沉淀的分离

利用沉淀反应，可以进行某些离子间的分离。其中应用较多的是利用氢氧化物、硫化物沉淀进行分离。

（一）氢氧化物沉淀的分离

除碱金属和锶、钡的氢氧化物外，大多数金属氢氧化物都是难溶强电解质。由于难溶氢氧化物的溶度积有大有小，各不相同。因此，难溶氢氧化物开始沉淀和沉淀完全时的pH值范围不同，通过控制不同的pH值范围可以使不同的氢氧化物沉淀，以达到分离的目的。

【例7-8】某混合溶液中Cr³⁺和Cd²⁺的浓度都是0.010mol·L^—1，若只要Cr³⁺沉淀，Cd²⁺不沉淀，从而达到分离的目的，问需控制pH值在什么范围？

{已知K^■_sp[Cr（OH）₃]=6.3×10^—31；K^■_sp[Cd（OH）₂]=2.51×10^—14}

解：若要Cr³⁺和Cd²⁺分离，必须使Cr³⁺沉淀完全，而Cd²⁺不沉淀留在溶液中，因此，只要计算出Cr（OH）₃沉淀完全时的pH值和Cd（OH）₂刚开始沉淀时的pH值即可控制。

Cr（OH）₃沉淀完全时：

Cd（OH）₂开始沉淀时：

因此，只要控制pH在5.60～8.20之间，即可使Cr³⁺和Cd²⁺分离。

实际工作中，溶液pH值的控制多采用缓冲溶液。

【例7-9】在10ml浓度均为0.20mol·L^—1的Fe³⁺和Mg²⁺的混合液中，加入10ml0.20mol·L^—1氨水，欲使Fe³⁺和Mg²⁺分离，最少应加入多少克NH₄Cl。

{已知K^■_sp[Fe（OH）₃]=4.0×10^—38；K^■_sp[Mg（OH）₂]=1.8×10^—11}

解：混合后，溶液中各离子浓度为：

c（Fe³⁺）=0.10mol·L^—1c（Mg²⁺）=0.10mol·L^—1

c（NH₃·H₂O）=0.10mol·L^—1

Fe³⁺沉淀完全时：

Mg²⁺开始沉淀时：

因此，控制1.3×10^—5mol·L^—1≥c（OH^—）≥1.6×10^—11mol·L^—1，即可使Fe³⁺与Mg²⁺分离，由缓冲溶液计算c（OH^—）公式：

得：

而要使Fe³⁺和Mg²⁺分离，

所以，至少加的NH₄Cl质量为：

因此，至少要加入0.14gNH₄Cl。

（二）硫化物的分离

由于难溶硫化物的K^■_sp大多相差较大，刚开始沉淀和沉淀完全时所需的S^2—浓度不同，因此，可通过控制不同的pH范围，来控制不同的S^2—浓度，从而使硫化物沉淀分离。

【例7-10】某溶液中含有Pb²⁺和Fe²⁺，二者浓度均为0.10mol·L^—1，若利用通入H₂S气体达饱和，使Pb²⁺和Fe²⁺分离，问溶液的pH值应控制在什么范围？[已知K^■_sp（PbS）=1.0×10—28；K^■_sp（FeS）=6.3×10^—18]

解：由于两者的K^■_sp相差较大，因此，适当控制S^2—浓度可使Pb²⁺沉淀完全，Fe²⁺不沉淀，即可使二者分离。

Pb²⁺沉淀完全时：

Fe²⁺开始沉淀时：

在饱和H₂S溶液中，c^eq（H₂S）=0.10mol·L^—1，溶液中的S^2—浓度随H⁺浓度的变化而变化，关系式是：

将（1）式、（2）式中c（S^2—）看作为c_eq（S^2—），分别代入（3）式得：

Pb²⁺沉淀完全时：

Fe²⁺开始沉淀时：

只要将pH控制在—0.49～2.92，即可使Pb²⁺和Fe²⁺分离。