常见离子的分离与鉴别

3. 络合物 本组离子都能生成多种络合物。其中最常见的 是氯络离子,因而大量Cl-存在时可影响到各简单离 子的浓度。Cu2+、Cd2+都能生成氨合或氰合络离子 Cu(NH3)42+、Cd(NH3)42+、Cu(CN)42+、Cd(CN)42+ ， 它们在Cu2+、Cd2+的分离和鉴定上有很多应用。 Bi3+与I-生成黄色的碘合络离子BiI4-，用于铋的鉴定。 Hg2+与I-无色碘合络离子HgI42-,它与KOH一起的溶 液，可用于NH4+的鉴定，称为奈氏试剂。
三、第二组阳离子的分析 （一）本组离子的分析特性 本 组 包 括 Pb2+ 、 Bi3+ 、 Cu2+ 、 Cd2+ 、 Hg2+ 、 AsⅢ,Ⅴ 、SbⅢ,Ⅴ 、SnⅡ,Ⅳ 等离子，称为铜锡组。它们 的共同特点是不被HCl沉淀，但在0.3mol/LHCl酸性 溶液中，可与H2S生成硫化物沉淀。按本组分出的顺 序，称为第二组。按照所用的组试剂，称为硫化氢 组。 1. 离子的存在形式 除Cu2+为蓝色外，其余均无色。铅、铋、铜、镉、 汞具有显著的金属性质，在水溶液中主要以金属离 子形式存在；而砷、锑、锡等三种元素则表现出不 同程度的非金属性质。
As(Ⅲ,Ⅴ) 、 Sb(Ⅲ,Ⅴ) 、 Sn(Ⅱ,Ⅳ) 、 A源自3+ 、 Cr3+ 、
Fe3+、Fe2+、Mn2+、Zn2+、Co2+、Ni2+、Ba2+、Ca2+、
Mg2+、K+、Na+、NH4+ 。
在阳离子的鉴定反应中，相互干扰的情况较多， 实验室常用的混合阳离子分组法有硫化氢系统法和 两酸两碱系统法。
常见无机阳离子的分离与鉴别
一、实验目的 1、运用所学元素及化合物的基本知识， 进行常见物质的分离和鉴别 2、进一步培养观察实验和分析现象中所遇 到的问题的能力
二、实验原理
1、物质的检验方法与技巧
（1）、物质检验的类型 物质检验包括鉴定、鉴别和推断等类型。 鉴定：鉴定是根据一种物质的特性，用化学方法检验它是不是 这种物质。若是离子化合物，必须检验它的阳离子和阴离子；
先用水溶解，配成溶液后再检验；
②要“各取少量溶液分别加入几支试管中”进行 检验，不得在原试剂瓶中进行检验； ③要“先现象，后结论”，如向Na2CO3溶液中滴 加盐酸，所观察到的现象应记录为“有气泡产生”或
“有无色气体放出”，不能说成“碳酸钠和盐酸反应，
放出二氧化碳”，或“有无色二氧化碳气体放出”。

2. 防止Bi3+、Sb3+的水解 第二组离子中，Bi3+ 、Sb3+ 有较强的水解倾向， 当溶液的酸度不够高时，它们生成碱式盐沉淀： Bi3++C1-+H2O=BiOCl↓+2H+ Sb3++Cl-+H2O＝SbOCl↓+2H+ 此种情况在溶液的酸度低于1.2—1.5mol/L时发生。 为防止它们水解，应使上述平衡向左移。为此，要 保证溶液有足够的H+ 浓度。本组组试剂所以采用 HCl，就是考虑到它既含有C1-，又含有防止水解所 需要的H+。
（二）组试剂与分离条件 本组与第三、四、五组的分离，是基于硫化物 溶解度的不同。本组硫化物可在0.3mol/LHCl酸性 溶液中生成，而第三组硫化物的沉淀则要求更低的 酸度。第四、五组不生成硫化物沉淀。 为了将本组比较完全地同第三组分开，我们需 要讨论以下几个问题。 1. 沉淀要求的酸度 第二组阳离子硫化物的溶度积比第三组阳离子 硫化物的溶度积小得多。在实际分析中，第二组中 较难沉淀的是CdS，它的溶度积也比第三组中溶度 积最小的ZnS要小近十万倍。
1、已知阳离子混合溶液的分析 根据阳离子化合物的溶解性、溶液的酸碱性的不 同以及相应的配合物的生成，选取合适的试剂作 消去实验。结合观察试液的颜色，PH值，消去不 可能存在的离子，初步确定试样的组成，并对可 能存在的离子进行确证实验。

2、未知阳离子混合溶液的分析 消去不可能存在的离子，具体如下：
3. 银与亚汞的分离及亚汞的鉴定
分出PbCl2 后的沉淀应以热水洗涤干净，然后 加入氨水，此时AgCl溶解，生成Ag(NH3)2+,分出后 另行鉴定。Hg2Cl2 与氨水作用，生成HgNH2Cl+Hg， 残渣变黑，表示汞的存在。
4. 银的鉴定
在分出的Ag(NH3)2+溶液中加入HNO3酸化，可 以重新得到AgCl白色沉淀： Ag(NH3)2++C1-+2H+＝AgCl+2NH4+ 此现象说明有银的存在。
Ksp(CdS)＝7.1×10-28 Ksp(ZnS)=1.2×10-23 显然，沉淀第二组所需要的S2- 浓度远远小于沉淀第三组 所需要的。这就提供了一种可能性：控制S2- 的浓度，使 第二组硫化物沉淀，而第三组离子仍然可以留在溶液中， 从而将两组彼此分开。 控制S2- 浓度的方法，在于利用离子平衡的原理。在 溶液中，S2-的浓度是由下述平衡决定的： [H+]2[S2-]/[H2S]=K1K2=5.7×l0-8×1.2×10-15=6.8×10-23 [S2-]＝6.8×10-23[H2S]/[H+]2 即硫离子浓度与氢离子浓度的平方成反比，调节溶液 的酸度就可以达到控制硫离子浓度的目的。 那么，S2- 浓度控制在多大时才能使第二组沉淀完全， 而第三组又不沉淀呢?从理论上讲这是可以通过下列方法 进行计算。
鉴别：鉴别是根据几种物质的不同特性，区别它们各是什么物 质；
推断：推断是根据已知实验步骤和实验现象，运用物质特性进 行分析，通过推理，判断被检验的样品是什么物质。或样品中 含有什么物质，不含什么物质等。
2、物质检验的方法
物质的检验一般包括取样、操作、现象、结论四 个部分： ①“先取样，后操作”。如果样品是固体，一般
阳离子的种类较多，个别检出时，容易发生相互干扰，
所以一般阳离子分析都是利用阳离子某些共同特性，先分 成几组，然后再根据阳离子的个别特性加以检出。凡能使 一组阳离子在适当的反应条件下生成沉淀而与其它组阳离 子分离的试剂称为组试剂，利用不同的组试剂把阳离子逐 组分离再进行检出的方法叫做阳离子的系统分析。在阳离 子系统分离中利用不同的组试剂，有很多不同的分组方案。
3. 防止生成胶性沉淀
本组氯化银沉淀很容易生成难以分离的胶性沉淀。为防 止此种现象发生，加入适当过量的沉淀剂，以便提供使胶体 凝聚的电解质。 综上所述，本组氯化物沉淀的条件是： 在室温下的酸性溶液中加入适当过量的HCl。作为沉淀 剂使用的一般为6mol/LHCl。
（三）本组离子的系统分析
本组离子以组试剂沉淀为氯化物后，首先，PbCl2溶于 热水，而AgCl、Hg2Cl2 不溶，据此可将铅与银和亚汞分开。 其次，AgC1溶于氨水，而Hg2Cl2不溶。它们与氨水各自发 生以下的反应： AgCl+2NH3＝Ag(NH3)2++C1+ Hg2C12+2NH3＝Hg(NH2)C1↓+Hg↓+NH4Cl 借此可将银跟亚汞分开。
（二）组试剂与分离条件 本组离子与组试剂HCl的反应为： Ag++Cl-＝AgCl↓(白色凝乳状，遇光变紫、变黑) Hg22++2Cl-＝Hg2Cl2↓(白色粉末状) Pb2++2C1-＝PbCl2↓(白色针状或片状结晶) 为了创造适宜的沉淀条件。我们需要注意以下三 个问题。 1. 沉淀的溶解度 AgC1和Hg2C12 的溶解度很小，可以在本组沉 淀完全，PbCl2 的溶解度较大，25℃时，在其饱和 溶液中每毫升可溶解11mg之多，而且随着温度升高， 其溶解度显著增大 。
1. 本组的沉淀
取分析试液，首先检查其酸碱性，若为碱性，应以 HNO3 中和至微酸性，然后加入适当过量的盐酸。适宜的 C1- 浓度应为0.5mol/L，而H+ 浓度应大于2.0mol/L。此时如 有白色沉淀产生，表示本组存在。离心沉降，沉淀经 1mol/lHCl洗涤作本组分析。
2. 铅的分离和鉴定

表1为 简化的硫化氢系统分组方案
组别 组试剂 组内离子 组的其他名称 Ⅰ 稀HCl Ag+、Hg22+、Pb2+ 盐酸组，银组 Ⅱ H2S(TAA) ⅡA（硫化物不溶于Na2S） (0.3mol/LHCl) Pb2+、Bi3+、Cu2+、Cd2+ 硫化氢组，铜锡组 ⅡB（硫化物溶于Na2S）
Hg2+、AsⅢ,Ⅴ、SbⅢ,Ⅴ、SnⅡ,Ⅳ (NH4)2S
（1）观察颜色
（2）测PH值
（3）依次用HCl，H2SO4、NaOH、氨水、H2S等组试剂进
行消去实验 （4）对未消去的离子选择合适的方法加以确证。
阳离子分析
一、 常见阳离子的分组
常见的阳离子有二十几种，我们讨论的是下列24
种：Ag+ 、Hg22+ 、Hg2+ 、Pb2+ 、Bi3+ 、Cu2+ 、Cd2+ 、
实验室常用的混合阳离子分组法有硫化氢系统法 和两酸两碱系统法。
硫化氢系统分析简介

硫化氢系统分析法，依据的主要是各阳离子硫 化物以及它们的氯化物、碳酸盐和氢氧化物的溶 解度不同，按照一定顺序加入组试剂，把阳离子 分成五个组。然后在各组内根据各个阳离子的特 性进一步分离和鉴定。 硫化氢系统的优点是系统严谨，分离比较完全， 能较好地与离子特性及溶液中离子平衡等理论相 结合，但其缺点是硫化氢气体有毒，会污染空气， 污染环境。
2. 难溶化合物
本组离子具有18或18+2的电子外壳，所以都有很强的极化 作用和变形性，能同易变形的阴离子如 C1- 、Br- 、I- 、CN- 、 CO32-、SO42-、PO43-等生成共价化合物，难溶于水，这些难化合 物的溶解度随着阴离子变形性的增大而降低。