山东大学分析化学（第四版）习题及答案08分析化学中常用的分离和富集方法

1、第八章：分析化学中常用的分离和富集方法1. 0.020mol.L-1Fe2+溶液，加NaOH溶液进行沉淀时，要使其沉淀达99.99以上。试问溶液中的pH至少应为多少？若考虑溶液中除剩余Fe2+外，尚有少量FeOH+ (=1104)，溶液的pH又至少应为多少？(已知Ksp 81016)解：（1）根据沉淀的溶度积规则，使Fe2+成为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）当溶液中有FeOH+形成时，根据 Fe(OH)=1+OH- 此种情况下，溶液中的F

2、e2+为： Fe2+=0.020(1-99.99%) Fe(OH)代入溶度积规则，故 OH-2=Ksp/Fe2+=810-16/0.020(1-99.99%)Fe(OH) OH-=2.210-5 pH=4.66， pH=9.332. 若以分子状态存在99以上时可通过蒸馏分离完全，而允许误差以分子状态存在1以下，试通过计算说明在什么酸度下可挥发分离甲酸与苯酚？解：查附录知，甲酸的Ka=1.810-14，苯酚的Ka=1.110-10，利用分布系数计算苯酚99%以上以分子状态存在时的pH值。 1=解得 pH=7.96甲酸以分子状态存在在1%以下时对应的pH值 2=解得 pH=5.74答：在pH5.7

3、47.96的范围内科挥发分离甲酸和苯酚3. 某纯的二元有机酸H2A，制备为纯的钡盐，称取0.3460g 盐样，溶于100.0mL水中，将溶液通过强酸性阳离子交换树脂，并水洗，流出液以0.09960mol.L-1NaOH溶液20.20mL滴定至终点，求有机酸的摩尔质量。 解：由于钡离子为+2价离子，所以形成的钡盐为BaA，其摩尔质量为M，根据题意得 =0.0996020.2010-3 解得 M=343.95gmol-1元素钡的相对原子质量为137.33 gmol-1，元素氢的原子质量为1.01 gmol-1，所以，该有机酸的摩尔质量为343.95-137.33+1.012=208.64 gmol

4、-14. 某溶液含Fe3+10mg，将它萃取入某有机溶剂中时，分配比99。问用等体积溶剂萃取1次和2次，剩余Fe3+量各为多少？若在萃取2次后，分出有机层，用等体积水洗一次，会损失Fe3+多少毫克？解：（1）根据萃取公式：若用V0(ml)有机溶剂萃取，萃取n次后，水相种剩余被萃取物为mn则：因为是等体积溶剂萃取，剩余Fe3+量为 m1=m0/(D+1)=10/(99+1)=0.1mgm2=m0/(D+1)2=10/(99+1)2=0.001mg经过两次萃取之后，Fe3+量是 10-0.001=9.999 mg（2）将有机层用等体积的水洗一次后，剩余Fe3+量为 m3=m0/(D+1)=9.99

5、9/(99+1)=0.1mg 即：损失的Fe3+量是0.1 mg。 5. 100mL含钒40g的试液，用10mL钽试剂CHCl3溶液萃取，萃取率为90。以1cm比色皿于530nm波长下，测得吸光度为0.384，求分配比及吸光物质的摩尔吸收系数。解：（1）跟据萃取率的计算公式已知Vw=100，Vo=10，代入上式，解得 D=90（2）已知元素钒的相对原子质量为50.94，跟据光度法的基本吸收定律，A=bc 则 =6. 有一金属螯合物在pH=3时从水相萃入甲基异丁基酮中，其分配比为5.96，现取50.0mL含该金属离子的试液，每次用25.0mL甲基异丁基酮于pH=3萃取，若萃取率达99.9。问一共

6、要萃取多少次？解：跟据萃取率的计算公式 将Vw=50.0，Vo=25.0，D=5.96，萃取率为99.9%代入上式， 得 mn/m0=50.0/(5.9625.0+50.0)n解之得 当n 5时，m5/m00.001，即剩余量占原始量比例小于0.1。此时满足萃取率在99.9%以上。7. 试剂（HR）与某金属离子M形成MR2后而被有机溶剂萃取，反应的平衡常数即为萃取平衡常数，已知k=kD=0.15。若20.0mL金属离子的水溶液被含有HR为2.010-2 mol.L-1的10.0mL有机溶剂萃取，计算pH=3.50时，金属离子的萃取率。解：萃取平衡为 Mn+2HRMR2+2H+对于形成配合物的萃

7、取，分配比为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. 现有0.1000 mol.L-1的某有机一元弱酸（HA）100mL，用25.00mL苯萃取后，取水相25.00mL，用0.02000 mol.L-1 NaOH溶液滴定至终点，消耗20.00mL，计算一元弱酸在两相中的分配系数KD。解：萃取后，一元弱酸在水相中的量为 0.0200020.00100.0/25.00=1.60 mmol=21.009. 含有纯NaCl和KBr混合物0.2567g，溶解后使之通过H

8、-型离子交换树脂，流出液用0.1023 mol.L-1 NaOH溶液滴定至终点，需要34.56mL，问混合物中各种盐的质量分数是多少？解：已知NaCl，KBr的摩尔质量分别为58.44 gmol-1，119.0 gmol-1，设混合物中含有纯NaCl，KBr的质量分别为x，（0.2567-x），得=0.102334.5610-3解之得 =0.1584g则：NaCl%=100%=61.71%KBr%=100%=38.29%10. 用有机溶剂从100mL某溶质的水溶液中萃取两次。每次用20mL，萃取率达89，计算萃取体系的分配系数。假定这种溶质在两相中均只有一种存在形式，且无其他副反应。解：由于这

9、种溶质在两相中均只有一种存在形式，且无其它副反应，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， 即分配系数（分配比）为10.111. 螯合物萃取体系的萃取常数与螯合物的分配系数KD(MRn)，螯合剂的分配系数KD(HR)，螯合剂的解离常数Ka(HR)和螯合物稳定常数有密切关系。试根据下列反应，推导出K萃与这几个常数的关系式。 萃取反应 = 解：根据反应方程式可知 K萃=将式代入，得 K萃=将式代入，得 K萃=将式代入，得 K萃=将式代入，得 K萃= 此为萃取常数与螯合物分配系数、螯合剂分配系数、螯合剂

10、解离常数的关系式。12. 某含铜试样用二苯硫腙CHCl3光度法测定铜，称取试样0.2000g，溶解后定容为100mL，取出10mL显色并定容25mL，用等体积的CHCl3萃取一次，有机相在最大吸收波长处以1cm比色皿测得吸光度为0.380，在该波长下，若分配比D=10, 计算 ：(1)萃取百分率E; (2)试样中铜的质量分数。已知Mr(Cu)=63.55解：（1）等体积萃取一次，则萃取率E=100%=100%=90.9%（2）根吸收据定律 A=bcc=A/b=0.380/3.81041=1.010-5 mol.L-1原试样中铜的质量分数为=0.0008713. 称取1.5 g H-型阳离子交换

11、树脂作成交换柱，净化后用氯化钠溶液冲洗，至甲基橙呈橙色为止。收集流出液，用甲基橙为指示剂，以0.1000 mol.L-1 NaOH标准溶液滴定，用去24.51mL，计算该树脂的交换容量（mmol.g-1）。解：树脂的交换容量即为交换下来的H 的量故：树脂交换容量=1.6 mmol.g-114. 将100mL水样通过强酸性阳离子交换树脂，流出液用浓度为0.1042molL-1的NaOH溶液滴定，用去41.25mL，若水样中总金属离子含量以钙离子含量表示，求水样中含钙的质量浓度（mgL-1）解：钙元素的相对原子质量为40.08 gmol-1，钙离子为+2价离子=0.104241.2540.08/0.100=8.6