金属离子的分离和鉴定

1实验27 常见阳离子的分离、鉴定 一、实验目的 1了解常见阳离子的基本性质和重要反应。 2掌握常见阳离子的分离原理及鉴定方法。 3进一步练习分离、鉴定的基本操作。 二、实验原理 离子的分离和鉴定是以各离子对试剂的不同反应为依据的这种反应常伴随有特殊的现象如沉淀的生成或溶解特殊颜色的出现气体的产生等等。各离子对试剂作用的相似性和差异性都是构成离子分离与检出方法的基础也就是说离子的基本性质是进行分离鉴定的基础。因而要想掌握阳离子的分离鉴定的方法就要熟悉阳离子的基本性质。 离子的分离和鉴定只有在一定条件下才能进行。所谓一定的条件主要指溶液乃岫取⒎从ξ锏呐ǘ取⒎从ξ露取⒋俳蚍涟朔从Φ奈镏适欠翊嬖诘取Ｎ狗从ο蚱谕姆较蚪芯捅匦胙≡袷实钡姆从μ跫Ｒ虼顺艘煜だ胱拥挠泄匦灾释饣挂Щ嵩擞美胱悠胶馑峒睢⒊恋怼⒀趸乖⑴湮坏绕胶獾墓媛煽刂品从μ跫舛杂谖颐墙徊秸莆绽胱臃掷胩跫图ǚ椒ǖ难≡窠泻艽蟀镏?对于常见阳离子分离的性质是指常见阳离子与常用试剂的反应及其差异重点在于应用这些差异性将离子分开。常见阳离子与常用试剂的反应 1. 与HCl溶液反应 Ag AgCl↓ 白色溶于氨水 Hg22 Hg2Cl2↓ 白色溶于浓HNO3及H2SO4 Pb2 PbCl2 ↓ 白色溶于热水NH4A c、NaOH 2. 与H2SO4的反应 Ba2 BaSO4↓白色难溶于酸 Sr2 SrSO 4↓白色溶于煮沸的酸 Ca2 CaSO4↓白色溶解度较大当Ca2浓度很大时才析出沉淀 Pb2 PbSO4↓白色溶于NaOH、NH4Ac饱和、热HCl溶液、浓H2SO4不溶于稀H2SO4 Ag Ag2SO4↓白色在浓溶液中产生沉淀溶于热水 3. 与NaOH反应 Al3 AlO2或AlOH4 Zn2 ZnO22 或ZnOH42 Pb2 PbO22 或PbOH42 Sb3 SbO2 Sn2 SnO22 或SnOH42 Cu2 CuOH42 4. 与NH3反应 Ag AgNH32 Cu2 CuNH342 深蓝 Cd2 CdNH342 HCl H2SO4 过量NaOH 浓NaOH △ 过量NH3 2 Zn2 ZnNH342 Ni2 NiNH342 蓝紫色 Co2 CoNH364 土黄色 CoNH363棕红色 5. 与NH42CO3反应 Cu2 Cu2OH2CO3 ↓ 浅蓝 CuNH342 深蓝 Ag Ag2CO3 Ag2O↓白色 AgNH32 无色 Zn2 Zn2OH2CO3↓ 白色 ZnNH342 无色 Cd2 Cd2OH2CO3↓ 白色 CdNH342 无色 Hg2 Hg2OH 2CO3↓ 白色 Hg22 Hg2CO3白↓ → HgO↓黄 Hg↓黑 CO2 ↑ Mg2

Mg2OH2CO3 ↓ 白色 Pb2 Pb2OH2CO3 ↓ 白色 Bi3 BiO2CO3 ↓ 白色 Ca2 CaCO3 ↓ 白色 Sr2 SrCO3 ↓ 白色 Ba2 BaCO3 ↓ 白色 Al3 AlOH3 ↓ 白色 Sn2 SnOH2 ↓ 白色 Sn4 SnOH4 ↓ 白色 Sb3 SbOH3 ↓ 白色 6. 与H2S或NH42S反应 应当掌握各种阳离子生成硫化物沉淀的条件及其硫化物溶解度的差别并用于阳离子分离。除黑色硫化物以外可利用颜色进行离子鉴别。 1在0.3 mol·L1HCl溶液中通入H2S气体生成沉淀的离子 Ag Ag2S↓ 黑色 溶于硝酸 Pb2 PbS ↓ 黑色 溶于浓HCl硝酸 Cu2 CuS ↓ 黑色 溶于硝酸 Cd2 CdS ↓ 黄色 溶于较浓HCl Bi3 Bi2S3↓ 褐色 溶于HCl Hg22 HgS ↓ Hg黑色 Hg2 HgS ↓ 黑色 SbV Sb2S5↓ 橙色 SbⅢ Sb2S3↓ 橙色 溶于浓HCl NaOH Na2S SnⅣ SnS2 ↓ 黄色 SnⅡ SnS ↓ 褐色 溶于浓HCl、NH42Sx不溶于NaOH 2在0.3 mol·L1HCl溶液中通入H2S气体不生成沉淀但在氨性介质通入H2S气体或加入NH42S产生沉淀的离子 Zn2 ZnS↓ 白色溶于稀HCl溶液不溶于HAc溶液 Co2 CoS↓ 黑色溶于稀HCl溶液不溶于HAc溶液 Ni2 NiS↓ 黑色溶于稀HCl溶液不溶于HAc溶液 过量NH3 O2NH42CO3 适量 NH42CO3 过量0.3 mol·L1HCl H2S 溶于王水Na2S NH3NH4Cl H2S 3Mn2 MnS↓ 肉色 溶于稀HCl溶液 Al3 AlOH3↓ 白色溶于强碱及稀HCl溶液 Cr3 CrOH3↓ 灰绿色溶于强碱及稀HCl溶液 三、实验用品 仪器与材料离心机、试管、离心试管、酒精灯、烧杯、pH试纸、玻璃棒。 固体试剂 亚硝酸钠

AR、NaBiO3AR。 酸碱溶液 HCl2 mol·L16 mol·L1浓、H2SO42 mol·L1、HNO36 mol·L1、HAc2 mol·L16 mol·L1、NaOH2 mol·L16 mol·L1、KOH2 mol·L1、NH3·H2O2 mol·L16 mol·L1。 盐溶液 NH4Ac 2 mol·L1、NH42C2O4饱和、NaAc2 mol·L1、NaCl1mol·L1、Na2S0.5mol·L1、NaHC4H4O6饱和、KCl 1mol·L1、K2CrO4 1mol·L1、K4FeCN6 0.1mol·L10.5mol·L1、K3FeCN6 0.1mol·L1、KSbOH6 饱和、MgCl20.5mol·L1、CaCl20.5mol·L1、BaCl2 0.5mol·L1、BaNO32 0.1mol·L1、SnCl20.1mol·L1、AlCl30.1mol·L1、AlNO330.1mol·L1、PbNO320.1mol·L1、SbCl30.1mol·L1、HgCl20.1mol·L1、BiNO33 0.1mol·L1、AgNO3 0.1mol·L1、CuCl2 0.1mol·L1、ZnSO4 0.1mol·L1、CdNO32 0.1mol·L1、MnSO40.1mol·L1、CrCl30.1mol·L1、FeCl30.1mol·L1、FeSO40.1mol·L1、NiSO40.1mol·L1、CoCl 20.1mol·L1、NaNO3 0.5mol·L1、Na2CO3 饱和、NH4SCN饱和。 其它试剂镁试剂、0.1铝试剂、罗丹明B、苯、 邻二氮菲1、2.5硫脲、H2O23、乙醚、1丁二酮肟、丙酮、奈斯勒试剂、NH42HgSCN4试剂。 四、实验内容 1. 常见阳离子的个别鉴定 1Na的鉴定 在盛有0.5 mL 1mol·L-1NaCl溶液的试管中加入0.5 mL饱和六羟基锑V酸钾KSbOH6溶液观察白色结晶状沉淀的产生。如无沉淀产生可以用玻璃棒摩擦试管内壁放置片刻再观察写出反应方程式。 2K的鉴定 在盛有0.5 mL 1mol·L-1KCl溶液的试管中加入0.5 mL饱和酒石酸氢钠NaHC4H4O6溶液如有白色结晶状沉淀的产生示有K存在。如无沉淀产生可用玻璃棒摩擦试管内壁再观察写出反应方程式。 3Mg2的鉴定 在试管中加2滴0.5 mol·L-1 MgCl2溶液再滴加6 mol.L-1NaOH溶液直到生成絮状的MgOH2沉淀为止然后加入1滴镁试剂搅拌生成蓝色沉淀示有Mg2存在。 4Ca2的鉴定 取0.5 mL 0.5 mol·L-1CaCl2溶液于离心试管中加10滴饱和草酸铵溶液有白色沉淀产生离心分离弃去清液。若白色沉淀不溶于6 mol·L-1HAc溶液而溶于2 mol·L-1HCl示有Ca2存在。写出反应方程式。 5Ba2的鉴定 在试管中加2滴0.5 mol·L-1 BaCl2溶液加入2 mol·L-1HAc和2 mol·L-1NaAc各2 滴然后加2滴1mol·L-1K2CrO4有黄色沉淀生成示有Ba2存在写出反应方程式。 6Al3的鉴定 NH3NH4Cl H2S 4取2滴0.1 mol·L-1 AlCl3溶液于试管中加2滴2 mol·L-1HAc及2滴0.1 铝试剂振荡后置水浴上加热片刻再加入1滴6 mol·L-1氨水有红色絮状沉淀产生示有Al3存在。 7Sn2的鉴定 取5滴0.1mol·L-1 SnCl2溶液于试管中加入2滴0.1mol·L-1 HgCl2溶液轻轻摇动若产生的沉淀很快由白色变为灰色然后变为黑色示有Sn2存在该方法也可用于Hg2的定性鉴定。写出反应方程式。 8Pb2的鉴定 在离心试管中加5滴0.1mol·L-1PbNO32溶液加入2滴1mol·L-1K2CrO4溶液有黄色沉淀生成离心分离弃去清液。在沉淀上加数滴2 mol·L-1NaOH溶液沉淀溶解示有Pb2存在。写出反应方程式。 9Sb3的鉴定 在离心试管中加5滴0.1mol.L-1SbCl3溶液加入3滴浓盐酸及少许亚硝酸钠将SbIII氧化为SbV当无气体放出时加数滴苯及2滴罗丹明B溶液苯层显紫色示有Sb3存在。 10Bi3的鉴定 取1滴0.1mol·L-1 BiNO33溶液于试管中加1滴2.5的硫脲生成鲜黄色配合物示有Bi3存在。 11Cu2的鉴定 取1滴0.5 mol·L-1 CuCl2溶液于试管中加1滴6 mol·L-1HAc溶液酸化再加入1滴0.5 mol·L-1亚铁氰化钾K4FeCN6溶液生成红棕色Cu2FeCN6沉淀示有Cu2存在。写出反应方程式。 12Ag的鉴定 取5滴0.1mol·L-1 AgNO3溶液于试管中 加5滴2 mol·L-1盐酸产生白色沉淀在沉淀上滴加2 mol·L-1氨水至沉淀完全溶解再用6 mol·L-1硝酸酸化生成白色沉淀示有Ag存在。写出反应方程式。 13Zn2的鉴定 取3滴0.1mol·L-1 ZnSO4溶液于试管中用2滴2 mol·L-1HAc溶液酸化再加入等体积硫氰

酸汞铵NH42HgSCN4溶液摩擦试管内壁生成白色沉淀示有Zn2存在。写出反应方程式。 14Cd2的鉴定 取3滴0.1mol·L-1 CdNO32溶液于试管中加2滴0.5mol·L-1Na2S溶液生成亮黄色沉淀示有Cd2存在。写出反应方程式。 15Hg2的鉴定参照7Sn2的鉴定 取2滴0.1mol·L-1 HgCl2溶液于试管中逐滴加入0.1mol·L-1 SnCl2溶液边加边振荡观察沉淀颜色变化过程最后变为灰色示有Hg2存在。 16Mn2的鉴定 取2滴0.1mol·L-1 MnSO4溶液于试管中加10滴6 mol·L-1HNO3溶液酸化再加少许NaBiO3固体微热溶液呈紫色示有Mn2存在。写出反应方程式。 17Cr3的鉴定 取5滴0.1mol·L-1 CrCl3溶液于试管中滴加6 mol·L-1NaOH溶液至生成的灰绿色沉淀溶解为亮绿色溶液然后加入0.5 mL 3H2O2水浴加热使溶液变为黄色。 ① 取所得黄色溶液用6 mol·L-1HNO3溶液酸化再滴加0.1 mol·L-1PbNO32溶液生成黄色沉淀示有Cr3存在。写出反应方程式。 ② 取所得黄色溶液用6 mol·L-1HNO3溶液酸化至pH23再加入0.5 mL 乙醚和2 mL3H2O2乙醚层呈蓝色示有Cr3存在。写出反应方程式。 18Fe2的鉴定 5 图3-9 气室法示意图 175mm表面皿2湿润的红色石蕊试纸390mm表面皿4NH4溶液中加几滴6 mol·L1NaOH① 取5滴0.1 mol·L-1 FeSO4溶液于试管中滴入0.1 mol·L-1 K3FeCN6溶液生成深蓝色沉淀示有Fe2存在。写出反应方程式。 ② 取10滴0.1 mol·L-1 FeSO4溶液于试管中滴入1 邻二氮菲溶液生成橘红色沉淀也示有Fe2存在。 19Fe3的鉴定 ① 取1滴0.1 mol·L-1 FeCl3溶液滴于点滴板上滴入0.1 mol·L-1 K4FeCN6溶液1滴生成蓝色沉淀习惯称普鲁士蓝示有Fe3存在。写出反应方程式。 ② 取1滴0.1 mol·L-1 FeCl3溶液滴于点滴板上滴入2滴饱和NH4SCN溶液生成血红色溶液示有Fe3存在。写出反应方程式。 20Co2的鉴定 取5滴0.1 mol·L-1 CoCl 2溶液于试管中滴入2 mol·L-1HCl溶液2滴饱和NH4SCN溶液5滴和丙酮10滴振荡试管溶液出现蓝色示有Co2存在。写出反应方程式。 21Ni2的鉴定 取1滴0.1 mol·L-1 NiSO4溶液滴于点滴板上加1滴2 mol·L-1NH3·H2O再加1滴1 丁二酮肟溶液生成鲜红色沉淀示有Ni2存在。 22NH4的鉴定 ① 取1滴铵盐溶液滴入点滴板中滴2滴奈斯勒试剂碱性四碘合汞溶液生成红棕色沉淀示有NH4存在。 ② 气室法用洁净的表面皿两块在其中一块表面皿的凹面粘附一小段湿润的红色石蕊试纸或pH试纸在另一块表面皿的凹面中心滴入3滴铵盐溶液再加3滴6 mol·L-1NaOH溶液立即闭合两表面皿作成气室。将此气室放在水浴上微热2 min试纸变蓝示有NH4存在。 2. 混合阳离子分离、鉴定的设计实验 参考试液 1Ag、Cd2、Cr3、Fe3、Ba2 2Al3、Fe3、Zn2、Mn2、NH4 3Hg2、Cu2、Ca2、Al3、Na 4SnⅣ、Mn2、Co2、K、NH4 5SbⅢ、Cu2、Fe3、Zn2、Mg2 6Pb2、Hg2、Ni2、Mn2、Ba2 7Bi3、Cr3、Ni2、Ca2、Na 8Ag、Cd2、Co2、Pb2、K 以上几组混合液由教师安排给学生选做。学生可先自行配制一种混合液根据实验室提供的试剂设计合理方案进行分离鉴定。然后领取一份相应未知液其中的阳离子可能全部存在或部分存在请将它们一一鉴别出来。 五、预习内容 1. 选取一组混合阳离子试液根据阳离子的基本性质和本实验提供的试剂制定分离鉴定方案。 2. 写出本实验中常见阳离子个别鉴定的相关反应方程式。 六、思考题 61Al3、Fe3、Fe2、Co2、Zn2、Mn2中哪些离子的氢氧化物具有两性哪些离子的氢氧化物不稳定哪些能生成氨配合物 2Cu2的鉴定条件是什么 硫化铜溶于热的6 mol·L-1 HNO3后 如何证实有Cu2 3在未知溶液分析中当由碳酸盐沉淀转化为铬酸盐时为什么必须用醋酸溶液去溶解碳酸盐沉淀而不用强酸如盐酸去溶解 七、附注 硫氰酸汞铵NH42HgSCN4溶液的配制 取8 g HgCl2和9 g NH4SCN固体溶于100 mL 蒸馏水中即可。