水分析化学
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5.2 分步沉淀与沉淀转化

形成沉淀反应是沉淀滴定的基础。有关微溶化合物的溶解度及溶度积在5.1中已经作了介绍。应用溶度积原理可以解决多种被沉淀离子共存下,当加入沉淀剂(沉淀滴定中称为滴定剂)时沉淀反应进行的次序问题,同时也可以解决一种沉淀转化为另一种沉淀物质的问题。

5.2.1 分步沉淀

在实际工作中,水体内常常有多种离子共存,当加入沉淀剂时,可能几种离子都能与之生成沉淀。例如,溶液中同时含有0.1000mol/L Cl-和0.1000mol/L离子,逐滴加入AgNO3,则有

可由溶度积Ksp分别求出AgCl与Ag2CrO4开始沉淀时,需要的[Ag+]。

Cl-开始形成AgCl沉淀需要的[Ag+]的量为

开始形成Ag2CrO4沉淀需要的 [Ag+]的量为

可见,开始形成沉淀,Cl-离子需要的 [Ag+]的量远远小于所需要的 [Ag+]的量。所以AgCl首先达到溶度积,首先沉淀出来。

那么Ag2CrO4什么时候沉淀呢?由开始形成Ag2CrO4沉淀需要的 [Ag+]的量可知,滴入AgNO3溶液至 [Ag+]达到3.3×10-6mol/L时,Ag2CrO4 开始沉淀。而此时溶液中的Cl-还剩多少呢?

溶液中Cl-浓度还有5.4×10-5mol/L,它远远小于Cl-离子的原有浓度0.01000mol/L,可以认为已完全沉淀。

因此我们得出结论:利用溶度积Ksp大小不同进行先后沉淀的作用称为分步沉淀。凡是先达到溶度积Ksp的,先沉淀;后达到溶度积的,后沉淀。

5.2.2 沉淀的转化

将微溶化合物转化为更难溶的化合物叫做沉淀的转化。沉淀的转化在水质分析和水处理中有十分重要的作用。

例如,当微溶化合物AgCl的溶液达到沉淀溶解平衡后,加入硫氰酸铵NH4SCN溶液,生成更难溶的硫氰酸银沉淀,即

其中Ksp,AgCl=1.8×10-10Ksp,AgSCN=0.49×10-12。由于Ksp,AgClKsp,AgSCN,所以加入NH4SCN溶液后,AgCl的溶解平衡向右移动,使AgCl不断溶解,AgSCN沉淀继续生成,直至AgCl沉淀全部转化为AgSCN沉淀为止。测定水样中Cl-的佛尔哈德法就是利用沉淀转化的原理。