未知固體樣品的分析——陽離子的分離與鑒定

1、華東理工大學East China University of Science And Technology未知固體樣品的分析未知固體樣品的分析陽離子的分離與鑒定陽離子的分離與鑒定 實驗目的實驗目的 1. 掌握用掌握用兩酸三堿兩酸三堿系統(tǒng)分析法對常見系統(tǒng)分析法對常見陽離子陽離子進行分組分離的原理和方法。進行分組分離的原理和方法。 2. 掌握分離、鑒定的基本操作與實驗掌握分離、鑒定的基本操作與實驗技能。技能。二二. 實驗原理實驗原理 陽離子分析是要確定陽離子的組成。陽離子分析是要確定陽離子的組成。鑒定陽離子時由于常常受到干擾，故陽離鑒定陽離子時由于常常受到干擾，故陽離子分析常為子分析常為先分離，再

2、鑒定先分離，再鑒定。分離：常采用分離：常采用沉淀分離沉淀分離法。法。鑒定：采用鑒定：采用特征反應(yīng)特征反應(yīng)。未知固體樣品：含有未知固體樣品：含有NH4+,Mg2+, Ca2+, Ba2+, Al3+, Sn2+, Pb2+, Sb3+, Cr3+ ,Mn2+, Fe3+, Co2+, Cu2+等離子。等離子。 未知樣品分析的一般步驟：未知樣品分析的一般步驟：外表觀察及溶解性試驗；外表觀察及溶解性試驗；分析試液的制備；分析試液的制備；離子的分析；離子的分析；結(jié)論。結(jié)論。外表觀察及溶解性試驗外表觀察及溶解性試驗 A外表觀察外表觀察樣品：顏色、晶形、光澤、潮解、風化等。樣品：顏色、晶形、光澤、潮解、風

3、化等。B溶解性試驗：溶解性試驗：溶劑：溶劑：H2O、稀、稀HCl、濃、濃HCl、稀、稀HNO3、濃濃HNO3、王水等、王水等溶解要求：澄清透明溶解要求：澄清透明溶解原則：先稀后濃，先冷后熱溶解原則：先稀后濃，先冷后熱離子的分離離子的分離分離的要求：簡捷、迅速、能分清分離的要求：簡捷、迅速、能分清 分類：系統(tǒng)分離分析分類：系統(tǒng)分離分析 個別分離分析個別分離分析 陽離子系統(tǒng)分離分析陽離子系統(tǒng)分離分析 陰離子系統(tǒng)分離分析陰離子系統(tǒng)分離分析常見的陽離子的分組分離系統(tǒng)常見的陽離子的分組分離系統(tǒng)A硫化氫系統(tǒng)分組分析法硫化氫系統(tǒng)分組分析法B兩酸兩堿系統(tǒng)分組分析法兩酸兩堿系統(tǒng)分組分析法陽離子的分組分離：陽離子

4、的分組分離： 硫化銨組硫化銨組 易溶組溶液易溶組溶液（FeS、MnS、CoS、 Al(OH) 3、Cr(OH) 3）+NH4Cl+NH3H2O+5CH2CSNH2 控制控制H+=0.3molL-1，+5硫代乙酰胺硫代乙酰胺（CH2CSNH2） 硫化氫系統(tǒng)分離法硫化氫系統(tǒng)分離法 H2S組組 （PbS、CuS、 Sb2S3、SnS2） 易溶組及硫化銨組離子易溶組及硫化銨組離子陽離子混合液，預檢陽離子混合液，預檢 NH4+、Fe3+兩酸三堿沉淀分離法兩酸三堿沉淀分離法兩酸：兩酸：HCl、H2SO4三堿：三堿：NH3 H2O、NaOH、(NH4)2S 組試劑組試劑陽離子樣品：陽離子樣品： NH4+，M

5、g2+, Ca2+, Ba2+, Al3+, Sn2+, Pb2+, Cr3+ ,Mn2+, Fe3+, Co2+, Cu2+等離子。等離子。 分組情況分組情況第一組：鹽酸組第一組：鹽酸組 Pb2+ 第二組：硫酸組第二組：硫酸組 Pb2+、 Ca2+、Ba2+第三組：氨合物組第三組：氨合物組 Cu2+，Co2+第四組：易溶組第四組：易溶組 Mg2+第五組：兩性組第五組：兩性組 Al3+、Cr3+、Sn2+、 Sb3+第六組：氫氧化物組第六組：氫氧化物組 Fe3+， Mn2+陽離子分組陽離子分組HCl 沉淀沉淀 PbCl2 H2SO4 溶液溶液沉淀沉淀 PbSO4 CaSO4 BaSO4 NH3

6、 H2O溶液溶液沉淀沉淀 溶液溶液 Cu(NH3)42+ Mg2 +、Co(NH3)63+NaOH，H2O2 沉淀沉淀Fe (OH)3MnO(OH)2 溶液溶液AlO2 、CrO42 SbO43- 、 SnO32- CH3CSNH2(TAA)沉淀沉淀CuSCoS溶液溶液Mg2 +CH3CSNH2(TAA)代替代替(NH4)2S 離子鑒定離子鑒定離子離子鑒定試劑鑒定試劑現(xiàn)象及產(chǎn)物現(xiàn)象及產(chǎn)物Mg2+鎂試劑，鎂試劑，NaOH天藍色沉淀天藍色沉淀Ca2+(NH4)2C2O4白色沉淀白色沉淀Ba2+K2CrO4黃色沉淀黃色沉淀Al3+鋁試劑，鋁試劑，NH3H2O紅色絮狀沉淀紅色絮狀沉淀Sn2+HgCl2

7、白白 灰灰 黑黑Pb2+K2CrO4黃色沉淀（黃色沉淀（ PbCrO4 ）Cr3+NaOH，H2O2， HNO3，乙醚，乙醚乙醚層中呈深藍色乙醚層中呈深藍色(CrO5 )Mn2+HNO3，NaBiO3(s)紫紅色紫紅色(MnO4-)Fe2+K3Fe (CN)6藍色沉淀藍色沉淀(KFe (CN)6 Fe)Fe3+K4Fe (CN)6 (2) KSCN藍色沉淀藍色沉淀(KFe (CN)6 Fe)血紅色血紅色(Fe (SCN)n3-n )Co2+KSCN (飽和飽和), 丙酮丙酮丙酮中呈藍色丙酮中呈藍色(Co (SCN)42-)Cu2+K4Fe (CN)6紅棕色沉淀紅棕色沉淀(Cu2 Fe (CN)

8、6)鑒定反應(yīng)的條件鑒定反應(yīng)的條件A、溶液的酸堿度、溶液的酸堿度B、反應(yīng)的溫度、反應(yīng)的溫度C、反應(yīng)物的濃度、反應(yīng)物的濃度D、共存物質(zhì)及介質(zhì)的影響、共存物質(zhì)及介質(zhì)的影響E、空白試驗與對照試驗、空白試驗與對照試驗空白試驗：空白試驗：檢查試劑、蒸餾水或器皿中是檢查試劑、蒸餾水或器皿中是否存在微量的待測離子，說明有否否存在微量的待測離子，說明有否“過度過度檢出檢出”現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 蒸餾水蒸餾水 同樣條件下同樣條件下待檢試液待檢試液對照試驗：對照試驗：檢查試劑是否失效，反應(yīng)條件是檢查試劑是否失效，反應(yīng)條件是否控制恰當?shù)?，說明有否否控制恰當?shù)?，說明有否“漏檢漏檢”的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。已知離子已知離子 同樣條件下同

9、樣條件下 待檢測液待檢測液三三. 實驗步驟實驗步驟陽離子樣品為含陽離子樣品為含NH4+,Mg2+, Ca2+, Ba2+, Al3+, Sn2+, Pb2+, Sb3+, Cr3+ ,Mn2+, Fe3+, Co2+, Cu2+離子中的若干種離子配制成的固體。離子中的若干種離子配制成的固體。 1溶解性試驗：溶解性試驗：取樣：火柴頭大小固體樣品取樣：火柴頭大小固體樣品溶劑溶劑H2OHClHClHNO3HNO36mol L 1濃濃6mol L 1濃濃溶解試驗溶解試驗2試液制備：試液制備：取取3個火柴頭大小固體樣品，加酸溶解，個火柴頭大小固體樣品，加酸溶解，加水制成加水制成1mL試液。試液。陽離子試

10、液陽離子試液20滴滴 6mol L 1 H2SO4，95% 乙醇乙醇 4-5d，至沉淀完全至沉淀完全溶液溶液沉淀沉淀 Al(OH)3 Sn(OH)4 Sb(OH)5 Cr(OH)3 Fe(OH)3 MnO(OH)2溶液溶液: Mg2 + Cu(NH3)42+ Co(NH3)63+沉淀：沉淀：Fe (OH)3 MnO(OH)2 溶液溶液: AlO2-、CrO42 SnO32 、SbO43- 玻棒摩擦管壁玻棒摩擦管壁攪拌并加乙醇攪拌并加乙醇 3 mol L 1NH4Cl 2d 3% H2O2 3-4d 濃濃NH3.H2O(pH=9-10)，水浴加熱，攪拌，水浴加熱，攪拌，濃濃NH3.H2O 過量過

11、量4-5d，再加熱，再加熱離心分離離心分離使使OH- 適當，防適當，防止形成止形成Mg(OH)2 3% H2O2 3-4d6 mol L 1 NaOH 15d沸水中加熱攪拌沸水中加熱攪拌3-5min(趕去多余趕去多余H2O2）離心分離離心分離沉淀沉淀 PbSO4 CaSO4 BaSO4 檢驗檢驗NH4+ 飽和飽和NH4Ac 5d，趁熱離心分離，趁熱離心分離0.1 mol L 1 K2CrO4 2-3d黃色沉淀黃色沉淀(PbCrO4)并溶并溶于于6mol L-1 NaOH 溶溶液液PbAcCrO42- = PbCrO4PbSO4+Ac- =PbAc+沉淀沉淀 PbSO4 、CaSO4、BaSO4

12、 沉淀沉淀 CaSO4、BaSO4 飽和飽和Na2CO3 10d沸水浴沸水浴 溶液溶液 （棄）（棄）溶液溶液 PbAc+沉淀沉淀 CaCO3、BaCO3 3moll-1HAc PH= 45 K2CrO4 BaCrO4 溶液溶液飽和飽和(NH4)2C2O4CaC2O4 試液試液15d，沸水浴中加熱，沸水浴中加熱TAA 5-6滴，攪拌滴，攪拌 加熱加熱沉淀凝聚沉淀凝聚繼續(xù)，加熱繼續(xù)，加熱3-5min 離心分離離心分離沉淀：沉淀：CuS、CoS （棄去）（棄去）溶液：溶液：Mg2+溶液：溶液：Mg2 + 、Cu(NH3)42+ 、Co(NH3)63+Cu(NH3)42+ 、Co(NH3)63+鑒定鑒

13、定Cu2+鑒定鑒定Co2+試液數(shù)滴試液數(shù)滴鎂試劑鎂試劑6mol L 1 NaOH至至強堿性強堿性,攪拌攪拌天藍色沉淀天藍色沉淀有有Mg2+試液試液2-3dHAc酸化酸化K4Fe(CN)61-2d紅棕色沉紅棕色沉 淀淀有有Cu2+鑒定鑒定Mg2+試液試液2-3dSnCl2 2-3d 丙酮丙酮 5-6d 飽和飽和NH4SCN 2-3d有機層顯藍色有機層顯藍色有有Co2+趕趕NH4+試液數(shù)滴，鋁試劑試液數(shù)滴，鋁試劑2d，6 molL 1 NH3.H2O至至弱堿性，弱堿性，攪拌，沸攪拌，沸水浴中加熱水浴中加熱紅色絮狀紅色絮狀有有Al3+試液試液2d3% H2O22-3d乙醚乙醚6mol L 1HNO3

14、酸化酸化(pH=1-2)乙醚層顯深藍色乙醚層顯深藍色有有Cr3+3332222224222427222722523()()223224224225CrOHCr OHCr OHOHCrOH OCrOH OOHCrOH OCrOHCr OH OCr OH OHCrOH O溶液溶液: AlO2-、CrO42 、SnO32 、SbO43- H2SO4酸化酸化NH3H2O堿化堿化 溶液溶液: CrO42 沉淀沉淀: Al(OH)3、H2SnO3、H3SbO4 3moll-1NH4Cl 2d 濃濃NH3H2O 2dTAA沉淀沉淀: Al(OH)3溶液溶液: SnS32 、SbS43- H2SO4酸化酸化鑒

15、定鑒定Al3+溶液棄溶液棄溶液溶液: SnS32 、SbS43- 鑒定鑒定Sb3+鑒定鑒定Sn2+錫片有黑斑錫片有黑斑示有示有Sb3+白白黑黑 示有示有Sn2+沉淀：沉淀：Fe (OH)3、MnO(OH)2 3 mol L 1 H2SO4 10滴滴3% H2O22-3滴滴 攪拌攪拌 加熱加熱3-5min 離心分離離心分離離心液離心液1-2d+6mol L-1HNO3少量少量NaBiO3固體固體攪拌攪拌,加熱加熱離心沉降離心沉降紫紅色溶液紫紅色溶液有有Mn2+離心液離心液1d飽和飽和NH4SCN紅色溶液紅色溶液有有Fe3+2334225147557MnNaBiOHMnONaBiH O336()FeKSCNK Fe SCN 22222()H OHMnO OHMnO 四、注意事項四、注意事項 嚴格操作，沉淀要完全，沉淀與溶液嚴格操作，沉淀要完全，沉淀與溶液 要分