜的两边处于不均匀的平衡状态，即唐南平衡nHMRMHnRnn平衡常数：nrsnsrMnHHMHMK选择系数：rnssnrnMHHMHMK11nnMHMnHKK)(分配系数：srMMMD，离子交换平衡时，树脂中某离子的浓度与液相中该离子总浓度的比值。分离因数：分离效果最好,5.1/ABrSSrBABAKBABADDS例4-4见课本91页,老师说必考。离子交换一般过程：外扩散外扩散→内扩散（慢）→离子进行交换→内扩散（慢）→外扩散色谱分离：在一种多孔性介质中，利用溶剂流动引起各组分的差速迁移而进行的分离方法，包括，支持体、流动性、固定相凝胶色谱法：交联葡萄糖凝胶，G25，表示1g凝胶膨胀时吸水2.5mL凝胶色谱法分离原理：分子筛效应，大分子物质由于直径较大，不易进入凝胶颗粒的微孔，而只能分布在颗粒之间，这样分子较大的在凝胶床移动距离较短，移动的速度较快纸色谱法：利用滤纸中含约20%的水分作为固定相，样品点放在滤纸上，用有机溶剂展开，样品中各组分在有机相中进行分配比移值：溶剂前沿移动的距离区带移动的距离fR，kRf11，k为分配系数，α为滤纸常数例5-2，见课本119页若已知某物质A的分配系数Ak=1.0,在纸色谱展开，求得60.0fR，用同一滤纸展开某物质B,B的分配系数Bf,2.0RkB求。解：AAfkR/1167.060.00.1)60.01()1(AfAAfRkR23.02.0/67.011/11BBfkRfR的作用：①判断各物质的分离效果②选择适当的滤纸长度影响fR值的因素：①分配系数和滤纸常数②化学结构③温度④滤纸种类和渗透距离⑤共存物质及试液性质重现比移值的注意事项：①层析分离时，温度应恒定②层析器应密闭，以防组分挥发③滤纸与层析器流动相饱和④最好使用同一批滤纸显色剂：茚三酮试剂，硝酸铵银溶液，双硫腙薄层色谱法的优点：快速、分离效率高、灵敏度高、显色方法多、应用面广薄层色谱法展开剂的选择：根据被分离物质的极性、吸附剂的活性及展开剂的极性三者之间的关系来选择的膜的分类：材质：高分子、金属、陶瓷。物态：固膜、液膜、汽膜。结构：对称膜、非对称膜。形状：平板膜、管式膜、中空纤维膜。功能：离子交换膜、渗析膜、微滤膜、超滤膜膜材料分类：高分子和无机膜无机膜特点：热稳定性好、化学稳定性好、抗微生物能力强、组件机械强度高、清洁状态好反渗透的原理:若在溶液侧施加压力，就会减少溶剂向溶液的渗透，当增加的压力高于渗透压时，便可使溶液中的溶剂向纯溶剂侧流动，即溶剂将从溶质浓度高的一侧向浓度低的一侧流动溶解-扩散理论：将反渗透膜的活性表面皮层看成是无缺陷的致密无孔膜，并假设溶剂与溶质都能溶解于均质的非多孔膜表面皮层内，然后在浓度或压力造成的化学势差推动下，以分子扩散方式通过膜。微滤分离的基本原理：以静压差为推动力，利用膜的筛分作用进行分离的膜过程纳滤分离技术的基本原理：传质机理为溶解-扩散方式。特点一是物理截留或截留筛分，二是纳滤膜的表面分离层由聚电解质构成，对离子有静电相互作用