Cation group 2 the acid hydrogen sulfide group
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Cation Group 2 The Acid Hydrogen Sulfide Group. Hg 2+ 、 Cd 2+ 、 Cu 2+ 、 Pb 2+ Sn 4+ 、 Bi 3+ 、 Sb 3+ 、 As 3+. 原理. 第 2 族陽離子 ( Hg 2+ 、 Cd 2+ 、 Cu 2+ 、 Pb 2+ 、 Sn 4 + 、 Bi 3+ 、 Sb 3+ 、 As 3 + ) 之硫化物不溶於稀鹽酸當中。 硫化物的形成是由於第 2 族陽離子與 H 2 S 解離出的 S 2- 離子 結合而 成。. Hg 2+ + S 2- → HgS

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Presentation Transcript


Cation group 2 the acid hydrogen sulfide group

Cation Group 2The Acid Hydrogen Sulfide Group

Hg2+、Cd2+、Cu2+、Pb2+

Sn4+、Bi3+、Sb3+、As3+


Cation group 2 the acid hydrogen sulfide group

原理

  • 第2族陽離子(Hg2+、Cd2+、Cu2+、Pb2+、Sn4+、Bi3+、Sb3+、As3+)之硫化物不溶於稀鹽酸當中。

  • 硫化物的形成是由於第2族陽離子與H2S解離出的S2-離子結合而成。


Cation group 2 the acid hydrogen sulfide group

Hg2+ + S2-→ HgS

Pb2+ + S2-→ PbS

2Bi3+ + 3S2-→ Bi2S3

Cu2+ + S2-→CuS

2As3- + 3S2-→As2S3

2Sb3+ + 3S2-→Sb2S3

Sn4+ + 2S2-→SnS2

Hg2+、Cd2+、Cu2+、Pb2+、Sn4+、Bi3+、Sb3+、As3+

TA, warm5 min, 離心

NH4Cl清洗沉澱, 離心

PPT. 2-1:

HgS、PbS、Bi2S3、CuS、CdS、As2S3、Sb2S3、SnS2、S0

Thioacetamide (TA):

溶於水中水解出H2S,反應式如下:

CH3CSNH2 + 2 H2O CH3COOH + NH3 +H2S

在約80℃的溫度下,1 M的溶液足以水解呈飽和H2S溶液

Note:

讓TA有足夠時間水解。加熱有助於硫化物凝固。

若溶液太酸可加入NH3(aq)使pH值回到0.5。

稀釋溶液可能使pH值上升,CdS(s)會沉澱。若有亮黃色沉澱形成,可溶於6 M鹽酸,不溶於KOH(aq),即是CdS(s)。

清洗移除過多的H2S,因H2S會使HgS在KOH(aq)中溶解度上升。

NH4Cl防止膠化。


Cation group 2 the acid hydrogen sulfide group

PPT. 2-1:

HgS、PbS、Bi2S3、CuS、CdS、As2S3、Sb2S3、SnS2、S0

0.5 M KOH, warm, 離心

重複一次,將兩份溶液收集在一起

Soln. 2-2:

AsS33-、AsO33-、SbS33-、SbS33-、SbO33-、SnS32-、SnS2OH-、(HgS22-)、KOH

PPT. 2-2:

HgS、PbS、Bi2S3、CuS、CdS、S0

加入含有NH4NO3的熱水清洗, 離心

移除溶液

離心去除殘渣

黃色澄清溶液

銅族分析

砷族分析

Note:

假如銅族分析無法立刻進行,用水和1滴TA掩蓋硫化物,用塞子塞住,分離ppt. 3-1和soln. 3-1。

假如有黑褐色的膠狀物殘留,加入少量的NH4NO3或1滴0.2 M NH4NO3溶液加熱凝固。

假如soln. 2-2溶液無法立刻進行,加入1滴TA後,用塞子塞住靜置。


Cation group 2 the acid hydrogen sulfide group

PPT. 2-2:HgS、PbS、Bi2S3、CuS、CdS、S0

加入5滴水和等體積6 M HNO3, 加熱直到反應發生, 離心

Soln. 3-1:Pb2+、Bi3+、Cu2+、Cd2+、H+、NO3-

PPT. 3-1:HgS (黑)、S0或2HgS・Hg(NO3)2 (白)

加入1~2滴王水, 加熱

倒入勺皿中蒸發一部份溶液

加入1 mL 水稀釋, 離心移除殘渣

加入SnCl2(aq)

白色 ppt.Hg2Cl2變成灰色Hg + Hg2Cl2 =>Hg(II)存在

Note:

氣泡產生常把硫和硫化物帶至表面。

黑色pptn.不易定代表Hg存在,黃色或白色的沉澱也不代表沒有Hg。因此將pptn.溶解後再從溶液內去尋找。

移除溶液時,保留任何黃色的硫化物。

HgCl2易揮發且不能劇烈加熱。

蒸發可以破壞硝酸鹽和去除過多HCl。酸的濃度會因稀釋而降低,HgCl2和Sn2+的反應會因HCl濃度過高而緩慢。


Cation group 2 the acid hydrogen sulfide group

HgS不溶於濃HNO3及濃HCl。然而混合2個濃酸HgS會快速溶解。反應方程式為:

3HgS + 2NO3- + 8H+ +12Cl-3HgCl42- + 2NO + 4H2O + 3S(S)

溶液稀釋,淡黃色HgCl42-離子大量解離成無色Hg2+和Cl-離子

Hg2+被Sn2+還原的程度依據兩個離子的相對數量決定。如果Hg2+過量存在,則還原成Hg2Cl2。

2Hg2+ + Sn2+ + 2Cl- Hg2Cl2(s) + Sn4+

如果更多Sn2+離子加入,Hg2Cl2會再被還原成Hg

Hg2Cl2(s) + Sn2+ 2Hg(l) + Sn4+ + 2Cl-

如果Sn2+大量存在,則會發生下列反應

Hg2+ + Sn2+ Hg(l) + Sn4+

因為SnCl2是被當作試劑加入,Sn2+大量存在。故沉澱物為灰黑色或黑色。

(白)

(黑)

(黑)


Cation group 2 the acid hydrogen sulfide group

Soln. 3-1:Pb2+、Bi3+、Cu2+、Cd2+、H+、NO3-

倒入勺皿,加入2滴18 M H2SO4蒸發至SO3(g)出現

冷卻後加入5滴水並刮內壁

移入離心管再用小量的水沖洗勺皿兩次後離心

Soln. 3-2:Bi3+、Cu2+、Cd2+

PPT. 3-2:PbSO4、(BiO)2SO4

PbSO4溶解於醋酸銨溶液內反應式如下:

PbSO4(s) + 4C2H3O2-Pb(C2H3O2)42-(aq) + SO42-(aq)

PbCrO4比PbSO4更不易溶解,即使Pb濃度很低,PbCrO4仍能沉澱

加入1~2滴醋酸銨溶液, 加熱

離心移除殘渣

加入1滴6 M HC2H3O2和1~2滴K2CrO4

黃色 ppt.PbCrO4 =>Pb存在

Note:

SO3的形成是硝酸鹽類被移除的信號。若有大量蒸氣氣化會導致接下來的測試失敗。假如發生了,加入2滴 6 M H2SO4和3滴水,在熱水浴中加熱勺皿幾分鐘。

此時形成的沉澱物不能確定有Pb,有可能是其他硫化物,如(BiO)2SO4。Bi化合物微溶於NH4C2H3O4且(BiO)2CrO4可溶於醋酸但不溶於NaOH。

假如大量Bi出現,確認是否溶於NaOH。


Cation group 2 the acid hydrogen sulfide group

Soln. 3-2:Bi3+、Cu2+、Cd2+

加入15 M NH3直到溶液呈鹼性;藍色溶液=>Cu存在

離心

PPT. 3-3:Bi(OH)3

Soln. 3-3:Cu(NH3)42+、Cd(NH3)42+

(1) 若溶液不是藍色,加入TA後加熱

(2) 若溶液是藍色:加入半匙的Na2S2O4,加熱1~2 min後,離心去掉殘渣,直到溶液呈現無色後,再加入TA, 加熱

加入1~2滴剛配好的亞錫酸鈉試劑

黑色沉澱:Bi0=>Bi存在

黃色沉澱:CdS=>Cd存在

Note:

假如藍色很淡,用1滴醋酸酸化,加入1滴的K4Fe(CN)6(aq),Cu(II)形成紅色的氰亞鐵酸鹽而Cd形成白色的。

初學者很難發現Bi(OH)3的沉澱物,尤其是當它們懸浮於溶液中。

連二亞錫酸鈉是強氧化劑且不穩定,保持乾燥且遠離火源。使用乾的鑰匙量秤固體,用半匙或50 mg的量還原12.5 mg的Cu2+。藍色的銅銨錯合物會消失。

Cu的沉澱物是紅色。黑色或褐色是其他金屬,這是再進行Cd測試前移除微量金屬的時機。


Cation group 2 the acid hydrogen sulfide group

Soln. 2-2:AsS33-、AsO33-、SbS33-、SbS33-、SbO33-、SnS32-、SnS2OH-、(HgS22-)、KOH

加入1滴TA,再加入2 M HCl直到溶液酸化

離心去除溶液

PPT. 4-1:As2S3(黃)、Sb2S3(橙)、SnS2(黃)、(HgS, 黑至紅)、S0

加入5~10滴 12 M HCl攪拌,加熱直到反應發生

離心,溶液倒入勺皿中,再加入1~2滴的6 M HCl清洗沉澱,清洗液也倒入勺皿中

PPT. 4-2:As2S3、(HgS)、S0

Soln. 4-2:SbCl4-、SnCl62-、(HgCl42-)、HCl、H2S、TA

Note:

假如溶液太酸,些許的SnS2會損失。因此2 M HCl較6 M HCl好。

此時硫化物皆有顏色。白色混濁難以離心沉澱的是S0。只有當獲得這個時,砷酸鹽才確定不存在。

亮黃色殘渣通常是As2S3,而黑色沉澱通常含有HgS。無色或白色濁狀的S0表示沒有As。不要加熱過久,As2S3會再溶解。

假如移出溶液時滴管或勺皿有水分,會使HCl被稀釋而使Sb2S3沉澱。


Cation group 2 the acid hydrogen sulfide group

PPT. 4-2:As2S3、(HgS)、S0

加入2滴15 M NH3 + 1滴3% H2O2, 加熱後離心去掉殘渣

加入幾滴美和劑, 刮內壁和靜置5 min使其沉澱

離心丟棄溶液, 用水清洗沉澱

PPT. 4-3:白色晶體,MgNH4AsO4・6H2O

加入1滴6 M HC2H3O2 + 3~4滴AgNO3(aq)

紅棕色 ppt.:Ag3AsO4 => As存在

Note:

黑色殘渣可能是HgS。NH3能迅速溶解As2S3,但HgS不行。H2O2可氧化As(III)成As(V)。

沉澱有時會過飽和,需要足夠時間讓它沉澱。

清洗去除過多的綠,防止氯化銀沉澱。若有白色沉澱生成則加入更多的AgNO3。


Cation group 2 the acid hydrogen sulfide group

Soln. 4-2:SbCl4-、SnCl62-、(HgCl42-)、HCl、H2S、TA

蒸發至原來體積的一半或4滴後,用1 mL的水稀釋,分成兩分

Sn test

Sb test

加0.25~0.5匙的H2C2O4(s)和1~2滴TA, 加熱

加入約5 mm長的Al條 + 10滴6 M HCl

加熱直到Al被消耗至剩一小段後離心

深橙色沉澱 Sb2S3 => Sb存在

PPT. 4-4:黑色微粒 Sb0

Soln. 4-4:Sn2+、Al3+、HCl

加入等體積的水 + 1~2滴HgCl2(aq)

白色沉澱:Hg2Cl2 + Hg0 => Sn存在

Note:

若蒸發的太久,SnCl4會損失。

鋁可以還原Sn(IV)和Sn(II)至Sn0。再Al條消耗後,Sn會溶解於HCl中而Sb1不會。

假如Sb測試不明確。用水清洗且溶於1滴6M HNO3。用水稀釋,加入TA和加熱使其沉澱。

因為Sn2+會被空氣氧化,不能太慢加入HgCl2(aq)


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