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实验九 混合离子的分离鉴定

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主要内容

一、分离鉴定相关知识二、教学目的三、教学重点四、教学难点五、实验内容

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1 、离子鉴定的内涵 离子鉴定就是确定某种元素或其离子是否存在。离子鉴定反应大都是在水溶液中进行的离子反应，选择那些迅速而变化明显的反应，如溶液颜色的改变，沉淀的生成或溶解、气体的产生等。还要考虑反应的灵敏性和选择性。

一、分离鉴定相关知识

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例如 Pb2+与稀 HCl 或 K2CrO4溶液作用均能产生沉淀： Pb2+ + 2Cl- == PbCl2↓( 白色 ) Ksp(PbCl2) ＝ 1.6×10-5

Pb2+ + CrO42- == PbCrO4↓( 黄色 ) Ksp (PbCrO4) ＝ 2.8×10-l3

当溶液中含有少量 Pb2+ 时，加入稀 HCl 不能产生 PbCl2沉淀，但当加入 K2CrO4时，可生成 PbCrO4沉淀，溶液中含有的少量 Pb2+，可被鉴定。生成 PbCrO4的反应为Pb2+的鉴定反应。

因此，灵敏度高的反应才能作鉴定反应。 某些阳离子、阴离子的鉴定反应参阅附录 11 P144

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选择性是指与一种试剂作用的离子种类而言的。能与加入的试剂起反应的离子种类愈少，则此反应的选择性愈高。 若只对一种离子起作用，该反应为此离子的特效反应，该试剂也就是鉴定此离子的特效试剂。例如，阳离子中只有 NH4

+与强碱作用而放出 NH3气。该反应是鉴定 NH4

+的特效反应，强碱就是鉴定 NH4

+的特效试剂。

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然而，真正的特效反应不多，共存的离子往往彼此干扰测定，需要将组分一一分离。 其中沉淀分离法是常用的方法。沉淀分离法是借助形成沉淀与溶液分离的方法。一般是在试样溶液中加入适当的沉淀剂，使被鉴定组分或干扰组分沉淀析出，达到分离目的。

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2 、常见阳离子的分离与鉴定 金属元素较多，因而由它们形成的阳离子数目也较多。最常见的阳离子大约有二十余种。在阳离子的鉴定反应中，相互干扰的情况较多，很少能采用分别分析法，大都需要采用系统分析法。 完整且经典的阳离子分组法是硫化氢系统分组法，根据硫化物的溶解度不同将阳离子分成五组。此方法的优点是系统性强，分离方法比较严密；不足之处是试剂组 H2S 、 (NH4)2S 有臭味并有毒，分析步骤也比较繁杂。

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在分析已知混合阳离子体系时，如果能用别的方法分离干扰离子，则最好不用或少用硫化氢系统。常用的非硫化氢系统的离子分离方法主要是利用氯化物、硫酸盐是否沉淀，氢氧化物是否具有两性，以及它们能否生成氨配合物等。

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绝大多数金属的氯化物易溶于水，只有AgCl 、 Hg2Cl2 、 PbCl2 难溶； AgCl 可溶于NH3·H2O ； PbCl2 的溶解度较大，并易溶于热水，在Pb2+ 浓度大时才析出沉淀。 绝大多数硫酸盐易溶于水，只有

Ca2+ 、 Sr2+ 、 Ba2+ 、 Pb2+ 、 Hg22+ 的硫酸盐难溶于水；

CaSO4 的溶解度较大，只有当 Ca2+ 浓度很大时才析出沉淀； PbSO4 可溶于 NH4Ac 。

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能形成两性氢氧化物的金属离子有Al3+ 、 Cr3+ 、 Zn2+ 、 Pb2+ 、 Sb3+（锑）、 Sn2+ 、 Sn4+ 、Cu2+；在这些离子的溶液中加入适量 NaOH 时，出现相应的氢氧化物沉淀；加入过量 NaOH 后它们又会溶解成多羟基配离子，除 Ag+ 、 Hg2+ 、 Hg2

2+离子加入NaOH 后生成氧化物沉淀外，其余均生成相应的氢氧化物沉淀。值得注意的是， Fe(OH)2 和 Mn(OH)2的还原性很强，在空气中极易被氧化成 Fe(OH)3 和 MnO(OH)2。

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在 Ag+ 、 Cu2+ 、 Cd2+ 、 Zn2+ 、 Co2+ 、 Ni2+ 溶液中加入适量 NH3·H2O 时，形成相应的碱式盐或氢氧化物 (Ag+ 形成氧化物 ) 沉淀，它们全都溶于过量NH3·H2O ，生成相应的氨配离子；其中 [Co(NH3)6]2+

易被空气氧化成 [Co(NH3)6]3+ 。其他的金属离子，除HgCl2 生成 HgNH2Cl ， Hg2Cl2 生成 HgNH2Cl 和 Hg

外，绝大多数在加入氨水时生成相应的氢氧化物沉淀，并且不会溶于过量 NH3·H2O 。

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3 、常见阴离子的分离与鉴定

由于阴离子间的相互干扰较少，实际上许多离子共存的机会也较少，因此大多数阴离子分析一般都采用分别分析的方法，只有少数相互有干扰的离子才采用系统分析法。

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（ 1 ）用 pH 试纸测试未知试液的酸碱性 如果溶液呈酸性，哪些离子不可能存在？

如果试液呈碱性或中性，可取试液数滴，用 3 mol·dm-3-

H2SO4/HCl 酸化并水浴加热。

若无气体产生，表示 CO32- 、 NO2

- 、 S2- 、SO3

2- 、 S2O32- 等离子不存在；如果有气体产生，则可根

据气体的颜色、臭味和性质初步判断哪些阴离子可能存在。

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( 2 ) 钡组阴离子的检验 在离心试管中加入几滴未知液，加入 1~2滴

1 mol·dm-3BaCl2溶液，观察有无沉淀产生。如果有白色沉淀产生，可能有 SO4

2- 、 SO32- 、 PO4

3- 、 CO32-等离子

(S2O32-的浓度大时才会产生 BaS2O3沉淀 ) 。离心分离，

在沉淀中加入数滴 6 mol·dm-3HCl ，根据沉淀是否溶解，进一步判断哪些离子可能存在。

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( 3 ) 银盐组阴离子的检验 取几滴未知液，滴加 0.1 mol·dm-3AgNO3 溶液。如果立即生成黑色沉淀，表示有 S2- 存在；如果生成白色沉淀，迅速变黄变棕变黑，则有 S2O3

2- 。但 S2O32- 浓度大

时，也可能生成 Ag(S2O3)23- 不析出沉淀。

Cl- 、 Br- 、 I- 、 CO32- 、 PO4

3- 都与 Ag+ 形成浅色沉淀，如有黑色沉淀，则它们有可能被掩盖。离心分离，在沉淀中加入 6 mol·dm-3HNO3 ，必要时加热。 若沉淀不溶或只发生部分溶解，则表示有可能Cl- 、 Br- 、 I- 存在。

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( 4 ) 氧化性阴离子检验 取几滴未知液，用稀 H2SO4酸化，加CCl4 5~6滴，再加入几滴 0.1mol·L-1KI 溶液。振荡后， CCl4层呈紫色，说明有 NO2

-存在 ( 若溶液中有 SO3

2-等，酸化后 NO2-先与它们反应而不一定氧

化 I- ， CCl4层无紫色不能说明无 NO2-) 。

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( 5 ) 还原性阴离子检验 取几滴未知液，用稀 H2SO4 酸化，

然后加入 1-2 滴 0.01 mol·dm-3KMnO4 溶液。若KMnO4 的紫红色褪去，表示可能存在SO3

2- 、 S2O32- 等离子。

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二、教学目的

1 、 要求学生通过实验熟悉有关离子的特征反应。2 、 了解分离鉴定离子的方法和操作。3 、 完成未知液成份分析。

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三、教学重点1 、 各离子的特征鉴定反应。2 、 混合离子的分离鉴定方案设计。

四、教学难点 混合离子的分离鉴定方案设计

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五、实验内容

1 、分离并鉴定可能含有下列混合离子的未知液成分 (1) Cu2+ Ag+ Pb2+ Bi3+ （均为 0.1 mol·dm-3的硝酸盐） (2) Fe3+ Ni2+ Al3+ Zn2+

２、鉴定可能含有下列混合离子的未知液成分 (1) Cl- Br- I- （不做） (2) CO3

2- PO43- SO4

2-

注意事项 离心试管 离心机

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Cu2+ Ag+ Pb2+ Bi3+（10d）

∣ 2M 的 HCl4d 完全沉淀，离心分离，清液中加 HCl,无沉淀生成

↓ ↓

AgCl 白↓ PbCl2 白↓ Cu2+ Bi3+

∣ 加 0.5ml 水,水浴加热 ∣ 40%NaOH

↓ ↓ ↓ ↓

Pb2+ AgCl Bi(OH)3 Cu(OH)42- 深蓝溶液

∣ 0.1M K2CrO4 ∣ 2MNH3 离心分离 ∣ SnO22- ∣ 6MHCl

黄色 PbCrO4↓ ↓ ↓ Bi(黑色) Cu2+（蓝色溶液）

(示有 Pb2+） PbCl2白↓弃去 Ag(NH3)+ (示有 Bi3+) ∣ 6MHAc+.01MK4Fe(CN)6

∣ 酸化 Cu2Fe(CN)6↓红棕

AgCl 白↓ 示有 Cu2+

（示有 Ag+）

1. （ 1 ）

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棕红色

黄色

热水溶解

624

62

26

24

3

222

4

242

22

33

22323

42

42

22

2

3263

44

2

2

3

2

CrOCrO

)(2

CNFeCuCNFeCu

OHSnBiOHOHSnBi

OHCuH]OHCu

]OH[CuOHOHCu

OHCuOHCu

OHBiOHBi

OHClNHAgOHNHAgCl

PbPb

PbClClPb

AgClClAg

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Fe3+ 、 Ni2+ 、 Al3+ 、 Zn2+ ( 10d)

丁二酮肟

2M NaOH, 过量离心分离

溶液

[Zn(OH)4]2-

Ni(OH)2 、 Fe(OH)3

沉淀

2M H2SO4

二苯硫腙 ,

CCl4 层由绿色变为棕色示有 Zn2+

红色↓示有 Ni2+

Fe3+

0.1mol/LK4Fe(CN)6

深蓝色↓示有 Fe3+

Ni2 ＋

6M NH3

[Ni(NH3)6]2+Fe(OH)3

[Al(OH)4]-

铝试剂

红色絮状沉淀示有 Al3 +

（ 2）

-

否则 , Al3+ 、 Zn2+

未生成多羟基配离子，鉴定不出

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)()(

4

)(4

)(4

)(2

)(3

33

22

43232

63

63

43

24

2

22

33

血红色

蓝色沉淀

（苹果绿沉淀）

nn

x

NSCFenSCNFe

OnH)Ni(NHOHNHNi

FeCNKFeCNFexxKxFe

OHAlOHAl

OHZnOHZn

OHNiOHNi

OHFeOHFe

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26

2 、 (2) CO32- PO4

3- SO42-

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422

4

222

3

223434444

2

661223122

BaSOBaSO

OHCOHCO

OH(黄黄色沉黄OHMoOPONHHNHHPOMoO

（黄色晶体）

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《化学的今天和明天——一门中心的实用的和创造性的科学》

（ Introduction to Chemistry: The Central, Useful, and Creative Science ）