28、混合离子的分离与鉴定

实验 混合离子的分离鉴定

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

一、分离鉴定相关知识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。

例：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

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。

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。

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。

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。

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。

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+、Hg22+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。

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 。

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。

(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-、SO32-、 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。

( 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SO42-、SO32-、PO43-、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。

( 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S2O32-。但S2O32-浓度大时，也可能 生成Ag(S2O3)23-不析出沉淀。 Cl-、Br-、I-、CO32-、PO43-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。

( 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SO32-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-)。