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实验九 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 。. 例如 Pb 2+ 与稀 HCl 或 K 2 CrO 4 溶液作用均能 产生沉淀 ：
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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
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。
例如Pb2+与稀HCl或K2CrO4溶液作用均能产生沉淀：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
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。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。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。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。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。
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-)。
( 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SO32-、S2O32-等离子。
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。
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
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) CO32- PO43- SO42- 注意事项离心试管 离心机
（2） 2M NaOH, 过量 离心分离 沉淀 溶液 Ni(OH)2、 Fe(OH)3 [Zn(OH)4]2- [Al(OH)4]- 2M H2SO4 铝试剂 二苯硫腙, CCl4 层 由绿色变为棕色 示有Zn2+ Ni2＋ Fe3+ 红色絮状沉淀 示有Al3+ 6M NH3 0.1mol/LK4Fe(CN)6 深蓝色↓ 示有Fe3+ [Ni(NH3)6]2+ Fe(OH)3 红色↓ 示有Ni2+ 否则, Al3+、Zn2+未生成多羟基配离子，鉴定不出 Fe3+、Ni2+、Al3+、Zn2+ ( 10d) - 丁二酮肟
《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）
