元素定性分析-4课时

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红色
(2) 硫的鉴定: ① 醋酸铅试验: Na2S+Pb(Ac)2 →PbS↓+NaAc
H+
有黑色的PbS沉淀生成表示有S元素的存在。 ② 亚硝基铁氰化钠试验: Na2S+Na2[Fe(CN)5NO] → Na4[Fe(CN)5(NOS)]
硫代亚硝基铁氰化钠 OH-
有紫红色出现表示有S元素的存在
注意:
钠熔时,若钠用量较少时,氮和硫常以硫氰化钠 形式存在;钠过量时,硫氰化钠将分解为硫化钠 和氰化钠。 NaCNS+2Na Na2S+NaCN
四. 卤素的鉴定:
1. 拜尔斯坦试验:
含氯,溴,碘的化合物与氧化铜灼烧,生成挥发 性的卤化铜,使火焰显蓝绿色。
此方法很灵敏,但需与AgNO3试验相互参比。 因为脲,硫脲,喹啉,吡啶等衍生物也能烧成 同样的绿色火焰。
二. 各种卤素的测定:
1. 氯、溴的测定:
(1)测定原理:
① 分解: 燃烧 有机Cl+O2 → CO2+HCl+Cl2+H2O 有机Br+O2 → CO2+HBr+Br2+H2O ② 吸收:吸收液一般用NaOH+H2O2 Cl2+2NaOH+H2O2→2NaCl+2H2O+O2
燃烧
Br2+2NaOH+H2O2→2NaBr+2H2O+O2
加CCl4,然后滴加新制备的氯水,边加边
振荡若CCl4层显紫色,则表示有I2。
2NaI+Cl2(H2O) →2NaCl+I2(CCl4) 继续滴加氯水,碘进一步被氧化为碘酸并震荡, 紫色逐渐消失,若此时溶液中有溴离子存在, 溴离子被氧化为游离态的溴。CCl4层显红棕色, 表示有Br2。 I2(CCl4)+5Cl2+6H2O →2HIO3+10HCl 2NaBr+Cl2(H2O) →2NaCl+Br2(CCl4) (红棕色)
讨论:
①若有S存在,应先加醋酸铅除去后再进行 本试验。因为若有S存在,试样中可能含有
CNS - ,它与Fe 3+ 显红色,干扰普鲁士兰沉
淀的颜色。
② 碘的存在对本试验有干扰。可用联邻甲
苯胺代替联苯胺来消除干扰。
③ 溶液酸化不能用盐酸而要用硫酸,否则会 生成FeCl3,使结果显绿色。 ④加入醋酸铜-联苯胺试剂一定要沿管壁慢慢 加入并勿摇混。
第四章 元素定性分析
本节基本内容:元素定性分析
教学基本要求:重点掌握如何鉴定样品
中含有那些元素
有机元素定性分析的目的:鉴定样品中含 有哪些元素?
由于组成有机化合物的各原子,大多是以共价键结 合的,很难在水中离解成相应的离子,因此,必须 将样品分离,使元素变成无机离子后,再用无机定 性的方法来分别鉴定。
若有机层有Br2或Br2、I2同时存在,则有机层
为红棕色。加入丙烯醇,有机层红棕色消失,
则只有Br2存在。若有机层变为紫色,则说明
Br2,I2同时存在。
注意:如果试样中I2含量相当高,则有机层
在未用丙烯醇处理前显紫色,将溴的红棕
色掩盖。在这种情况下,可用下列方法来 鉴定Br2和I2: 试液用稀硫酸酸化后,煮沸数分钟,冷却,
将钠熔后得到的无机化合物,溶解于水中,作为鉴定 试液,然后再分别鉴定各元素相应的无机离子
2. 操作步骤: ① 某些有机化合物,如:硝基烷,重氮化合 物,多卤代物等,遇到热的金属钠时会爆 炸,因此在钠熔时,需带上安全眼镜。
② 不能将进行钠熔反应的容器-小试管口朝向 旁人,以保护旁人的安全。
二. 元素的鉴定
(2)碘量法: 有机碘化物燃烧分解后,用KOH+硫酸肼溶 液吸收,用HOAc-NaOAc缓冲液调节pH=4,加 入过量溴水,使I-和I2全部氧化为IO32I-+Br2→I2+2BrI2+5Br2+6H2O→2HIO3+10HBr
用甲酸除去过量的溴:
Br2+HCOOH→2HBr+CO2
然后加入KI并酸化,使其与KIO3反应析出 I2,加入Na2S2O3溶液,以淀粉为指示剂。
因此,对于那些含氮量低的样品,在用钠 熔法鉴定氮时,最好在样品中加入一些葡 萄糖。 若在样品中加入葡萄糖,可以提高 CN-的产率。 例如:钠熔法鉴定二酮肟中的氮时,氰离
子的产率为28%,当加入葡萄糖后,产率
提高到66%。
一. 氧瓶燃烧法: 燃烧瓶是硬质碘瓶(耐温、耐压),瓶塞上熔 接一根Pt丝。(作用:挂样品;催化) 有机卤化物
•滴定终点的颜色变化为:黄→红→紫,若直接 由黄色→紫色,说明二苯基卡巴腙已变质,须重 新配制。 2. 碘的测定:
碘的测定方法有二种,即:汞液滴定法和碘量法。 (1)汞液滴定法: 有机碘化物 → IO3-+I2+I-+CO2+H2O
KOH H2N-NH2
燃烧
I-+N2+H2O
然后用硝酸汞标准溶液滴定I-
3. 氯、溴、碘的鉴别试验: ① KMnO4法:
MnO4-+H++Br- → Mn2++Br2+H2O
MnO4 -+H++I- → Mn2++I2+H2O
反应后加入有机溶剂CS2或CCl4。
水层中:有Cl-,加入AgNO3生成AgCl沉淀。 若仅有I2,则有机层为紫色。
有机层中:若Br2, I2都不存在,则有机层为无色。
吸收液中过量的H2O2用加热煮沸除去。 ③ 滴定:用Hg(NO3)2标液滴定,以二苯基卡巴 腙为指示剂。
Hg2++2Cl-→HgCl2 Hg2++2Br-→HgBr2 微量的Hg2+与二苯基卡巴腙反应生成紫红色配合 物。说明此有机物中卤素的存在。 (2)讨论: •酸度:控制pH=3.2 因为酸性太强,指示剂与Hg2+反应的灵敏度下降。 在碱性中,二苯基卡巴腙本身呈红色。 •介质:在80%乙醇介质中滴定,则终点更明显。
2、某含氮化合物经钠熔法分解的水溶液用硝酸
酸化,加入硝酸银溶液,立即出现大量白色沉
淀,此现象可否作为卤离子存在的标志?为什
么?
练习题:用硝酸银法鉴定卤素时,为什 么要在酸性溶液中进行?沉淀必须明 显,仅浑浊或是乳白色不能算是正结 果,为什么?
练习题:用钠熔法和氧瓶燃烧法进行有
机元素定性分析,各有何优缺点?
③ 硫氰酸盐法 在待测液中加入多硫化铵溶液,混匀后将 其在蒸气浴上蒸干。再用稀盐酸酸化,并 将温热溶液过滤。向滤液中加入少许三氯 化铁溶液。若出现红色,则表示有氮元素 存在。 NaCN+(NH4)2Sn NaSCN+(NH4)2Sn-1 3NaSCN+FeCl3 3NaCl+Fe(SCN)3
填空题:
拜尔斯坦试验常用于鉴定
存在,其现象是
练习题: 拜尔斯坦试验用于鉴定哪些元 素的存在,其现象是什么?有 哪些优缺点?
2. 硝酸银试验:
NaX+AgNO3→AgX↓+NaNO3 (X:Cl, Br, I) 若有白色或黄色沉淀生成则表明有卤素存在。 如果样品中含有N和S时,则试液中的CN-,S2-, SCN-都能与AgNO3作用产生沉淀而干扰。可 在加入AgNO3前将试样酸化煮沸除去。
(1)氮的鉴定:
①来自百度文库普鲁士兰试验:
在碱性(pH=13)及KF存在下,CN-与硫酸亚铁 作用,生成黄绿色的亚铁氰化钠(黄血盐)酸化 后遇Fe3+生成普鲁士兰沉淀。
6NaCN+FeSO4→Na4Fe(CN)6+Na2SO4
待溶液酸化后,使亚铁氰化钠与高铁离子反 应,形成亚铁氰化铁(普鲁士蓝)蓝色沉 淀。据此鉴定样品中氮的存在。
Pt/O2 燃烧 HX或X2+CO2+H2O
生成物用过氧化氢的氢氧化钠碱液进行吸收 (NaOH-H2O2)
注意点: ① 燃烧开始时,瓶内压力会骤然加大,一定要按 紧瓶塞,以防瓶内气体冲出。 ② 燃烧结束后,如果发现吸收液内有残渣,说明 样品未燃烧完全,必须重做。 ③ 燃烧瓶的底部不要对准自己,也不要对准别人
荧光素(黄色)+4Br2 署红(红色)+4HBr
三. 应用范围
大多数化合物可用钠熔法进行元素分析,但低沸 点或容易挥发的有机物,常在和金属钠作用前就挥发 了,得到负结果。 有些化合物如:脂肪族偶氮化合物及芳香族重氮 化合物,在加热时变成氮气而逸出; 另一些化合物如氨基化合物,会转变成氨气逸出。 同时,生成的氰化物也可能被还原成氨气。所以,反 应中并不能定量地生成CN-,而造成了用钠溶法检验 氮的困难。
氧瓶燃烧法比钠熔法优越,其优点在于:
1. 能使有机化合物定量地分解,燃烧产物的吸收液 不需经过过滤等操作,可直接作为试液使用,操 作简捷,可适用于少量样品的分析; 2. 有些低沸点化合物,在采用钠熔法时,由于挥发
而跑掉,对元素的鉴定不能获得有效的结果,但
改用氧瓶燃烧法可得到正确的结论。
练习题:
1、进行元素定性分析时,为什么要做钠熔法试 验?
3Na4Fe(CN)6+2Fe2(SO4)3→Fe4[Fe(CN)6]3↓+6Na2SO4
讨论: ① 溶液中氰离子含量较少时,得不到明显的 普鲁士蓝沉淀,而是蓝色溶液。遇到此情况, 在普鲁士蓝法鉴定 将溶液放置15分钟后再观察。
氮元素的实验中, 加入KF的目的
② 在反应过程中加入KF是为了生成[K3(FeF6)], 它能促进普鲁士蓝生成。
练习题:
钠熔法和氧瓶燃烧法在分解样品时,
有哪些元素以相同的离子形式存在于 试液中?有哪些以不同的离子形式存
在于试液中?
练习题:
用铜丝燃烧法鉴定原始样品的元素,有
哪些局限性,为何产生蓝绿色的火焰?
练习题: 用钠熔法进行元素定性分析时,下列现象如 何解释? (1) 钠熔后的试液中,加入AgNO3溶液,产生 棕黑色沉淀,为什么? (2) 含氮而不含卤素的样品钠熔后的试液,经 酸化后加AgNO3溶液,产生白色沉淀,为 什么?
将前面酸化后的剩余试液稀释,加入浓硫酸和过 硫酸钠,煮沸5分钟。然后加入AgNO3。若有白 色沉淀说明有氯。
另一种检验溴的方法:
灵敏度高,可 鉴定0.3µg的 溴离子
将钠熔后的试液用冰醋酸酸化,并加入少 量的二氧化铅。将一张用1%荧光素溶液湿 润过的滤纸置于试管口,将试管内的溶液 煮沸。若溶液中有溴,则溴蒸气使黄色的 荧光素转变成署红而呈红色
HIO3+5KI+5HCl→5KCl+3I2+3H2O I2+2Na2S2O3→2NaI+Na2S4O6 讨论: 加入Br2后,使溶液维持棕色不褪,还应放置 5~10分钟,使氧化完全。
除过量的溴时,要逐滴加入甲酸,直至溶液呈 无色,再滴加甲基红指示剂,颜色不褪,说明 溴已除尽。
氧瓶燃烧法与钠熔法比较
②亚硝酸法:
试液用稀硫酸酸化,煮沸数分钟,冷却,
取出1 mL加入CCl4和几滴亚硝酸钠,若
CCl4层显紫色,说明有碘。
NO2-+I-+2H+→I2+NO+H2O (Br-,Cl-无此反应) 将上述溶液加过量的NaNO2溶液,分次用 CCl4将碘提取干净,加热煮沸数分钟,然后加 入CCl4和新配制的氯水。若CCl4层显红棕色, 则说明有溴。 2NaBr+Cl2(H2O) →2NaCl+Br2
② 醋酸铜-联苯胺试验: 试液用醋酸酸化后,加入醋酸铜-联苯胺试剂, 若有蓝色环在两界面交界处或蓝色沉淀生成, 则表明有氮元素的存在。
显色反应的机理:
HAc 4NaCN+2H2N NH2+2Cu(Ac)2
本方法较普鲁 士蓝有较高的 灵敏高
[H2N
NH2·NH
NH]2HAc
联苯胺蓝
+H2Cu2(CN)4+4NaAc
① 生成的紫红色沉淀极不稳定,会很快消
失,应及时观察。 ② 反应在碱性条件下进行,若在酸性条件下
则不能产生上述颜色。
三. S, N同时鉴定: 硫和氮同时存在时,可做如下检验: 3NaCNS+FeCl3→Fe(CNS)3 (红色)+3NaCl 若有红色出现,则表明有CNS-存在。
注意: 如果在鉴定氮和鉴定硫的试验中,都是正反 应时,则不必做本实验。 如果在上述两试验中都呈负反应时,则应做 本实验
钠熔法和氧瓶燃烧法
主要检验:氮、硫、卤素。 一. 钠熔法:最常用的方法 1. 基本原理
有机物 Na (含C、H、O、N、S、 熔融 X等) NaCN, Na2S NaX, NaCNS
注:有机含N和S两种元素→钠熔时,若钠用量较少, N和S 常以NaCNS,若钠过量,NaCNS将分解为硫化钠和氰化钠
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