定性分析實(shí)驗(yàn)講座

1、,實(shí) 驗(yàn) 講 座,實(shí) 驗(yàn) 安 排,,定性分析實(shí)驗(yàn)講座,常見陽離子的分離與鑒定,一. 定性分析的目的 二. 定性分析的原理三. 定性分析實(shí)驗(yàn)過程中 的操作和要求四. 定性分析實(shí)驗(yàn)記錄及結(jié)論,一.定性分析的目的,分析任務(wù) a.鑒定物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)分析 b.鑒定物質(zhì)的化學(xué)成分：定性分析 c.鑒定物質(zhì)中各成分的含量：定量分析,無機(jī)定性分析,對象： 氣態(tài)、

2、固態(tài)和液態(tài)的無機(jī)化合物 要求： 各種元素、離子、原子團(tuán) —— 定性鑒定 方法： 以物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)的化學(xué) 分析方法 試樣： 半微量分析 W : 0.01- 0.1g , V : 1 - 10ml ,

3、 % : 0.1 - 10%,溶液中的化學(xué)平衡，反應(yīng)動(dòng)力學(xué)原理 沉淀的生成和共沉淀現(xiàn)象 絡(luò)合物理論 氧化還原理論 催化反應(yīng)，誘導(dǎo)反應(yīng)， 緩沖作用原理 指示劑的作用原理 萃取理論 等等,對于無機(jī)物的定性分析，與儀器分析相比較，化學(xué)鑒定方法有一定優(yōu)越性： 靈活性大，不需特殊儀器設(shè)備，尤其在某些不便于使用儀器或條件有限的地方。 同時(shí)，通過無機(jī)定性分析實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，可對化學(xué)元素按周期表排列的性

4、質(zhì)，對無機(jī)化合物（離子）的性質(zhì)有進(jìn)一步了解，對已學(xué)過的普通化學(xué)中許多基本原理基本知識(shí)有一個(gè)從理性認(rèn)識(shí)到感性認(rèn)識(shí)的提高。,對于無機(jī)物的定性分析，與儀器分析相比較，化學(xué)鑒定方法有一定優(yōu)越性： 靈活性大，不需特殊儀器設(shè)備，尤其在某些不便于使用儀器或條件有限的地方。 同時(shí)，通過無機(jī)定性分析實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，可對化學(xué)元素按周期表排列的性質(zhì)，對無機(jī)化合物（離子）的性質(zhì)有進(jìn)一步了解，對已學(xué)過的普通化學(xué)中許多基本原理基本知識(shí)有一個(gè)從理性認(rèn)識(shí)到感

5、性認(rèn)識(shí)的提高。,二.定性分析的原理,無機(jī)定性分析的任務(wù)是確定待分析物質(zhì)所含的組分，要求：結(jié)果正確可靠，操作方便迅速。 一般講，無機(jī)物在水溶液中主要是以離子的形式存在，鑒定反應(yīng)大都是水溶液中的離子反應(yīng)，因此直接檢出的是離子而不是化合物。,外觀特征： 顏色 沉淀 氣體,,干擾,無機(jī)定性分析中所用到的反應(yīng) 大致可分為兩大類：,1. 用來分離和掩蔽干擾離子的反應(yīng)2. 用來鑒別出離子的鑒定反應(yīng)

6、,與其他化學(xué)反應(yīng)一樣，定性鑒定反應(yīng)也只能在一定的條件下才能正常順利地進(jìn)行，否則反應(yīng)得不到預(yù)期的效果，甚至?xí)?dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)果。 最重要的反應(yīng)條件是：,pH C T,1. pH條件的影響,PbCrO4↓（黃） a. 在中性或微酸性條件下發(fā)生。,pH↓，CrO42- → HCrO4-，使溶液中CrO42- 濃度↓，得不到PbCrO4↓ 。 pH↑，則可能析出的是Pb(OH)2↓。

7、 PbO22-,2. 濃度的影響：,通常要求溶液中反應(yīng)離子的濃度足夠大，以保證發(fā)生顯著的化學(xué)反應(yīng)。 對于沉淀反應(yīng)，不僅要求溶液中反應(yīng)離子的濃度大于該溫度下沉淀物的溶度積，析出沉淀，而且要求有足夠的沉淀量，以便觀察。,10-5mol/L,Pb2+ + 2 Cl- → PbCl2↓ 20℃時(shí)，PbCl2的溶解度為0.99g /100g，?

8、 只有當(dāng)Pb2+的濃度足夠大時(shí)，才能觀察到PbCl2↓沉淀的產(chǎn)生。,3. 溫度的影響,溫度不同，溶解度不同， 產(chǎn)生的沉淀量不同。溫度不同，反應(yīng)的速率不同， 某些反應(yīng)必須加熱才能進(jìn)行。,PbCl2 20℃時(shí)， 0.99g /100gH2O 100℃時(shí)， 3.34g /100gH2O,無機(jī)定性分析中的一些基本概念,檢出限 ：

9、 是指在一定的條件下，利用某反應(yīng)能檢出某離子的最小重量，用 ?g 表示。 最低濃度： 是指在一定的條件下，被檢出離子能得到肯定結(jié)果的最小濃度，用　?g / ml　或ppm表示。檢出限愈低，最低濃度愈小，則反應(yīng)愈靈敏,無機(jī)定性分析中的一些基本概念,檢出限 ： 是指在一定的條件下，利用某反應(yīng)能檢出某離子的最小重量，用 ?g 表示。 最低濃度： 是指在一定的條件下，被檢出離子能得到肯定結(jié)果的最小濃度，用　?

10、g / ml　或ppm表示。 否定 ~ 未檢出,選擇性反應(yīng)： 一種試劑只與為數(shù)不多的離子反應(yīng)，則這種反應(yīng)稱為選擇性反應(yīng)。能與試劑反應(yīng)的離子愈少，反應(yīng)的選擇性愈高。如果某試劑只與一種離子反應(yīng)，則這一反應(yīng)的選擇性最高，可稱為該離子的專屬反應(yīng)（特效反應(yīng)）。,實(shí)際過程中，專屬反應(yīng)（特效反應(yīng)）很少，提高鑒定反應(yīng)的選擇性的途徑有：,1.　控制酸度： Ba2+與CrO42-的沉淀反應(yīng)，

11、Sr2+有干擾?！　∪舴磻?yīng)在 HAc – NaAc 緩沖溶液中進(jìn)行,溶液pH≈4，CrO42-的平衡濃度降低 —— 使SrCrO4不析出， 而BaCrO4因Ksp小而析出 從而提高了選擇性。,2. 加入掩蔽劑： Co2++SCN-→Co(SCN)42-（藍(lán)色）， 當(dāng) Fe3+存在時(shí)，F(xiàn)e(SCN) n3-n 呈紅色， ——

12、干擾,2. 加入掩蔽劑： Co2+ + SCN- → Co(SCN)42-（藍(lán)色）， 當(dāng) Fe3+存在時(shí)，F(xiàn)e(SCN) n3-n 呈紅色， —— 干擾 加入NaF，使Fe3+生成穩(wěn)定無色的FeF63-，從而消除 Fe3+ 的干擾。,3. 分離干擾離子： Ca2+ + C2O42- —→ CaC2O4↓(白色） 當(dāng)有Ba2+存在

13、時(shí)，也會(huì) 生成 BaC2O4↓， 則 Ba2+對 Ca2+的 C2O42- 沉淀反應(yīng)有干擾。 加入CrO42-，使Ba2+形成BaCrO4↓析出，而Ca2+不沉淀，排除干擾。,當(dāng)然，鑒定反應(yīng)的靈敏度和選擇性要綜合考慮，不能片面強(qiáng)調(diào)，否則會(huì)得到不正確、不可靠的結(jié)果。 一般講，在靈敏度能滿足要求的條件下，盡量選用選擇性高的反應(yīng)。,用溶劑或試劑代替試液，在同樣的條件下，用同樣的方法進(jìn)行試驗(yàn)。,空白試驗(yàn)：,一般用于檢

14、查　　　　　試劑中是否含有被鑒定的離子,對照試驗(yàn)：,用已知溶液代替試液，在同樣的條件下，用同樣的方法進(jìn)行試驗(yàn)。,一般用于檢查　　　　　試劑是否失效，　　　　　或反應(yīng)條件是否控制正確。,如： SnCl2 SO32-,系統(tǒng)分析：,進(jìn)行定性分析時(shí)，按照一定的分析程序，先用幾種試劑把性質(zhì)相近的離子分為若干組而各組彼此分開（組試劑），然后在每一組內(nèi)用合適的反應(yīng)檢出所存在的各種離子，或者再在各組內(nèi)作進(jìn)一步分離后進(jìn)行各個(gè)

15、鑒定。,系統(tǒng)分析：,進(jìn)行定性分析時(shí)，按照一定的分析程序，先用幾種試劑把性質(zhì)相近的離子分為若干組而各組彼此分開（組試劑），然后在每一組內(nèi)用合適的反應(yīng)檢出所存在的各種離子，或者再在各組內(nèi)作進(jìn)一步分離后進(jìn)行各個(gè)鑒定。,沉淀劑　　分離完全　反應(yīng)迅速　　固液易于分離　　組內(nèi)離子種類不宜太多,,,分別分析：,不經(jīng)過分組分離的步驟而在其它離子共存下直接檢出某個(gè)離子。 一般講，在同一樣品中同時(shí)存在多種陽離子的可能性比較大，陽離子之間會(huì)存在相

16、互干擾，因此陽離子分析主要采用系統(tǒng)分析法。 由于采用不同的組試劑與分離程序，有多種系統(tǒng)分析法。最常用的有 “H2S”系統(tǒng) 和 “兩酸兩堿”系統(tǒng)。,“兩酸兩堿”系統(tǒng):,以（HCl, H2SO4）、（NaOH, NH3）為組試劑。主要是以氫氧化物的沉淀與溶解性質(zhì)作為分組的基礎(chǔ)。 它的缺點(diǎn)是一般氫氧化物不易分離與洗凈，且由于兩性、共沉淀、生成配合物等因素，使各組難以徹底分離。,“H2S”系統(tǒng)：,主要是

17、以硫化物不同的溶解度為基礎(chǔ)的系統(tǒng)分析法，以（HCl, H2S）為組試劑。 優(yōu)點(diǎn)是分組嚴(yán)格，分離完全，理論嚴(yán)謹(jǐn)。它的缺點(diǎn)是H2S有毒且氣味難聞， 現(xiàn)較多使用硫代乙酰胺來代替，它在酸性或堿性溶液中均能水解，放出H2S或S2-,硫代乙酰胺,3,3,硫代乙酰胺的優(yōu)點(diǎn)： a.減少污染（H2S氣體） b.金屬硫化物以均勻沉淀的方式得到沉淀，不易形成膠體，沉淀較為純凈，共沉淀少，便于分離。,均勻沉淀（均相沉淀）：,為避免局部濃度

18、過濃現(xiàn)象，采用均勻沉淀。 在這種方法中，沉淀劑不是加入到溶液中立刻與被測組分發(fā)生反應(yīng)，而是通過化學(xué)反應(yīng)，使溶液中的一種構(gòu)晶離子（陰離子或陽離子）由溶液中緩慢、均勻地產(chǎn)生出來，從而使沉淀在整個(gè)溶液中緩慢地、均勻地析出。 用此方法得到的沉淀，顆粒大，表面吸附雜質(zhì)少，易沉淀，易分離，易洗滌。,三. 定性分析實(shí)驗(yàn)過程中的　　　　　　　　操作和要求,本實(shí)驗(yàn)過程中涉及到的常見陽離子有： Ag+, Pb2+, Hg22+, Cu2+

19、, Bi3+, Cd2+, Sb3+, Sn4+; Zn2+, Fe3+, Fe2+, Co2+, Ni2+, Mn2+, Cr3+, Al3+ 等,“H2S”系統(tǒng)的分組：,第一組 （HCl組或銀組）： Ag+, Pb2+, Hg22+, 形成難溶氯化物而與其它離子分開。第二組 （H2S組或銅錫組）： Cu2+, Bi3+, Cd2+, Hg2+, Sb3+, Sn4+及Pb2

20、+, 這些離子硫化物的 Ksp很小，可以在 酸性溶液中沉淀完全。,“H2S”系統(tǒng)的分組：,第一組 （HCl組或銀組）： Ag+, Pb2+, Hg22+, 形成難溶氯化物而與其它離子分開。第二組 （H2S組或銅錫組）： Cu2+, Bi3+, Cd2+, Hg2+, Sb3+, Sn4+及Pb2+, 這些離子硫化物的 Ksp很小，可以在

21、 酸性溶液中沉淀完全。,“H2S”系統(tǒng)的分組：,第一組 （HCl組或銀組）： Ag+, Pb2+, Hg22+, 形成難溶氯化物而與其它離子分開。第二組 （H2S組或銅錫組）： Cu2+, Bi3+, Cd2+, Hg2+, Sb3+, Sn4+及Pb2+, 這些離子硫化物的 Ksp很小，可以在 酸性溶液中沉淀完全。,第三組（硫化氨組或鐵組）

22、： Fe3+, Co2+, Ni2+, Mn2+, Cr3+, Al3+, Zn2+, 　這些離子硫化物在酸性溶液中不沉淀，　　但可以在堿性溶液中沉淀。第四組： Ba2+, Sr2+, Ca2+,（碳酸銨組） 　它們的碳酸鹽在NH3-NH4Cl存在下可完　　全沉淀。 第五組： Na+, K+, Mg2+, NH4+?！　》Q為易溶陽離子組,第三組（硫化氨組或鐵組）：

23、Fe3+, Co2+, Ni2+, Mn2+, Cr3+, Al3+, Zn2+, 　這些離子硫化物在酸性溶液中不沉淀，　　但可以在堿性溶液中沉淀。第四組： Ba2+, Sr2+, Ca2+,（碳酸銨組） 　它們的碳酸鹽在NH3-NH4Cl存在下可完　　全沉淀。 第五組： Na+, K+, Mg2+, NH4+?！》Q為易溶陽離子組,第三組（硫化氨組或鐵組）： Fe3+, Co2+, Ni2

24、+, Mn2+, Cr3+, Al3+, Zn2+, 　這些離子硫化物在酸性溶液中不沉淀，　　但可以在堿性溶液中沉淀。第四組： Ba2+, Sr2+, Ca2+,（碳酸銨組） 　它們的碳酸鹽在NH3-NH4Cl存在下可完　　全沉淀。 第五組： Na+, K+, Mg2+, NH4+?！　》Q為易溶陽離子組,1.　儀器的洗滌 　2.　試劑的取用 　3.　避免人為引進(jìn)雜質(zhì)離子 　4.　離心與微量沉淀的洗滌,三.

25、定性分析實(shí)驗(yàn)過程中的　　　　　　　　操作和要求,1.　儀器的洗滌 　2.　試劑的取用 　3.　避免人為引進(jìn)雜質(zhì)離子 　4.　離心與微量沉淀的洗滌,三. 定性分析實(shí)驗(yàn)過程中的　　　　　　　　操作和要求,1.　儀器的洗滌 　2.　試劑的取用 　3.　避免人為引進(jìn)雜質(zhì)離子 　4.　離心與微量沉淀的洗滌 　5.　實(shí)驗(yàn)條件的掌握,三. 定性分析實(shí)驗(yàn)過程中的　　　　　　　　操作和要求,四.定性分析實(shí)驗(yàn)記錄及結(jié)論,認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象