无机化学下册定性分析

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使用Na2S,实现铜组与锡组的分离
(1)本组离子的分析特性
① 离子的存在形式 本组离子中,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
中主要以金属离子的形式存在; 砷、锑、锡三种元素则表现出不同程度的非金属性质,
它们在溶液中的主要存在形式随酸碱环境而不同,当泛 指该元素的离子时,只标出其氧化数,而不具体指明其 存在形式。
③配合物 本组中Ag+具有较强的配位能力。利用Ag+、
Hg22+与氨水的反应可实现两者的分离,并可作为 Hg22+的鉴定反应。
AgCl可溶于氨水中,形成Ag(NH3)2+, Hg2Cl2转变为 HgNH2Cl和Hg混合物沉淀。
(2)组试剂与分离条件
本组离子与组试剂盐酸的反应为: Ag++Cl-=AgCl↓ (白色凝乳状,遇光变紫、变黑) Hg22++2Cl-=Hg2Cl2↓ (白色粉末状) Pb2++2Cl-=PbCl2↓ (白色针状或片状结晶)
组内离子
Ag+, Hg22+, Pb2+
ⅡA :Pb2+, Bi3+, Cu2+, Cd2+ ⅡB:Hg2+, As(Ⅲ,Ⅴ), Sb(Ⅲ,Ⅴ), Sn(Ⅱ,Ⅳ) Al3+, Mn2+,Cr3+, Zn2+, Fe3+, Co2+, Fe2+, Ni2+
Ba2+, Sr2+, Ca2+ , K+, Na+, Mg2+, NH4+
的 不溶于 特 热水 性
硫化物不溶 于硫化钠
硫化物溶 于硫化钠
成硫化物沉淀
硫化物溶于水
碳酸盐 不溶于水
碳酸盐 溶于水
Ag+
包 括
Hg22+ *


组 的 I组
名 银组 称 盐酸组
Pb2+
Hg2+
Bi3+
As(III,V)
Cu2+
Sb(IIImV)
Cd2+
Sn4+
IIA组
IIB组
II组
铜锡组
硫化氢组
Fe3+ Fe2+ Al3+ Mn2+ Cr3+ Zn2+
本章讨论的是下列 25种常见阳离子:
Ag+, Hg22+, Pb2+, Bi3+, Cu2+, Cd2+, Hg2+, AsIII, V, SbIII, V, SnⅡ, Ⅳ, Al3+, Cr3+, Fe3+, Fe2+, Mn2+, Zn2+, Co2+, Ni2+, Ba2+, Sr2+, Ca2+, Mg2+, K+, Na+, NH4+
Co2+ Ni2+
III组 铁组 硫化铵组
Ba2+ Sr2+ Ca2+
IV组 钙组 碳酸铵组
Mg2+ K+ Na+
(NH4+)**
V组 钠组 可溶组
组 试 HCl 剂
~0.3M HCl H2S
NH3+NH4Cl (NH4)2S
NH3+NH4Cl (NH4)2CO3
——
* Pb2+浓度大时部分沉淀 **系统分析中需要加入铵盐,故NH4+需另行检出。
为了创造适宜的沉淀条件,需要注意以下三个方面: ①沉淀的溶解度:控制Cl-的浓度 ②防止Bi3+、Sb3+的水解:控制H+的浓度 ③防止胶体沉淀:适当过量沉淀剂为电解质。
沉淀的条件是:在室温下的酸性溶液中(补充适量 H为N0O.53m溶o液l/L),,溶加液入的适酸量度的为26.m0-o2l/.L4的mHoCl/Ll,。使此Cl时-的如浓有度 白色沉淀生成,表明有本组离子存在。
碳酸盐不溶于水——第Ⅳ组(钙组)(Ba2+, Sr2+, Ca2+) 碳酸盐溶于水 ——第Ⅴ组(钠组)(Mg2+, K+, Na+, NH4+)
一般分成五组,现简化为四组(将钙、钠组合并)
表1-3 阳离子的硫化氢系统分组方案

硫化物不溶于水

在稀酸中生成硫化物沉淀

据 氯化物
氯化物溶于热水
在稀酸中不生
2、第二组阳离子分析(硫化氢组)---重点
本组包括Pb2+、Bi3+、Cu2+、Cd2+、Hg2+、As(III, V)、 Sb(III, V)、Sn(Ⅱ,Ⅳ)离子,称为铜锡组。
它们的氯化物( Pb2+除外)都溶于水;
在稀HCl(0.3mol·L-1HCl)溶液中通入H2S,本组离子 生成硫化物沉淀,从而实现与第三(只能在弱酸或碱性条 件下生成)、四、五组离子的分离。
x =106/G
则上例中 x = 106/12500= 80 ppm
说明: 灵敏度为实验值,是相对量; G 值越大,表明溶液越稀,该鉴定反应也越灵敏。
(2)检出限量
定义:在一定条件下,某鉴定反应(方法)所能检出某 种离子的最小质量。
表示:以微克(µg )为单位,符号 m 换算:1g :12500 mL= m: 0.05 mL(1滴)
(三) 两者关系
上次课内容
绪论 1.1 定性wenku.baidu.com析概述
• 本次课探讨 1.2 阳离子的分析 1.3 阴离子的分析 1.4 一般物质的分析
1.2 阳离子分析
• 常见阳离子有哪些?分析特性如何? • 硫化氢系统分析方案(第一组是基础,第二组是重点) • 两酸两碱系统分析方案(简介)
一、常见阳离子及分析特性
解:(一)检出限量: 1200,000 = m0.03 m= 0.15 g
(二)最低浓度 1200,000 = x106 x = 5ppm
(二) 鉴定反应的选择性 1、特效反应、特效试剂
能在其它离子共存时不受干扰地鉴定某种离子的鉴定反应, 称为特效反应。该试剂称为特效试剂。
2、选择反应、选择试剂
③ 配合物
本组离子一般都能生成多种配合物。例如:Cu2+、 Cd2+等能生成氨合或氰合配离子;Bi3+与I-生成黄色的 BiI4-;Cu2+、Pb2+和Bi3+能与甘油生成配离子;Hg2+与 I-生成无色的HgI42-等,具有一定的分析应用价值。
(2) 组试剂与分离条件
本组与第三、四组离子分离的依据是其硫化物溶解 度有显著的差异。由于H2S是弱酸,可以通过调节酸度 来控制溶液中S2-的浓度,从而达到分步沉淀的目的。 实验证明,分离第二组与第三组最适宜的酸度是0.3 mol·L-1 HCl。
(三)系统分析
1、第一组阳离子( Ag+, Hg22+, Pb2+)分析-----基础
(1)本组离子的分析特性
①离子的存在形式 本组三种离子都无色。银和铅主要以Ag+、Pb2+形式存
在,亚汞离子则以共价键结合的双聚离子+Hg: Hg+存在, 记为Hg22+。 ②难溶化合物
本组离子由于生成氯化物沉淀而与其它阳离子分离。 AgCl和Hg2Cl2溶解度都很小,可以沉淀完全;但PbCl2 的溶解度大得多且沉淀不完全。在热溶液中的溶解度相当 大,故利用此性质实现与AgCl和Hg2Cl2的分离。
1G =m×10-6 V
m= V×106/G
如果已知某鉴定反应的最低浓度为x ppm,又已知 每次鉴定时所取的体积为V mL, 则检出限量m为:
m×10-6 V = x 106 m= xV
例:用CrO42-鉴定Pb2+时,将含有Pb2+的试液稀释到与 水的重量比为1200,000,至少要取此试液才能观察到 黄色的沉淀析出,那么这个鉴定反应的检出限量及最 低浓度分别是多少?
常用试剂:
HCl, H2S, (NH4)2S, (NH4)2CO3 硫化氢分析系统 NaOH, NH3·H2O, H2SO4,HCl 两酸两碱分析系统
常见阳离子与常用试剂的反应
二、 硫化氢系统分析
应用最为广泛,目前较为系统的一种系统分析方法。
(一)重要依据 各离子硫化物溶解度的显著差异是常见阳离子分组的主要依据。
Pb2+)
Cd2+, 不溶于水
SnⅡ, Ⅳ)
Ni2+)
硫化物
溶于水
不溶于稀酸
氯化物不溶于水——第I组(银组)(Ag+, Hg22+, 氯化物溶于水——第Ⅱ组(铜锡组)(Bi3+, Cu2+,
Hg2+, AsIII, V, SbIII, V,
溶于稀酸——第Ⅲ组(铁组)(Al3+, Cr3+, Fe3+, Fe2+, Mn2+, Zn2+, Co2+,
表示方法
(1)用µgmL-1或 ppm(百万分之几)表示
(2)1G (G是含有1g被鉴定离子的溶剂的质量)
实际计算中,由于溶液很稀,G被看作是溶液的质量、溶剂或 溶液的体积(mL) (水的密度=1g/mL)
例如:Na3Co(NO2)6鉴定K+ 1:12500
换算
1 G = x 106
CH3COOH+NH4++H2S↑
在氨性溶液中加热水解生成HS-,相当于(NH4)2S的作用:
NH2
CH3CSNH2+2NH3 CH3-C=NH+NH4++HS-↑
本组离子的沉淀中包括八种元素所形成的硫化物,为了 定性分析的方便,还可以根据硫化物的酸碱性不同将它 们分成两个小组。
铅、铋、铜、镉的硫化物属于碱性硫化物,它们不溶于 NaOH、Na2S和(NH4)2S等碱性试剂,这些离子属于铜 组(ⅡA);
砷、锑和锡(Ⅳ)的硫化物属于两性硫化物,而且其酸性 更为明显,因而能溶于上述几种碱性试剂中,属于锡组 (ⅡB)。汞的硫化物酸性较弱,只能溶解在含有高浓度 S2-的试剂Na2S中,本章采用Na2S溶液处理第二组阳离 子硫化物的沉淀,因此HgS亦属于ⅡB 组。
影响反应速度、沉淀溶解沉淀晶形 (四)溶剂的影响 (五)干扰物质(共存物)的影响
四、鉴定反应的灵敏性与选择性
(一) 鉴定反应的灵敏性 同一离子不同鉴定反应,其灵敏性是不同的。 灵敏性以数值形式来表示,这些数值称为灵敏度
灵敏度的表示 通常用最低浓度和检出限量来表示。
(1)最低浓度
定义:在一定条件下,被检出离子能得到肯定结果的最低浓度。
与为数不多的离子发生反应的试剂,称为选择试剂,相应的 反应叫选择性反应。
3、提高选择性的方法
(1)控制溶液的酸度;(2)掩蔽干扰离子 (3)附加补充实验; (4)分离干扰离子
五、空白试验与对照试验
(一) 空白试验 定义: 用蒸馏水代替试液同时进行相同方法的试验。 作用: 用于检查试剂或蒸馏水中是否含有被检验的离子。
(二) 阳离子的硫化氢系统分组方案
组的名称 按顺序 按代表离子 按组试剂
组试剂
I组
银组
盐酸组
稀HCl
(6 mol/L HCl)
Ⅱ组
铜锡组
硫化氢组
H2S
(0.3mol/L HCl)
Ⅲ组 Ⅳ组
铁组 钙钠组
硫化铵组 可溶组
(NH4)2S (NH3+ NH4Cl)
(NH4)2CO3 (NH3 + NH4Cl)
m=1g×0.05mL/12500mL=4×10-6g =4 µg
说明:“检出限量”为绝对量;“最低浓度:为相对量;
通常都是用“检出限量”和“最低浓度”两种方式来表 明一个鉴定反应的灵敏度,而不用指明试液的体积。
(3)两者的换算
最低浓度为1G,每次鉴定时所取的体积为V(mL), 则检出限量为m (μg)
②氧化还原性质
砷、锑、锡三种元素具有两种比较稳定的价态,它
们在分析中都有重要意义。例如以H2S沉淀本组离子 时,As(V)的反应速率较慢,必须先用NH4I使其还原 为As(Ⅲ)。由于在组内分离时,将Sn(Ⅱ)归于ⅡA而 Sn(Ⅳ)归于ⅡB组将使操作不便,故一般在进行沉淀 之前加入H2O2将Sn(Ⅱ)全部氧化成Sn(Ⅳ),并加热将 剩余的H2O2除去。又锑的罗丹明B试法只对Sb(Ⅴ)有 效,若溶液中的锑为三价则必须事先氧化。此外,将 Bi3+还原为金属Bi是铋的重要鉴定反应之一。
由于H2S气体毒性较大,制备也不方便,故一般多以硫代乙酰胺 CH3CSNH2 (通常简写为TAA)的水溶液代替H2S作沉淀剂。 硫代乙酰胺在不同的介质中加热时发生不同的水解反应,可以分
别代替H2S,(NH4)2S或Na2S。
在酸性溶液中水解产生H2S,可代替H2S:
CH3CSNH2+H++2H2O
1、定义 鉴定反应:具有明显外部特征、反应灵敏、迅速且
完全的化学反应 要求:反应要完全、迅速,有外部特征。
2、 外部特征 指人们感觉器官能直接觉察的现象。
(1)沉淀的生成和溶解 (2)溶液颜色的改变 (3)有气体的排出 (4)有特殊气味产生
三、反应进行的条件(“三度一剂一物”)
(一)反应物的浓度 鉴定离子浓度适当即可,并非愈浓愈好 (二)溶液的酸度 (三)溶液的温度
(二) 对照试验 定义:用已知离子的溶液代替试液同时进行相同方法的试验。 作用:用于检查试剂是否失效或反应条件是否控制正确。
六、分别分析与系统分析
(一)分别分析 不定顺序,不经分离,利用特效反应及选择性高
的反应直接鉴定某种离子。
(二)系统分析 按照一定的步骤和顺序,将离子加以分组分离,
然后进行鉴定。 组试剂:将各组离子分开的试剂
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