![化學(xué)工程與工藝專業(yè)制圖-基本體及其截?cái)? src=]()
簡介：4基本體及其截?cái)?,,,返回,41基本體,42平面與立體相交,43幾何體的尺寸標(biāo)注,,41基本體,,,41基本體,411平面體,畫平面體視圖的實(shí)質(zhì)畫出所有棱線（或表面）的投影，并根據(jù)它們的可見與否，分別采用粗實(shí)線或虛線表示。,平面體表面由平面構(gòu)成的形體棱線平面上相鄰表面的交線,,,411平面體,1棱柱的三面視圖,棱柱有直棱柱和斜棱柱。頂面和底面為正多邊形的直棱柱，稱為正棱柱。,如圖示位置放置六棱柱時(shí)，其兩底面為水平面，H面投影具有全等性；前后兩側(cè)面為正平面，其余四個(gè)側(cè)面是鉛垂面，它們的水平投影都積聚成直線，與六邊形的邊重合。,,一、棱柱,,,直棱柱三面投影特征一個(gè)視圖有積聚性，反映棱柱形狀特征；另兩個(gè)視圖都是由實(shí)線或虛線組成的矩形線框。,,,棱柱的三面視圖畫圖步驟,,,,,,,,,,,,,,,,,點(diǎn)的可見性規(guī)定若點(diǎn)所在的平面的投影可見，點(diǎn)的投影也可見；若平面的投影積聚成直線，點(diǎn)的投影也可見。,由于棱柱的表面都是平面，所以在棱柱的表面上取點(diǎn)與在平面上取點(diǎn)的方法相同。,,,2棱柱表面取點(diǎn),已知棱錐表面的點(diǎn)A、B、C的投影A’、B’、C，求其它兩面投影。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,1棱錐的三面視圖,由一個(gè)底面和幾個(gè)側(cè)棱面組成。側(cè)棱線交于有限遠(yuǎn)的一點(diǎn)錐頂。,二、棱錐,,,畫棱錐的三面視圖，其方法和步驟與棱柱相同。為了對(duì)視圖進(jìn)行線面分析，可標(biāo)出各頂點(diǎn)的投影名稱。,,,,,,,B?,A?C?,B?,,,,,,,,棱錐的三面視圖畫圖步驟,作圖步驟如下,連接S’M’并延長，與A’C’交于2’，,,2’,,,,M,2,在投影AC上求出Ⅱ點(diǎn)的水平投影2。,連接S2，即求出直線SⅡ的水平投影。,根據(jù)在直線上的點(diǎn)的投影規(guī)律，求出M點(diǎn)的水平投影M。,再根據(jù)知二求三的方法，求出M”。,,,,M”,,,2、三棱錐表面上取點(diǎn)1,作圖步驟如下,,,,1’,1,,,M,過M’作M’1’∥A’C’，交S’A’于1’。,求出Ⅰ點(diǎn)的水平投影1。,過1作1M∥AC，再根據(jù)點(diǎn)在直線上的幾何條件，求出M。,再根據(jù)知二求三的方法，求出M”。（具體步驟略,,曲面體（－由曲面或曲面和平面圍成的形體）、母線、素線,注意輪廓素線的投影與曲面的可見性的判斷,1圓柱的三面視圖,一、圓柱,,由頂圓、底圓和圓柱面圍成。,圓柱面是由直線AA1繞與它平行的軸線OO1旋轉(zhuǎn)而成。,直線AA1稱為母線。,,,,412曲面體,圓柱的三面視圖畫圖步驟,,,,,,,,,,,利用投影的積聚性,2在圓柱表面取點(diǎn),已知圓柱表面的點(diǎn)的投影1’、2’、3’、4，求其它兩面投影。,,,,,,,,,,,,,利用45°線作圖,,,圓錐面是由直線SA母線繞與它相交的軸線OO1旋轉(zhuǎn)而成。S稱為錐頂，圓錐面上過錐頂?shù)娜我恢本€稱為圓錐面的素線。,,1圓錐的三視圖,注意輪廓素線的投影與曲面的可見性的判斷,由圓錐面和底面組成。,二、圓錐,,,,,圓錐的三視圖畫圖步驟,S?,,S?,,,,,,B?D?,D?,B?,A?C?,1特殊位置點(diǎn),已知棱錐表面上點(diǎn)的投影1?、2?、3，求其它兩面投影。,,,2在圓錐表面取點(diǎn),S?,,S?,,,,,,B?D?,D?,B?,A?C?,,,,,2一般位置點(diǎn),?輔助素線法,?輔助圓法,如何在圓錐面上作直線,過錐頂作一條素線。,,●,,,已知圓錐表面上點(diǎn)的投影1?、2?，求其它兩面投影。,,,,,,S,,,,,,,,,,,,,三個(gè)視圖分別為三個(gè)和圓球的直徑相等的圓，它們分別是圓球三個(gè)方向輪廓線的投影。,圓母線以它的直徑為軸旋轉(zhuǎn)而成。,1圓球的三視圖,三、圓球,,,圓球的三視圖畫圖步驟,2在圓球表面取點(diǎn),★特殊位置點(diǎn),,,,,,圓球表面取點(diǎn),圓的半徑,★輔助圓法,,,,,,,,,,,,,,,,截?cái)囿w形體被平面截?cái)嗪蠓殖蓛刹糠?，每部分均稱為截?cái)囿w。,?截平面用來截?cái)嘈误w的平面。,?截交線截平面與立體表面的交線。,?截?cái)嗝嬗山痪€圍成的平面圖形。,討論的問題截交線的分析和作圖。,42平面與立體相交,,,42平面與立體相交,平面立體的截交線一定是一個(gè)封閉的平面多邊形，多邊形的各頂點(diǎn)是截平面與被截棱線的交點(diǎn)，即立體被截?cái)鄮讞l棱，那么截交線就是幾邊形。截交線是截平面與立體表面的共有線。,求截平面與立體上被截各棱的交點(diǎn)或截平面與立體表面的交線，然后依次連接而得。,★求平面體截交線的實(shí)質(zhì),★平面體截交線的性質(zhì),421平面體的截交,,,421平面體的截交,?分析截平面與體的相對(duì)位置,?分析截平面與投影面的相對(duì)位置,確定截交線的投影特性,1空間及投影分析,2畫出截交線的投影,?求出截平面與被截棱線的交點(diǎn)，并判斷可見性。,?依次連接各頂點(diǎn)成多邊形，注意可見性。,3完善輪廓。,確定截交線的形狀,★求截交線的步驟,,,一、棱柱的截?cái)?例1求正五棱柱被截切后的俯視圖和左視圖。,,,求截交線,完善輪廓,檢查注意截交線投影的類似性,注意可見性,空間分析和投影分析,,,3?,2?,1?,4?,,,,,,,,,P,5?,,,,,,,,,,正五棱柱被截切后的視圖和立體圖,,,3?,2?,1?,4?,,,,,,,,,P,5?,,,,,,,,A截平面與上、下底面平行，截面為正五邊形,B截平面截?cái)辔鍡l棱,截面為五邊形,C截平面截?cái)嗔鶙l棱,截面為六邊形,D截平面截?cái)嗨臈l棱,截面為四邊形,E截平面截?cái)嗳龡l棱,截面為三邊形,F截平面與側(cè)棱平行,截面為矩形,注意要逐個(gè)截平面分析和繪制截交線。當(dāng)平面體只有局部被截切時(shí)，先假想為整體被截切，求出截交線后再取局部。,,例2補(bǔ)全六棱柱被截切后的俯視圖和左視圖。,,,,,,,,,,,,,,,,,1?2?,,,,,,,,3?4?,例1求四棱錐被截切后的俯視圖和左視圖。,二、棱錐的截?cái)?,,,,,,,,,,,,,,,,,,3?,2?,1?,4?,,,,,,,例2求八棱柱被平面P截切后的俯視圖。,,,,P?,,,,,,,1?,5?,4?,3?,2?,8?,7?,6?,2?3?、6?、7?,1?8?,4?（5?）,1,,5,4,7,2,8,,,,,3,6,,,422曲面體的截交,?截交線是截平面與回轉(zhuǎn)體表面的共有線。,?截交線的形狀取決于回轉(zhuǎn)體表面的形狀及截平面與回轉(zhuǎn)體軸線的相對(duì)位置。,截交線都是封閉的平面圖形（封閉曲線或由直線和曲線圍成）。,1曲面體截交線的性質(zhì),2求曲面體截交線的實(shí)質(zhì),,求截平面與曲面上被截各素線的交點(diǎn)，然后依次光滑連接。,,,422曲面體的截交,⒈空間及投影分析,?分析回轉(zhuǎn)體的形狀以及截平面與回轉(zhuǎn)體軸線的相對(duì)位置。,?分析截平面與投影面的相對(duì)位置，如積聚性、類似性等。找出截交線的已知投影，預(yù)見未知投影。,⒉畫出截交線的投影,截交線的投影為非圓曲線時(shí)，作圖步驟為,?光滑連接各點(diǎn)，并判斷截交線的可見性。,?先找特殊點(diǎn)（外形素線上的點(diǎn)和極限位置點(diǎn)）。,★求截交線的步驟,確定截交線的形狀,確定截交線的投影特性,?補(bǔ)充一般點(diǎn)。,3完善輪廓。,,,由于截平面與圓柱軸線的相對(duì)位置不同，截交線有三種不同的形狀。,一、圓柱的截?cái)?,,圓,橢圓,直線,垂直,傾斜,平行,截交線的側(cè)面投影是什么形狀,截交線的已知投影,★找特殊點(diǎn),★補(bǔ)充一般點(diǎn),★光滑連接各點(diǎn),三、完善輪廓,截交線的空間形狀,一、分析,二、求截交線,,,例1圓柱被正垂面截?cái)?，求作其視圖,,,,,,,,,,,,例1結(jié)果和立體圖,,,,,,,,,,,,,,★空間及投影分析,★求截交線,★完善圓柱輪廓,截平面與體的相對(duì)位置,截平面與投影面的相對(duì)位置,解題步驟,同一立體被多個(gè)平面截切，要逐個(gè)截平面進(jìn)行截交線的分析和作圖。,,,,例2求作圓柱切口開槽后的視圖,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,3′4′,●,●,,,,,,,,,例2結(jié)果和立體圖,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,3′4′,●,●,,,,,,,,,根據(jù)截平面與圓錐軸線的相對(duì)位置不同，截交線有五種形狀。,二、圓錐的截?cái)?,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,截交線的空間形狀,截交線的投影特性,★找特殊點(diǎn),如何找橢圓另一根軸的端點(diǎn)（即最前、最后點(diǎn)）,★補(bǔ)充中間點(diǎn),★光滑連接各點(diǎn),三、完善輪廓,例1圓錐被正垂面截?cái)?，完成三視圖。,一、分析,二、求截交線,56,7‘8,9‘10,,,例1圓錐被正垂面截?cái)?，完成三視圖。,,,例1圓錐被正垂面截切的三視圖和立體圖。,例2求作切口圓錐臺(tái)的左、俯視圖。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,1,2,3‘4’,,,,,,,,,,分析圓錐臺(tái)的切口由三個(gè)平面切割而成，分析各截交線的空間形狀和投影特性。,,,,,,,例2求作切口圓錐臺(tái)的左、俯視圖。,,,切口圓錐臺(tái)的視圖和立體圖。,用任何位置的截平面截割圓球，截交線的形狀都是圓。當(dāng)截平面平行于某一投影面時(shí)，截交線在該投影面上的投影為圓的實(shí)形，其它兩面投影積聚為直線。,三、球體的截?cái)?,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,水平面截圓球的截交線的投影，在俯視圖上為部分圓弧，在側(cè)視圖上積聚為直線。,兩個(gè)側(cè)平面截圓球的截交線的投影，在側(cè)視圖上為部分圓弧，在俯視圖上積聚為直線。,例3求半球體被截后的俯視圖和左視圖。,,,例3求半球體被截后的俯視圖和左視圖。,,,半球體被截后的視圖和立體圖。,43幾何體的尺寸標(biāo)注,431平面立體的尺寸標(biāo)注,平面體一般應(yīng)注長、寬、高尺寸。,,,43幾何體的尺寸標(biāo)注,432曲面體的尺寸標(biāo)注,通常將尺寸注在非圓視圖上，只需一個(gè)視圖即可確定回轉(zhuǎn)體的形狀和大小。,,,432曲面體的尺寸標(biāo)注,常見柱體類形體的尺寸注法,為了讀圖方便，常在能反映柱體形狀特征的視圖上集中標(biāo)注兩個(gè)坐標(biāo)方向的尺寸。,,,433切割體的尺寸標(biāo)注,1基本體切口后的尺寸,,,433切割體的尺寸標(biāo)注,注意在截交線上不能標(biāo)注尺寸。,2基本體穿孔或切槽后的尺寸標(biāo)注,這種形體除注出完整基本體大小尺寸外，還應(yīng)注出槽和孔的大小及位置尺寸。,,,⑴一組孔的定位尺寸,⑶立方體的定位尺寸,⑵圓柱體的定位尺寸,,3、常見基本體尺寸基準(zhǔn)的選擇,,,注意圓孔和圓柱體均應(yīng)從中心線開始標(biāo)注定位尺寸。,,,,完整和不完整的基本體（柱，錐，球，環(huán)）是構(gòu)成形體的基本組成部分，研究它們的投影是為后面學(xué)習(xí)組合體打基礎(chǔ)。本章要求重點(diǎn)掌握。1．基本的三視圖畫法及表面取點(diǎn)平面體表面取點(diǎn)利用平面上取點(diǎn)的方法圓柱表面取點(diǎn)利用柱面投影的積聚法圓錐表面取點(diǎn)用素線法和輔助圓成圓球表面取點(diǎn)用輔助圓法（緯圓法）,本章小結(jié),,,2．截?cái)囿w上的截交線平面體上的截交線，一般是由直線圍成的封閉多邊形。多邊形的也是截平面與棱面的相交?；剞D(zhuǎn)體上的截交線，其形狀取決于被截回轉(zhuǎn)體的軸線的相對(duì)位置。截交線是截平面與回轉(zhuǎn)體表面的共有線。,,,3．解題方法與步驟投影分析分析截平面與被截立體的相對(duì)位置，以確定截交線的形狀。分析截平面與被截立體對(duì)投影面的相對(duì)位置，以確定截交線的投影特征。求截交線當(dāng)截交線的投影為非圓曲線時(shí)，要先找全特殊點(diǎn)，再補(bǔ)充一般點(diǎn)，最后光滑連接曲線，并完善輪廓的投影。,
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簡介：2024/3/9,1,化學(xué)工程基礎(chǔ)復(fù)習(xí),2024/3/9,2,第二章流體流動(dòng)與輸送,內(nèi)容提要本章主要討論化工生產(chǎn)過程中的流體流動(dòng)的基本原理及流體流動(dòng)的基本規(guī)律，并運(yùn)用這些原理與規(guī)律去分析和解決化工生產(chǎn)中的物料輸送問題。基本要求1了解化工生產(chǎn)過程中流體流動(dòng)的基本規(guī)律；2掌握柏努利方程及其在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用；3掌握流體在管內(nèi)流動(dòng)阻力的計(jì)算；4了解流體輸送機(jī)械的工作原理和相關(guān)計(jì)算。,2024/3/9,3,流體靜力學(xué)方程受力分析1）向上作用于薄層底面的總壓力PA2）向下作用于薄層頂面的總壓力（PDP）A3）薄層向下作用的重力ΡGDZA平衡時(shí)所有力相等PA（PDP）AΡGDZA積分得P2P1ΡG（Z1Z2）流體靜力學(xué)基本方程,2024/3/9,4,此數(shù)群被稱之為雷諾準(zhǔn)數(shù)。雷諾準(zhǔn)數(shù)值的大小，可以用來判斷流動(dòng)類型。RE4000，湍流，RE20004000，過渡流。,,,2024/3/9,5,流動(dòng)邊界層,,2024/3/9,6,在Δ距離內(nèi)流體層呈現(xiàn)速度梯度，這個(gè)速度梯度區(qū)稱為流動(dòng)邊界層。層流內(nèi)層或滯流內(nèi)層穩(wěn)定段的長度L0流體流動(dòng)從管道入口開始形成邊界層起直到發(fā)展到邊界層在管道中心匯合為止的長度。層流穩(wěn)定段長度L0/D00575RE湍流一般為圓管直徑的50100倍。,2024/3/9,7,實(shí)際流體的柏努利方程式注意壓頭H’EW/QMG，M；壓頭損失∑HFE失/QMG，M,理想柏努利方程式,2024/3/9,8,柏努利方程的應(yīng)用，要注意以下幾點(diǎn),1選取截面，實(shí)際是確定衡算范圍。截面可以有許多，選取已知條件最多的截面，是選取截面的原則。從數(shù)學(xué)角度講，選取截面就是選邊界條件。2確定基準(zhǔn)面。主要是計(jì)算截面處的相對(duì)位能。一般是選位能較底的那個(gè)截面為基準(zhǔn)面。此時(shí)這個(gè)截面的位能為零。3壓強(qiáng)的單位要統(tǒng)一。要么都用表壓，要么都用絕壓等。如有通大氣的截面，以表壓為單位時(shí)，該處截面表壓為零。,2024/3/9,9,4．大口截面的流速為零。5．上游截面與下游截面的確定。柏努利方程更確切的表達(dá)式為上游截面的三項(xiàng)能量從輸送機(jī)械獲得的能量下游截面的三項(xiàng)能量管道中的摩擦損失能量6．水平管截面確定基準(zhǔn)面時(shí)，一般是取通過管中心的水平面為基準(zhǔn)面。,2024/3/9,10,管內(nèi)流動(dòng)阻力,在管路流動(dòng)阻力分直管阻力和局部阻力。流體流動(dòng)的總阻力損失沿直管流動(dòng)產(chǎn)生的摩擦阻力損失遇到變徑、變向的障礙產(chǎn)生的局部阻力損失壓降△PΡ∑HFΡ（HFH’F,2024/3/9,11,連續(xù)性假定化學(xué)工程中所研究的液體流動(dòng)規(guī)律，不論是液體分子的微觀運(yùn)動(dòng)，還是流體在生產(chǎn)裝置內(nèi)的整體機(jī)械運(yùn)動(dòng)，它都是由無數(shù)流體質(zhì)點(diǎn)所組成的連續(xù)介質(zhì)，因此可以取大量流體分子組成的微團(tuán)為流體運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)，并以這樣的質(zhì)點(diǎn)為研究對(duì)象。理想流體無黏性、在流動(dòng)中不產(chǎn)生摩擦阻力的流體。相對(duì)密度物質(zhì)密度與4℃純水密度之比，用符號(hào)D表示，量綱為一。平均密度各組分密度與其相對(duì)體積分?jǐn)?shù)乘積之和。流體靜力學(xué)方程應(yīng)用U行管壓差計(jì)、微差壓差計(jì)、液位計(jì)、液封。,2024/3/9,12,流量單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)管任意橫截面積的流體量為流量。流速單位時(shí)間內(nèi)流體在導(dǎo)管內(nèi)流過的距離稱為流速。流速的選擇建設(shè)投資費(fèi)用和運(yùn)行操作費(fèi)用綜合考慮經(jīng)濟(jì)流速。穩(wěn)態(tài)流動(dòng)在流體流動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)，任一空間位置上的流量、流速、壓力和密度等物理參數(shù)，只隨空間位置的改變而改變，而不隨時(shí)間變化的流動(dòng)。層流管中流動(dòng)流體的質(zhì)點(diǎn)只沿管軸方向平行流動(dòng)，而不作垂直于管軸的徑向擾動(dòng)。（或稱滯留）,2024/3/9,13,湍流管中流動(dòng)流體的質(zhì)點(diǎn)相互擾混，使流體質(zhì)點(diǎn)的流動(dòng)速率和方向呈現(xiàn)不規(guī)則變化，甚至形成渦流。（或稱紊流）黏性流體流動(dòng)時(shí)，往往產(chǎn)生阻礙流體流動(dòng)的內(nèi)摩擦力的流動(dòng)特性。黏度一般由實(shí)驗(yàn)測定，與壓強(qiáng)關(guān)系不大，但受溫度影響。液體的黏度隨溫度的升高而減小，氣體的黏度隨溫度的升高而增大。單位1P100CP01PAS01NSM2運(yùn)動(dòng)黏度流體黏度Μ與密度Ρ之比，符號(hào)用Ν表示，單位M2S1邊界層壁面附近流速變化較大的區(qū)域，U099U，流動(dòng)阻力主要集中在此區(qū)域。主流區(qū)流速基本不變化，U≥98U，流動(dòng)阻力可忽略。,2024/3/9,14,穩(wěn)定段長度L流體流動(dòng)從管道入口開始形成邊界層起直到發(fā)展到邊界層在管道中心匯合為止的長度。邊界層分離當(dāng)流體通過曲面（圓柱體表面、球面等）流動(dòng)時(shí)，則出現(xiàn)邊界層脫離固體壁面的流動(dòng)現(xiàn)象。還通常發(fā)生在管道截面突然收縮或擴(kuò)大，突然改變流動(dòng)方向，以及流動(dòng)過程中遇到障礙物等處。形體阻力由于固體表面的形狀致使流體流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生漩渦而導(dǎo)致的能量損失。流速分布一半管中心處的流速最大，越靠近管壁流速越小，緊靠管壁的流速等于零。平均流速為最大流速的一半。,2024/3/9,15,直管阻力又稱沿程阻力，是流體沿直管流動(dòng)時(shí)因摩擦而產(chǎn)生的能量損失。局部阻力流體通過管路中的管件、閥門時(shí)，由于變徑、變向等局部障礙，導(dǎo)致邊界層分離產(chǎn)生漩渦而造成的能量損失。摩擦系數(shù)1N流體在管道中流經(jīng)一段與管道直徑相等的距離所造成的壓頭損失與其所具有的動(dòng)壓頭之比。相對(duì)粗糙度Ε/D為管壁絕對(duì)粗糙度Ε和管徑D之比。量綱為一。粗糙度的大小并未改變層流的速度分布和內(nèi)摩擦規(guī)律。,2024/3/9,16,當(dāng)量直徑①非圓形管道流道橫截面積的4倍除以流體浸潤周邊的長度②套管環(huán)隙外管內(nèi)徑與內(nèi)管外徑之差。③當(dāng)量直徑越大，阻力損失越小；圓管阻力損失小于方管。流體流量的測量孔板流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)。前者阻力損失較大。離心泵工作原理先將液體注滿泵殼，葉輪逆時(shí)針高速旋轉(zhuǎn)，將液體甩向葉輪邊緣，產(chǎn)生高的動(dòng)壓頭，由于泵殼液體通道設(shè)計(jì)成界面擴(kuò)大的形狀，高速流體逐漸減速，由動(dòng)壓頭變?yōu)殪o壓頭，所以液體流出泵殼時(shí)具有高壓。在液體被甩向葉輪邊緣的同時(shí)，葉輪中心液體減少，出現(xiàn)負(fù)壓，則常壓下液體不斷補(bǔ)充至葉輪中心處，于是，離心泵葉輪源源不斷輸送液體。,2024/3/9,17,氣縛離心泵啟動(dòng)時(shí)必須先使泵內(nèi)充滿液體，這一操作過程稱為灌泵。如果不進(jìn)行灌泵，泵內(nèi)充滿空氣，則由于空氣密度太小，造成的壓差或泵吸收入口的真空度很小而不能將液體吸入泵內(nèi)的現(xiàn)象。避免氣縛①吸入管應(yīng)不漏入空氣②在吸入管底口安裝底閥，不能使停電時(shí)泵內(nèi)液體流出③不用于輸送因抽吸而沸騰汽化的低沸點(diǎn)液體或高溫液體。揚(yáng)程泵對(duì)每牛頓重力的液體提供的能量，也稱壓頭。單位M。流量泵在單位時(shí)間內(nèi)輸送液體的體積，又稱送液能力。即為體積流量，單位M3S1軸功率電動(dòng)機(jī)或其它原動(dòng)機(jī)直接傳遞給泵軸的功率，用P表示。軸功率大于有效功率PE。離心泵的效率一般在5070之間，有些大型泵可以超過80。為泵選電動(dòng)機(jī)時(shí)，考慮泵在超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)以及機(jī)械傳動(dòng)功率，而計(jì)入適當(dāng)?shù)陌踩禂?shù)，配用電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)大于軸功率。（軸功率越小，安全系數(shù)越大）,2024/3/9,18,離心泵特性曲線①流量增加，泵的揚(yáng)程減?、诹髁吭黾樱S功率增大③隨著流量的增加，離心泵效率先增加，達(dá)到峰值后反而下降。高效區(qū)由于輸送條件的種種限制，往往不能保證泵在最高效率點(diǎn)下工作，于是將最高效率的92區(qū)域規(guī)定為泵的高效區(qū)。氣蝕提高泵的安裝位置，葉輪進(jìn)口的壓強(qiáng)（離心泵的入口壓強(qiáng)稍微大于輸送液體在該溫度下的飽和蒸氣壓）可能降至輸送液體的飽和蒸氣壓，引起液體部分汽化，含氣泡的液體進(jìn)入葉輪后，因壓強(qiáng)升高，旗袍立即聚集，氣泡的消失產(chǎn)生局部真空，周圍液體以高速涌向氣泡中心，造成沖擊和振動(dòng)。尤其當(dāng)氣泡的聚集發(fā)生在葉片表面附近時(shí)，眾多液體質(zhì)點(diǎn)猶如細(xì)小的高頻水錘撞擊著葉片，；另外，氣泡中心可能帶有些氧氣等對(duì)金屬材料發(fā)生化學(xué)腐蝕作用。泵在這種狀態(tài)下長期運(yùn)轉(zhuǎn)將導(dǎo)致葉片過早損壞的現(xiàn)象稱為氣蝕。離心泵在產(chǎn)生氣蝕條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，泵體振動(dòng)并發(fā)出噪聲，流量、揚(yáng)程和效率都將明顯下降，嚴(yán)重時(shí)，吸不上液體。為避免氣蝕現(xiàn)象，泵的安裝高度不應(yīng)太高，以保證葉輪中各處壓強(qiáng)高于液體的飽和蒸氣壓。,2024/3/9,19,泵的安裝高度其中稱為允許吸上真空高度，用表示，也就是所謂的最大安裝高度。第二項(xiàng)為吸入管路上的流體動(dòng)壓頭，當(dāng)較小時(shí)，較大，故吸入管管徑常大于壓出管管徑，其目的就是為了減小吸入管路中的流體動(dòng)壓頭。第三項(xiàng)為吸入管路的阻力損失，為了減小阻力損失以增加泵的安裝高度，在吸入管路上應(yīng)盡量減少管件和閥門的個(gè)數(shù)。輸送液體溫度越高，允許吸上真空高度就越低。泵的性能判定①揚(yáng)程②送液能力（體積流量）。離心泵的類型水泵（B型、D型、SH型）、耐腐蝕泵（F型、油泵（Y型）、泥漿泵（P型）。離心泵的流量調(diào)節(jié)通過關(guān)閉出口閥門的方式調(diào)節(jié)。往復(fù)泵主要由汽缸、活塞、排氣閥和吸氣閥組成，排氣閥和吸氣閥均為單向閥（膨脹體積過大）。分為單動(dòng)和雙動(dòng)往復(fù)泵以及三聯(lián)泵等。其流量調(diào)節(jié)方式為旁路加閥。往復(fù)泵的壓頭與流量無關(guān)，它只受泵體和輸液管路承壓能力的限制，適用于輸送壓頭高且流量比較大的液體；對(duì)于輸送高黏性液體，其效果也比離心泵好，但不宜輸送腐蝕性液體和夾有固體顆粒的懸浮液。,2024/3/9,20,第三章傳熱,傳熱分類包括穩(wěn)態(tài)傳熱與非穩(wěn)態(tài)傳熱。在傳熱進(jìn)行時(shí)，物體各點(diǎn)溫度不隨時(shí)間而變、僅隨位置變化的傳熱過程稱為穩(wěn)態(tài)傳熱。傳熱過程中，溫度總是由溫度高的物料傳至溫度低的物料。傳熱的基本方式按傳熱機(jī)理劃分為熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻射。熱傳導(dǎo)是依靠物體內(nèi)部自由電子運(yùn)動(dòng)或分子振動(dòng)來傳遞熱量。熱對(duì)流是指流體各部分質(zhì)點(diǎn)發(fā)生相對(duì)位移而引起的熱量傳遞，只能發(fā)生在流體中。只要物體的溫度高于絕對(duì)零度，物質(zhì)的原子和分子就會(huì)振動(dòng)而向外發(fā)射各種波長的電磁波，當(dāng)波長為0440UM的電磁波被投射到另一物體上，能夠唄該物體吸收變成熱能，故把這一波長范圍內(nèi)的電磁波稱為熱射線，由于熱的原因而發(fā)出輻射能的現(xiàn)象稱為熱輻射。（黑體）傳熱過程將熱量由壁面一側(cè)通過壁面?zhèn)鞯奖诿媪硪粋?cè)的過程稱為傳熱過程。,2024/3/9,21,間壁式傳熱的三個(gè)步驟熱流體對(duì)壁面的對(duì)流傳熱、間壁的熱傳導(dǎo)、壁面對(duì)冷流體的對(duì)流傳熱。也就是“對(duì)流傳導(dǎo)對(duì)流”串聯(lián)的復(fù)合傳導(dǎo)方式。面積熱流量Q表示通過固體單位傳熱表面積熱流量的大小，也稱熱流量密度。定義為。熱流量在數(shù)值上與傳熱量相等。但意義不同。熱流量與傳熱面積和兩流體的平均溫度差成正比。熱流量計(jì)算公式為，傳熱量的計(jì)算公式，K為總傳熱系數(shù)，為兩流體的平均溫度差，Q為面積熱流量。前者適用于流體，后者適用于固體表面。等溫面指某一瞬間溫度場中具有相同溫度值的點(diǎn)組成的面，是平面或曲面。溫度梯度溫度隨距離的變化率以沿與等面垂直的方向?yàn)樽畲螅@一最大變化率的極限值稱為溫度梯度。,2024/3/9,22,傅里葉定律Q為面積熱流量，Λ為導(dǎo)熱系數(shù)，為溫度梯度。負(fù)號(hào)表示熱流方向和溫度梯度方向相反。導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)在數(shù)值上等于單位時(shí)間內(nèi)，溫度梯度為1KM1時(shí)，經(jīng)過單位到熱面積所傳遞的熱量。它是物質(zhì)導(dǎo)熱能力的標(biāo)志，數(shù)值越大，表示物質(zhì)導(dǎo)熱能力越強(qiáng)。①氣體導(dǎo)熱系數(shù)最小，液體居中，固體（絕緣材料除外）導(dǎo)熱系數(shù)最大②在固體材料中金屬材料導(dǎo)熱系數(shù)最大10100，建筑材料次之011，絕緣材料最小00101。,2024/3/9,23,固體的導(dǎo)熱系數(shù)不僅與物質(zhì)的種類有關(guān)，還與物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、密度、溫度、濕度等因素有關(guān)。除水、甘油的導(dǎo)熱系數(shù)歲溫度升高而增加外，其它液體導(dǎo)熱系數(shù)都隨溫度升高而減小。氣體導(dǎo)熱系數(shù)在很大壓力變化范圍之內(nèi)變化很小，可以忽略，但隨溫度升高而增大。靜止的氣體導(dǎo)熱系數(shù)值很小，其導(dǎo)熱性能差，但對(duì)保溫很有利。熱流量Φ，熱流量正比于傳熱推動(dòng)力，反比于熱阻。熱阻與導(dǎo)熱系數(shù)、傳熱面積成反比，與壁厚成正比。傳熱有效膜假設(shè)由一層厚度為Δ的靜止流體膜所具有的熱阻，恰好和擬考查的對(duì)流傳熱過程的熱阻相當(dāng)，則將該靜止的流體膜稱為傳熱有效膜。定義，并且Α與R互為倒數(shù)關(guān)系。（Α實(shí)際不存在）流體分為液體、氣體、蒸氣三種。其中蒸氣的傳熱膜系數(shù)最大，液體的傳熱膜系數(shù)最小，氣體居中。,2024/3/9,24,當(dāng)流體呈湍流流動(dòng)時(shí)，Α值隨著RE的增大和層流內(nèi)層的厚度減薄而增大。強(qiáng)制對(duì)流時(shí)流體的速度高于自然對(duì)流，故前者的傳熱膜系數(shù)較大。間壁兩側(cè)流體間傳熱的總熱阻等于兩側(cè)流體的對(duì)流傳熱的熱阻與間壁傳熱熱租之和。K值提高K值通常應(yīng)改善傳熱膜系數(shù)較小一側(cè)流體的傳熱條件。清垢常用機(jī)械法、化學(xué)法（酸堿處理）、溶劑法（或?qū)ｉT配置的表面活性劑處理）。流體流向并流（冷熱流體在間壁兩側(cè)以相同的方向流動(dòng)）、逆流（冷熱流體在間壁兩側(cè)以相反的方向流動(dòng)）、錯(cuò)流（冷熱流體在間壁兩側(cè)彼此呈垂直方向流動(dòng)）、折流（冷熱流體之一在間壁一側(cè)只按一個(gè)方向流動(dòng)，而另一側(cè)的流體先與其做并流流動(dòng)，然后折回與其做逆流流動(dòng)，如此往復(fù)）。,2024/3/9,25,在相同K值的條件下，未完成同樣的熱負(fù)荷（Φ相同），采用逆流操作，可以節(jié)省傳熱面積；或在傳熱面積相同時(shí)采用逆流操作可以提高熱流量。此外逆流操作還可以減少加熱劑或冷卻劑的使用量。并流操作只適用于在加熱熱敏材料時(shí)防止溫度差過大的場合。多層列管式換熱器由于流道變窄，流速增加，傳熱膜系數(shù)增大，對(duì)傳熱有利，但是流速增加使流體流動(dòng)的沿程阻力增大，工業(yè)多用24程。強(qiáng)化傳熱目的減少初設(shè)計(jì)的傳熱面積，以減少傳熱器的體積和質(zhì)量；提高換熱器得換熱能力；使換熱器在較低溫下工作；減少換熱阻力，以減少換熱器的動(dòng)力消耗。強(qiáng)化傳熱途徑增大傳熱面積；增大平均溫度差；增大總傳熱系數(shù)（減小熱阻加大流速、清除垢層）。,2024/3/9,26,,令,由于溫差沿著傳熱壁面變化,,（4）稱為熱交換基本方程,式中K傳熱系數(shù)，單位與Α相同即（W/M2K）,（4）,2024/3/9,27,若傳熱面為平壁，則,這時(shí),,（5）,若傳熱面積有垢層時(shí)，,2024/3/9,28,傳熱平均溫度差,2024/3/9,29,3、逆流、并流時(shí)對(duì)數(shù)平均溫度差,工業(yè)上最常用的是逆流和并流。平均溫度差要用冷熱流體進(jìn)出口溫度差的對(duì)數(shù)平均值計(jì)算,,2024/3/9,30,,在計(jì)算中，取數(shù)值大的為ΔT1，小的為ΔT2，以保證分子和分母都是正數(shù)。,若,可用算術(shù)平均值代替對(duì)數(shù)平均值，即,,2024/3/9,31,本章小結(jié),傳熱方式傳熱計(jì)算傳熱設(shè)備,,,2024/3/9,32,第四章傳質(zhì)分離基礎(chǔ),在含有兩個(gè)或兩個(gè)以上組分的混合體系中，若有濃度梯度存在，某以組分（或某些組分）將由高濃度區(qū)向低濃度區(qū)移動(dòng)，該移動(dòng)過程稱為傳質(zhì)過程。傳質(zhì)過程可以在單相中進(jìn)行，也可以是在兩相中進(jìn)行。兩相間傳質(zhì)是分離過程的基礎(chǔ),2024/3/9,33,傳質(zhì)分離操作的種類,分離過程可分為機(jī)械分離和傳質(zhì)分離。機(jī)械分離的對(duì)象是非均相的混合物料，利用該混合物中組分間的密度、尺寸等物性差異將其分離。（過濾、沉降、離心分離等）傳質(zhì)分離過程是針對(duì)各種均相混合物料的分離，如酒精與水德混合物的分離。,混合物分離操作,,非均相混合物的分離,,沉降,過濾,均相混合物的分離,,氣體吸收,液體精餾,液液萃取,2024/3/9,34,分離過程機(jī)械分離與傳質(zhì)分離。機(jī)械分離的對(duì)象是非均相的混合物料，利用該混合物中組分間的密度、尺寸等物性差異將其分離，包括過濾、沉淀、離心分離等。傳質(zhì)分離過程是針對(duì)各種均相混合物料的分離，包括氣體吸收、液體精餾、液液萃取。常見的傳質(zhì)分離操作蒸餾、吸收與解吸、液液萃取、吸附、干燥、膜分離、熱擴(kuò)散。傳質(zhì)機(jī)理分子擴(kuò)散和對(duì)流擴(kuò)散。分子擴(kuò)散是由物質(zhì)分子的微觀隨機(jī)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的擴(kuò)散，分為等物質(zhì)的量反向穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散和單方向擴(kuò)散（屬于穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散，也稱通過停滯介質(zhì)的擴(kuò)散）。依靠流體內(nèi)部漩渦的強(qiáng)烈混合而引起的物質(zhì)傳遞過程稱為渦流擴(kuò)散，湍流流體與兩相界面之間物質(zhì)的傳遞既有分子擴(kuò)散也有渦流擴(kuò)散，合稱對(duì)流擴(kuò)散。,2024/3/9,35,FICK定律，為組分A的分子擴(kuò)散通量，即單位時(shí)間內(nèi)，組分A通過與擴(kuò)散方向相垂直的單位面積上的物質(zhì)的量，為擴(kuò)散系數(shù)，是物質(zhì)分子擴(kuò)散的屬性。等物質(zhì)的量反向穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散擴(kuò)散發(fā)生在氣相混合物內(nèi)或兩組分性質(zhì)相似的液相中時(shí)，A相和B相的傳質(zhì)系數(shù)相等。對(duì)于體系中僅發(fā)生單純的分子擴(kuò)散而沒有物料的主體流動(dòng)存在下，組分的傳質(zhì)通量和其分子擴(kuò)散通量相等。,2024/3/9,36,雙膜理論①呈湍流流動(dòng)的兩流體接觸面的兩側(cè)，分別存在著流體的有效膜層，溶質(zhì)以穩(wěn)態(tài)分子擴(kuò)散形式通過這兩個(gè)膜層，膜層的厚度歲流體的流動(dòng)狀態(tài)而變化②兩流體間的傳質(zhì)阻力都集中在兩個(gè)膜層內(nèi)，膜層以外的兩相流體主體，不存在濃度梯度③在兩相接觸的界面上，兩相都達(dá)到平衡狀態(tài)。氣液相際傳質(zhì)步驟組分A從氣相主體以湍流擴(kuò)散方式達(dá)到氣膜邊界，分壓為P；再以分子擴(kuò)散方式穿過氣膜層達(dá)到兩相的界面，分壓為PAI；在界面上組分A不受任何阻力溶解與液相中，濃度為CAI,,并與氣相PAI呈平衡；接著組分A又以分子擴(kuò)散方式穿過液膜層達(dá)到液膜邊界，濃度為CA；最后組分A以湍流擴(kuò)散方式轉(zhuǎn)移到液相主體。,2024/3/9,37,37,DE渦流擴(kuò)散系數(shù)。非物性常數(shù)，與湍動(dòng)程度有關(guān)，且與流體質(zhì)點(diǎn)所處位置有關(guān)，很難測定。,湍流流體中進(jìn)行渦流擴(kuò)散的同時(shí)，也存在著分子擴(kuò)散。,湍流DE占主要地位。,2、對(duì)流擴(kuò)散,層流D占主要地位；,D擴(kuò)散系數(shù)。在溫度壓力不變時(shí)為常數(shù),依靠流體內(nèi)部漩渦的強(qiáng)烈混合而引起的物質(zhì)傳遞稱為渦流擴(kuò)散。,2024/3/9,38,第五章吸收,主要內(nèi)容,,吸收操作的概述；氣液相平衡及吸收推動(dòng)力；吸收速率方程；低濃度氣體吸收過程的計(jì)算；其他類型吸收過程簡介。,2024/3/9,39,什么是吸收,吸收是工業(yè)生產(chǎn)中用來分離混合氣體的一種重要單元操作。,◆原理吸收是利用混合氣中各組分在溶劑中的溶解度的差異分離氣體混合物。,2024/3/9,40,實(shí)例,煤氣生產(chǎn)中的苯回收流程,在煉焦和制取城市煤氣生產(chǎn)中，焦?fàn)t煤氣內(nèi)含有少量的苯、甲苯類低碳?xì)浠衔锏恼羝s35G/M3），應(yīng)予以分離。,吸收,,解吸,流程見例圖,,吸收操作流程,由流程可知三點(diǎn),2024/3/9,41,吸收利用氣體混合物中各組分在同一溶劑中溶解性的差異，在混合氣體中加入某種溶劑，使氣體中的某一或某些組分向液相轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)氣體混合物分離的操作。吸收操作流程富油貯槽吸收塔冷卻器換熱器（泵1回收溶劑）泵2解吸塔（洗油貯槽）冷凝冷卻器液體分層器分離。吸收分類物理吸收和化學(xué)吸收、等溫吸收和非等溫吸收、單組分吸收和多組分吸收。相律FCΦ2，C為獨(dú)立組分?jǐn)?shù)，Φ為相數(shù)，F(xiàn)表示影響因數(shù)，即自由度。,2024/3/9,42,物質(zhì)的量的比（氣相），（液相），物質(zhì)的量的比與摩爾分?jǐn)?shù)間的關(guān)系為溶解度曲線溶解度曲線上任意一點(diǎn)表示平衡狀態(tài)時(shí)的氣液組成，說明要使氣體在溶液里達(dá)到某一濃度，液面上方必須維持該氣體一定的平衡分壓。同一物系，在相同溫度下，氣體的溶解度隨著該組分在氣相中的分壓增大而增大，在相同的平衡分壓下，氣體的溶解度隨溫度的升高而減小。,2024/3/9,43,溶解度曲線溶解度曲線上任意一點(diǎn)表示平衡狀態(tài)時(shí)的氣液組成，說明要使氣體在溶液里達(dá)到某一濃度，液面上方必須維持該氣體一定的平衡分壓。同一物系，在相同溫度下，氣體的溶解度隨著該組分在氣相中的分壓增大而增大，在相同的平衡分壓下，氣體的溶解度隨溫度的升高而減小。氣體分類易溶氣體（氨氣）、中等可溶氣體（二氧化硫）、微溶的氣體（氧氣）。微溶氣體與液體接觸時(shí)需要液面上方分壓較大，易溶氣體與液體接觸時(shí)需要液面上方分壓較小。并且易知加壓與降溫有利于吸收，升溫和減壓有利于解吸。,2024/3/9,44,亨利定律在總壓不大（小于5MPA）時(shí)，在一定溫度下，稀溶液上方溶質(zhì)的平衡分壓與其在液相中的摩爾分?jǐn)?shù)成正比E為亨利系數(shù)，單位PA）；氣相組成用平衡分壓，液相組成用物質(zhì)的量濃度表示，亨利定律為,（H為溶解度系數(shù)，單位），二者關(guān)系為溶質(zhì)在氣相和液相中的組成均用摩爾分?jǐn)?shù)表示，亨利定律為M為相平衡常數(shù)，量綱為一），二者關(guān)系為降低溫度和增大總壓都可使M值減小，氣體的溶解度增大。相平衡與吸收過程的關(guān)系利用相平衡判斷傳質(zhì)過程的方向（或者,即發(fā)生吸收過程）；利用相平衡判斷傳質(zhì)過程的極限（）；分析傳質(zhì)過程的推動(dòng)力，并判斷過程進(jìn)行的難易（與越大，表示傳質(zhì)過程的推動(dòng)力越大，則傳質(zhì)速率越大）。,
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簡介：蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系,第四章配位滴定法,上頁,下頁,概述,乙二胺四乙酸的性質(zhì)及其配合物,配位解離平衡及影響因素,配位滴定法原理,教學(xué)指導(dǎo),金屬指示劑,提高配位滴定選擇性的方法,配位滴定的應(yīng)用,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系,第四章配位滴定法,上頁,下頁,教學(xué)目標(biāo)了解乙二胺四乙酸的性質(zhì)及配合物了解配位解離平衡及影響因素掌握配位滴定法的原理認(rèn)識(shí)金屬指示劑的作用原理學(xué)習(xí)配位滴定的應(yīng)用重點(diǎn)與難點(diǎn)配位滴定法的原理金屬指示劑的作用原理配位滴定的應(yīng)用,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系,第四章配位滴定法,上頁,下頁,概述配位滴定法是以配位反應(yīng)為基礎(chǔ)的滴定分析方法，亦稱絡(luò)合滴定法。在化學(xué)反應(yīng)中，配位反應(yīng)是非常普遍的。但在1945年氨羧配位體用于分析化學(xué)以前，配位滴定法的應(yīng)用卻非常有限，這是由于許多無機(jī)配合物不夠穩(wěn)定，不符合滴定反應(yīng)的要求；在配位過程中有逐級(jí)配位現(xiàn)象產(chǎn)生，各級(jí)穩(wěn)定常數(shù)相差又不大，以至滴定終點(diǎn)不明顯。自從滴定分析中引入了氨羧配位體之后，配位滴定法才得到了迅速的發(fā)展。氨羧配位體可與金屬離子形成很穩(wěn)定的、而且組成一定的配合物，克服了無機(jī)配位體的缺點(diǎn)。利用氨羧配位體進(jìn)行定量分析的方法又稱為氨羧配位滴定?？梢灾苯踊蜷g接測定許多種元素。,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系,第四章配位滴定法,上頁,下頁,氨羧配位體是一類含有以氨基二乙酸基團(tuán)NCH2COOH2為基體的有機(jī)配位體，它含有配位能力很強(qiáng)的氨氮和羧氧兩種配位原子，能與多數(shù)金屬離子形成穩(wěn)定的可溶性配合物。氨羧配位體的種類很多，比較重要的有乙二胺四乙酸簡稱EDTA,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系,第四章配位滴定法,上頁,下頁,環(huán)己烷二胺四乙酸簡稱CDTA或DCTA,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系,第四章配位滴定法,上頁,下頁,乙二醇二乙醚二胺四乙酸簡稱EGTA,乙二胺四丙酸簡稱EDTP,在配位滴定中，以乙二胺四乙酸最為重要。,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系,第四章配位滴定法,上頁,下頁,乙二胺四乙酸的性質(zhì)及其配合物一、乙二胺四乙酸及其二鈉鹽乙二胺四乙酸ETHYLENEDIAMINETETRAACETICACID,簡稱EDTA是一種四元酸。習(xí)慣上用H4Y表示。由于它在水中的溶解度很小在22℃時(shí)，每100ML水中僅能溶解002G，故常用它的二鈉鹽NA2H2Y2H2O，一般也簡稱EDTA。后者的溶解度大在22℃時(shí)，每100ML水中能溶解111G，其飽和水溶液的濃度約為03MOLL1。在水溶液中，乙二胺四乙酸具有雙偶極離子結(jié)構(gòu),蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系,第四章配位滴定法,上頁,下頁,乙二胺四乙酸的性質(zhì)及其配合物一、乙二胺四乙酸及其二鈉鹽乙二胺四乙酸ETHYLENEDIAMINETETRAACETICACID,簡稱EDTA是一種四元酸。習(xí)慣上用H4Y表示。由于它在水中的溶解度很小在22℃時(shí)，每100ML水中僅能溶解002G，故常用它的二鈉鹽NA2H2Y2H2O，一般也簡稱EDTA。后者的溶解度大在22℃時(shí)，每100ML水中能溶解111G，其飽和水溶液的濃度約為03MOLL1。在水溶液中，乙二胺四乙酸具有雙偶極離子結(jié)構(gòu),蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系,第四章配位滴定法,上頁,下頁,可見EDTA在水溶液中以H6Y2、H5Y、H4Y、H3Y、H2Y2、HY3和Y4等七種型體存在，當(dāng)PH不同時(shí)，各種存在型體所占的分布分?jǐn)?shù)Δ是不同的。根據(jù)計(jì)算，可以繪制不同PH時(shí)EDTA溶液中各種存在型體的分布曲線，如圖所示。,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系,第四章配位滴定法,上頁,下頁,在不同PH時(shí)，EDTA的主要存在型體列于下表中。,在這七種型體中，只有Y4能與金屬離子直接配位。所以溶液的酸度越低，Y4的分布分?jǐn)?shù)越大，EDTA的配位能力越強(qiáng)。,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系,第四章配位滴定法,上頁,下頁,二、EDTA與金屬離子的配合物EDTA分子具有兩個(gè)氨氮原子和四個(gè)羧氧原子，都有孤對(duì)電子，即有6個(gè)配位原子。因此，絕大多數(shù)的金屬離子均能與EDTA形成多個(gè)五元環(huán)，例如EDTA與CA2、FE3的配合物的結(jié)構(gòu)如圖所示。,EDTA與CA2、FE3的配合物的結(jié)構(gòu)示意圖,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系,第四章配位滴定法,上頁,下頁,從圖中可以看出，EDTA與金屬離子形成五個(gè)五元環(huán)四個(gè)┌─M─┐五元環(huán)及一個(gè)┌─M─┐五元環(huán)，具有這類環(huán)狀結(jié)構(gòu)的螯合物是很穩(wěn)定的。由于多數(shù)金屬離子的配位數(shù)不超過6，所以EDTA與大多數(shù)金屬離子可形成1∶1型的配合物，只有極少數(shù)金屬離子，如鋯Ⅳ和鉬Ⅵ等例外。,OCCN,MCCN,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系,第四章配位滴定法,上頁,下頁,無色的金屬離子與EDTA配位時(shí)，則形成無色的螯合物，有色的金屬離子與EDTA配位時(shí)，一般則形成顏色更深的螯合物。例如,綜上所述，EDTA與絕大多數(shù)金屬離子形成的螯合物具有下列特點(diǎn)1計(jì)量關(guān)系簡單，一般不存在逐級(jí)配位現(xiàn)象；2配合物十分穩(wěn)定，且水溶性極好，使配位滴定可以在水溶液中進(jìn)行。這些特點(diǎn)使EDTA滴定劑完全符合分析測定的要求，而被廣泛使用。,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系,第四章配位滴定法,上頁,下頁,配位解離平衡及影響因素一、EDTA與金屬離子的主反應(yīng)及配合物的穩(wěn)定常數(shù)EDTA與金屬離子大多形成1∶1型的配合物，反應(yīng)通式如下,書寫時(shí)省略離子的電荷數(shù)，簡寫為,此反應(yīng)為配位滴定的主反應(yīng)。平衡時(shí)配合物的穩(wěn)定常數(shù)為,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系,第四章配位滴定法,上頁,下頁,EDTA與一些常見金屬離子的配合物的穩(wěn)定常數(shù)溶液離子強(qiáng)度I01MOLL1，溫度20℃,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系,第四章配位滴定法,上頁,下頁,從表中可以看出，金屬離子與EDTA配合物的穩(wěn)定性隨金屬離子的不同而差別較大。堿金屬離子的配合物最不穩(wěn)定，LGKMY在2～3；堿土金屬離子的配合物，LGKMY在8～11；二價(jià)及過渡金屬離子、稀土元素及AL3的配合物，LGKMY在15～19；三價(jià)、四價(jià)金屬離子和HG2的配合物，LGKMY＞20。這些配合物的穩(wěn)定性的差別，主要決定于金屬離子本身的離子電荷數(shù)、離子半徑和電子層結(jié)構(gòu)。離子電荷數(shù)越高，離子半徑越大，電子層結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，配合物的穩(wěn)定常數(shù)就越大。這些是金屬離子方面影響配合物穩(wěn)定性大小的本質(zhì)因素。此外，溶液的酸度、溫度和其它配位體的存在等外界條件的變化也影響配合物的穩(wěn)定性。,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系,第四章配位滴定法,上頁,下頁,二、副反應(yīng)及副反應(yīng)系數(shù)實(shí)際分析工作中，配位滴定是在一定的條件下進(jìn)行的。例如，為控制溶液的酸度，需要加入某種緩沖溶液；為掩蔽干擾離子，需要加入某種掩蔽劑等。在這種條件下配位滴定，除了M和Y的主反應(yīng)外，還可能發(fā)生如下一些副反應(yīng),蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系,第四章配位滴定法,上頁,下頁,式中L為輔助配位體；N為干擾離子。反應(yīng)物M或Y發(fā)生副反應(yīng)，不利于主反應(yīng)的進(jìn)行。反應(yīng)產(chǎn)物MY發(fā)生副反應(yīng)，則有利于主反應(yīng)進(jìn)行，但這些混合配合物大多不太穩(wěn)定，可以忽略不計(jì)。下面主要討論對(duì)配位平衡影響較大的酸效應(yīng)和配位效應(yīng)。1EDTA的酸效應(yīng)及酸效應(yīng)系數(shù)上式中KMY是描述在沒有任何副反應(yīng)時(shí)，配位反應(yīng)進(jìn)行的程度。當(dāng)Y與H發(fā)生副反應(yīng)時(shí)，未與金屬離子配位的配位體除了游離的Y外，還有HY，H2Y，，H6Y等，因此未與M配位的EDTA濃度應(yīng)等于以上七種形式濃度的總和，以Y′表示,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系,第四章配位滴定法,上頁,下頁,由于氫離子與Y之間的副反應(yīng)，使EDTA參加主反應(yīng)的能力下降，這種現(xiàn)象稱為酸效應(yīng)。其影響程度的大小，可用酸效應(yīng)系數(shù)ΑYH來衡量,ΑYH表示在一定PH下未與金屬離子配位的EDTA各種型體的總濃度是游離的Y濃度的多少倍。顯然，ΑYH是Y的分布分?jǐn)?shù)ΔY的倒數(shù)。即,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系,第四章配位滴定法,上頁,下頁,經(jīng)推導(dǎo)可得,式中KA1，KA2，，KA6是EDTA的各級(jí)解離常數(shù)，根據(jù)各級(jí)解離常數(shù)值，按式可以計(jì)算出在不同PH下的ΑYH值。ΑYH1，說明Y沒有副反應(yīng)，ΑYH值越大，酸效應(yīng)越嚴(yán)重。,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系,第四章配位滴定法,上頁,下頁,例計(jì)算PH50時(shí)EDTA的酸效應(yīng)系數(shù)ΑYH。解已知EDTA的各級(jí)解離常數(shù)KA1～KA6分別為1009，1016，1020，10267，10616，101026，所以PH50時(shí)，,不同PH時(shí)的LGΑYH值列于下表。,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系,第四章配位滴定法,上頁,下頁,從表中可以看出，多數(shù)情況下ΑYH不等于1，Y′總是大于Y，只有在PH＞12時(shí)，ΑYH才等于1，EDTA幾乎完全解離為Y，此時(shí)EDTA的配位能力最強(qiáng)。,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系,第四章配位滴定法,上頁,下頁,2金屬離子的配位效應(yīng)及配位效應(yīng)系數(shù)金屬離子的配位效應(yīng)是指溶液中其它配位體輔助配位體、緩沖溶液中的配位體或掩蔽劑等能與金屬離子配位所產(chǎn)生的副反應(yīng)，使金屬離子參加主反應(yīng)能力降低的現(xiàn)象。當(dāng)有配位效應(yīng)存在時(shí)，未與Y配位的金屬離子，除游離的M外，還有ML，ML2，，MLN等，以M′表示未與Y配位的金屬離子總濃度，則。,由于L與M配位使M降低，影響M與Y的主反應(yīng)，其影響可用配位效應(yīng)系數(shù)ΑML表示,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系,第四章配位滴定法,上頁,下頁,ΑML表示未與Y配位的金屬離子的各種形式的總濃度是游離金屬離子濃度的多少倍。當(dāng)ΑML1時(shí)，M′M，表示金屬離子沒有發(fā)生副反應(yīng)，ΑML值越大，副反應(yīng)越嚴(yán)重。若用K1，K2，，KN表示配合物MLN的各級(jí)穩(wěn)定常數(shù)，即,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系,第四章配位滴定法,上頁,下頁,將K的關(guān)系式代入式，并整理得,化學(xué)手冊中還常常給出配合物的累積穩(wěn)定常數(shù)ΒI的數(shù)據(jù)，ΒI與穩(wěn)定常數(shù)KI之間的關(guān)系為,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系,第四章配位滴定法,上頁,下頁,將Β的關(guān)系式代入式中得,可以看出，游離配位體的濃度越大，或其配合物穩(wěn)定常數(shù)越大，則配位效應(yīng)系數(shù)越大，不利于主反應(yīng)的進(jìn)行。三、條件穩(wěn)定常數(shù)在沒有任何副反應(yīng)存在時(shí)，配合物MY的穩(wěn)定常數(shù)用KMY表示，它不受溶液濃度、酸度等外界條件影響，所以又稱絕對(duì)穩(wěn)定常數(shù)。當(dāng)M和Y的配合反應(yīng)在一定的酸度條件下進(jìn)行，并有EDTA以外的其它配位體存在時(shí)，將會(huì)引起副反應(yīng)，從而影響主反應(yīng)的進(jìn)行。此時(shí)，穩(wěn)定常數(shù),蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系,第四章配位滴定法,上頁,下頁,KMY已不能客觀地反映主反應(yīng)進(jìn)行的程度，穩(wěn)定常數(shù)的表達(dá)式中，Y應(yīng)以Y′替換，M應(yīng)以M′替換，這時(shí)配合物的穩(wěn)定常數(shù)應(yīng)表示為,這種考慮副反應(yīng)影響而得出的實(shí)際穩(wěn)定常數(shù)稱為條件穩(wěn)定常數(shù)。K′MY是條件穩(wěn)定常數(shù)的籠統(tǒng)表示，有時(shí)為明確表示哪個(gè)組分發(fā)生了副反應(yīng)，可將“′”寫在發(fā)生副反應(yīng)的該組分符號(hào)的右上方。配位滴定法中，一般情況下，對(duì)主反應(yīng)影響較大的副反應(yīng)是EDTA的酸效應(yīng)和金屬離子的配位效應(yīng)，其中尤以酸效應(yīng)影響更大。如不考慮其它副反應(yīng)，僅考慮EDTA的,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系,第四章配位滴定法,上頁,下頁,酸效應(yīng)，則式變?yōu)?上式是討論配位平衡的重要公式，它表明MY的條件穩(wěn)定常數(shù)隨溶液的酸度而變化。,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系,第四章配位滴定法,上頁,下頁,配位滴定法原理,一、滴定曲線,圖A為EDTA滴定CA2的滴定曲線。由于CA2既不易水解也不與其它配位劑反應(yīng)，只需考慮EDTA的酸效應(yīng)，利用式,即可計(jì)算不同階段溶液中被滴定的CA2的濃度，計(jì)算的思路類同于酸堿滴定。配位滴定中，滴定突躍的大小決定于配合物的條件穩(wěn)定常數(shù)K′MY和金屬離子的起始濃度。配合物的條件穩(wěn)定常數(shù)越大，滴定突躍的范圍就越大；當(dāng)K′MY一定時(shí)，金屬離子的起始濃度越大，滴定突躍的范圍就越大。,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系,第四章配位滴定法,上頁,下頁,濃度改變僅影響配位滴定曲線的前側(cè)，與酸堿滴定中一元弱酸堿滴定情況相似,條件穩(wěn)定常數(shù)改變僅影響滴定曲線后側(cè)，化學(xué)計(jì)量點(diǎn)前按反應(yīng)剩余的M’計(jì)算PM’，與K’MY無關(guān),蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系,第四章配位滴定法,上頁,下頁,二、酸效應(yīng)曲線和滴定金屬離子的最小PH從上節(jié)的例題中可以看到，在PH20時(shí)，ZNY的條件穩(wěn)定常數(shù)K′ZNY僅為10299，配位反應(yīng)不完全，顯然在該酸度條件下不能進(jìn)行滴定；當(dāng)將酸度降低即提高PH時(shí)，LGΑYH變小，有利于形成更多的配合物，配合反應(yīng)趨向完全，于PH50時(shí)，K′ZNY101005，說明ZNY已相當(dāng)穩(wěn)定，能夠進(jìn)行滴定分析。這表明，對(duì)于配合物ZNY來說，在PH20～50之間，存在著可以滴定與不可以滴定的界限。因此，需要求出對(duì)不同的金屬離子進(jìn)行滴定時(shí)，允許的最高酸度，即最小PH值。在配位滴定中，當(dāng)目測終點(diǎn)與化學(xué)計(jì)量點(diǎn)二者PMPMLGM的差值ΔPM為±02PM單位，允許的,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系,第四章配位滴定法,上頁,下頁,終點(diǎn)誤差為±01％時(shí)，根據(jù)有關(guān)公式，可推導(dǎo)出準(zhǔn)確測定單一金屬離子的條件是,式中C為金屬離子的濃度。對(duì)于102MOLL1的ZN2，則上式改寫為,將LGKZNY1650,LGK′ZNY≥8代入式，可得LGΑYH≤850，查表可知，當(dāng)PH≥40時(shí)，就可使LGΑYH≤850，進(jìn)而保證LGK′ZNY≥8，滿足LGCK′MY≥6的要求，即對(duì)102MOLL1的ZN2而言，當(dāng)PH≥40時(shí)，可以進(jìn)行滴定；而PH＜40，就不能保證準(zhǔn)確測定，因而不能滴定，PH40即為滴定102MOLL1ZN2的最小PH。,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系,第四章配位滴定法,上頁,下頁,對(duì)于不同的金屬離子，可求出其允許的最小PH，下圖為102MOLL1金屬離子在允許終點(diǎn)誤差為±01％時(shí)的最小PH所連成的曲線，稱為EDTA酸效應(yīng)曲線。從酸效應(yīng)曲線可以方便地查到各種金屬離子允許的最小PH。例如，LGKFEY251，可查得PH10，要求在滴定102MOLL1的FE3時(shí)，應(yīng)使PH≥10。,酸效應(yīng)曲線金屬離子濃度001MOLL1，允許測定的相對(duì)誤差為±01％,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系,第四章配位滴定法,上頁,下頁,實(shí)際測定某金屬離子時(shí)，應(yīng)將PH控制在大于最小PH且金屬離子又不發(fā)生水解的范圍之內(nèi)。最后強(qiáng)調(diào)指出，酸效應(yīng)曲線是在一定條件和要求下得出的，只考慮了酸度對(duì)EDTA的影響，沒有考慮酸度對(duì)金屬離子和MY的影響，更沒有考慮其它配位體存在的影響，因此它是較粗糙的，只能提供參考。實(shí)際分析中，合適的酸度選擇應(yīng)結(jié)合實(shí)驗(yàn)來確定。,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系,第四章配位滴定法,上頁,下頁,金屬指示劑在配位滴定中廣泛采用金屬指示劑來指示滴定終點(diǎn)。一、金屬指示劑的作用原理金屬指示劑是一些有機(jī)配位劑，能同金屬離子M形成有色配合物，其顏色與游離指示劑本身的顏色不同，從而指示滴定的終點(diǎn)。現(xiàn)以鉻黑T以IN表示為例，說明金屬指示劑的作用原理。,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系,第四章配位滴定法,上頁,下頁,許多金屬指示劑不僅具有配位體的性質(zhì)，而且在不同的PH范圍內(nèi)，指示劑本身會(huì)呈現(xiàn)不同的顏色。例如，鉻黑T指示劑就是一種三元弱酸，它本身能隨溶液PH的變化而呈現(xiàn)不同的顏色PH＜6時(shí)，鉻黑T呈現(xiàn)紅色；,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系,第四章配位滴定法,上頁,下頁,PH＞12時(shí)，呈現(xiàn)橙色。顯然，在PH＜6或者PH＞12時(shí)，游離鉻黑T的顏色與配合物MIN的顏色沒有顯著區(qū)別，只有在PH為8～11的酸度條件下進(jìn)行滴定，到終點(diǎn)時(shí)才會(huì)發(fā)生由紅色到藍(lán)色的顏色突變。因此選用金屬指示劑，必須注意選擇合適的PH范圍。,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系,第四章配位滴定法,上頁,下頁,二、金屬指示劑必須具備的條件從上述鉻黑T的例子中可以看到，金屬指示劑必須具備下列幾個(gè)條件,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系,第四章配位滴定法,上頁,下頁,三、使用金屬指示劑時(shí)可能出現(xiàn)的問題1指示劑的封閉現(xiàn)象有的指示劑能與某些金屬離子生成極穩(wěn)定的配合物，這些配合物較對(duì)應(yīng)的MY配合物更穩(wěn)定，以致到達(dá)化學(xué)計(jì)量點(diǎn)時(shí)滴入過量EDTA，指示劑也不能釋放出來，溶液顏色不變化，這叫指示劑的封閉現(xiàn)象。例如，用鉻黑T作指示劑，在PH10的條件下，用EDTA滴定CA2、MG2時(shí)，F(xiàn)E3、AL3、NI2和CO2對(duì)鉻黑T有封閉作用，這時(shí)，可加入少量三乙醇胺掩蔽FE3、AL3和KCN掩蔽NI2和CO2以消除干擾。,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系,第四章配位滴定法,上頁,下頁,2指示劑的僵化現(xiàn)象有些指示劑和金屬離子配合物在水中的溶解度小，使EDTA與指示劑金屬離子配合物MIN的置換緩慢，終點(diǎn)的顏色變化不明顯，這種現(xiàn)象稱為指示劑僵化。這時(shí)，可加入適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)溶劑或加熱，以增大其溶解度。例如，用PAN作指示劑時(shí)，可加入少量的甲醇或乙醇，也可將溶液適當(dāng)加熱以加快置換速度，使指示劑的變色敏銳一些。3指示劑的氧化變質(zhì)現(xiàn)象金屬指示劑大多數(shù)是具有許多雙鍵的有色化合物，易被日光、氧化劑、空氣所分解；有些指示劑在水溶液中不穩(wěn)定，日久會(huì)變質(zhì)。如鉻黑T、鈣指示劑的水溶液均易氧化變質(zhì)，所以常配成固體混合物或加入具有還原性的物質(zhì)來配成溶液，如加入鹽酸羥胺等還原劑。,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系,第四章配位滴定法,上頁,下頁,四、常用的金屬指示劑一些常用金屬指示劑的主要使用情況列于下表。,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系,第四章配位滴定法,上頁,下頁,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系,第四章配位滴定法,上頁,下頁,除此表所列指示劑外，還有一種CUPAN指示劑，它是CUEDTA與少量PAN的混合溶液。用此指示劑可滴定許多金屬離子，一些與PAN配位不夠穩(wěn)定或不顯色的離子，可以用此指示劑進(jìn)行滴定。例如，在PH10時(shí)，用此指示劑，以EDTA滴定CA2，其變色過程是最初，溶液中CA2濃度較高，它能奪取CUY中的Y，形成CAY，游離出來的CU2與PAN配位而顯紫紅色，其反應(yīng)式可表示如下,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系,第四章配位滴定法,上頁,下頁,用EDTA滴定時(shí)，EDTA先與游離的CA2配位，最后CUPAN中的PAN被EDTA置換又成CUY及PAN，二者混合而成的綠色，即到達(dá)終點(diǎn)。,CUPAN指示劑可在很寬的PH范圍PH2～12內(nèi)使用，NI2對(duì)它有封閉作用。另外，使用此指示劑時(shí)，不能同時(shí)使用能與CU2形成更加穩(wěn)定配合物的掩蔽劑。,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系,第四章配位滴定法,上頁,下頁,提高配位滴定選擇性的方法由于EDTA能和大多數(shù)金屬離子形成穩(wěn)定的配合物，而在被滴定的試液中往往同時(shí)存在多種金屬離子，這樣，在滴定時(shí)可能彼此干擾。如何提高配位滴定的選擇性，是配位滴定要解決的重要問題。為了減少或消除共存離子的干擾，在實(shí)際滴定中，常用下列幾種方法。一、控制溶液的酸度不同的金屬離子和EDTA所形成的配合物穩(wěn)定常數(shù)是不相同的，因此在滴定時(shí)所允許的最小PH也不同。若溶液中同時(shí)有兩種或兩種以上的金屬離子，它們與EDTA所形成的配合物穩(wěn)定常數(shù)又相差足夠大，則控制溶液的酸度，使其只滿足滴定某一種離子允許的最小PH，但又不,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系,第四章配位滴定法,上頁,下頁,會(huì)使該離子發(fā)生水解而析出沉淀，此時(shí)就只能有一種離子與EDTA形成穩(wěn)定的配合物，而其它離子與EDTA不發(fā)生配位反應(yīng)，這樣就可以避免干擾。設(shè)溶液中有M和N兩種金屬離子，它們均可與EDTA形成配合物，但KMY＞KNY，對(duì)于有干擾離子共存時(shí)的配位滴定，通常允許有≤±05％的相對(duì)誤差，當(dāng)CMCN，而且用指示劑檢測終點(diǎn)時(shí)終點(diǎn)與化學(xué)計(jì)量點(diǎn)二者PM的差值ΔPM≈03，經(jīng)計(jì)算推導(dǎo)，可得出要準(zhǔn)確滴定M，而N不干擾，就要滿足,一般以此式作為判斷能否利用控制酸度進(jìn)行分別滴定的條件。,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系,第四章配位滴定法,上頁,下頁,二、掩蔽和解蔽的方法配位滴定之所以能廣泛應(yīng)用，與大量使用掩蔽劑是分不開的。常用的掩蔽方法按反應(yīng)類型不同，可分為配位掩蔽法、沉淀掩蔽法和氧化還原掩蔽法，其中以配位掩蔽法用得最多。,配位滴定中應(yīng)用的沉淀掩蔽劑,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系,第四章配位滴定法,上頁,下頁,在實(shí)際分析中，用一種掩蔽劑常不能得到令人滿意的結(jié)果，當(dāng)有許多離子共存時(shí)，常將幾種掩蔽劑或沉淀劑聯(lián)合使用，這樣才能獲得較好的選擇性。但須注意，共存干擾離子的量不能太多，否則得不到滿意的結(jié)果。三、化學(xué)分離法當(dāng)利用控制酸度或掩蔽等方法避免干擾都有困難時(shí)，還可用化學(xué)分離法把被測離子從其它組分中分離出來，分離的方法很多，將在本書最后一章中討論。,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系,第四章配位滴定法,上頁,下頁,四、選用其它配位滴定劑隨著配位滴定法的發(fā)展，除EDTA外又研制了一些新型的氨羧配合物作為滴定劑，它們與金屬離子形成配合物的穩(wěn)定性各有特點(diǎn)，如EGTA，EDTP，可以用來提高配位滴定法的選擇性。例如，EDTA與CA2、MG2形成的配合物穩(wěn)定性相差不大，而EGTA與CA2、MG2形成的配合物穩(wěn)定性相差較大，故可以在CA2、MG2共存時(shí)，用EGTA選擇性滴定CA2。EDTP與CU2形成的配合物穩(wěn)定性高，可以在ZN2、CD2、MN2、MG2共存的溶液中選擇性滴定CU2。,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系,第四章配位滴定法,上頁,下頁,配位滴定的應(yīng)用在配位滴定中，采用不同的滴定方式，不但可以擴(kuò)大配位滴定的應(yīng)用范圍，同時(shí)也可以提高配位滴定的選擇性。一、滴定方式,二、配位滴定法應(yīng)用示例1水的總硬度測定工業(yè)用水常形成鍋垢，這是水中鈣、鎂的碳酸鹽、酸式碳酸鹽、硫酸鹽、氯化物等所致。水中鈣、鎂鹽等的含量用“硬度”表示，其中CA2、MG2含量是計(jì)算硬度的主要指標(biāo)。水的總硬度包括暫時(shí)硬度和永久硬度。在水中以碳酸鹽及酸式碳酸鹽形式存在的鈣、鎂鹽，加熱能被分解、析出沉淀而除去，這類鹽所形成的硬度稱為暫時(shí)硬度。而鈣、鎂的硫酸鹽或氯化物等所形成的硬度稱為永久硬度。,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系,第四章配位滴定法,上頁,下頁,硬度是工業(yè)用水的重要指標(biāo)，如鍋爐給水，經(jīng)常要進(jìn)行硬度分析，為水的處理提供依據(jù)。測定水的總硬度就是測定水中CA2、MG2的總含量。一般采用配位滴定法，即在PH10的氨性緩沖溶液中，以鉻黑T作指示劑，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液直接滴定，直至溶液由酒紅色轉(zhuǎn)變?yōu)榧兯{(lán)色為終點(diǎn)。滴定時(shí)，水中存在的少量FE3、AL3等干擾離子用三乙醇胺掩蔽，CU2、PB2等重金屬離子可用KCN、NA2S來掩蔽。測定結(jié)果的鈣、鎂離子總量常以碳酸鈣的量來計(jì)算水的硬度。各國對(duì)水的硬度表示方法不同，我國通常以含CACO3的質(zhì)量濃度Ρ表示硬度，單位取MGL1。也有用含CACO3的物質(zhì)的量濃度來表示，單位取MMOLL1。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定飲用水硬度以CACO3計(jì)，不能超過450MGL1。,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系,第四章配位滴定法,上頁,下頁,2氫氧化鋁凝膠含量的測定用EDTA返滴定法，以測定氫氧化鋁中鋁的含量。即將一定量的氫氧化鋁凝膠溶解，加HOACNH4OAC緩沖溶液，控制酸度PH45，加入過量的EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液，以二苯硫腙作指示劑，以鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定到溶液由綠黃色變?yōu)榧t色，即為終點(diǎn)。3硅酸鹽物料中三氧化二鐵、氧化鋁、氧化鈣和氧化鎂的測定硅酸鹽在地殼中占75％以上，天然的硅酸鹽礦物有石英、云母、滑石、長石、白云石等。水泥、玻璃、陶瓷制品、磚、瓦等則為人造硅酸鹽。黃土、黏土、砂土等土壤主要成分也是硅酸鹽。硅酸鹽的組成除SIO2外主要有FE2O3、AL2O3、CAO和MGO等，這些組分通常都可采用EDTA配位,蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系,第四章配位滴定法,上頁,下頁,滴定法來測定。試樣經(jīng)預(yù)處理制成試液后，在PH2～25，以磺基水楊酸作指示劑，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液直接滴定FE3。在滴定FE3后的溶液中，加過量的EDTA并調(diào)整PH在4～5，以PAN作指示劑，在熱溶液中用CUSO4標(biāo)準(zhǔn)溶液回滴過量的EDTA以測定AL3含量。另取一份試液，加三乙醇胺，在PH10，以KB作指示劑，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定CAOMGO總量。再取等量試液加三乙醇胺，以KOH溶液調(diào)PH＞125，使MG形成MGOH2沉淀，仍用KB指示劑，EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液直接滴定得CAO量，并用差減法計(jì)算MGO的含量，本方法現(xiàn)在仍廣泛使用。測定中使用的KB指示劑是由酸性
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