山東大學分析化學（第四版）習題及答案08分析化學中常用的分離和富集方法

1、第八章：分析化學中常用的分離和富集方法1. 0.020mol.L-1Fe2+溶液，加NaOH溶液進行沉淀時，要使其沉淀達99.99以上。試問溶液中的pH至少應(yīng)為多少？若考慮溶液中除剩余Fe2+外，尚有少量FeOH+ (=1104)，溶液的pH又至少應(yīng)為多少？(已知Ksp 81016)解：（1）根據(jù)沉淀的溶度積規(guī)則，使Fe2+成為Fe(OH)2沉淀 Fe2+OH-2 Ksp所以 OH-2Ksp/Fe2+=810-16/0.020(1-99.99%) OH-=2.010-5 pOH=4.70 , pH=9.30（2）當溶液中有FeOH+形成時，根據(jù) Fe(OH)=1+OH- 此種情況下，溶液中的F

2、e2+為： Fe2+=0.020(1-99.99%) Fe(OH)代入溶度積規(guī)則，故 OH-2=Ksp/Fe2+=810-16/0.020(1-99.99%)Fe(OH) OH-=2.210-5 pH=4.66， pH=9.332. 若以分子狀態(tài)存在99以上時可通過蒸餾分離完全，而允許誤差以分子狀態(tài)存在1以下，試通過計算說明在什么酸度下可揮發(fā)分離甲酸與苯酚？解：查附錄知，甲酸的Ka=1.810-14，苯酚的Ka=1.110-10，利用分布系數(shù)計算苯酚99%以上以分子狀態(tài)存在時的pH值。 1=解得 pH=7.96甲酸以分子狀態(tài)存在在1%以下時對應(yīng)的pH值 2=解得 pH=5.74答：在pH5.7

3、47.96的范圍內(nèi)科揮發(fā)分離甲酸和苯酚3. 某純的二元有機酸H2A，制備為純的鋇鹽，稱取0.3460g 鹽樣，溶于100.0mL水中，將溶液通過強酸性陽離子交換樹脂，并水洗，流出液以0.09960mol.L-1NaOH溶液20.20mL滴定至終點，求有機酸的摩爾質(zhì)量。 解：由于鋇離子為+2價離子，所以形成的鋇鹽為BaA，其摩爾質(zhì)量為M，根據(jù)題意得 =0.0996020.2010-3 解得 M=343.95gmol-1元素鋇的相對原子質(zhì)量為137.33 gmol-1，元素氫的原子質(zhì)量為1.01 gmol-1，所以，該有機酸的摩爾質(zhì)量為343.95-137.33+1.012=208.64 gmol

4、-14. 某溶液含F(xiàn)e3+10mg，將它萃取入某有機溶劑中時，分配比99。問用等體積溶劑萃取1次和2次，剩余Fe3+量各為多少？若在萃取2次后，分出有機層，用等體積水洗一次，會損失Fe3+多少毫克？解：（1）根據(jù)萃取公式：若用V0(ml)有機溶劑萃取，萃取n次后，水相種剩余被萃取物為mn則：因為是等體積溶劑萃取，剩余Fe3+量為 m1=m0/(D+1)=10/(99+1)=0.1mgm2=m0/(D+1)2=10/(99+1)2=0.001mg經(jīng)過兩次萃取之后，F(xiàn)e3+量是 10-0.001=9.999 mg（2）將有機層用等體積的水洗一次后，剩余Fe3+量為 m3=m0/(D+1)=9.99

5、9/(99+1)=0.1mg 即：損失的Fe3+量是0.1 mg。 5. 100mL含釩40g的試液，用10mL鉭試劑CHCl3溶液萃取，萃取率為90。以1cm比色皿于530nm波長下，測得吸光度為0.384，求分配比及吸光物質(zhì)的摩爾吸收系數(shù)。解：（1）跟據(jù)萃取率的計算公式已知Vw=100，Vo=10，代入上式，解得 D=90（2）已知元素釩的相對原子質(zhì)量為50.94，跟據(jù)光度法的基本吸收定律，A=bc 則 =6. 有一金屬螯合物在pH=3時從水相萃入甲基異丁基酮中，其分配比為5.96，現(xiàn)取50.0mL含該金屬離子的試液，每次用25.0mL甲基異丁基酮于pH=3萃取，若萃取率達99.9。問一共

6、要萃取多少次？解：跟據(jù)萃取率的計算公式 將Vw=50.0，Vo=25.0，D=5.96，萃取率為99.9%代入上式， 得 mn/m0=50.0/(5.9625.0+50.0)n解之得 當n 5時，m5/m00.001，即剩余量占原始量比例小于0.1。此時滿足萃取率在99.9%以上。7. 試劑（HR）與某金屬離子M形成MR2后而被有機溶劑萃取，反應(yīng)的平衡常數(shù)即為萃取平衡常數(shù)，已知k=kD=0.15。若20.0mL金屬離子的水溶液被含有HR為2.010-2 mol.L-1的10.0mL有機溶劑萃取，計算pH=3.50時，金屬離子的萃取率。解：萃取平衡為 Mn+2HRMR2+2H+對于形成配合物的萃

7、取，分配比為D=0.15(2.010-2)2/(10-3.5)2=6.0102E=D/(D+Vw/Vo)100%=6.0102/(6.0102+20.0/10.0)100%=99.7%8. 現(xiàn)有0.1000 mol.L-1的某有機一元弱酸（HA）100mL，用25.00mL苯萃取后，取水相25.00mL，用0.02000 mol.L-1 NaOH溶液滴定至終點，消耗20.00mL，計算一元弱酸在兩相中的分配系數(shù)KD。解：萃取后，一元弱酸在水相中的量為 0.0200020.00100.0/25.00=1.60 mmol=21.009. 含有純NaCl和KBr混合物0.2567g，溶解后使之通過H

8、-型離子交換樹脂，流出液用0.1023 mol.L-1 NaOH溶液滴定至終點，需要34.56mL，問混合物中各種鹽的質(zhì)量分數(shù)是多少？解：已知NaCl，KBr的摩爾質(zhì)量分別為58.44 gmol-1，119.0 gmol-1，設(shè)混合物中含有純NaCl，KBr的質(zhì)量分別為x，（0.2567-x），得=0.102334.5610-3解之得 =0.1584g則：NaCl%=100%=61.71%KBr%=100%=38.29%10. 用有機溶劑從100mL某溶質(zhì)的水溶液中萃取兩次。每次用20mL，萃取率達89，計算萃取體系的分配系數(shù)。假定這種溶質(zhì)在兩相中均只有一種存在形式，且無其他副反應(yīng)。解：由于這

9、種溶質(zhì)在兩相中均只有一種存在形式，且無其它副反應(yīng)，即KD=D，且已知萃取率E=89%，故M2/m0=Vw/(DVo+Vw)2 1-0.89=100/(20D+100)2解得 D=10.1， 即分配系數(shù)（分配比）為10.111. 螯合物萃取體系的萃取常數(shù)與螯合物的分配系數(shù)KD(MRn)，螯合劑的分配系數(shù)KD(HR)，螯合劑的解離常數(shù)Ka(HR)和螯合物穩(wěn)定常數(shù)有密切關(guān)系。試根據(jù)下列反應(yīng)，推導(dǎo)出K萃與這幾個常數(shù)的關(guān)系式。 萃取反應(yīng) = 解：根據(jù)反應(yīng)方程式可知 K萃=將式代入，得 K萃=將式代入，得 K萃=將式代入，得 K萃=將式代入，得 K萃= 此為萃取常數(shù)與螯合物分配系數(shù)、螯合劑分配系數(shù)、螯合劑

10、解離常數(shù)的關(guān)系式。12. 某含銅試樣用二苯硫腙CHCl3光度法測定銅，稱取試樣0.2000g，溶解后定容為100mL，取出10mL顯色并定容25mL，用等體積的CHCl3萃取一次，有機相在最大吸收波長處以1cm比色皿測得吸光度為0.380，在該波長下，若分配比D=10, 計算 ：(1)萃取百分率E; (2)試樣中銅的質(zhì)量分數(shù)。已知Mr(Cu)=63.55解：（1）等體積萃取一次，則萃取率E=100%=100%=90.9%（2）根吸收據(jù)定律 A=bcc=A/b=0.380/3.81041=1.010-5 mol.L-1原試樣中銅的質(zhì)量分數(shù)為=0.0008713. 稱取1.5 g H-型陽離子交換

11、樹脂作成交換柱，凈化后用氯化鈉溶液沖洗，至甲基橙呈橙色為止。收集流出液，用甲基橙為指示劑，以0.1000 mol.L-1 NaOH標準溶液滴定，用去24.51mL，計算該樹脂的交換容量（mmol.g-1）。解：樹脂的交換容量即為交換下來的H 的量故：樹脂交換容量=1.6 mmol.g-114. 將100mL水樣通過強酸性陽離子交換樹脂，流出液用濃度為0.1042molL-1的NaOH溶液滴定，用去41.25mL，若水樣中總金屬離子含量以鈣離子含量表示，求水樣中含鈣的質(zhì)量濃度（mgL-1）解：鈣元素的相對原子質(zhì)量為40.08 gmol-1，鈣離子為+2價離子=0.104241.2540.08/0.100=8.6