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[无机小论文]多酸化学的发展

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多酸化学的发展

The Development of Polyoxometalate Chemistry

王聪

(北京大学化学与分子工程学院 100871)

摘要:近年来,得益于快速的单晶数据采集策略的发展,多酸化学的领域有了革命性的突破。许多发现和成果被竞相报道。本文将从多酸化学的历史和基本知识出发,对

多酸化学的进展作一个总览性的介绍。

关键词:多酸;金属氧簇;金属有机骨架。

Abstract:During the last few years the field of polyoxometalate (POM) chemistry has undergone a revolution fuelled by the availability of extremely fast single crystal

data collection strategies. Much of the interest in these molecules has arisen because

such clusters represent a paradigm in discovery of systems that can be encouraged to

grow from molecular to the nanoscale. Their versatile nature in terms of structure,

size, redox chemistry, photochemistry, and charge distribution means that

polyoxometalate chemistry is arguably one of the many areas in inorganic chemistry

that is developing most rapidly today. So in this review, the basic knowledge of

polyoxometalate as well as many related achivements are presented to show the

rapid progress people have made in polyoxometalate chemistry.

Key Words: polyoxometalate; nanoscale clusters; POM.

前言

多酸是一类金属-氧簇状化合物,通常可由若干金属含氧酸分子(如钒酸、钼酸等)脱水缩合而成。绝大多数的多酸分子以钒、钼、钨为中心金属原子。除却完全由金属酸根簇合而成的“同多酸”外,还有一类“杂多酸”,即含有少量杂原子或杂离子的多酸[1]。1826年[2]报道了最早的多酸化合物磷钼酸铵,其包含[PMo12O40]3?金属氧簇离子。1934年,Keggin发现了同样结构的[PW12O40]3?离子,该结构随即被确定并命名为Keggin结构[3]。

随后,各种新的结构类型及相应性质陆续被发现。而近十年来,多酸化学的进展十分迅猛,多酸以其良好的结构和电子特性在各领域备受重视。

1.多酸的基本结构类型

在各种不同结构的多酸分子中,可以看到几种经典的基本结构类型。例如:

[1]XM12O40n-, Keggin structure

[2]XM18O60n-, Dawson structure

[3]XM12O42n?,Silverton structure

[4]XM6O24n?,Anderson structure

[5]Mo6O192-,Lindqvist hexamolybdate [6]V10O286?,Decavanadate

其中,[1][2][3][4]属于杂多酸,[5][6]属于同多酸。在目前被人们广泛合成与研究的多酸分子中,杂多酸的数量要远远多于同多酸。这与两者分子的稳定性差异有很大关系。

2.多酸的合成策略

2.1原料选择

近十年来,关于多酸的研究成果层出不穷,年均的报道超过千篇,其中绝大多数都是以钒、钼、钨为中心金属原子的杂多酸。其余少量也主要是以第5、第6族的铌、钽、铬为中心金属原子。是什么原因造成了这种高度的选择性呢?因素有很多,例如:

(1)多酸常由金属含氧酸(可认为是金属氢氧化物)脱水缩合而成。在M-O-H的结构中,考虑金属原子M的离子势(Ф=Z/r),Ф较大时,O-H键更容易断,金属氢氧化物相对倾向于酸式电离;而Ф较小时,M-O键更容易断,倾向于碱式电离。显然前者适合形成多酸,因为O-H断裂后,O易和别的M原子结合,形成多酸的基本骨架。过渡金属中,从左往右碱性增强,因此我们可以从这一方面理解为何7族及7族右侧的元素(如锰、铁等)不易形成多酸。

(2)通过观察多酸的基本结构类型,我们可以看到金属周围的氧是八配位的。这对金属的半径就有一定要求,4族及4族左侧的金属(如钛、镁等)通常达不到八配位。而如若利用低配位形成类似的金属氧簇结构,其性质就与多酸有差异,所以我们通常认为它们属于陶瓷,如MgO簇、TiO2簇形成的纳米陶瓷。

2.2连接方式

(1)POM–O–POM (其中POM表示第1部分中介绍的多酸基本结构单元)

此种方式中,相邻单元之间以氧原子连接。例如[1]:

e.g. [(PO4)V18O39]3-

(2)POM–R–POM

此种方式中,相邻单元之间以有机小分子连接。例如:

e.g. [{Mo2O4(η2-C2O4)2}2(μ4-C2O4)]6?

(3)POM–M–POM

此种方式中,相邻单元之间以金属原子连接。例如:

e.g. [{Sn(CH3)2(H2O)}24 {Sn(CH3) 2} 12(A-PW9O34) 12]36-

多样化的连接方式,使得相对较小的基本结构单元得以生长成为纳米尺度的分子团簇,从而体现出独特的性质,同时也为人们的研究增添了更多的可能性。

2.3反应条件

通常,制备基本多酸粒子的方式非常简单,只需用强酸酸化含有相应金属含氧酸的溶液,即可逐渐沉积多酸离子。但是,若不精细控制条件,我们并不能控制得到的多酸粒子结构。影响所得结构的因素非常多,包括:金属含氧酸根离子的种类和浓度,加入酸的种类和浓度,电解质溶液的种类,杂原子是否存在,温度和溶剂等。以下两个例子即展示了不同条件下得到的完全不同的产物:

那么,如何更精确地构筑多酸网格结构呢?这里介绍一种拓扑合成法。

拓扑合成法是以稀土作为桥连片段,在碱金属离子作用下,采用建筑块合成策略,将数个结构单元[AsW9O33]连接起来。由于多酸材料簇的多变性,在不同碱金属离子充当结构导向剂的条件下,由于导向剂的电荷、半径、配位数的差异,多酸结构单元的连接方式产生很大不同。这样的方法用于生成各种自然拓扑模型的晶体,如图:

3.多酸化学的应用

近年来,得益于快速的单晶数据采集策略的发展,多酸化学的领域有了革命性的突破。它提供了一种由分子生长为纳米粒子的范例,同时也因在结构、尺度、电荷分布、氧化还原特性、光化学特性等方面呈现的新奇特性而在各领域展现出巨大的应用前景。下面来看几个例子。

3.1基本催化特性

Keggin结构的多酸粒子虽然结构简单,但本身已经是很好的催化剂。这是因为它能可逆地接受电子,极好地分散电荷。同时,表面富氧的环境为环氧中间体的形成提供了条件,这使得一系列有机物氧化、加成反应等顺利发生。如下图就是一张反映该结构多酸粒子催化有机反应的情况汇总表:

(图中PMo12代表[H3PMo12O40],PW12代表[H3PW12O40])

3.2不对称催化

大连理工大学的段春莹教授最近发表在JACS上的文章介绍了利用多酸体系进行不对称催化的一种方案[6]。该小组利用了基本的keggin结构的[BW12O40]5?,自组装得到了一个多酸催化体系——金属有机骨架(MOFs,Metal-organic Frameworks),通过其双亲性的调控构成了一个控制烯烃和氧化剂进出的半封闭体系。POMs的富氧表面提供了环氧中间体的催化环境,手性PYIs(2-吡咯-咪唑)提供了手性导向,从而完成不对称催化。

反应方程为:

所采用MOF骨架为:

3.3生物结构的模拟

Muller课题组报道了一个由多酸材料构建的具有生物膜通道性质的球型高电负性纳米级胶囊,它能够像生物细胞膜一样让五个高电荷的Pr3+离子通过表面进入胶囊的空腔内部[8]。引入5个Pr3+后,电化学梯度降为零,其他的Pr3+只能以水合的形式吸附在胶囊表面。单晶结构证实了这一看法。

该实验组所合成的纳米级多酸簇结构为:

这一成果向我们提供了一种利用无机分子构建具有生化功能的结构的可能性。而Zubieta 的小组更是用水热法合成出类似DNA结构的手性无机双螺旋结构化合物[7],令人惊叹。

Zubieta小组合成的多酸分子单元为[(CH3) 2NH2] K4 [V10O10 (H2O) 2 (OH) 4 (PO4) 7]· 4H2O,结构图如下:

3.4磁学元件设计

单分子磁体是一类具有宏观量子性等奇妙特性的物质。利用多酸材料,可以设计出不同于传统类型的单分子磁体。如Na9[ErW10O36]·35H2O,实际上就是基本结构单元为Weakley结构的

多酸粒子。

传统单分子磁体Na9[ErW10O36]·35H2O

4.总结与展望

我们可以看到,通过多酸材料的自组装,我们能实现从分子这一“微观层面”延伸到纳米团簇这一“介观层面”,并由此带来许许多多新发现和新应用。多酸已成为一个具有广泛的学科交叉性的体系,涵盖了纳米材料、胶体科学、磁学、生物等多个领域。我们完全可以相信,在不远的将来,多酸化学将为我们带来更多的发现,实现更大的进展。

5.参考文献

[1] Long D L, Burkholder E, Cronin L. Chemical Society Reviews, 2007, 36(1): 105-121.

[2] Gouzerh, Pierre, and Michel Che. L'Actualité chimique, 298 (2006): 9-22.

[3] Keggin, J. F. Proceedings of the Royal Society of London. Series A 144.851 (1934): 75-100.

[4] Modec, Barbara . European journal of inorganic chemistry (1434-1948), 2004 (8): 1611.

[5] Modec B, Bren?i? J V. Novel Inorganic Chemistry Communications, 2004, 7(4): 516-520.

[6] C. Duan, et al., J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 10186 .

[7] Soghomonian V, Chen Q, Haushalter R C, et al. Science, 1993, 259(5101): 1596-1599.

[8] Pope, Michael T., and Achim Müller. Angewandte Chemie International Edition in

English, 30.1 (1991): 34-48.

无机及分析化学答案全

第8章习题答案 1.命名下列配合物: (1)K2[Ni(CN)4] (2)(NH4)2[FeCl5(H2O)] (3)[Ir(ONO)(NH3)5]Cl2 (4)Na2[Cr(CO)5] 解:(1)四氰根合镍(Ⅱ)酸钾 (2)五氯?一水合铁(III)酸铵 (3)二氯化亚硝酸根?五氨合铱(III) (4)五羰基合铬(-Ⅱ)酸钠(参考P172) 2.写出下列配合物(配离子)的化学式? (1)硫酸四氨合铜(Ⅱ) (2)四硫氰?二氨合铬(III)酸铵 (3)二羟基?四水合铝(III)离子(4)二苯合铬(0) 解:(1)[Cu(NH3)4]SO4 (2)(NH4)[Cr(NH3)2(SCN)4] (3)[Al(H2O)4(OH-)2]+ (4)[Cr(C6H6)2] 6.试用价键理论说明下列配离子的键型(内轨型或外轨型)、几何构型和磁性大小。 (1)[Co(NH3)6]2+ (2)[Co(CN)6]3- 解:(1)Co最外层价电子排布为:27Co:3d74s2 Co2+的最外层价电子排布为:27Co2+:3d74s0 [ ][ ][ ][ ][ ] [ ] [ ][ ][ ] [ ][ ][ ][ ][ ] 3d7 4S0 4P0 4d0 [ ][ ][ ][ ][ ] [ ][ ][ ][ ][ ][ ] [ ][ ][ ] SP3d2杂化、成键,形成[Co(NH3)6]2+ 因为:形成[Co(NH3)6]2+时用的是Co2+最外层4S、4P、4d空轨道以SP3d2杂化、成键,而且中心离子Co2+形成配离子的前后单电子数没变,所以:该[Co(NH3)6]2+配合离子是外轨型,SP3d2杂化,几何构型为正八面体。 因为:以SP3d2杂化、成键形成[Co(NH3)6]2+后,具有3个单电子,所以:[Co(NH3)6]2+的磁矩为:,因为具有单电子分子是顺磁性分子,无单电子分子是抗磁性分子,所以形成[Co(NH3)6]2+后,具有3个单电子,[Co(NH3)6]2+是顺磁性分子。 (2) Co最外层价电子排布为:27Co:3d74s2 Co3+的最外层价电子排布为:27Co3+:3d64s0 [ ][ ][ ][ ][ ] [ ] [ ][ ][ ] 3d6 4S0 4P0 [ ][ ][ ] [ ][ ][ ][ ][ ][ ] d2SP3杂化、成键,形成[Co(CN)6]3- 因为:形成[Co(CN)6]3-时用的是Co3+内层d轨道,即(n-1)层d轨道与nS、nP空轨道以d2SP3杂化、成键,而且中心离子Co3+形成配合离子前有4个单电子,形成配合离子后没有单电子,中心离子Co3+形成配合离子前、后内层电子发生了重新排布,所以:该[Co(CN)6]3-配合离子是内轨型,d2SP3杂化,几何构型为正八面体。 因为:以d2SP3杂化、成键形成[Co(CN)6]3-后,没有单电子,所以:[Co(CN)6]3-的磁矩为:,因为具有单电子分子是顺磁性分子,无单电子分子是抗磁性分子,所以形成[Co(CN)6]3-后,没有单电子,[Co(CN)6]3-是抗磁性分子。 7.有两个化合物A和B具有同一化学式:Co(NH3)3(H2O)2ClBr2.在一干燥器中,1molA很快失去1molH2O,但在同样条件下,B不失去H2O。当AgNO3加入A中时,1molA沉淀出1molAgBr,而1molB 沉淀出2molAgBr。试写出A和B的化学式。 解:∵在干燥器中,1molA很快失去1molH2O,但在同样条件下,B不失去H2O知,说明A中的H2O 是外配位体,而B中的水是内配位体。当AgNO3加入A溶液中时,1molA沉淀出1molAgBr,而1molB 沉淀出2molAgBr,说明1molA中外配体为1mol Br-,而1mol B中外配体为2 mol Br-。因此它们

无机化学实验论文

山西大同大学课程:无机化学实验 题目:十种未知固体钠盐的鉴定学院:化学与环境工程学院 班级:13级化学三班 姓名:**

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饱和溶液,具有很强的氧化性,对有油污和有机物的去污能力很强,注意: ①使用前,应先用刷洗仪器,并将器皿内的水尽可能倒净。 ②仪器中加入1/5容量的洗液,将仪器倾斜并慢慢转动,使仪器内部全部为洗液湿润,再转动仪器,使洗液在仪器内部流动,转动几周后,将洗液倒回原瓶,再用水洗。 ③洗液可重复使用,多次使用后若已成绿色,则已失效,不能再继续使用。 ④铬酸洗液腐蚀性很强,不能用毛刷蘸取洗,Cr(VI)有毒,不能倒入下水道,加FeSO4使Cr(VI)还原为无毒的Cr(III)后再排放。 (4)特殊污物的洗涤 依性质而言CaCO3及Fe(OH)3等用盐酸洗,MnO2可用浓盐酸或草酸溶液洗,硫磺可用煮沸的石灰水洗。 3、仪器干燥的方法: 晾干:节约能源,耗时 吹干:电吹风吹干 气流烘干:气流烘干机 烤干:仪器外壁擦干后,用小火烤干 烘干:烘箱,干燥箱 有机溶剂法:先用少量丙酮或酒精使内壁均匀湿润一遍倒出,再用少量乙醚使内壁均匀湿润一遍后晾干或吹干。丙酮、酒精、乙醚要回收。 实验二酒精灯的使用、玻璃加工和塞子钻空 一、主要教学目标: (一)解煤气灯酒精灯的构造和原理,掌握正确的使用方法

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模拟无机及分析化学期末试题 一、 填空题 1. 将1.17 g NaCl (M (NaCl )=58.44)溶于200 g H 2o 中,此溶液的质量摩尔浓度是 。 2. 将12mL0.01mol ·L -1溶液和100mL0.005mol ·L -1AgNO 3溶液混合,以制备AgCl 溶胶,胶团结构式为 。 3. BaCO 3(sp K Θ=8.1×10-9)、AgCl (sp K Θ=1.56×10-10)、CaF (sp K Θ =4.0×10-11)溶 解度从大到小的顺序是 。 4. 由MnO 2 0.95V Mn 3+ 1.51V Mn 2+(酸性溶液中,)可知当三者浓度均为1 mol ·L -1 的反应方向是(用配平的化学反应方程式表示) 。 5. 写出3HCO -(a K Θ=5.6×10-11), 24H PO -(a K Θ=2.6×10-7),HF (a K Θ=3.5×10-4) 的共轭并排出碱性从强到弱的顺序 。 6. 222Cu Ag Cu Ag +++=+在溶液中的反应平衡常数表达式是 。 7. 22222NO Cl NO Cl →+是一级反应,其反应速率表达式为 。 8. []33K PtCl NH 的名称是 。 9. 内能、焓、功、熵、热五个物理量中属于状态函数的是 。 10.在硝酸钾溶于水的变化中,水温是降低的,由此可判断此变化的H ? , G ? ,S ? 。(用﹥0或﹤0表示。) 11.4CCl 与3CH Cl 的分子间作用力有 。 12.3BF 和3PF 中B 和P 的杂化轨道分别是 杂化和 杂化, 是 极性分子。 13.数据m=0.0260g ,pH=4.86,c (1/5 4KMnO )=0.1023 mol ·L -1中0.0260,4.86, 1/5三者的有效数字依次为 、 、 。 14.某元素价电子构型是2344s p ,则该元素是第 周期 族的

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Cu2+实验现象 H2SO4NaOH 溶解释及原理Cu2+ +OH-=Cu(OH)2↓Cu(OH)2+2H+=Cu2++2H2O Cu(OH)2++OH-=[Cu(OH)4]2- Zn2+ +OH-=Zn(OH)2↓方程式同上 溶溶浅蓝↓溶 Zn2+ Cd2+ 结论白↓白↓溶不溶 Cd2+ +OH-=Cd(OH)2↓ Zn(OH)2、Cu(OH)2具有两性,以碱性为主,能溶于浓的强碱中生成四羟基合M(Ⅱ)酸根配离子。 Cd(OH)2碱性比Zn(OH)2强,仅能缓慢溶于热浓强碱。 2、银、汞氧化物的生成和性质 操作::0.5 mL 0.1 mol·L-1 AgNO3 →2 mol·L-1NaOH→→↓+ 2 mol·L-1HNO3(2 mol·L-1 NH3·H2O) :0.5 mL 0.2 mol·L-1 Hg(NO3)2 → 2 mol·L-1NaOH→→↓+ 2 mol·L-1HNO3(40% NaOH) 指导: 离子实验现象解释及原理Ag + Ag2O褐↓ HNO3溶溶无色 氨水溶 NaOH 不溶 Ag2O+ 4NH3 + H2O=2Ag(NH3)2+ +2OH HgO + 2H+=Hg2+ +H2O - Hg 2+

无机化学实验-电子教材

实验3 溶液的配制和酸碱滴定 实验目的 1. 学习溶液的配制 2. 学习移液管、容量瓶的使用方法 3. 学习正确判定滴定终点 4. 练习滴定操作,掌握酸式滴定管、碱式滴定管和移液管的使用方法 实验原理 根据实验对溶液的浓度的准确性要求的所不同,可采用不同的仪器进行配制。若准确性要求不高,一般利用台称、量筒、带刻度的烧杯等低准确度的仪器进行粗略配制;若对溶液浓度的准确性要求较高,在配制溶液时必须采用精确度较高的分析天平、移液管、容量瓶等仪器进行准确配制。无论是精确配制还是粗略配制,都应计算出所用试剂的用量,包括固体试剂的质量或液体试剂的体积,然后进行配制。 酸碱滴定是根据酸碱中和反应,测定酸或碱浓度的一种容量分析方法。因为在酸碱中和反应的等物质的量点,体系的酸和碱正好完全中和,此时中和反应达到了终点。 根据达到终点时所用酸溶液(或碱溶液)的体积及标准碱溶液(或酸溶液)的体积和浓度,就可以计算出待测酸或碱的浓度。 酸碱中和滴定的终点可借助指示剂颜色的变化来确定。指示剂本身多为一种弱酸或弱碱,在不同的pH范围内显示不同的颜色。例如,酚酞的变色范围是在pH<8.0时为无色,pH>10.0时为红色,pH在8.0~10.0之间时呈浅红色。又如,甲基红的变色范围是pH=4.4~6.2,在pH 〈4.4时为红色,pH〉6.2时为黄色,pH在4.4~6.2之间时呈橙色或橙红色。在强碱滴定强酸时,常以酚酞作指示剂;在用强酸滴定强碱时,常以甲基红作为指示剂。显然,利用指示剂的颜色变化所指示出的滴定终点与实际酸碱滴定的终点(等物质的量点)可能不一致。例如,以强碱滴定强酸时,等物质的量点pH=7,而用酚酞做指示剂,变色范围是pH8.0~10.0,这样要达到滴定终点(溶液由无色变为浅红色)就需要多消耗一些碱,因而就可能带来滴定误差。但是根据计算,这种滴定终点与等物质的量点不一致所引起的误差是很小的,对待测酸碱溶液的浓度影响不大。 溶液的配制: 1.标准溶液的配制方法 在化学实验中,标准溶液常用mol·L-1表示其浓度。溶液的配制方法主要分直接法和间接法两种。 (1)直接法 准确称取基准物质,溶解后定容即成为准确浓度的标准溶液。例如,需配制500mL浓度为0.01000 mol·L-1 K2Cr2O7溶液时,应在分析天平上准确称取基准物质K2Cr2O7 1.4709g,加少量水使之溶解,定量转入500mL容量瓶中,加水稀释至刻度。 较稀的标准溶液可由较浓的标准溶液稀释而成。例如,光度分析中需用1.79×10-3mol·L-1标准铁溶液。计算得知须准确称取10mg纯金属铁,但在一般分析天平上无法准确称量,因其量太小、称量误差大。因此常常采用先配制储备标准溶液,然后再稀释至所要求的标准溶液浓度的方法。可在分析天平上准确称取高纯(99.99%)金属铁1.0000g,然后在小烧杯中加入约30mL浓盐酸使之溶解,定量转入一升容量瓶中,用1mol·L-1盐酸稀释至刻度。此标准溶液含铁1.79×10-2mol·L-1。移取此标准溶液10.00mL于100mL容量瓶中,用1mol·L-1盐

无机及分析化学期末考试卷A及答案

无机及分析化学期末考试卷A 及答案 无机及分析化学A (260J48Y )试题(A ) 一、单项选择题(每题1.5分,共45分。请将答案填入下表中,未填 入表中则不计分): 1. OH -的共轭酸是 (A) H + (B) H 2O (C) H 3O + (D) O 2- 2. 同温同浓度的下列水溶液中, 使溶液沸点升高最多的溶质是 (A) CuSO 4 (B) K 2SO 4 (C) Al 2(SO 4)3 (D) KAl(SO 4)2 3. 下列反应中释放能量最大的是 (A) CH 4(l) + 2O 2(g)? →?CO 2(g) + 2H 2O(g) (B) CH 4(g) + 2O 2(g)? →?CO 2(g) + 2H 2O(g) (C) CH 4(g) + 2O 2(g)? →?CO 2(g) + 2H 2O(l) (D) CH 4(g) +2 3O 2(g)?→?CO(g) + 2H 2O(l) 4. EDTA 相当于一个六元酸,可与金属离子形成螯合物,所形成的多个环为 (A) 五元环 (B) 六元环 (C) 四元环 (D) 不成环 5. 关于原子结构的叙述中,其中不正确叙述是 ①所有原子核均由中子和质子构成 ②原子处于基态时,次外层电子不一定是8个 ③稀有气体元素,其基态原子最外层有 8个电子

④最外层电子数为2的原子一定是金属原子 (A) ①②④ (B) ①②③ (C) ②③ (D) ①③④ 6. 0.100 mol·kg -1 KCl 溶液在稍高于 -0.372℃时结冰, 对这个现象的解释是(水的K f = 1.86 K·kg·mol -1) (A) KCl 未完全缔合 (B) 离子互吸 (C) 离子互斥 (D) 溶液蒸气压下降 7. 已知 Zn(s) +21O 2(g) = ZnO(s) m r H ? 1 = -351.5 kJ·mol -1 Hg(l) +21O 2(g) = HgO(s,红) m r H ? 2 = -90.8 kJ· mol -1 则 Zn(s) + HgO(s,红) = ZnO(s) + Hg(l) 的 m r H ?为(kJ· mol -1) (A) 442.3 (B) 260.7 (C) -260.7 (D) -442.3 8. 有一原电池: Pt│Fe 3+(1 mol·dm -3),Fe 2+(1 mol·dm -3)‖C e 4+(1 mol·dm -3),Ce 3+(1 mol·dm -3)│Pt 则该电池的电池反应是 (A) Ce 3+ + Fe 3+ = Ce 4+ + Fe 2+ (B) Ce 4+ + Fe 2+ = Ce 3+ + Fe 3+ (C) Ce 3+ + Fe 2+ = Ce 4+ + Fe (D) Ce 4+ + Fe 3+ = Ce 3+ + Fe 2+ 9. 电池反应:H 2(g,100kPa) + 2AgCl(s)?→? 2HCl(aq) + 2Ag(s) E = 0.220 V,当电池的电动势为0.358 V 时,电池溶液的pH 为 (A) 2 H p E E - (B) 059 .0220 .0358.0- (C) 059 .02220 .0358.0?- (D) 0 10. 体系对环境作 20 kJ 的功,并失去 10kJ 的热给环境,则体系内能的变化是 (A) +30 kJ (B) +10 kJ (C) ?10 kJ (D) ?30kJ 11. 由下列反应设计的电池不需要惰性电极的是 (A) H 2(g) + Cl 2(g) = 2HCl(aq) (B) Ce 4+ + Fe 2+ = Ce 3+ + Fe 3+ (C) Zn + Ni 2+ = Zn 2+ + Ni (D) Cu + Br 2 = Cu 2+ + 2Br -

无机及分析化学答案

1.根据下列酸碱的解离常数,选取适当的酸度是共轭碱来配 置PH=和PH=的缓冲溶液,其共轭酸,碱的浓度比应是多少 HAC,NH3·H2O,H2C2O4 ,NaHCO3 ,H3PO4 ,NaAC,NaHPO4,C6H5NH2,NH4cl 解:选择HAC和NaAC来配置PH=的缓冲液,共轭酸碱的浓度比可由以下来计算 检表得:K aΘ(HAC)=×10-5 K bθ(AC-)=Kw/ K aΘ=10-14/×10-5)=×10-10 由PH=14-Pk bθ+lg((C(AC-))/(C(HAC)))可得 =14-lg(×10-10)+lg((C(AC-))/(C(HAC))) 解得:(C(AC-))/(C(HAC))=4/7= 选择NH3·H2O和NH4cl来配制PH=的缓冲液,共轭酸碱的浓度比如下 K bθ(NH3·H2O)=×10-5 PH=14- K bθ(NH3·H2O)+lg(C(NH3·H2O)/C(NH4cl)) 10=14-lg(×10-5)+ lg(C(NH3·H2O)/C(NH4cl)) 解得:C(NH3·H2O)/C(NH4cl)=5:1 2.欲配制250mlPH=的缓冲液,问在125ml,·L-1NaAC溶液中 应加入多少毫升 mol·L-1溶液 解:由题意得可设还应加入xml, mol·L-1的HAC溶液检表得K aΘ(HAC)=×10-5

PH=Pk aθ(HAC)+ lg((C(AC-))/(C(HAC))) 5=-lg(×10-5)+ lg((C(AC-))/(C(HAC))) 解得:(C(AC-))/(C(HAC))= n(AC-)=×1mol·L-1=;n(HAC)=6x×10-3mol +x×10-3)/(6x×10-3/+x×10-3))=(6x×10-3) 解得:x= 3.计算下列各溶液的PH: (3) mol·L-1NaOH和 mol·L-1 NH4cl溶液混合解:由题意的 检表可得 K b(NH3)θ=×10-5 ; K aθ(NH4+)=Kw/ K b(NH3)θ=10-14/(×10-5 )=×10-10 n(OH-)= n(NH4+)= C(NH3·H2O)=(+)= mol·L-1 C(NH4+)=(+)= mol·L-1 PH=Pk aθ(NH4+)+lg(C(NH3·H2O)/C(NH4cl))=-lg(×10-10)+0=(5) mol·L-1Hcl和 mol·L-1NaAC溶液混合 混合前:n(H+)= n(AC-)= 混合后:C(HAC)=(+)mol·L-1= mol·L-1 C(AC-)=(+)mol·L-1= mol·L-1 PH=Pk aθ(HAC)+lg((C(AC-))/(C(HAC)))检表得:Pk aθ(HAC)=

无机化学实验报告

无机化学实验报告集团文件发布号:(9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-

实训一化学实验基本操作 [实验目的] 1、掌握常用量器的洗涤、使用及加热、溶解等操作。 2、掌握台秤、煤气灯、酒精喷灯的使用。 3、学会液体剂、固体试剂的取用。 [实验用品] 仪器:仪器、烧杯、量筒、酒精灯、玻璃棒、胶头滴管、表面皿、蒸发皿、 试管刷、 试管夹、药匙、石棉网、托盘天平、酒精喷灯、煤气灯。 药品:硫酸铜晶体。 其他:火柴、去污粉、洗衣粉 [实验步骤] (一)玻璃仪器的洗涤和干燥 1、洗涤方法一般先用自来水冲洗,再用试管刷刷洗。若洗不干净,可用毛刷蘸少量去污粉或洗衣粉刷洗,若仍洗不干净可用重络酸加洗液浸泡处理(浸泡后将洗液小心倒回原瓶中供重复使用),然后依次用自来水和蒸馏水淋洗。 2、干燥方法洗净后不急用的玻璃仪器倒置在实验柜内或仪器架上晾干。急用仪器,可放在电烘箱内烘干,放进去之前应尽量把水倒尽。烧杯和蒸发皿可放在石棉网上用小火烘干。操作时,试管口向下,来回移动,烤到不见水珠时,使管口向上,以便赶尽水气。也可用电吹风把仪器吹干。带有刻度的计量仪器不能用加热的方法进行干燥,以免影响仪器的精密度。 (二)试剂的取用 1、液体试剂的取用 (1)取少量液体时,可用滴管吸取。 (2)粗略量取一定体积的液体时可用量筒(或量杯)。读取量筒液体体积数据时,量筒必须放在平稳,且使视线与量筒内液体的凹液面最低保持水平。 (3)准确量取一定体积的液体时,应使用移液管。使用前,依次用洗液、自来水、蒸馏水洗涤至内壁不挂水珠为止,再用少量被量取的液体洗涤2-3次。 2、固体试剂的取用 (1)取粉末状或小颗粒的药品,要用洁净的药匙。往试管里粉末状药品时,为了避免药粉沾到试管口和试管壁上,可将装有试剂的药匙或纸槽平放入试管底部,然后竖直,取出药匙或纸槽。

无机化学实验-题(有答案)

1.下列实验操作示意图所示的实验操 作正确的是 C.制备较纯净的HF D.红磷转变成白磷 3.下列实验方法能达到目的的是 A.用相互滴加的方法鉴别Ca(OH)2和NaHCO3溶液 B. 用饱和Na2CO3溶液除去乙醇中少量的乙酸和水C. 取皂化反应后的混合液滴入水中,判断皂化反应是否完全 D. 用氨水清洗试管内壁附着的银镜 5.在化学实验操作中,往往由于读数不规范导致较大的实验误差。下列有关实验中,会导致所配制(或所测定)溶液浓度偏大的是(其他操作均正确) A.配制500 mL 1 mol/L稀硫酸实验中,用量筒量取18 mol/L浓硫酸时俯视读数 B. 配制100 mL 5 mol /L氯化钠溶液实验中,定容时仰视读数 C. 用标准盐酸滴定待测NaOH溶液的实验中,使用碱式滴定管开始平视,后来俯视读数 D. 用标准NaOH溶液滴定待测盐酸实验中,使用碱式滴定管开始平视,后来俯视读数 6.下列实验操作或对实验事实的叙述不正确的是 A.用硝酸银溶液可以区分二氧化氮和溴蒸气 B. 酒精灯碰倒洒出酒精着火,迅速用湿抹布扑盖 C. 温度计摔坏导致水银散落到地面上,应立即用水冲洗水银 D. 检验氯代烃中的氯元素时,可先加氢氧化钠溶液加热,再加入硝酸溶液,最后加入硝酸银溶液来进行检验 7.下列实验或实验现象的相关描述中正确的是 A.浓硫酸、浓硝酸、新制氯水分别滴在pH试纸上,试纸均出现先变红后褪色现象 B.乙醇的消去反应、皂化反应、淀粉的水解反应均可用浓硫酸作催化剂 C.氢氧化钡、硝酸钡、氯化钡三种溶液中分别通入SO2,均会产生白色沉淀 D.点燃条件下,镁条、铁丝、氢气均可在O2或Cl2中燃烧 10.下列实验操作不能达到其对应目的的是 编号实验操作目的 A 取4 g NaOH加入96 mL水中(水的密度近似为1 g/cm3) 配制4%NaOH溶液 B 滴定实验中,用待测液润洗锥形瓶避免造成误差使滴定结果偏低 C 向CH3COONa溶液中滴入酚酞溶液,加热证明升高温度能促进CH3COONa水解 D 向盛有铜片的试管中加入浓硫酸,加热证明浓硫酸具有强氧化性 8.下列实验操作正确的是 A.制乙酸乙酯时,迅速将乙醇注入浓硫酸中B.手上沾有少量苯酚,立即用氢氧化钠溶液清洗 C.少量浓硫酸沾在皮肤上,立即用大量清水冲洗D.用氢气还原氧化铜时,加热一段时间后再通入氢气 9.在允许加热的条件下,只用一种试剂就可以鉴别(NH4)2SO4、KCl、Al2(SO4)3和Fe2(SO4)3四种溶液,这种试剂是A.氢氧化钠溶液B.氨水C.硝酸银溶液D.氯化钡溶液

无机及分析化学试卷及答案1

无机及分析化学试卷1 一、判断题:(每题1分,共10分。正确 √;错误 ×) 1. 具有sp 3等性杂化轨道类型的分子空间构型是平面三角型。( ) 2. 一个化学反应不管是一步完成还是分几步完成,其热效应都相同。( ) 3. 与纯溶剂相比,溶液的蒸气压一定降低。( ) 4. 分析测定的精密度高,则准确度必然高。( ) 5. 电子的波动性是电子运动时呈波浪式的前进。( ) 6. 标定NaOH 溶液常用的基准物有邻苯二甲酸氢钾。( ) 7. 酸碱滴定中选择指示剂的原则是指示剂的变色点与化学计量点完全符合。( ) 8. 以铁铵矾为指示剂,用NH 4SCN 标准溶液滴定Ag +时,应在弱碱性条件下进行。( ) 9. 在EDTA 配合滴定中酸效应系数愈小,配合物的稳定性愈大。( ) 10. 有色溶液显现的颜色是透射光的颜色。( ) 二、选择题:(每题1分,共20分) 1. 稀溶液依数性中起决定性的性质是( ) A. 溶液的蒸气压下降 B. 溶液的沸点升高 C. 溶液的凝固点降低 D. 溶液具有渗透压 2. 单位质量摩尔浓度的溶液是指1mol 溶质溶于( ) A. 1 dm 3溶液 B. 1000 g 溶液 C. 1 dm 3溶剂 D. 1000 g 溶剂 3. 反应 A + B C ,焓变小于零,若温度升高10摄氏度,其结果是( ) A. 对反应没有影响 B. 使平衡常数增大一倍 C. 不改变反应速率 D. 使平衡常数减小 4. 分几步完成的化学反应的总平衡常数是?( ) A. 各步平衡常数之和 B. 各步平衡常数之平均值 C. 各步平衡常数之差 D. 各步平衡常数之积 5. 可以减少分析测试中随机误差的措施是( ) A. 增加平行测定次数 B. 进行方法校正 C. 进行空白试验 D. 进行仪器校正 6. 当反应A 2 + B 2 → 2AB 的速率方程为 υ = k(A 2)(B 2)时,可以得出结论:此反应( ) A. 一定是基元反应 B. 一定是非基元反应 C. 无法肯定是否为基元反应 D. 对A 来说是基元反应 7. 基态原子的第五层只有2个电子,则原子的第四电子层中的电子数( ) A. 肯定为8个 B. 肯定为18个 C. 肯定为8~32个 D. 肯定为8~18个

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目录 绪论 实验1 仪器的认领和洗涤 实验2 灯的使用玻璃管的简单加工 实验3 称量练习——台秤和分析天平的使用 实验4 CO 相对分子质量的测定 2 实验5 硫酸铜结晶水的测定 实验6 溶液的配制 实验7 酸碱滴定 实验8 HAC电离度和电离常数的测定 实验9 水的净化——离子交换法 溶度积的测定 实验10 PbI 2 实验11 由海盐制试剂级NaCl 实验12 化学反应速率和活化能——数据的表达和处理 ——溶解、蒸发、结晶和固液分离 实验13 转化法制备KNO 3 实验14 碱式碳酸铜的制备——设计实验 实验15 氧化还原反应和氧化还原平衡 实验16 硫酸亚铁铵的制备——设计实验 实验17 P区非金属元素(一)(卤素、氧、硫) 实验18 P区非金属元素(二)(氮族、硅、硼) 实验19 常见非金属阴离子的分离与鉴定 实验20 硫代硫酸钠的制备 实验21 主族金属(碱金属、碱土金属、铝、锡、铅、锑、铋) 实验22 ds区金属(铜、银、锌、镉、汞) 实验23 常见阳离子的分离与鉴定(一) 实验24 第一过渡系元素(一)(钛、钒、铬、锰) 实验25 第一过渡系元素(二)(铁、钴、镍) 实验26 磺基水杨酸合铁(III)配合物的组成及其稳定常数的测定实验27 一种钴(III)配合物的制备 实验28 高锰酸钾的制备——固体碱熔氧化法 实验29 醋酸铬(II)水合物的制备——易被氧化的化合物的制备

实验30 从烂版液回收硫酸铜——设计实验(本科) 实验31 生物体中几种元素的定性鉴定(专科) 实验32 离子鉴定和未知物的鉴别——设计实验 绪论 一、为什么要学习无机实验课? 化学是一门实验科学,学习化学,离不开实验。 1、传授知识和技术; 2、训练科学方法和思维; 3、培养科学精神和品德 二、怎样学好无机实验? 1、预习——P2; 2、实验; 3、实验报告。 三遵守实验室规则。 一、注意实验室安全,学会自我保护。 二、对学生的要求。 1)关于预习报告:正规笔记本,不定期检查,评定平时成绩。两次没有者本学期成绩 评为不及格; 2)准时进入实验室,保持安静,穿好实验服; 3)每人都必须完成实验作业,及时如实地记录,凡有实验测定数据的都必须填好原始 数据表,我签字并贴在实验报告上。 保持实验台整洁有序,实验结束后清扫自己实验台及水池。 实验结束后给我看实验记录或产品,允许后再离开。每次实验当80%左右学生做完后,最好点评一次,当天问题当天解决。 4)做好值日,整理实验室,做好“三关”(关水、断电、关窗); 请假及纪律; 5)及时洗涤仪器,遵守仪器损坏赔偿制度; 6)及时交实验报告,杜绝抄袭; 7)成绩=平时成绩*60%+考试成绩*40%。

[其他论文文档]无机化学实验教学改革分析

无机化学实验教学改革分析 分析了高校环境工程、林产化工、无机非金属材料工程及农业资源与环境等相关专业的专业基础实验课程《无机化学实验》教学改革的必要性及重要性.下面是小编搜集整理的相关内容的论文,欢迎大家阅读参考。 摘要:无机化学实验是一门基础学科,对无机化学以及其他学科的学习有密切联系,提高无机化学实验教学质量,促进学生实验操作能力以及创新能力具有重要的社会意义。本文对无机化学实验教学发展及改革特点进行了分析,然后对其未来改革方向进行了探讨,希望能引起教学人员的关注。 关键词:无机化学;实验;教学改革 无机化学实验是化学专业的一门基础课程,在整个课程体系中起到了承前启后的关键作用。利用无机化学实验课程,既可对基础理论进行验证,还能对最新的科研成果进行深层探索,同时对培养学生实践操作能力、解决问题能力以及创新能力具有促进作用。加大对无机化学实验教学的重视力度,根据学科发展和社会需求对课程进行配套改革,可有效提升无机化学实验在教学体系中的作用。 一、无机化学实验教学发展特点分析 无机化学作为一门基础性的学科,对其他相关学科的学习有重要的指导意义,因此,该学科教学改革广受关注,本文对其发展过程进行分析后,对课程发展特点进行如下总结: 1.1实验教学逐渐深入化 无机化学实验教学改革研究工作在近几年取得了显著成绩,教学方向由传统的实验方法、考核形式等内容的研究转为与科技前沿相结合的研究,研究性实验总量上升,研究范围逐渐由教学过渡到创新性、微型化、绿色化以及学生参与性等,研究工作更具实用性。 1.2实验教学的绿色化 绿色化学是用化学技术和化学方法减少化学反应中原材料、催化剂、溶剂和试剂等的使用对人体和环境造成的损害,同时尽可能减少有毒有害物质的产生。目前,无机化学实验涉及的药品种类较多,用量较大,部分试剂具有一定的毒性,且还会随着反应释放有毒物质,对人体和环境造成很大伤害。为减少以上问题的发生,在无机化学实验教学时要注重环保意识的培养,使学生树立可持续的环境观;通过化学生产工艺的合理化,提高试剂利用率,减少药品排放量;提高实验设计水平,从源头上控制有毒有害物质的使用,选择低毒或无毒的化学试剂代替有毒物质。如氯气(Cl2)制取实验可与酸碱中和滴定实验或二氧化锰回收试验组合起来,提高原子利用率,使其成为无污染的绿色化学实验。 1.3实验教学微型化 微型实验最早是由美国提出的一种化学实验理念,该理念提倡用小巧实验仪器代替传统

无机化学实验

《无机化学实验》目录 第一部分实验基本操作............................ 错误!未定义书签。实验一仪器的认领和洗涤(2学时)................. 错误!未定义书签。实验二灯的使用和玻璃加工技术(2学时)........... 错误!未定义书签。实验三分析天平的使用(3学时)................... 错误!未定义书签。实验四溶液的配制 .............................................................. 错误!未定义书签。实验五氯化钠的提纯(2学时) ........................................ 错误!未定义书签。第二部分基本原理 .............................................................. 错误!未定义书签。实验一气体常数的测定(3学时)..................................... 错误!未定义书签。实验二弱酸pK值的测定(3学时)................................... 错误!未定义书签。实验三解离平衡(3学时) ................................................ 错误!未定义书签。实验四化学反应速率与化学平衡(3学时)...................... 错误!未定义书签。实验五沉淀反应(3学时) ................................................ 错误!未定义书签。实验六氧化还原反应(3学时) ........................................ 错误!未定义书签。第三部分元素化学 .............................................................. 错误!未定义书签。实验一卤素(自选) .......................................................... 错误!未定义书签。实验二氧、硫(自选)..................................................... 错误!未定义书签。实验三氮、磷(自选)..................................................... 错误!未定义书签。实验四碳、硅、硼(自选) ............................................... 错误!未定义书签。实验五碱金属和碱土金属(自选) .................................... 错误!未定义书签。实验六铬、锰(自选)....................................................... 错误!未定义书签。

无机及分析化学期末试题

一、选择题(每小题2分,共40分。每小题只有一个正确答案) 1、减小随机误差常用的方法是( C )。 A.空白实验 B.对照实验 C.多次平行实验 D.回收实验 2、下列说法正确的是( C )。 A.准确度越高则精密度越好 B.精密度越好则准确度越高 C.只有消除系统误差后,精密度越好准确度才越高 D.只有消除系统误差后,精密度才越好 3、四份质量相等的水中,分别加入相等质量的下列物质,水溶液凝固点最低的是( D )。 A.葡萄糖(式量180) B.甘油(式量92) C.蔗糖(式量 342) D.乙醇(式量46) 4、医学上称5%的葡萄糖溶液为等渗溶液,这是因为( C )。 A.它与水的渗透压相等 B.它与5%的NaCl 溶液渗透压相等 C.它与血浆的渗透压相等 D.它与尿的渗透压相等 5、下列反应中,反应的标准摩尔焓变等于生成物的标准摩尔生成焓的是(D ) A.CO 2(g) + CaO(s) → CaCO 3(s) B.1/2H 2(g) + 1/2I 2 (g) →HI(g) C.H 2(g) + Cl 2(g) →2HCl(g) D.H 2(g) +1/2O 2 (g) →H 2O(g) 6、反应CaCO 3(s)≒CaO(s) + CO 2(g),在高温时正反应自发进行, 其逆反应在298K 时为自发的,则逆反应的Δr H m Θ与Δr S m Θ是(C ) A.Δr H m Θ>0和Δr S m Θ>0 B. Δr H m Θ<0和Δr S m Θ>0 C. Δr H m Θ >0和Δr S m Θ <0 D. Δr H m Θ <0和Δr S m Θ <0 7、质量作用定律适用于:(B ) A.化学方程式中反应物和生成物系数均为1的反应 B.基元反应 C .任何均相反应 D.任何能够进行的反应 8、温度一定时,有A 和B 两种气体反应,设c(A)增加一倍,反应速率增加了100%,c(B)增加了300%,该反应速率方程式为:(C ) A. v=k c(A) c(B) B. v=k c 2(A) c(B) C. v=k c (A) c 2 (B) D.以上都不是 9.在饱和BaSO 4溶液中,加入适量的NaCl ,则BaSO4的溶解度(A ) A.增大 B.不变 C.减小 D.无法确定 10、核外电子运动状态的描述较正确的是( C ) A.电子绕原子核作圆周运动 B.电子在离核一定距离的球面上运动 C.电子在核外一定的空间范围内运动 D.电子的运动和地球绕太阳运动一样 11、形成Π键的条件是( C )。 A.s 与s 轨道重叠 B.p 与p 轨道“头碰头”重叠

无机及分析化学复习题与参考答案

《无机及分析化学实验》复习题及参考答案 1、化学试剂分为几大类实验室中最普遍使用的一般试剂分为几个等级如何选用化学试剂答:化学试剂的选用应以实验要求,如分析任务、分析方法的灵敏度和选择性、分析对象的含量及对分析结果正确度要求等为依据,合理选用不同等级的试剂。不同等级的试剂价格差别很大,纯度越高价格越贵,试剂选用不当,将会造成资金浪费或影响实验结果,故在满足实验要求的前提下,选择试剂的级别应就低而不就高。 此外应注意,不同厂家、不同原料和工艺生产的化学试剂在性能上有时会有显着差异,甚至同一厂家、不同批号的同一类试剂在性质上也很难完全一致,因此在较高要求的分析中,不尽要考虑试剂的等级,还应注意生产厂家、产品批号等事项,必要时应作专项检验和对照实验。 2、在容量分析实验中使用的玻璃仪器中,哪些玻璃仪器在用蒸馏水淋洗后,还要用待装溶液淋洗简述玻璃仪器的一般洗涤过程及其是否洗净的检验方法。 答:容量分析操作中常用的玻璃仪器有滴定管、移液管、吸量管、容量瓶和锥形瓶,其它可能使用的玻璃仪器还有烧杯、量筒等,其中滴定管、移液管和吸量管在清洗干净和用蒸馏水淋洗后,还需用少量待装溶液淋洗2~3次,各次淋洗时待装溶液的用量约为10mL、5mL、5mL。 玻璃仪器的洗涤方法应根据实验的要求、污物的性质及其弄脏程度来选择,洗涤玻璃仪器的一般步骤是:⑴用自来水刷洗:用大小合适的毛刷刷洗,使附着在器壁上的灰尘和不溶性杂质脱落,再用自来水冲刷掉已脱落的灰尘、不溶性杂质和可溶性杂质。⑵用去污粉或合成洗涤剂刷洗:用大小合适的毛刷蘸取去污粉或合成洗涤剂刷洗,使附着器壁的有机物和油污脱落,再用自来水冲洗;若油垢和有机物仍洗不干净,可将合成洗涤剂或肥皂液适当加热再洗涤。⑶用洗液洗涤:先将玻璃仪器中的水尽量除去,再把洗液加入玻璃仪器内,洗液用量约为玻璃仪器总容量的1/5,倾斜仪器并慢慢转动(注意!勿将洗液流出),使仪器内壁全部被洗液润湿。数分钟后,将洗液倒回洗液瓶中(可反复使用至洗液颜色变绿色时才失效),再用自来水完全洗去残留在器壁上的洗液。 洗涤过的玻璃仪器用水淋湿后倒置,如果水即沿器壁流下,器壁上留下一层薄而均匀的水膜,没有水珠挂着,则表示玻璃仪器已被洗净。洗净后的玻璃仪器不能再用布或滤纸擦,因为布或滤纸的纤维会留在器壁上,弄脏仪器。 3、粗食盐中的可溶性杂质有哪些各用什么试剂除去这些杂质除杂试剂的加入次序是怎样的其原因是什么 答:粗食盐中含有钙、镁的硫酸盐和氯化钾等可溶性杂质。BaCl2溶液除去食盐溶液中的SO42-离子,Ca2+、Mg2+离子则用Na2CO3的NaOH溶液除去,KCl的溶解度大于NaCl,且在食盐中的含量较少,可在NaCl结晶时留在溶液中达到除去的目的。除去杂质的沉淀剂需按BaCl2溶液、Na2CO3的NaOH溶液和HCl溶液的次序依次加入。一般来说,除去天然样品中的阴离

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