2023学年完整公开课版定性分析H

第三章定性分析

第一节

元素定性分析

第二节官能团定性分析

思考题第一节元素定性分析

元素定性分析试验在试样分析中是很重要的。元素定性分析可以鉴定试样中含有何种元素。非金属元素定性分析

阴离子定性分析

金属元素定性分析一、非金属元素定性分析氢与碳的鉴定氧的鉴定氮、硫和卤素的鉴定磷的鉴定硅的鉴定碳与氢C的检测：

a.灼烧试验可以检测C的存在。

b.碳镜：易挥发、升华的物质；有机酸的金属盐C、H同时检定：有水珠则H存在浑浊则C存在新除去湿气氧

由于铁硫氰酸铁Fe[Fe(SCN)6]能溶于含氧的化合物中，它可用来检验化合物中的氧。

一些芳醚如:苯醚、β-萘烷醚对此试剂呈负反应.氮、硫和卤素

样品的分解方法

分解样品的最常用方法是：钠熔法、氧化法

用钠熔法滤液检测N、S、P、XS的检测：PbAc2法、亚硝酰铁氰化钠法N的检测：普鲁士兰法、醋酸铜－联苯胺试验、N、S的同时检测X的检测氧瓶燃烧法检测N和SN的鉴定S的鉴定：玫瑰红酸银试验、BaSO4－KMnO4试验

氧瓶燃烧法将S与N分别氧化成SO42-和NO3－。所以检验方法与钠熔法不同。其它PO43－、X与钠熔法相同。钠熔法钠熔法：是将有机物与金属钠混合共熔，借助碱金属在高温下高效还原作用，结果有机物中的氮、硫、卤素等元素转变为氰化钠、硫氰化钠、卤化钠等可溶于水的无机化合物。然后再用适当的离子反应鉴定之。

钠熔后的N以CN或SCN－形式存在

S以SCN－或S2－形式存在

P以PO43－形式存在

X以X－形式存在

3.氮、硫和卤素

钠熔法

具体操作：在小试管中置新切下的钠一小粒，用试管夹夹住试管上端1/3处，用酒精灯加热试管，待钠蒸汽充满试管下半部时，迅速加入试样，加热2～3min至试管底部呈暗红色，立即将试管浸入盛有10mL水的瓷蒸发皿中，试管底部当即骤冷而爆裂；将试液煮沸过滤，滤液用以鉴定试验。3.氮、硫和卤素

3.氮、硫和卤素

醋酸铅法：1mL钠溶液以数滴10%稀醋酸酸化，加入3滴5%稀醋酸铅溶液。有棕至黑色沉淀产生即表明硫的存在。亚硝酰铁氰化钠法1mL钠溶液中加入1～2滴新配制的亚硝酰铁氰化钠溶液，摇动，如果有紫色或深蓝紫色出现即表明硫的存在。

用钠熔滤液检测S3.氮、硫和卤素

普鲁士蓝法—用钠熔滤液检测N在碱性（pH13）和氟化钾存在的条件下，试液（钠熔滤液）中的氰离子与亚铁盐作用，生成亚铁氰化钠：溶液酸化后，亚铁氰化钠遇Fe3+，生成普鲁士蓝沉淀，即表明氮的存在。普鲁士兰法蓝色或蓝色沉淀，表明有N存在；溶液澄清或黄色，表明负性结果；溶液呈墨绿色，表明钠熔反应不完全；有S存在，应先除S，再进行试验。操作步骤：0.1～0.2mL钠熔滤液1滴10％HAc酸化加1～4滴醋酸铜－联苯胺若CN－存在，则交界处有蓝色环生成试剂加入时，务必小心，避免两种溶液有显著分层；若有S存在，先除去S在进行试验。3.氮、硫和卤素

醋酸铜－联苯胺试验（用钠熔滤液检测N）试验反应机理：HCN能改变下列平衡，CN—与亚铜离子反应，导致平衡反应向右，联苯胺蓝浓度增大，呈现明显的蓝色。氮和硫共存时，若钠熔时钠量不足，则硫和氮以SCN—形式存在，当向溶液中加入Fe3+时，溶液出现血红色3.氮、硫和卤素

用钠熔滤液进行N、S的同时检测取钠熔法所得的滤液约2mL，用稀硝酸酸化，若有硫、氮存在应在通风橱中煮沸1～2min以除去硫化氢或氰化氢，加稀硝酸银2滴，有白色或黄色沉淀产生，表明有机物含有卤素（氯、溴或碘）存在。3.氮、硫和卤素

X的检测（钠熔滤液）3.氮、硫和卤素

Cl、Br、I的区分（钠熔滤液）氧瓶燃烧法测定原理：是将包在无灰滤纸中的样品贴到插进瓶塞的铂丝前段，点燃后放入充满氧气的氧瓶中，以铂丝为催化剂使其充分燃烧分解，分解产物被预先放进氧瓶的吸收液吸收。样品中的N、S和卤素分别转化成硝酸根离子、硫酸根离子、卤离子等等。通常用过氧化氢水溶液吸收有机硫化物的燃烧产物3.氮、硫和卤素

500mL的燃烧瓶由于瓶内负压，水便逐渐被吸入瓶中3.氮、硫和卤素

氧瓶燃烧法氧瓶燃烧法—燃烧瓶容积的选择表3-1

氧瓶的容积和样品量的选用氧瓶的容积/mL2505001000样品的质量/mg3～510～2020～50

根据试样量选择燃烧瓶的体积

因为燃烧瓶试样量和需要氧气的量有关，也和燃烧后产生的瓶内压力有关。

若体积对试样量来说较小若燃烧瓶容积过大增加吸收时间，也浪费氧气容纳氧气量较少，燃烧不完全使瓶内压力过高，增加爆炸的可能性

氧瓶燃烧法检测N

原理：

在氧气中燃烧后，含N有机物中的N以NO3－形式存在于碱性溶液中，可通过该离子与二苯联苯胺发生蓝色反应来鉴定：3.氮、硫和卤素

氧瓶燃烧法检测N

操作：除去沉淀3.氮、硫和卤素

（注：Na2SO3不能还原NO3-，能还原其他的氧化剂）

原理：玫瑰红酸钠（黄色溶液）玫瑰红酸钡（棕红色沉淀）3.氮、硫和卤素

玫瑰红酸银试验—氧瓶燃烧法检测S玫瑰红酸银试验—氧瓶燃烧法检测S玫瑰红酸银（蓝色沉淀）

PO43－对Cl－无干扰；但过量卤素，尤其是I－、AsO43－有干扰。必须在试中先加入AgNO3，离心去除Ag盐沉淀物，取清液进行试验。3.氮、硫和卤素

玫瑰红酸银试验—氧瓶燃烧法检测S

玫瑰红酸银试验—氧瓶燃烧法检测S先后次序很重要防止过量玫瑰红酸钠存在有未洗去的玫瑰红酸钠含多量卤素必须先除去

玫瑰红酸银试验—氧瓶燃烧法检测S

操作：3.氮、硫和卤素

BaSO4－KMnO4试验（氧瓶燃烧法检测S)原理：

BaSO4晶格中的KMnO4对于一般能立即使KMnO4褪色的还原剂有抗拒能力。于是，当溶液中加入还原剂后，溶液中多余的KMnO4的紫色褪去，而沉淀的紫色不褪，可用借助这种现象来检验SO42-。操作：除去过量BaCl2去除过量KMnO4以及滤纸纤维被氧化而产生的MnO2BaSO4－KMnO4试验（氧瓶燃烧法检测S)4.磷的测定

磷钼酸铵法（钠熔法检测磷）原理：

取钠熔法所得滤液1mL，加入硝酸酸化，煮沸1min，冷却后加入钼酸铵溶液，加热至～50℃，有黄色沉淀生成表示有磷存在。4.磷的测定

磷钼酸铵法（钠熔法检测磷）4.磷的测定

磷钼酸铵法（钠熔法法检测磷）4.磷的测定

磷钼酸铵法（钠熔法法检测磷）4.磷的鉴定

石灰灼烧法

原理：4.磷的鉴定—石灰灼烧法钼酸？？含有磷酸根的溶解液生成磷钼酸胺NH3+磷钼酸=磷钼酸铵（可氧化联苯胺为联苯胺蓝）CaOSi的鉴定原理：

有机硅试样在坩埚里加热燃烧时，除了出现火焰外，还有烟尘和特有的SiO2白烟。硅钼酸的复合物能使联苯胺氧化生成醌形化合物Si的鉴定—操作

常见阴离子主要有Ac－、CO32－、NO3－、SO42－、SiO32－等。NO3－、SO42－、SiO32－前边已经介绍过，下面只简介Ac－和CO32－。二、阴离子定性分析原理：操作：微酸性试液2滴5％La(NO3)3试液2滴0.01mol/L碘液2滴2mol/L氨水蓝色不立即出现，可微加热蓝色表示有Ac－蓝色表示有Ac－蓝色表示有Ac－蓝色表示有Ac－Ac－的鉴定原理：

Na2CO3溶液加入酚酞呈红色，CO2与Na2CO3反应生成NaHCO3而使酚酞褪色。由此可检验CO32－被酸稀释放出的CO2。操作：2.CO32－的鉴定CO32－的鉴定

S2－、SO32－、S2O32－经过酸也产生酸性气体，使红色褪去，可事先在试样中加入几滴10％双氧水，可消除其干扰。若试样为固体：试样滴加6mol/LH2SO4试样被托起由于生成大量CO2若含CO32－3.无机离子的红外吸收带常见无机离子的特征吸收谱带常见无机离子的特征吸收谱带金属元素定性分析

常见金属离子：K＋、Na＋、Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、Al3＋等

对金属元素的分析应参照初步试验的结果进行，分析试样应预先除去有机物，并制成水溶液。试样预处理方法：灼烧方法湿氧化法残渣碱金属化合物碱土金属、其它二价金属化合物Al、Fe、Ti、Cr等氧化物易溶于水可溶于稀HAc（Ba、Ca的硫酸盐除外）不溶于稀HAc

灼烧法

灼烧除去有机物，金属转变成相应的碳酸盐、氧化物或硫酸盐；分析灼烧残渣。Al、Fe、Ti、Cr等氧化物不溶于稀HAc，所以要将其转变为溶于水的硫酸盐。

方法如下：少量残渣与8～10倍重量的研细的KHSO4充分混合红热完全透明2mL水小心10～15min内冷却小心搅拌溶解必要时，可加入几滴稀H2SO4灼烧法所得溶液可留作后面分析使用灼烧法

湿法氧化法0.1g试样于蒸发皿中加10滴浓H2SO4通风橱内小心加热产生SO2白烟冷却5滴浓HNO3继续加热产生白烟C完全氧化否是5滴1MH2SO41mL水蒸发至干，冷却微沸5min，加水补充水分白色沉淀有Ba2+、Ca2+溶液可用来分析金属离子1.

K＋的鉴定原理：亚硝酸钴钠与K＋作用生成亮蓝色沉淀

2K＋＋Na＋＋[Co(NO2)6]3＋

K2Na[Co(NO2)6]反应在中性或弱酸性溶液中进行，强酸强碱能分解试剂，妨碍鉴定；NH4＋也能发生同样反应，但在灼烧法处理试样时，NH3已挥发，故不影响本试验。操作：2滴试液2～3滴亚硝酸钴钠稀HAc酸化搅拌黄色沉淀有K＋残渣处理后的溶液进行下列测定

2.Na＋的鉴定醋酸铀酰锌法：醋酸铀酰锌与Na＋在HAc缓冲溶液中生成淡黄色结晶状醋酸铀酰锌钠沉淀。

Na＋＋Zn2＋＋3UO22＋＋9Ac－＋9H2O

Na·Ac·ZnAc·3UO2(Ac)2·9H2O

操作：（小试管中）2滴制备好的试液1滴6mol/LHAc8滴醋酸铀酰锌搅拌放置片刻黄色晶形沉淀有Na＋2滴制备好的试液1滴6mol/LHAc8滴醋酸铀酰锌2滴制备好的试液1滴6mol/LHAcCu2＋、Cr3＋、Fe3＋及大量Ca2＋、NH4＋干扰应预先分离。操作：（点滴板上）1滴制备好的试液+1～2滴镁试剂的碱性溶液搅拌天蓝色沉淀有Mg2+

原理：Mg2＋在碱性溶液中与Mg试剂Ⅰ（对硝基苯偶氮间苯二酚）生成蓝色螯合物沉淀。3.Mg2＋的鉴定4.Ca2+的鉴定

原理：利用生成CaC2O4沉淀来鉴定。Ca2+＋C2O42－

CaC2O4（白色结晶）HAc酸化搅拌静置有Ca2+2～3滴试液2滴0.25mol/L草酸铵溶液白色沉淀操作：（小试管中）

5.Zn2+的鉴定：原理：双硫腙（C6H5N=NCSNHNHC6H5）在中性或酸性溶液中可与很多离子生成有色络合物，而在碱性溶液中对Zn2+的反应比较灵敏，能生成红紫色络合物，溶于CCl4中。摇动少量碱性试液1mL双硫腙的0.01％CCl4溶液＋CCl4层由绿转红有Zn2＋

操作：（点滴板上）

6.Fe的鉴定：硫氰酸法：血红色硫氰酸铁；亚铁氰化钾法：CN－的检定，蓝色沉淀；邻菲啰啉法：分析中测Fe3＋含量。

7.发射光谱法特点：

因此，对试样预先进行发射光谱分析，对以后分析工作有很多好处。

几乎所有金属元素都可用发射光谱法进行定性定量分析。

光谱定性分析方法可靠、灵敏、快速、简便。可在一个试样中同时测定存在的各种金属元素及某些非金属元素（P、Si）；可进行半定量或定量测定，适宜作低含量及痕量元素分析。

火焰光度计法：

利用火焰作为激发光源，设备简单、稳定性高，光谱简单，可直接分析溶液。适用范围有限，用于碱金属和碱土金属，钾、钠、钙等。第二节官能团定性分析

官能团的化学分析常与光谱分析配合，根据元素分析的初步结果和离子型鉴别，可将试样进行分类，由此判断可能存在的官能团，然后针对这些官能团进行相应的试验。一、分子骨架试验

1.脂肪长链试验：CH3-CH2-CH2······

原理：脂肪长链可以改变碘－淀粉络合物的颜色特征。步骤：适用于C数大于10的链：十二酸：蓝紫色十六酸：红紫色十八酸：鲜红色

红外光谱：甲基、次甲基的C-H伸缩通常发生在3000～2800cm-1；

C-H弯曲发生在1480～1370cm-1；

C-CH3的特征吸收在1380cm-1。当烷烃有4个或4个以上的亚甲基相连-(CH2)n-(n≥4)时，亚甲基水平摇摆振动约在波数720cm-1附近产生吸收峰，固态试样有时成双峰。

2.芳香环试验（甲醛—硫酸试验）：操作：

1）50mg或1滴无水试样溶于或分散于0.5mLCCl4中；

2）加1mL浓H2SO4,搅匀；

3）观察颜色；

4）加入1～2滴37％甲醛，混匀；

5）再观察颜色。颜色：芳环——深红色稠环——深绿色、紫色、蓝色一、分子骨架试验

当芳环上有吸电子取代基时（Cl－，SO3）阻碍此反应。芳香环试验反应机理：

红外光谱芳环上的碳氢键()伸缩振动吸收峰出现在3100～3000cm-1；芳环的骨架伸缩振动特征峰出现在1600～1450cm-1，强度：1500cm－1>1600cm－1>1580cm－1

面外弯曲：这些峰出现在900～690cm-1的区域。

紫外光谱：乙酰苯吸收波长210～230nm（K带,共轭双键π→π*跃迁）

260～280nm（B,由C=O中的n→π*跃迁）3.不饱和键试验：KMnO4试验（紫色褪去而生成棕色的二氧化锰沉淀）Br2－CCl4试验（和溴发生亲电加成反应，使溴的四氯化碳溶液中溴的红棕色褪去）红外光谱鉴定不饱和烃

双键（C=C）叁键（C≡C）C=C伸缩在1680～1620cm-1

碳氢伸缩在3000～3150cm-1C-H面外弯曲在1000～700cm-1附近C≡C伸缩在2250～2100cm-1

的碳氢伸缩在3310～3150cm-1一、分子骨架试验分子对称性高时可能不出现C=C伸缩及C≡C伸缩吸收异丙基或偕二甲基结构使甲基的1380cm-1峰分裂为两个强度相近的双峰。4.支链试验：

IR、NMR可对分子链的支化程度做出估计。支链增加NMR：CH3(δ=0.8～1.0)信号的积分强度增加IR：CH3吸收增大，2960cm-1和1380cm-1的吸收峰增强一、分子骨架试验二、乙烯衍生物（－CH2－CH2－）试验1.反应机理：含有－CH2－CH2－基团和O、N、S或卤原子相连接的化合物和熔融的95％ZnCl2加热至230～250℃，形成乙醛，气相的乙醛能使亚硝酰铁氰化钠－吗啉变蓝，后面的反应机理尚不明2.操作步骤：

a.少量试样＋几十mg无水ZnCl2b.20％吗啉＋5％亚硝酰铁氰化钠等体积混合微量试管a用b润湿的滤纸加热至250℃

三、含氧官能团试验

1.羟基试验：①用钒-8-羟基喹啉试剂鉴定醇类—红色溶液

8-羟基喹啉-钒化合物为黑绿色，溶于苯、甲苯等呈灰绿色溶液，加入醇后这些溶液变为红色，这个反应能用来检验醇羟基。②

FeCl3试验鉴定酚类

大多数酚类遇到三氯化铁均能生成有色配合物，有色配合物的颜色因所用溶剂、反应物的浓度、溶液的pH以及反应时间不同而改变。6RC6H4OH+Fe3+Fe(OC6H4R)63－

+6H+紫、绿、红、黑等正黄色负③红外光谱：游离的醇或酚：O－H的伸缩振动位于3610～3640cm－1形成分子内或分子间氢键：移至低波数3200～3500cm－1碳氧键的伸缩振动位于1250～1000cm-1，(伯醇为1050cm-1、仲醇为1100cm-1、叔醇为1150cm-1、酚为1200cm-1可用以区别伯仲叔醇和酚)2.醛基试验：费林溶液是含有硫酸铜和酒石酸钾钠的氢氧化钠溶液，它能使脂肪醛和还原性糖发生氧化，同时生成红色氧化亚铜沉淀。但不能氧化芳香醛、非还原性糖。

RCHO+2Cu2++5OH－

RCOO－+Cu2O+3H2O砖红色三、含氧官能团试验红外光谱醛的羰基伸缩振动在1750～1650cm-1，标准伸缩在1725cm-1醛的另一特征吸收是C-H伸缩振动和C-H变形振动的倍频耦合(费米共振)，在2880～2650cm-1，一般有两个弱到中强谱带2820cm-1及2720cm-1。3.羧酸及羧酸盐试验：FeCl3试验：FeCl3溶液与甲、乙、丙酸：红色溶液丁酸和C4以上酸：红-紫色脂肪族羟基酸（2-羟基酸）：深黄色溶液酚酸：蓝或紫色溶液三、含氧官能团试验FeCl3试验步骤：1mL试样稀溶液0.5MNaOH酚酞变红1～2滴2％FeCl3溶液摇荡红色溶液红|紫色沉淀深黄色溶液蓝或紫色溶液1～3酸>4酸2-羟基酸酚酸②红外光谱：

步骤：

Ⅰ

用5％HAc酸化试样，使其中的游离酸沉淀；

Ⅱ

用乙醚萃取；

Ⅲ

蒸去乙醚；

Ⅳ

做IR分析。吸收带分布:

羧酸C=O伸缩振动在1725～1690cm-1区域，一个非常强而且宽的吸收峰O-H伸缩振动在3300cm-1和2500cm-1区域，峰形宽而散，特征性强

羧酸盐对称性振动：1470～1370cm-1特强峰

不对称性振动：1610～1540cm-1强度较弱由于共轭,羧酸根离子有4.羧酸酯试验：反应方程：NH3OH++Cl－

+K++OH－

KCl+H2O+NH2OHCH3OHNH2OH+OH－+RCOOR'R'OH+H2O+RCONHO－

3RCONHO－+Fe3+(RCONHO)3Fe羟肟酸铁羟肟酸酯盐

（紫色）三、含氧官能团试验所需试剂：盐酸羟胺甲醇溶液（内含百里酚酞）KOH甲醇溶液2M盐酸的甲醇溶液10％的FeCl3溶液pH8-10pH2-3百里酚酞：pH=9.4(无色)～10.6(蓝色)若紫色迅速消失，可加入3%H2O2溶液2～3滴。

试验操作：110－115℃烘干正性结果负性结果盐酸羟胺甲醇溶液(内含百里酚酞)KOH甲醇溶液2M盐酸的甲醇溶液10％的FeCl3溶液

高、低级脂肪酸酯的区别：

用2～3mL水稀释上面呈正性结果的红紫色溶液，加CHCl31mL，充分摇动，静置使分层。若水层颜色显著若CHCl3层显著若两层均显色C6以下低级的C9以上C6－C9

饱和脂肪酸酯红外光谱：C=O伸缩振动在1750～1730cm-1处有强吸收，标准伸缩在1735cm-1C-O-C伸缩振动在1300～1050cm-1区域产生两个以上的峰，是鉴定酯的重要依据

丙酸乙酯的红外吸收光谱四、β-羟基乙胺类（）试验反应方程：CH3CHO+[Fe(CN)5NO]2-+2R2NHFe(CN)5NNR2

3-+R2NH2++H2O

||

CHCHO蓝色R2NCH2CH2OH+ClCH2COONa

R2NCH2CH2OH+NaCl

|CH2COO-240-250℃

++R2NCH2CH2OHR2NH+CH3CHO

|CH2COO-++

|CH2COO-亲电取代试验操作：一氯醋酸钠少许1滴试样的乙醇溶液水浴加热除去试剂用硝普钠－吗啉试剂润湿过的滤纸加热正反应

五、硫酸酯盐和磺酸盐试验1.盐酸水解试验：反应方程：ROSO3－+H2OROH+HSO4－H+HSO4－

+Ba2+BaSO4+H+BaSO4表明有硫酸酯盐

试验操作：有机磺酸盐成负结果，由此可将两者予以区别。无机硫酸盐对反应有干扰，故应事先提纯除去。2.磺酸类、甲酸钠熔融试验：反应机理：磺酸盐＋甲酸钠相应羧酸熔化RSO3H+HCOONa+2NaOHRCOONa+Na2SO3+2H2ONa2SO3SO2H+SO2+铁氰酸铁

普鲁士蓝反应亚磺酸类和磺酰胺类也发生类似反应。

五、硫酸酯盐和磺酸盐试验

试验操作：5g甲酸钠＋6gNaOH＋100mL水0.08gFeCl3＋0.1g铁氰酸钾＋100mL水有磺酸等

红外光谱：硫酸酯盐（ROSO3－）1270－1220VS

多重峰1100－1060M-S

磺酸盐1190－1180VS

多重峰1060－1030M-S

六、季胺盐类1.KMnO4-CHCl3试验——

反应方程：桃红色

试验操作：0.2g试样溶于1mL甲醇（或水）1滴刚果红指示剂滴加1:4HCl酸化

对刚果红呈酸性甲醇（或水）溶液重量2g1滴溶液＋25％KMnO4溶液＋2mLCHCl3塞住试管，剧烈摇动5s氯仿层呈桃红色或红棕色30s有季胺盐化合物存在颜色不变2.酚酞试验—

实验操作：

R1+R2+R3+R4>25C；吡啶、喹啉等季胺盐化合物呈阴性；C25以下的四烷基季胺盐化合物呈阴性0.1g（或3滴）试样悬浮于5％KOH中必要时可加热冷却2滴酚酞（0.1％甲醇液）＋2mL苯盖紧塞子，摇动2-3s，静置有C25以上四烷基季胺盐化合物苯层为桃红色六、季胺盐类3.KOH试验——R1+R2+R3+R4<26C

反应方程：+Cl－

+H2O+OH－

CHOCHCHCH2CHO+RNH2+Cl－CHOCHCHCH2CHO醇醛型聚合物OH－六、季胺盐类试验操作：0.1g（或3滴）试样悬浮于5％KOH中煮沸30-60s，冷却至室温黑色油状不溶物改用20％K