第2章 定性分析.ppt

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1、,第2章 定性分析,要求：1.了解分析反应进行的条件，鉴 定反应的灵敏性和选择性，掌 握灵敏度的计算方法；2.了解分别分析和系统分析的特点，掌握空白试验、对照试验的概念。3.掌握常见阳离子的H2S系统分 组方案、原理和步骤；,第2章 定性分析,4.掌握15组常见阳离子的性质，组试剂的作用，系统分析 的方法以及各离子的主要检出反应。 5.掌握常见13种阴离子的主要分析 特性、阴离子初步试验的意义和 内容；熟悉常见阴离子的鉴定反应及主要反应条件； 6.了解一般物质定性分析步骤,要求：,2.1 概述 2.2 阳离子分析 2.3 阴离子分析 2.4 定性分析的一般步骤,第2章 定性分析,2-1 概述,

2、一、定性分析的任务和方法 1. 任务定性分析的任务是鉴定物质中所含有的组分。这组分可以是元素、离 子、官能团或化合物， 也可以是某个单独的相。 2. 方法Ba2+ + SO42- = BaSO4,干法：就是指分析反应是在固体之间进行的。 湿法：指分析反应是在溶液之间进行的。,定性分析反应,湿法中的外部现象：,溶液颜色的变化 如：在酸性试液中加入KSCN溶液，如果试液的颜色由棕黄色 血红色，就说明有Fe3+存在。,生成有特殊颜色、形状的沉淀，或是以沉淀的溶解情况作为判断的依据如：在试液中加入稀HCl，生成白色沉淀，并且此沉淀又能溶解于NH3H2O中，就证明有Ag+存在。 逸出具有特殊颜色或气味的

3、气体，或放出的气体能用适当的方法显示出来如：在试液中加入稀HCl，放出无色，有腐卵气味的气体，并使润湿的醋酸铅（PbAc2）试纸变成棕黑色，就证明试液中有硫化物存在。,二、定性分析反应进行的条件,1. 反应物的浓度如：Pb2+ + 2Cl- = PbCl2 （白) 2. 溶液的酸度 3. 溶液的温度如：2AsO43- +6H+5H2S=As2S3+2S+8H2O 4. 溶剂的影响 5. 干扰离子的影响 6. 其它,三、鉴定方法的灵敏度和选择性,1. 鉴定方法的灵敏度Ba2+ + SO42- = BaSO4 （白） 最低浓度在一定条件下，使某鉴定方法能得出肯定结果的该离子的最低浓度，就叫做该鉴定

4、反应的最低浓度。常用 或1G表示。 G是含有1g被检离子的溶剂的质量，B则以gmL-1为单位。 B和G二者的关系为：BG = 106,例如：用Na3Co(NO2)6（亚硝酰钴钠法）鉴定K+时，在中性或弱酸性介质中得到黄色沉淀。2K+ + Na+ + Co(NO2)63- = K2NaCo(NO2)6 (黄)112500 K+的浓度如果用B来表示，则 1G =112500 BG = 106 B = = 80（ gmL-1）, 检出限量在一定条件下，某鉴定方法所能检出某离子的最小质量，就叫做该反应的检出限量（或者说该方法的检出限量）。检出限量用m表示，以g为单位。如：Ag+ + Cl- = AgC

5、l 白0.05g m = 0.05g上述鉴定K+的反应，至少要取0.05mL试液才能观察出黄色沉淀，那么，其中K+的绝对含量m应等于 112500 = m0.05 m = 410-6g = 4g,故上述鉴定K+的反应的灵敏度为：,检出限量和最低浓度之间的关系,即 m = BV =,2.鉴定反应的选择性,Pb2+ PbCrO4K2CrO4 + Ba2+ BaCrO4(黄)Sr2+ SrCrO4选择试剂和选择反应：能和为数不多的离子发生反应的试剂，就叫做选择试剂，相应的反应就叫做选择反应。特效反应和特效试剂：在一定条件下，试剂只与一种离子起作用，而不受其它共存离子的干扰，这样的鉴定反应就叫做该条件

6、下，该离子的特效反应。所用的试剂就叫做特效试剂。,创造特效条件的主要方法有：控制溶液的酸度 加入掩蔽剂分离干扰离子,四、空白试验和对照试验过度检出：就是试液中本来没有的离子，但由于试剂或蒸馏水纯度不够或反应过于灵敏而把试剂、蒸馏水或器皿中的微量杂质当作被检离子检查出来。漏检：就是试液中本来含有的离子，但由于试剂失效或条件控制不当而检查不出来。,空白试验：就是用配制试液用的蒸馏水代替试液，用同样的方法重做试验进行鉴定。对照试验：就是用已知溶液代替试液，用同样方法进行鉴定。,五、分别分析和系统分析1. 分别分析：利用特效反应，在其它离子共存的条件下，鉴定任一想要鉴定的离子，这种分析方法就叫做分别分

7、析法。C2O42-检验Ca2+ CaC2O4 Ba2+ BaC2O4 (白色)CrO42- + Ba2+ BaCrO4 ,2.系统分析：按一定的步骤和顺序将离子加以逐步分离的分析方法就叫做系统分析法。,2-2 阳离子的分析,一、常见阳离子的分组一次分出一组离子的试剂就叫做组试剂；若再利用某种试剂将分析组分成更小的组，此小组就称为分组或族，所用的试剂称为族试剂。,Ag+、Hg22+、Pb2+、Bi3+、Cu2+、Cd2+、Hg2+、 As，、Sb，、Sn，、Al3+、Cr3+、Fe3+、 Fe 2+、Mn2+、Zn2+、Co2、Ni2+、Ba2+、Sr2+、Ca2+、Mg2+、K+、Na+、 N

8、H4+,常见25种阳离子：,（一）H2S系统,H2S系统分组方案主要是以常见阳离子的硫化物的溶解度有明显不同为基础。1. 分组方案,阳离子的硫化氢系统分组方案,简化的硫化氢系统分组方案,2. 分析步骤 在含有阳离子的分析液（酸性溶液）中，加入稀HCl，把第一组离子沉淀并分离出来。 将分离沉淀后所得的清液，调整酸度至HCl浓度为0.3mol/L，通入H2S，或在0.20.6mol/L HCl存在下，加TAA，加热, 把第2组离子沉淀并分离出来。, 在分离第二组沉淀后，所得清液中加入NH3H2O至弱碱性，再加NH4Cl, (NH4)2S，把第3组离子沉淀并分离出来。 在分离第三组沉淀后所得清液中，

9、加入(NH4)2CO3，把第四组的离子沉淀并分离出来。最后留在试液中未被沉淀的离子，即是第五组离子：Mg2+、K+、Na+、NH4+。,组阳离子的H2S系统分组简表, 酸碱系统(简介)两酸两碱系统：以氢氧化物的沉淀与溶解性质作为分组的基础，用最普通的两酸（HCl、H2SO4）两碱（NH3H2O、NaOH）作组试剂，将阳离子分成5个组。1. 第一组（盐酸组）：是氯化物难溶于水的离子，包括：Ag+、Hg22+、Pb2+。2. 第二组（H2SO4组）：分离第一组后，硫酸盐难溶于水的离子，包括了：Ba2+、Sr2+、Ca2+以及剩余的Pb2+。,3. 第三组（氨组）：分离一、二组后，氢氧化物难溶于水，

10、也难溶于NH3H2O的离子有：Al3+、Cr3+、Fe3+、Fe2+、Mn2+、Bi3+、Hg2+、Sb,、Sn,。4. 第四组（碱组）：分离一、二、三组后，氢氧化物难溶于水，也难溶于过量NaOH溶液的离子，包括：Cu2+、Cd2+、Co2+、Ni2+、Mg2+。5. 第五组（可溶组）：分离一至四组后，未被沉淀的离子，包括Zn2+、K+、Na+、NH4+、As。,二、第一组阳离子的分析第一组阳离子：Ag+、Hg22+、Pb2+组试剂：稀HCl 主要特性1. 离子的存在形式 Ag+、Pb2+、Hg22+（Hg+Hg+）,2. 几种难溶化合物 氯化物, 铬酸盐,Bi3+ Ba2+ （不溶于稀HAc

11、）, 硫酸盐,Ba2+、Sr2+、Ca2+,3. 生成络合物的能力, 本组离子氯化物的沉淀与分离,氯化物的溶解度（25）,本组离子沉淀分离的关键是：确保Ag+、Hg22+沉淀完全，适当降低PbCl2的溶解度，防止第二组的Bi3+、Sb3+水解。本组氯化物沉淀的条件是：在室温下的酸性试液中，加入适当过量的稀HCl。, 第一组阳离子的系统分析,第1组阳离子的分离与鉴定步骤表如下：,1. P.39 3题 2. 沉淀第1组阳离子为什么要在酸性溶液中进行？若在碱性条件下进行，将会发生什么后果？ 3. 向未知试液中加入第1组试剂HCl时，未生成沉淀，是否表示第1组阳离子都不存在？ 4. 如果以KI代替HC

12、l作为第1组组试剂，将产生哪些后果？,讨论:,三、第二组阳离子的分析,第二组阳离子：Pb2+、Bi3+、 Cu2+、 Cd2+Hg2+、As,、Sb,、Sn,组试剂: 0.3mol/LHCl存在下的H2S。 主要特性1. 离子的存在形式,As，、Sb，、Sn，的存在形式,2. 氧化性和还原性Pb、Bi、Cd 仅各有1种重要阳离子： Pb2+、Bi3+、Cd2+ Cu、Hg有两种价态的离子：Cu2+、Cu+、Hg22+、Hg2+Cu+在溶液中不稳定，易被氧化为Cu2+；Cu2+有氧化性，可利用Cu2+被还原为Cu+的反应进行鉴定,Hg22+很容易被进一步还原，得到黑色的金属汞，故Hg2+ 还原为

13、Hg22+的反应常用于Hg的鉴定Sb,、Sn,：它们的氧化性和还原性在分析上很重要As有三种价态，即正三价、正五价、负三价。负三价的As主要以AsH3形式存在，AsH3还原力极强，能将AgNO3中的Ag+还原为金属Ag，是As的一种重要检出反应。,3. 络合性本组离子均能生成多种络合物，在离子的分离与鉴定上都有许多应用。,4. 硫化物, 本组硫化物的溶解度均较小，且有显著差异, 本组离子的硫化物都有颜色, 本组硫化物类似于其氧化物或氢氧化物，酸碱性差别较大, 第二组阳离子硫化物的沉淀与分离 1.沉淀要求的酸度第二组溶解度最大者CdS：Ksp=7.110-28第三组溶解度最小者ZnS：Ksp=1

14、.210-23 Ksp,CdSKsp,ZnS 第四、五组的硫化物溶于水；第二、三组与四、五组硫化物的溶解度差 别很大。,沉淀第二组阳离子应将溶液的酸度控制在0.240.31mol/L之间，实际约为0.3mol/L。,故 在0.3mol/LHCl溶液中，通入H2S是分离第二、三组的最佳条件。,2. 五价砷的还原,3. 二价Sn的氧化SnCl42- + H2O2 + 2HCl = SnCl62- + 2H2O 4. 沉淀时的温度,本组离子的沉淀条件： 1. 在组阳离子的酸性混合液中，加入H2O2 氧化Sn为Sn，加热除尽过量的H2O2（若无Sn，此步可省略）； 2. 调节溶液中HCl的浓度为0.3

15、mol/L； 3. 加入NH4I少许，还原As为As（此时Sb也同时被还原为Sb）； 4. 加热，通H2S，冷却，将试液稀释一倍，再通H2S，至本组完全沉淀。,TAA在酸性溶液中加热，能水解生成H2S，可在酸性溶液中用TAA代替H2S作为沉淀本组的组试剂。CH3CSNH2 + 2H2O + H+ CH3COOH + NH4+ + H2S,TAA在碱性溶液中加热，能水解生成S2-，可在碱性溶液中 用TAA代替Na2S分离A和B组。CH3CSNH2 + 3OH- CH3COO- + NH3 + S2- + H2O,TAA在氨姓溶液中加热，能水解生成HS-，可在氨性溶液中用TAA代替(NH4)2S分

16、离A和B组。CH3CSNH2 + 2NH3 CH3C NH + NH4+ + HS-,TAA在酸性溶液中代替H2S分离第2、3组的具体条件：,调节试液的HCl酸度为0.6mol/L, 加TAA并加热10min;稀释1倍，再加TAA，加热10min,使沉淀完全。若用TAA代替Na2S分离A和B组，事先可不加H2O2 ；适宜酸度为0.2mol/LHCl 。, 第二组阳离子的系统分析,分析步骤：（见下表） 1. 从组试液中分离出H2S组，然后根据组内离子性质上的差异进行组内离子的分离与鉴定。 2. 根据A组和B组硫化物酸碱性的不同，分离A组和B 3. B组As、Hg与Sb、Sn的分离 4. Sb、S

17、n的鉴定 5. As与Hg的分离与鉴定 6. A组（即Cu组）的分析,H2S组离子的分离与鉴定步骤表,1. P.39 6题 2. 沉淀本组硫化物时，在调节酸度上发生了偏高或偏低现象，将会引起哪些后果？3. 用TAA作组试剂沉淀第二组离子,调节酸度时为什么要先调至0.6mol/L HCl酸度，然后再稀释1倍，使最后的酸度为0.2mol/L？4. 以TAA代替H2S作为第2组组试剂时，为什么可以 加H2O2和NH4I？5. 已知某未知试液不含第3组阳离子，在沉淀第2组硫化物时是否还要调节酸度？,讨论,6. 设原试液中砷、锑、锡高低价态的离子均存在，试说明它们在整个系统分析过程中价态的变化。,四、

18、第三组阳离子的分析Al3+、Cr3+、Fe3+、Fe2+、Mn2+、 Zn2+、Co2+、Ni2+组试剂：NH3NH4Cl存在下的(NH4)2S 主要特性 1. 离子的颜色,第三组阳离子在不同存在形式时的颜色,2. 离子的价态Al3+、Zn2+、Cr(,)、Fe(,)、Mn(,)、Co(,)、Ni(,)3. 络合物 Zn(NH3)42+、Co(NH3)62+ 、Ni(NH3)62+ 第三组离子的沉淀与分离分离条件：NH3NH4Cl ，(NH4)2S,S2- + H2O HS - + OH - HS - + H2O H2S + OH -,本组沉淀、分离完全的条件： 1. 防止(NH4)2S水解N

19、H4+ +S2- + H2O NH3H2O+HS-,2. 酸度要适宜沉淀本组的适宜酸度约为pH9,3. 沉淀必须在热溶液中形成,故 本组沉淀分离条件为：在NH3NH4Cl（pH9）存在下，向热溶液中加(NH4)2S。若用TAA作沉淀剂，则应在NH3NH4Cl存在下加TAA，然后加热。, 第三组阳离子的分析,1. 分别分析（略）2. 系统分析 （1） 氨法,(NH4)2S组阳离子的氨法分析步骤,（2） 碱过氧化物法,(NH4)2S组阳离子的碱过氧化物法分析步骤,讨论： 1. P.39 9题、11题 2. 在系统分析中，沉淀本组离子时可否用Na2S代替(NH4)2S? 3. 用(NH4)2S或TA

20、A沉淀本组离子为什么要加足够的NH4Cl？ 4. 在系统分析中，本组硫化物沉淀生成后，与母液放置过夜才离心沉降，是否可以？ 5. 已知NiS、CoS在0.3mol/L HCl溶液中不被H2S沉淀，但为什么生成的NiS、CoS又难溶于1mol/L HCl？,五、 第四组阳离子的分析,本组离子：Ba2+、Sr2+、Ca2+ 组试剂: NH3NH4Cl存在下的(NH4)2CO3, 主要特性,1. 碳酸盐,2. 铬酸盐,3. 硫酸盐,BaCl2 + H2SO4 = BaSO4 + 2HClSrCl2 + (NH4)2SO4 = SrSO4 + 2NH4Cl, 本组离子碳酸盐的沉淀与分离 1. 酸度（p

21、H9）NH4+ + CO32- + H2O NH3H2O + HCO3-,NH3H2O NH4+ + OH-,2. 温度 6070, 本组离子的系统分析,分析步骤（见下表） 1. 第组阳离子的沉淀及与第组阳离子的分离； 2. 碳酸盐沉淀的溶解； 3. Ba2+的鉴定； 4. Sr2+、Ca2+的沉淀； 5. Sr2+、Ca2+沉淀的溶解及鉴定,本组碳酸盐的沉淀条件是：于存在NH3-NH4Cl（pH9）的试液中，加入 (NH4)2CO3，加热至6070。,(NH4)2CO3组离子的分离及鉴定步骤表,讨论： 1. P.40 13题、20题 2. 在系统分析中，引起第4组中二价离子丢失 的可能原因有

22、哪些？ 3. 以K2CrO4试法鉴定Ba2+时，为什么要加HAc和NaAc？,六、第五组阳离子的分析Mg2+、K+、Na+、NH4+无组试剂 主要特性只有一种价态；离子均无色；形成络合物的倾向最小；它们的大多数盐易溶于H2O。, 本组离子的分析NH4+的鉴定：气室法 NH4+ + 2OH - = NH3+ H2O奈斯勒法：NH4+ +2HgI42- +4OH - = +7I- +3H2O,（红棕色）,易溶组离子的鉴定,总结：五组阳离子同时存在时的系统分析：1. 鉴定NH4+、Fe3+、Fe2+在系统分析过程中要引入外来的NH4+，应取原试液检出NH4+；Fe3+、Fe2+在分析过程中价数要改变

23、，所以应取原试液检出Fe3+和Fe2+。2. 盐酸组离子的分离和鉴定3. H2S组离子的分离和鉴定,4. (NH4)2S组离子的分离和鉴定； （处理组的分析试液：分出第三组沉淀后的清液，应立即用HAc酸化，加热除去H2S。因碱性溶液放置时，S2-易被氧化成SO42-，使第四组的Ba2+、Sr2+沉淀，影响第四组离子的鉴定） 5. (NH4)2CO3组离子的分离和鉴定； 6. 易溶组离子的分析（组内采用分别分析法）,讨论： 1. P.40 14题 2. 以镁试剂鉴定Mg2+时，在以(NH4)2S消除干扰离子的手续中，如果加得不足，将产生什么后果？,23 阴离子分析,本节讨论常见的13种阴离子：S

24、O42-、SO32-、S2O32-、SiO32-、CO32-、 PO43-、Cl-、Br-、I-、S2-、NO3-、NO2-、Ac-一、阴离子的分析特性 与酸反应（易挥发性）, 氧化还原性,在酸性溶液中不能共存的阴离子, 形成络合物的性质 二、阴离子的分析 阴离子分析试液的制备制备的阴离子分析试液必须满足3个要求：除去重金属离子；将阴离子全部转入溶液；保持阴离子原来的存在状态。制备方法：把试样与饱和Na2CO3溶液一起煮沸，这时，NH4+、Na+、K+、As，以外的其它重金属阳离子都与Na2CO3作用而生成不溶于H2O的碳酸盐、碱式碳酸盐、氢氧化物或氧化物沉淀等，而阴离子留在溶液中。象这种用N

25、a2CO3处理后的溶液就叫做制备溶液或阴离子分析液, 阴离子的初步试验,1. 分组试验 阴离子的分组表, AgNO3组阴离子试验,本组离子生成沉淀的颜色及次序是：,Ag2S AgI AgBr AgCl（黑） （黄） （淡黄） （白） BaCl2组阴离子试验取试液少许，加NH3H2O碱化，再加BaCl2溶液，如生成白色沉淀，则表示可能有BaCl2组的离子：SO42-、SO32-、S2O32-、PO43-、SiO32-、CO32-等存在。,Ba2+ + SO42- = BaSO4 Ba2+ + CO32- = BaCO3 Ba2+ + PO43- = Ba3(PO4)2 ,2. 挥发性试验 CO2

26、无色、无味，能使Ba(OH)2溶液浑浊。 SO2无色、有刺激性气味（燃S气味）；具 有还原性，能使K2Cr2O7溶液变绿。 H2S无色，有腐蛋味，能使润湿的Pb(Ac)2试纸变黑。NO2红棕色气体，有氧化性，能把I-氧化成I2。,3. 氧化还原性试验 氧化性阴离子试验2NO2- + 2I- + 4H+ = I2 + 2NO+ 2H2O, 还原性阴离子试验,使KMnO4（酸性）中的MnO4-还原褪色如： 2MnO4- + 10HCl + 6H+ = 5Cl2 + 2Mn2+ + 8H2O,使I2淀粉（酸性）溶液还原褪色如：SO32- + I2 + H2O = SO42- + 2I - + 2H+

27、S2- + I2 +2H+ = S + 2HI,阴离子的初步试验, 阴离子的浓度大时才发生反应 SiO32- + 2H+ = H2SiO3 （白色凝胶）, 阴离子的分别鉴定（自学）讨论： 1. P.40 17、19题 2. 在阴离子分组试验中， （1）BaCl2试验得出否定结果，能否将第1组阴离子整组排除？ （2）AgNO3试验得出肯定结果，能否认为第2组阴离子中至少有一种存在？,3. 在氧化性、还原性试验中， （1）以稀HNO3代替稀H2SO4酸化试液是否可以？ （2）以稀HCl代替稀H2SO4是否可以？ （3）以浓H2SO4作酸化试液是否可以？ 4. 下列各组溶液，在各项初步试验中将有怎样

28、的表现？说明之。 （1）SO32-，Cl-，Ac- （2）SO42-，S2-，NO3- （3）S2O32-，NO3-，Ac- （4）PO43-，CO32-，Ac-,2-4 定性分析的一般步骤无机化合物的定性分析，又叫做试样的全分析或试样的系统分析。 试样的系统分析一般包括下列几个步骤：试样的外表观察和准备；初步试验；阳离子分析；阴离子分析；分析结果的判断。,一、试样的外表观察和准备 1. 观察溶液试样 固体试样（非金属） 2. 准备液体试样固体试样,“四分法”：把试样混匀，垒成薄薄的元饼形，并划成四等份，然后取相对的两份，这样试样就缩减为原试样的一半，称为缩分一次。,二、初步试验,焰色试验取相

29、当小米粒大小的固体样品，用浓HCl润湿，在无色灯焰中进行焰色试验。,灼烧试验取少许研细的试样，放在干净的小试管中，在管底徐徐加热，并观察试管中有何变化。溶剂试验按H2O、稀HCl、浓HCl、稀HNO3、浓HNO3、王水的顺序进行试验，每种溶剂先冷用，后加热。,三、阳离子分析 1. 阳离子分析试液的制备根据溶剂作用试验结果，选择适当的溶剂把试样溶解成试液，就得阳离子分析液。 2. 阳离子的分析采用系统分析法 四、阴离子分析 1. 初步观察与推断,2. 阴离子分析试液的制备 3. 阴离子的初步试验 4. 阴离子的检出五、分析结果的判断将阳离子分析和阴离子分析的分离鉴定反应所得结果，与外表观察、初步试验的现象综合考虑，得出结论。做对照试验，检查反应条件的可靠性和鉴定方法的灵敏性。做空白试验，检查试剂的纯度。,