9分离富集习题及其答案

第9章分析化学中的分离与富集方法思考题答案1.分析化学中，为何要进行分离富集？如何评价分离效果？答：将被测组分从复杂体系中分离出来后测定；把对测定有干扰的组分分离除去；将性质相近的组分相互分开；把微量或痕量的待测组分通过分离达到富集的目的，提高测定灵敏度。用回收率（回收因子）和分离率（分离因子）评价分离效果。2.某水样溶液中含有Fe3+、Al3+、Ca2+、Mn2+、Mg2+、Cr3+、Zn2+和Cu2+等离子，加入NH4Cl和氨水后，哪些离子以什么形式存在于沉淀中？哪些离子以什么形式存在于溶液中？如果加入NaOH溶液呢？答：加入NH4Cl-NH3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)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。3.相对于无机共沉淀剂，有机共沉淀剂有何优点？其进行共沉淀分离有哪些方式？答：与无机共沉淀剂相比，有机共沉淀剂可经灼烧而除去，被测组分则被留在残渣中，用适当的溶剂溶解后即可测定；有机共沉淀剂的相对分子质量较大，体积也大，有利于微量组分的共沉淀；与金属离子生成的难溶性化合物表面吸附少，沉淀完全，沉淀较纯净，选择性高，分离效果好。进行共沉淀分离的方式：利用胶体的凝聚作用进行共沉淀；利用形成离子缔合物进行共沉淀；利用惰性共沉淀剂。4.试说明分配系数和分配比的物理意义，两者有何关系？分配比与萃取率有何联系？如何提高萃取率？答：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，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。D与KD的关系：w,HAo,HADw,HAwo,HAow,HAo,HAK]HA[]HA[ccDD与E的关系：%V/VDDEOW100提高萃取效率方法：增加有机溶剂量；增加分配比；少量多次萃取。5.何谓相似相溶原理？它在液-液萃取和液相色谱中有何作用？答：“相似相溶”原则：极性物质易溶于极性溶剂中，非极性物质易溶于非极性溶剂中，碱性物质易溶于酸性溶剂中，酸性物质易溶于碱性溶剂。6.液-液萃取中产生乳浊液的原因是什么？破乳的方法有哪些？答：因振荡过于激烈，使一相在另一相中高度分散，形成乳浊液；或反应中形成某种微溶化合物，既不溶于水，也不溶于有机相，以致在界面上出现沉淀，形成乳浊液。一般通过采用增大萃取剂用量，加入电解质，改变溶液酸度，振荡不过于激烈等措施，使相应的乳浊液消失。7.用离子交换法分离两种酸（pKa分别为3和4）的混合试样，问：应选用何种类型的的离子交换树脂？哪一种酸先被洗脱？答：用阴离子交换树脂，pKa为4的酸先被洗脱。8对强酸型阳离子交换树脂交换柱，请预测下列离子用H+洗脱的顺序。①Th4+，Na+，Ca2+，Al3+；②Li+，Na+，K+，Cs+。答：①Na+Ca2+Al3+Th4+②Li+Na+K+Cs+9.离子交换树脂按活性功能基团分类有哪些类型？其交换能力与溶液pH有何关系？什么是离子交换树脂的交联度和交换容量？答：阳离子交换树脂：强酸型（—SO3H），弱酸型（—COOH、—OH，pH越高，交换能力越大）。阴离子交换树脂：强碱型（季铵基）、弱碱型（伯胺基等），pH越低，交换能力越大）。交换容量是指每克干树脂能交换离子的物质的量（mmol），其大小取决于树脂网的结构上活性基团的数目。交联剂在树脂单体总量中所占质量分数称为交联度。10.如用BaSO4重量分析法测定SO42-时，大量Fe3+会产生共沉淀，如何消除Fe3+干扰？如用BaSO4重量分析法测定Ba2+时，大量PO43-会干扰，又如何消除？答：测定SO42-时，Fe3+会产生共沉淀，可通过H+型强酸性阳离子交换树脂，交换除去Fe3+。测定Ba2+时，PO43-有干扰，可通过Cl-型强碱性阴离子交换树脂，交换除去PO43-。11.样品在薄层色谱中展开，5cm处有一斑点，则10cm处的斑点是哪一个？①Rf加倍；②Rf加倍不变；③样品移行距离加倍；④样品移行距离增加，但小于2倍；⑤样品移行距离增加，但大于2倍。答：①③12.已知某混合试样A、B、C三组分的分配系数分别为400、450、500，则三组分在液相色谱上的Rf值的大小顺序如何？答：Rf(A)Rf(B)Rf(C)习题及其答案1.在HCl介质中，用乙醚萃取Ga离子时，分配比D=18，若萃取Ga时Vw=Vo，则Ga的萃取率E为多少?%7.94%10011818%100/0VVDDEW2．有100mL含有I210mg的水溶液，用90mLCCl4分别按照下列情况进行萃取：(1)全量一次萃取；(2)分三次萃取。求萃取率各为多少？结果说明了什么？（D＝85）解：（1）mgVDVVmmWoW13.010090851001001少量多次萃取，但萃取次数不易过多。3.含有OsO4的50.0mL水溶液，欲用CHCl3进行萃取，要求萃取率达到99.8％以上。若每次使用的CHCl3的体积为10.0mL，则至少需要萃取多少次？（D＝19.1）解：%8.99%100010mmmE∴01mm0.002002.050101.195001nnWoWVDVVmm4n故至少应萃取4次才能达到题设要求4.计算相比为0.75、1.5和4时，分配比D分别等于0.1、1.0、10和50时的萃取率，并以E为纵坐标，lgD为横坐标，根据此图，归纳出相比和分配比对溶质萃取率的影响规律。010100mmEm％100.1310010％98.7%（2）330()VmmDVV水有水310010()853010045.410mg4010105.41010010099.99%10mmEm％％解：(1)75.0OWVVD=0.1时，%76.1175.01.01.0/0VVDDEW同理：D=1.0时，E=57.14%D=10时，E=93.02%D=50时，E=98.52%(2)OWVV1.5D=0.1时，E=6.25%同理：D=1.0时，E=40%D=10时，E=86.96%D=50时，E=97.09%(3)OWVV4D=0.1时，E=2.44%同理：D=1.0时，E=20%D=10时，E=71.43%D=50时，E=92.59%020406080100-1012lgDE相比：0.75相比：1.5相比：4相比一定时，D增大，E增大；D相同时，相比增大，E减小。5．从水溶液中萃取铜离子和钴离子，假定相比为1：3，单次萃取后，实测两相中金属离子浓度为[Cu]o=32.4g∙L-1，[Cu]w=0.21g∙L-1，[Co]o=0.075g∙L-1，[Co]w=0.47g∙L-1，试分别计算这两种金属离子的分配比、萃取率和分离系数，并判断此两种金属离子是否被定量分离。解：对Cu2+：D=woCC=21.04.32=154.3%79.99%10031%100/0DDVVDDEW对Co2+：D=47..0075.0=0.16E=32.65%βCu2+/Co2+=Co2Cu2DD=964104故：两种金属离子不能被定量分离。6.称取某R4N+OH-型阴离子交换树脂2.00g，置于锥型瓶中，加入0.2000mol∙L-1HCl-1100mL浸泡一昼夜。用移液管吸取25.00mL,以甲基红为指示剂，用0.1000mol∙L-1NaOH溶液滴定，消耗20.00mL。计算此阴离子交换树脂的交换容量。解：交换容量=0.24201000.01002000.00.225100NaOHNaOHHClHClVCVC=6mol∙g-17.用8-羟基喹啉氯仿溶液于pH=7.0时，从水溶液中萃取La3+。已知它在两相中的分配比D=43，今取含La3+的水溶液（1mg∙mL-1）20.0mL，计算用萃取液10.0mL一次萃取和用同量萃取液分两次萃取的萃取率。解：已知m0=20.0mg，Vw=20.0mL，Vo=10.0mL，D=43用10.0mL萃取液一次萃取时：mgVDVVmmWoW89..0201043202001%100010mmmE=95.55%每次用5.0mL萃取液连续萃取两次时：212010432020m=0.14mg%1002014.020E=99.30%8.某一弱酸的HA的Ka=2×10-5，它在某种有机溶剂中的分配系数为30.0，当水溶液的（1）pH=1；（2）pH=6时，分配比各为多少？用等体积的有机溶剂萃取，萃取效率各为多少？解：(1)pH=1时，δHA,0=1δHA,W=HKHa≈1D=KDDKOHA,WHA,30.0E=%1001DD=96.77%(2)(1)pH=6时，δHA,0=1δHA,W=HKHa=0.048D=KD1048.0=1.44E=59.02%9.今有两种性质相似的组分A和B。用纸色谱分离时，它们的比移值分别为0.50和0.68。欲使分离后两斑点中心间的距离为2cm，滤纸条应取用多长?解：680500.lbR.laRBfAflab=0.18又b-a=2cm∴l11.1cm滤纸条至少为12cm。10.称取0.5000g氢型阳离子交换树脂，装入交换柱中，用NaCl溶液冲洗，至流出液使甲基橙呈橙色为止。收集全部洗出液，用甲基橙作指示剂，以0.1000mol∙L-1NaOH标准溶液滴定，用去24.51mL，计算树脂的交换容量。解：用去NaOH溶液的物质的量等于被交换到树脂上Na+的物质的量，也等于树脂上被交换下来的H+的物质的量。GVCNaOHNaOH交换容量/g)4.902(mmol0.500024.510.1000