未知固体样品的分析——阳离子的分离与鉴定

1、华东理工大学East China University of Science And Technology未知固体样品的分析未知固体样品的分析阳离子的分离与鉴定阳离子的分离与鉴定 实验目的实验目的 1. 掌握用掌握用两酸三碱两酸三碱系统分析法对常见系统分析法对常见阳离子阳离子进行分组分离的原理和方法。进行分组分离的原理和方法。 2. 掌握分离、鉴定的基本操作与实验掌握分离、鉴定的基本操作与实验技能。技能。二二. 实验原理实验原理 阳离子分析是要确定阳离子的组成。阳离子分析是要确定阳离子的组成。鉴定阳离子时由于常常受到干扰，故阳离鉴定阳离子时由于常常受到干扰，故阳离子分析常为子分析常为先分离，再

2、鉴定先分离，再鉴定。分离：常采用分离：常采用沉淀分离沉淀分离法。法。鉴定：采用鉴定：采用特征反应特征反应。未知固体样品：含有未知固体样品：含有NH4+,Mg2+, Ca2+, Ba2+, Al3+, Sn2+, Pb2+, Sb3+, Cr3+ ,Mn2+, Fe3+, Co2+, Cu2+等离子。等离子。 未知样品分析的一般步骤：未知样品分析的一般步骤：外表观察及溶解性试验；外表观察及溶解性试验；分析试液的制备；分析试液的制备；离子的分析；离子的分析；结论。结论。外表观察及溶解性试验外表观察及溶解性试验 A外表观察外表观察样品：颜色、晶形、光泽、潮解、风化等。样品：颜色、晶形、光泽、潮解、风

3、化等。B溶解性试验：溶解性试验：溶剂：溶剂：H2O、稀、稀HCl、浓、浓HCl、稀、稀HNO3、浓浓HNO3、王水等、王水等溶解要求：澄清透明溶解要求：澄清透明溶解原则：先稀后浓，先冷后热溶解原则：先稀后浓，先冷后热离子的分离离子的分离分离的要求：简捷、迅速、能分清分离的要求：简捷、迅速、能分清 分类：系统分离分析分类：系统分离分析 个别分离分析个别分离分析 阳离子系统分离分析阳离子系统分离分析 阴离子系统分离分析阴离子系统分离分析常见的阳离子的分组分离系统常见的阳离子的分组分离系统A硫化氢系统分组分析法硫化氢系统分组分析法B两酸两碱系统分组分析法两酸两碱系统分组分析法阳离子的分组分离：阳离子

4、的分组分离： 硫化铵组硫化铵组 易溶组溶液易溶组溶液（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） 硫化氢系统分离法硫化氢系统分离法 H2S组组 （PbS、CuS、 Sb2S3、SnS2） 易溶组及硫化铵组离子易溶组及硫化铵组离子阳离子混合液，预检阳离子混合液，预检 NH4+、Fe3+两酸三碱沉淀分离法两酸三碱沉淀分离法两酸：两酸：HCl、H2SO4三碱：三碱：NH3 H2O、NaOH、(NH4)2S 组试剂组试剂阳离子样品：阳离子样品： NH4+，M

5、g2+, Ca2+, Ba2+, Al3+, Sn2+, Pb2+, Cr3+ ,Mn2+, Fe3+, Co2+, Cu2+等离子。等离子。 分组情况分组情况第一组：盐酸组第一组：盐酸组 Pb2+ 第二组：硫酸组第二组：硫酸组 Pb2+、 Ca2+、Ba2+第三组：氨合物组第三组：氨合物组 Cu2+，Co2+第四组：易溶组第四组：易溶组 Mg2+第五组：两性组第五组：两性组 Al3+、Cr3+、Sn2+、 Sb3+第六组：氢氧化物组第六组：氢氧化物组 Fe3+， Mn2+阳离子分组阳离子分组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 离子鉴定离子鉴定离子离子鉴定试剂鉴定试剂现象及产物现象及产物Mg2+镁试剂，镁试剂，NaOH天蓝色沉淀天蓝色沉淀Ca2+(NH4)2C2O4白色沉淀白色沉淀Ba2+K2CrO4黄色沉淀黄色沉淀Al3+铝试剂，铝试剂，NH3H2O红色絮状沉淀红色絮状沉淀Sn2+HgCl2

7、白白 灰灰 黑黑Pb2+K2CrO4黄色沉淀（黄色沉淀（ PbCrO4 ）Cr3+NaOH，H2O2， HNO3，乙醚，乙醚乙醚层中呈深蓝色乙醚层中呈深蓝色(CrO5 )Mn2+HNO3，NaBiO3(s)紫红色紫红色(MnO4-)Fe2+K3Fe (CN)6蓝色沉淀蓝色沉淀(KFe (CN)6 Fe)Fe3+K4Fe (CN)6 (2) KSCN蓝色沉淀蓝色沉淀(KFe (CN)6 Fe)血红色血红色(Fe (SCN)n3-n )Co2+KSCN (饱和饱和), 丙酮丙酮丙酮中呈蓝色丙酮中呈蓝色(Co (SCN)42-)Cu2+K4Fe (CN)6红棕色沉淀红棕色沉淀(Cu2 Fe (CN)

8、6)鉴定反应的条件鉴定反应的条件A、溶液的酸碱度、溶液的酸碱度B、反应的温度、反应的温度C、反应物的浓度、反应物的浓度D、共存物质及介质的影响、共存物质及介质的影响E、空白试验与对照试验、空白试验与对照试验空白试验：空白试验：检查试剂、蒸馏水或器皿中是检查试剂、蒸馏水或器皿中是否存在微量的待测离子，说明有否否存在微量的待测离子，说明有否“过度过度检出检出”现象。现象。 蒸馏水蒸馏水 同样条件下同样条件下待检试液待检试液对照试验：对照试验：检查试剂是否失效，反应条件是检查试剂是否失效，反应条件是否控制恰当等，说明有否否控制恰当等，说明有否“漏检漏检”的现象。的现象。已知离子已知离子 同样条件下同

9、样条件下 待检测液待检测液三三. 实验步骤实验步骤阳离子样品为含阳离子样品为含NH4+,Mg2+, Ca2+, Ba2+, Al3+, Sn2+, Pb2+, Sb3+, Cr3+ ,Mn2+, Fe3+, Co2+, Cu2+离子中的若干种离子配制成的固体。离子中的若干种离子配制成的固体。 1溶解性试验：溶解性试验：取样：火柴头大小固体样品取样：火柴头大小固体样品溶剂溶剂H2OHClHClHNO3HNO36mol L 1浓浓6mol L 1浓浓溶解试验溶解试验2试液制备：试液制备：取取3个火柴头大小固体样品，加酸溶解，个火柴头大小固体样品，加酸溶解，加水制成加水制成1mL试液。试液。阳离子试

10、液阳离子试液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搅拌并加乙醇搅拌并加乙醇 3 mol L 1NH4Cl 2d 3% H2O2 3-4d 浓浓NH3.H2O(pH=9-10)，水浴加热，搅拌，水浴加热，搅拌，浓浓NH3.H2O 过量过

11、量4-5d，再加热，再加热离心分离离心分离使使OH- 适当，防适当，防止形成止形成Mg(OH)2 3% H2O2 3-4d6 mol L 1 NaOH 15d沸水中加热搅拌沸水中加热搅拌3-5min(赶去多余赶去多余H2O2）离心分离离心分离沉淀沉淀 PbSO4 CaSO4 BaSO4 检验检验NH4+ 饱和饱和NH4Ac 5d，趁热离心分离，趁热离心分离0.1 mol L 1 K2CrO4 2-3d黄色沉淀黄色沉淀(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 饱和饱和Na2CO3 10d沸水浴沸水浴 溶液溶液 （弃）（弃）溶液溶液 PbAc+沉淀沉淀 CaCO3、BaCO3 3moll-1HAc PH= 45 K2CrO4 BaCrO4 溶液溶液饱和饱和(NH4)2C2O4CaC2O4 试液试液15d，沸水浴中加热，沸水浴中加热TAA 5-6滴，搅拌滴，搅拌 加热加热沉淀凝聚沉淀凝聚继续，加热继续，加热3-5min 离心分离离心分离沉淀：沉淀：CuS、CoS （弃去）（弃去）溶液：溶液：Mg2+溶液：溶液：Mg2 + 、Cu(NH3)42+ 、Co(NH3)63+Cu(NH3)42+ 、Co(NH3)63+鉴定鉴

13、定Cu2+鉴定鉴定Co2+试液数滴试液数滴镁试剂镁试剂6mol L 1 NaOH至至强碱性强碱性,搅拌搅拌天蓝色沉淀天蓝色沉淀有有Mg2+试液试液2-3dHAc酸化酸化K4Fe(CN)61-2d红棕色沉红棕色沉 淀淀有有Cu2+鉴定鉴定Mg2+试液试液2-3dSnCl2 2-3d 丙酮丙酮 5-6d 饱和饱和NH4SCN 2-3d有机层显蓝色有机层显蓝色有有Co2+赶赶NH4+试液数滴，铝试剂试液数滴，铝试剂2d，6 molL 1 NH3.H2O至至弱碱性，弱碱性，搅拌，沸搅拌，沸水浴中加热水浴中加热红色絮状红色絮状有有Al3+试液试液2d3% H2O22-3d乙醚乙醚6mol L 1HNO3

14、酸化酸化(pH=1-2)乙醚层显深蓝色乙醚层显深蓝色有有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碱化碱化 溶液溶液: CrO42 沉淀沉淀: Al(OH)3、H2SnO3、H3SbO4 3moll-1NH4Cl 2d 浓浓NH3H2O 2dTAA沉淀沉淀: Al(OH)3溶液溶液: SnS32 、SbS43- H2SO4酸化酸化鉴

15、定鉴定Al3+溶液弃溶液弃溶液溶液: SnS32 、SbS43- 鉴定鉴定Sb3+鉴定鉴定Sn2+锡片有黑斑锡片有黑斑示有示有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 搅拌搅拌 加热加热3-5min 离心分离离心分离离心液离心液1-2d+6mol L-1HNO3少量少量NaBiO3固体固体搅拌搅拌,加热加热离心沉降离心沉降紫红色溶液紫红色溶液有有Mn2+离心液离心液1d饱和饱和NH4SCN红色溶液红色溶液有有Fe3+2334225147557MnNaBiOHMnONaBiH O336()FeKSCNK Fe SCN 22222()H OHMnO OHMnO 四、注意事项四、注意事项 严格操作，沉淀要完全，沉淀与溶液严格操作，沉淀要完全，沉淀与溶液 要分