基础化学：重量分析法结果计算

1.换算因数

重量分析是根据称量形式的质量来计算待测组分的含量。但是，在多数情况下沉淀法所得称量形式与被测组分的表示形式不同，这就需要将称量形式的质量换算成被测组分的质量。被测组分的摩尔质量与称量形式的摩尔质量之比是常数，称为换算因数，常以F表示。

应注意的是，换算因数表达式中，分子分母中主要元素的原子数目应相等。

例：

2.分析结果的计算示例

待测组分的质量分数可按下式计算：

式中，m为待测组分称量形式的质量；m_s为待测试样的质量；F为换算因数。

【例3-7】测定岩石中SiO₂的含量。称样0.2000g，通过反应得到硅胶沉淀后，经一系列过程，最后灼烧成SiO₂，得到0.1364g，求试样中SiO₂的含量。

解：

【例3-8】用重量分析法测定某种铬矿中的Cr₂O₃的质量分数。先将试样溶解、氧化，把Cr转变为BaCrO₄沉淀。设称取0.5000g试样，最后得BaCrO₄质量为0.2530g，求此矿中Cr₂O₃的质量分数。

解：由称量形式BaCrO₄的质量换算为Cr₂O₃的质量，其换算因数为：

知识拓展

沉淀条件的选择

为了满足重量分析法对沉淀形式的要求，应当根据沉淀的类型，采用适宜的沉淀条件以及相应的后处理。

1.晶形沉淀

为了获得易于过滤洗涤的大颗粒结晶沉淀，以及减少杂质的包藏，在沉淀过程中必须控制比较小的过饱和程度，沉淀后还需陈化。晶形沉淀条件如图3-2所示。以BaSO₄沉淀为例：

（1）沉淀应在比较稀的热溶液中进行，并在不断搅拌下，缓缓地滴加稀沉淀剂，这样做是为了减小溶质的浓度，以降低过饱和程度，并防止沉淀剂的局部过浓。稀释溶液还可以使杂质的浓度减小，因而共沉淀的量也可以减少。加热不仅可以增大溶解度，还可以增加离子扩散的速率，有助于沉淀颗粒的成长，同时也减少了杂质的吸附。(www.xing528.com)

（2）为了增大BaSO₄的溶解度以减小相对饱和度，应在沉淀之前往溶液中加入HCl溶液。因为H⁺能使部分质子化，较大地增加BaSO₄的溶解度，并能防止Ba²⁺的弱酸盐的沉淀。至于增加溶解度所造成的损失，可以在沉淀后期加入过量沉淀剂来补偿。

图3-2 晶形沉淀条件

（3）沉淀完成以后，常将沉淀与母液一起放置陈化一段时间，其作用是为获得完整、粗大而纯净的晶形沉淀。在陈化时，特别是在加热的情况下，晶体中不完整部分的离子容易重新进入溶液，而在溶液中的离子又不断回到晶体表面，这样使结晶趋于完整。同时释放出包藏在晶体中的杂质，使沉淀更为纯净。此外，由于小晶粒的溶解度比大晶粒大，同一溶液对小晶粒是未饱和的而对大晶粒则是过饱和的，因此陈化过程中还会发生小结晶溶解、大结晶长大的现象。一般说来，在陈化过程中，晶体的完整化是主要的。

（4）洗涤BaSO₄沉淀时，若测定的是Ba²⁺，可用稀H₂SO₄为洗涤液，这样利用同离子效应减少了洗涤过程中沉淀的损失，而H₂SO₄在灼烧时能除去。若是测定，则只能选水为洗涤液（用BaCl₂，不能灼烧除去）。

2.无定形沉淀

无定形沉淀大都因为溶解度非常小，无法控制其过饱和度，以致生成大量微小胶粒而不能形成大粒沉淀。对于这种类型的沉淀，重要的是使其聚集紧密，便于过滤，同时尽量减少杂质的吸附，使沉淀纯净。无定形沉淀条件如图3-3所示。以Fe₂O₃·xH₂O沉淀为例：

图3-3 无定形沉淀条件

（1）沉淀一般在较浓的近沸溶液中进行，沉淀剂加入的速度不必太慢。在浓、热溶液中离子的水化程度较小，得到的沉淀结构紧密、含水量少，容易聚沉。热溶液还有利于防止胶体溶液的生成，减少杂质的吸附。但是在浓溶液中也提高了杂质的浓度。为此，在沉淀完毕后迅速加入大量热水稀释并搅拌，使吸附于沉淀上的过多的杂质解吸，达到稀溶液中的平衡，从而减少杂质的吸附。

（2）沉淀要在大量电解质存在下进行，以使带电荷的胶体粒子相互凝聚、沉降。电解质通常是灼烧时容易挥发的铵盐，如NH₄Cl、NH₄NO₃等，这还有助于减少沉淀对其他杂质的吸附。已经凝聚好的Fe₂O₃·xH₂O沉淀在过滤洗涤时，由于电解质浓度降低，胶体粒子又重获电荷而相互排斥，使无定形沉淀变成了胶体而穿透滤纸，这种现象称作胶溶。为了防止沉淀的胶溶，不能用纯水洗涤沉淀，应当用稀的、易挥发的电解质热溶液（如NH₄NO₃）作洗涤液。

（3）无定形沉淀聚沉后应立即趁热过滤，不必陈化。因为陈化不仅不能改善沉淀的形状，反而使沉淀更趋粘结，杂质难以洗净。趁热过滤还能大大缩短过滤洗涤的时间。

无定形沉淀吸附杂质严重，一次沉淀很难保证纯净。要使铁与其他组分分离而共存阳离子又较多时，最好将过滤后的沉淀溶解于酸中进行第二次沉淀。

3.均匀沉淀法

在进行沉淀反应时，尽管沉淀剂是在搅拌下缓慢加入的，但仍难避免沉淀剂在溶液中局部过浓现象，为此提出了均匀沉淀法。这个方法的特点是通过缓慢的化学反应过程，逐步地、均匀地在溶液中产生沉淀剂，使沉淀在整个溶液中均匀地缓慢地形成，因而生成的沉淀颗粒较大。例如：

沉淀BaSO₄加入硫酸二甲酯于含Ba²⁺的试液中，利用酯水解产生的，均匀缓慢地生成BaSO₄沉淀，反应为

均匀沉淀法是重量分析的一种改进方法，本身也有着繁琐费时的缺点。均匀沉淀法得到沉淀纯度并不都是好的，它对生成混晶及后沉淀没有多大改善，有时反而加重。另外，长时间的煮沸溶液容易在容器壁上沉积一层致密的沉淀，不易取下，往往需要用溶剂溶解后再沉淀，这也是均匀沉淀法的缺点之一。