定性分析實驗講座

1、,實 驗 講 座,實 驗 安 排,,定性分析實驗講座,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. 定性分析實驗過程中 的操作和要求四. 定性分析實驗記錄及結(jié)論,一.定性分析的目的,分析任務(wù) a.鑒定物質(zhì)的化學結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)分析 b.鑒定物質(zhì)的化學成分：定性分析 c.鑒定物質(zhì)中各成分的含量：定量分析,無機定性分析,對象： 氣態(tài)、

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

3、 % : 0.1 - 10%,溶液中的化學平衡，反應(yīng)動力學原理 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,對于無機物的定性分析，與儀器分析相比較，化學鑒定方法有一定優(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，通過無機定性分析實驗訓練，可對化學元素按周期表排列的性

4、質(zhì)，對無機化合物（離子）的性質(zhì)有進一步了解，對已學過的普通化學中許多基本原理基本知識有一個從理性認識到感性認識的提高。,對于無機物的定性分析，與儀器分析相比較，化學鑒定方法有一定優(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，通過無機定性分析實驗訓練，可對化學元素按周期表排列的性質(zhì)，對無機化合物（離子）的性質(zhì)有進一步了解，對已學過的普通化學中許多基本原理基本知識有一個從理性認識到感

5、性認識的提高。,二.定性分析的原理,無機定性分析的任務(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行，否則反應(yīng)得不到預(yù)期的效果，甚至會導(dǎo)致錯誤的結(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，PbCl2的溶解度為0.99g /100g，?

8、 只有當Pb2+的濃度足夠大時，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)必須加熱才能進行。,PbCl2 20℃時， 0.99g /100gH2O 100℃時， 3.34g /100gH2O,無機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-（藍色）， 當 Fe3+存在時，F(xiàn)e(SCN) n3-n 呈紅色， ——

12、干擾,2. 加入掩蔽劑： Co2+ + SCN- → Co(SCN)42-（藍色）， 當 Fe3+存在時，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） 當有Ba2+存在

13、時，也會 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。,當然，鑒定反應(yīng)的靈敏度和選擇性要綜合考慮，不能片面強調(diào)，否則會得到不正確、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，用同樣的方法進行試驗。,空白試驗：,一般用于檢

14、查　　　　　試劑中是否含有被鑒定的離子,對照試驗：,用已知溶液代替試液，在同樣的條件下，用同樣的方法進行試驗。,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：,進行定性分析時，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)作進一步分離后進行各個

15、鑒定。,系統(tǒng)分析：,進行定性分析時，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)作進一步分離后進行各個鑒定。,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離子。 一般講，在同一樣品中同時存在多種陽離子的可能性比較大，陽離子之間會存在相

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)點是分組嚴格，分離完全，理論嚴謹。它的缺點是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： 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. 定性分析實驗過程中的　　　　　　　　操作和要求,本實驗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+。　稱為易溶陽離子組,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.　避免人為引進雜質(zhì)離子 　4.　離心與微量沉淀的洗滌,三.

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