第二章 化学分离前的预处理.ppt

化合物的分离与分析 第二章 化学分离前的预处理 化学分离前的预处理 为了从固体混合物中得到单一组分物质，通常要先将其溶解或分解、熔融、浸出等，转变为溶液状态，最后才进行化学分离。因此把在化学分离之前将固体混合物处理成溶液这一过程，称为化学分离前的预处理。 2.1.1 溶解法 采用适当的溶剂将物质制成溶液的方法称为溶解，该方法比较简单快速。 对于无机物常用的溶剂有水、酸和碱等。 能溶于水的一般为无机可溶性盐，如硝酸盐、铵盐、醋酸盐、绝大部分碱金属化合物和大部分的氯化物、硫酸盐等。 对于不溶于水的物质则采用酸或碱作溶剂，分别称为酸溶法或碱溶法。 （1）酸溶法 酸溶法是利用溶液本身具有酸性、氧化还原性或易形成配合物性，使物质溶解。 钢铁、合金、部分的氧化物、硫化物、碳酸盐矿物质和磷酸盐矿物质等常采用此法溶解。 常用的溶剂有：盐酸，盐酸双氧水混合溶剂，硝酸，硫酸，磷酸，高氯酸，氢氟酸等。 盐酸（HCl）： 盐酸是分解物质的重要强酸之一，它可溶解金属活动顺序表中氢以前的金属及多数金属氧化物、氢氧化物、碳酸盐、磷酸盐的多种硫化物。盐酸中的Cl-可以和很多金属离子生成稳定的配离子（如FeCl4-、SbCl4-）对于金属矿石是很好的溶剂。氯离子具有弱的还原性，有利于一些氧化性矿物的溶解。 如软锰矿的溶解： MnO2+4HCl=MnCl2+Cl2↑+2H2O 盐酸和双氧水H2O2 常用于分解硫化物矿石。盐酸和双氧水的混合溶剂可以溶解钢、铝、钨、铜及其合金等。如铜的分解，可以用盐酸酸化。 Cu+H2O2+2HCl= CuCl2+2H2O 用盐酸溶解加热时，砷、锑、硒、锗等物质生成的氯化物易挥发，应加以注意。 硝酸（HNO3） 强氧化性，溶解能力强且快。 除钯、金和某些稀有金属外浓硝酸能溶解其他金属及其合金，大多数的氧化物、氢氧化物和绝大多数的硫化物都能溶解。但在溶解过程中，由于硝酸的高氧化性，金属铝、铬等被氧化后，其表面形成一层致密的氧化物薄膜，使金属与酸隔离不能继续起作用，为了避免这种现象发生必须再加些非氧化性酸，如盐酸。 2Cr+2HNO3 = Cr2O3+2NO↑+H2O Cr2O3+6HCl = 2CrCl3+3H2O 硫酸（H2SO4） 热浓的硫酸具有强氧化性。除钡、锶、钙、铅以外，其他金属硫酸盐一般都溶于水，因此用硫酸可以溶解铁、钴、镍、锌等金属及其合金和铝、铍、锰、钍、铀等矿石。 硫酸沸点高（338℃），可在高温下分解矿石或用于逐去挥发性的酸（如盐酸、硝酸、氢氟酸和水）。在蒸发过程中要注意当冒出白烟时（SO3）应立即停止加热，以免生成难溶于水的硫酸盐。 FeTi+3H2SO4→FeSO4+Ti(SO4)2+3H2↑ TiC+4H2SO4→Ti(SO4)2+CO2+2SO2↑+2H2↑+2H2O 浓硫酸又是强脱水剂，可破坏有机物而析出碳，碳在高温下又被氧化为二氧化碳，故无机物中含有的有机物可以用浓硫酸除去。 磷酸（H3PO4） 磷酸为中强酸，磷酸根有很强的配位能力，能溶解其他酸不能溶解的矿石，如铬铁矿、钛铁矿、铌铁矿、铝矾土和许多硅酸盐矿物（高岭土、云母、长石等）及金红石等。 注意加热溶解过程中温度不宜过高，一般控制在500-600℃，时间不宜过长，以免生成难溶性焦磷酸盐。 高氯酸（HClO4） 在加热情况下（特别是近沸点203℃时），高氯酸是强氧化剂和脱水剂。铬、钨可被氧化为重铬酸钾和钨酸，所以常用来分解不锈钢和其他合金、铬矿石、钨铁矿等。 矿石中的二氧化硅分解后形成硅酸能迅速脱水得到易于过滤的二氧化硅。 使用该酸注意避免和有机物接触，以免引起爆炸。 氢氟酸（HF） 较弱的酸具有强的配位能力，其主要用于分解硅酸盐生成挥发性的SiF4。在分解硅酸盐和含硅酸盐化合物时，常与硫酸混合使用。 使用该酸溶解时要使用钯皿或聚四氟乙烯容器，加热不得超过250℃，以免产生有毒的含氟异丁烯气体。 （2）碱溶法 碱溶法的溶剂主要是氢氧化钠和氢氧化钾，其主要用于溶解两性金属及其合金，以及它们的氧化物或氢氧化物。 用氢氧化钠和氢氧化钾的稀溶液可以溶解WO3,MoO3, GeO2, V2O5等酸性氧化物。 2.1.2 熔融法 熔融分解法是将预分离的物质与固体熔剂混合，在高温下加热使其全部转化成易溶于水或酸的化合物。根据所用熔剂的化学性质，可分为酸熔法和碱熔法两种。 （1）酸熔法 碱性物质采用酸性熔剂。常用的酸性熔剂有焦硫酸钾（K2S2O7）和硫氢酸钾（KHSO4），其经灼烧后亦生成焦硫酸钾，所以两者的作用是一样的。这种方法常用于分解氧化铝、三氧化铬、四氧化铁、氧化锆、钛铁矿、铬矿、中性耐火材料（铝砂、高铝砖）及碱性耐火材料（镁砖、镁砂）。 * * *