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实验2 常见阴离子的分离与鉴定

实验目的

(1) 掌握一些常见阴离子的性质和鉴定反应;

(2) 了解阴离子分离与鉴定的一般原则,掌握常见阴离子分离与鉴定的原理和方法。 实验原理

有关混合离子分离与鉴定的基本知识参见“混合离子的分离与鉴定”部分。

许多非金属元素可以形成简单的或复杂的阴离子。例如S2-、Cl-、NO3-和SO42-等,许多金属元素也可以以复杂的阴离子的形式存在。例如VO3-、CrO42-、Al(OH)4-等。所以,阴离子的总数很多。常见的重要阴离子有Cl-、Br-、I-、S2-、SO32-、S2O32-、SO42-、NO3-、NO2-、PO43-、CO32-等十几种,这里主要介绍它们的分离与鉴定的一般方法。

许多阴离子只在碱性溶液中存在或共存,一旦溶液被酸化,它们在酸性条件下会分解或相互发生反应。酸性条件下易分解的有NO2-、S2-、SO32-、S2O32-、CO32-;

酸性条件下氧化性离子有NO3-、NO2-、SO32-可与还原性离子I-、SO32-、S2O32-、S2-发生氧化还原反应。还有些离子易被空气氧化,例如NO2-、SO32-、S2-易被空气氧化成NO3- 、SO42-和S等,分析不当容易造成错误。

由于阴离子间的相互干扰较少,实际上许多离子的共存的机会也较少,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,如S2-、SO32-、S2O32-;Cl-、Br-、I等。为了了解溶液中离子存在情况,对阴离子进行系统分组还是必要的,但分组的主要目的不是用于离子分离,而是用于预先确定哪些离子存在。阴离子有不同的分组方法,这里只介绍其中一种,见表2-1。

表2-1 常见阴离子的分组 组别 第一组 (挥发组) 第一组 (钙、钡盐组) 构成各组的阴离子 S2-、SO32-、S2O32-、CO32-、NO2-等离子 SO42-、PO43-、SiO32-、AsO43-等离子

组试剂 HCl BaCl2 (中性或弱碱性介质) 特性 在酸性介质中形成挥发性酸或易分解的酸 钙盐、钡盐难溶于水 第一组 (银盐组) 第一组 (易溶组) Cl-、Br-、I-等离子 NO3-、ClO3-、CH3COO-等离子 AgNO3 HNO3 无组试剂 银盐难溶于水和稀HNO3 银盐、钙盐、钡盐等均易溶于水

常见阴离子的鉴定反应及它们与常见试剂的反应见例1和例2。 [例1] SO42-、NO3-、Cl-、CO32-混合液的定性分析

(分析:由于这四个离子在鉴定时互相无干扰,均可采用分别分析法) 方案:

问题:该混合液呈中性、酸性还是碱性?为什么? [例2] S2-、SO32-、S2O32-混合液的分离与鉴定

(分析: SO32-、S2O32-对S2-的鉴定无干扰,S2-可采用分别分析法;如果采用加酸分解法鉴定SO32-、S2O32-,则二者相互干扰,不采用此鉴定法时二者不互相干扰,只受S2-干扰,因此分析SO32-、S2O32-时应将 S2-除去。方法是选用PbCO3或 CdCO3作沉淀剂,它们可将S2-转化为相应的硫化物沉淀,而SO32-、S2O32-则不被转变,仍留在溶液中。) 方案:

1滴混合液 1滴Na2[Fe(CN)5NO] 溶液(SO32-、S2O32-、CO32-) SO42-、NO3-、Cl-、CO32- 稀HCl酸化、BaCl2 BaSO4↓(白色) 示有SO42-

稀HCl CO2 有气体产生使 饱和Ba(OH)2 溶液变浑浊 示有CO32-

FeSO4、浓H2SO4 [Fe(NO)]2+ 在混合液与 H2SO4分层 处出现棕色环 示有NO3-

稀HNO3、AgNO3 AgCl↓(白) NH3?H2O 2mol/L

AgCl↓(白) HNO3 AgCl↓(白) 示有Cl-

S2-、SO32-、S2O32- 混合溶液0.5mL 固体PbCO3

S2-沉淀完全离心分离

沉淀

Na4[Fe(CN)5(NO)S] 溶液呈紫红色 示有S2-

ZnSO4 K4[Fe(CN)6] Na2[Fe(CN)5NO] 红色↓ 示有SO32-

PbCO3、PbS (弃去)

AgNO3

Ag2S2O3↓→Ag2S↓ 白色沉淀迅速转化为黄色→棕色→黑色

示有S2O32-

问题:(1)此混合溶液能否采用“分别分析法”进行离子鉴定?为什么?

(2)加固体PbCO3除去S2-时,如何检验S2-是否完全除去?如果除不净S2-,对鉴定

有何影响?

仪器和药品

仪器:试管、离心试管、试管夹、点滴板、滴管、酒精灯、水浴加热烧杯、离心机等。 药品: BaCl2(0.1mol/L)、Ba(OH)2(饱和液)、ZnSO4(0.1mol/L)、AgNO3(0.1mol/L)、

KMnO4(0.01mol/L)、KI(0.1mol/L)、KNO3(0.1mol/L)、KClO3 (饱和)、FeSO4(0.5mol/L)、Na3PO4(0.1mol/L)、Na2S2O3(0.1mol/L)、NaNO2(饱和、0.1mol/L)、

(NH4)2S(饱和、0.1mol/L)、(NH4)2 CO3(0.1mol/L)、H2SO4(3mol/L、浓)、HCl(6mol/L)、HNO(、HOAC(2mol/L)、Na2[Fe(CN)5NO](1%)、K4[Fe(CN)6(]0.1mol/L)、 36mol/L)钼酸铵、对氨基苯磺酸、-萘胺、淀粉-碘溶液、氯水、CCl4、Zn粉、PbCO3(s)、PH试纸、 KI –淀粉试纸、浓度均为0.1mol/L的阴离子混合液:CO32-、SO42-、NO3-、PO43-一组; Cl-、Br-、I-一组;S2-、SO32-、S2O32-、CO32-一组;未知阴离子混合液可配5-6个离子一组。

实验内容

1. 已知阴离子混合液的分离与鉴定

按例题格式,设计出合理的分离鉴定方案,分离鉴定下列三组阴离子: (1) CO32-、SO42-、NO3-; (2) S2-、SO32-、S2O32-、;

2.未知阴离子混合液的分析

某混合离子试液可能含有CO32-、NO2-、SO42-、NO3-、PO43-、Cl-、 Br- 、I-、S2-、SO32-、S2O32-,按下列步骤进行分析,确定试液中含有哪些离子。

(1)初步试验

1用pH试纸测试未知试液的酸碱性 如果溶液成酸性,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3mol/L的H2SO4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钡组阴离子检验 在离心试管中加入几滴未知液,加入1~2滴1mol/L的BaCl2溶液,观○

察有无沉淀产生。如果有白色沉淀产生,可能有CO32-、SO42-、PO43-、SO32-,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6mol/L的HCl,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0.1mol/L的AgNO3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,迅速变黄变综变黑,在有S2O32-离子。但 浓度大时,也可能生成Ag(S2O3)23-不析出沉淀。CO32-、PO43-、Cl-、 Br- 、I- 都与Ag+形成浅色沉淀,如有黑色沉淀,则他们有可能被掩盖。离心分离,在沉淀中加入6mol/L的HNO3,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溶剂5~6滴,再加入几滴○

0.1mol/L的KI溶液。振荡后,CCl4层呈紫色,说明有NO2-存在(若溶液中有SO32-等,算化后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0.01mol/L的○

KMnO4溶液,若KMnO4溶液的紫色褪去,表示可能存在NO2-、Br- 、I-、S2-、SO32-、S2O32-,等还原性的离子。如果有还原性离子的反应,则用淀粉-碘溶液再进一步检验是否存在强还原性离子。如果使淀粉-碘溶液的蓝色褪去,表示可能存在S2-、SO32-、S2O32-等离子。

表2-2 阴离子的初步试验 pH 试验 稀H2SO4 试验 BaCl2 试验 AgNO3 试验 试验 还原性离子试验 KMnO4试验 淀粉-碘试验 综合分析 根据○1 ~ ○5的实验结果,判断有哪些离子可能存在,并将结果填入表2-1中。

SO42- SO32- S2O32- S2- PO43- CO32- NO2- NO3- Cl- Br- I-