《无机与分析化学基础医学教育 Medical Education》第九章：定性分析概述

第九章定性分析概述学习目标：1．了解定性分析，熟悉分别分析与系统分析。2．理解反应的灵敏性与选择性、空白实验与对照实验等基本概念3．掌握常见阴、阳离子的检验方法。无机与分析化学基础医学教育MedicalEducation第一节概述一、定性分析的任务和方法任务：鉴定物质中所含的化学成分方法：化学分析法（湿法、干法）仪器分析法19:46二、反应进行的条件定性分析反应应具备的外部特征：沉淀的生成或溶解、溶液颜色的改变、气体的生成以及有特殊气味的产生等。1.反应物的浓度2.溶液的酸度3.溶液的温度4.溶剂的影响19:46第二节反应的灵敏性和选择性一、反应的灵敏性1.最低浓度：最低浓度是指在一定条件下，被检出离子得到肯定结果的最低浓度，一般以1：G表示，G是含1g被鉴定离子的溶剂的质量。2.检出限量：检出限量是指在一定条件下，某鉴定反应能检出的某离子的最小质量，记作m，单位为微克（μg）。19:46二、反应的选择性在大多数情况下，一种试剂往往可以与多种离子作用。如果一种试剂只与为数不多的离子起反应，这种试剂称为选择试剂，相应的反应称为选择性反应。与选择试剂起反应的离子种类越少，则这一反应的选择性越高。如果加入的试剂只与一种离子起反应，则这一反应的选择性最高，称为该离子的特效反应，该试剂称为特效试剂。19:46三、空白试验和对照试验•1.空白试验：用蒸馏水代替试液，用同样的方法进行试验，称为空白试验。空白试验用于检验试剂或蒸馏水中是否含有被检验的离子。•2.对照试验：用已知离子的溶液代替试液，用同样的方法进行鉴定，称为对照试验。对照试验用于检验试剂是否失效，或是否正确控制反应条件。19:46第三节分别分析和系统分析•分别分析：在多种离子共存时，不需要经过分离，直接检查出待检离子的方法。•理想的分别分析法需要采用特效试剂或创立特效条件，在此条件下，所采用的试剂仅和一种离子发生作用。•系统分析：首先用几种试剂将溶液中性质相近的离子分成若干组，然后在每一组中用适当的反应鉴定某种离子是否存在，也可以在各组内进一步分离和鉴定。将各组离子分开的试剂叫“组试剂”，组试试一般是沉淀剂。•采用组试剂将反应相似的离子整组分出，可以使复杂的分析任务大为简化。19:46第二节常见阴离子的检验一、阴离子的初步试验1.与稀硫酸作用：在试样中加稀硫酸并加热，若产生气泡，表示可能含有S2O32-、SO32-、S2-、CO32-、NO2-。如试样是溶液，所含离子的浓度又不高时，就不一定观察到明显的气泡。2.与BaCl2溶液作用：在中性或弱碱性试液中滴加BaCl2溶液，生成白色沉淀，表示可能存在SO42-、S2O32-、SO32-、CO32-、PO43-；若没有沉淀生成，表示不存在SO42-、S2O32-、SO32-、S2-、CO32-、PO43-，S2O32-则不能肯定，因为S2O32-浓度大时才生成沉淀。419:46第四节常见阴离子的检验一、阴离子的初步试验3.与AgNO3＋HNO3作用：若有沉淀，表示可能有S2-、S2O32-、Cl-、Br-、I-。由沉淀的颜色还可以作出进一步的判断。4.还原性阴离子的检验：强还原性阴离子S2-、SO32-、S2O32-可以被碘氧化，因此可根据加入淀粉－I2溶液后是否褪色，可判断这些阴离子是否存在。若用强氧化剂KMnO4溶液试验，Cl-、Br-、I-、NO2-也可被氧化，使KMnO4溶液褪色。5.氧化性阴离子的检验：在酸化的试液中加入KI溶液和CCl4，若振荡后CCl4层显紫色，则有氧化性阴离子。在我们讨论的阴离子中，只有NO2-有此反应。419:46第二节常见阴离子的检验二、阴离子的个别鉴定反应1.SO42-的鉴定SO42-在水溶液中为无色，与BaCl2作用生成既不溶于水又不溶于稀HCl或稀HNO3的白色沉淀BaSO4。因此，可在稀HNO3存在下利用BaCl2试剂鉴定SO42-。Ba2＋＋SO42－＝BaSO4↓（白色）419:46二、阴离子的个别鉴定反应2.S2-的鉴定（1）亚硝酰铁氰化钠法：在碱性溶液中，S2-能与亚硝酰铁氰化钠Na2[Fe(CN)5NO]作用生成紫色配合物S2-＋4Na+＋[Fe(CN)5NO]2-＝Na4[Fe(CN)5NOS]（2）醋酸铅法：S2-遇稀盐酸或稀硫酸能放出无色有臭蛋味的H2S气体。逸出的H2S气体能使湿润的醋酸铅试纸变黑。S2-＋2H+＝H2S↑H2S＋Pb(Ac)2＝PbS↓＋2HAc由于S2-对SO32-、S2O32-的鉴定都有干扰，因此在鉴定SO32-与S2O32-时，应预先取一部分试液，加入固体CdCO3将S2-除去。419:46二、阴离子的个别鉴定反应3.SO32－的鉴定在中性溶液中SO32-与亚硝酰铁氰化钠Na2[Fe(CN)5NO]作用生成玫瑰红色。加入过量ZnSO4溶液则颜色变深。若加1滴K4[Fe(CN)6]溶液则生成红色沉淀，但酸可使红色沉淀消失，因此溶液为酸性时必须用NH3·H2O中和。4.S2O32-的鉴定S2O32-与过量AgNO3作用，生成白色硫代硫酸银沉淀，此沉淀很快水解成为黄色、棕色最后变为黑色的Ag2S沉淀。这是鉴定S2O32-的最好方法。419:46二、阴离子的个别鉴定反应5.CO32-的鉴定CO32-与酸作用生成CO2，CO2能使Ca(OH)2溶液或Ba(OH)2溶液变浑浊。CO32-＋2H＋＝H2O＋CO2↑CO2＋Ca(OH)2＝CaCO3↓＋H2OCO2＋Ba(OH)2＝BaCO3↓＋H2OS2O32-、SO32-与酸作用生成SO2，也能使Ca(OH)2溶液或Ba(OH)2溶液变浑浊，因此它们存在时应加H2O2溶液，将它们氧化，以除去干扰。419:46二、阴离子的个别鉴定反应6.PO43-的鉴定在酸性溶液中，PO43-能与钼酸铵反应，能生成黄色磷钼酸铵沉淀（PO43-含量低则形成黄色溶液）。PO43-＋3NH4+＋12MoO42-＋24H+＝(NH4)3PO4·12MoO3·6H2O↓＋6H2O419:46二、阴离子的个别鉴定反应7.Cl-、Br-、I-的鉴定由于强还原性阴离子S2-、SO32-、S2O32-等干扰Br-、I-的鉴定，所以首先要向试液中加入稀HNO3和AgNO3使Cl-、Br-、I-等沉淀为银盐，以便同强还原性离子分开。Ag+＋Cl-＝AgCl↓Ag+＋Br-＝AgBr↓Ag+＋I-＝AgI↓19:46二、阴离子的个别鉴定反应7.Cl-、Br-、I-的鉴定（1）Cl-的鉴定以12%(NH4)2CO3处理银盐沉淀，只有AgCl能溶解，生成Ag(NH3)2+。将此溶液酸化，AgCl白色沉淀又重新出现。AgCl＋2NH3·H2O＝[Ag(NH3)2]+＋Cl-＋H2O（2）AgBr和AgI的处理为了使Br-、I-重新进入溶液，在AgBr和AgI的沉淀上加锌粉和水，并加热处理，反应按下式进行：2AgBr＋Zn＝2Ag↓＋Zn2+＋2Br-2AgI＋Zn＝2Ag↓＋Zn2+＋2I-419:46二、阴离子的个别鉴定反应7.Cl-、Br-、I-的鉴定（3）Br-、I-的鉴定取处理好的溶液加H2SO4和CCl4，并逐滴加入氯水，振荡，CCl4层显紫色，表示有I-。因为I-是比Br-强的还原剂，首先被氧化：2I-＋Cl2＝I2＋2Cl-继续加入氯水，I2被氧化为IO3-，紫色消失，CCl4层出现Br2的红棕色，表示有Br-存在。2Br-＋Cl2＝Br2＋2Cl-I2＋5Cl2＋6H2O＝2IO3-＋10Cl-＋12H+419:46二、阴离子的个别鉴定反应8.NO3-的鉴定NO3-有较强的氧化性，在浓H2SO4存在下，NO3-可与FeSO4溶液反应，生成[Fe(NO)SO4](亚硝酰硫酸亚铁)棕色环。NO3-＋3Fe2+＋4H+＝3Fe3+＋NO＋2H2OFeSO4＋NO＝[Fe(NO)SO4](棕色)NO2-也有类似反应，可加入固体NH4Cl或(NH4)2SO4，小心加热将NO2-破坏。NH4+＋NO2-＝2H2O＋N2↑419:46二、阴离子的个别鉴定反应9.NO2-的鉴定（1）试液用HAc酸化，加入KI溶液和CCl4，振荡。若试液中含有NO2-，则会有I2产生，CCl4层显紫色。2NO2-＋2I-＋4H+＝2NO＋I2＋2H2O（2）在微酸性溶液中，NO2-与加入的对氨基苯磺酸和α–萘胺作用，形成红色氮染料，这是鉴定NO2-的特效反应。419:46第五节常见阳离子的检验一、常见阳离子的分组第一组：易溶组NH4+、Na+、K+、Mg2+第二组：氯化物组Ag+、Hg22+、Pb2+第三组：硫酸盐组Ba2+、Ca2+、Pb2+第四组：氨合物组Cu2+、Cd2+、Zn2+、Co2+、Ni2+第五组：两性组Al3+、Cr3+、SnⅡ、Ⅳ、SbⅢ、Ⅵ第六组：氢氧化物组Fe3+、Hg2+、Bi3+、Mn2+19:46二、各组阳离子的分离和鉴定方法第一组阳离子的分析NH4＋Na＋K＋Mg2＋NaOH，萘氏试剂溶液呈红棕色HAc，醋酸铀酰锌试剂黄色晶体亚硝酸钴钠黄色沉淀NaOH，镁试剂天蓝色沉淀19:46二、各组阳离子的分离和鉴定方法第二组阳离子的分析PbCl2，AgCl，Hg2Cl2NH4Ac,加热溶液[PbAc]+沉淀AgCl，Hg2Cl2K2Cr2O7黄色沉淀PbCrO4NH3·H2O溶液[Ag(NH3)2]＋灰黑色沉淀HgNH2Cl＋Hg白色沉淀AgClHNO319:46二、各组阳离子的分离和鉴定方法第三组阳离子的分析BaSO4，PbSO4，CaSO4NH4Ac,加热溶液[PbAc]+K2Cr2O7黄色沉淀PbCrO4沉淀(BaCO3,CaCO3)饱和Na2CO3，加热沉淀(BaSO4,CaSO4)HAc溶液K2Cr2O7，加热黄色沉淀BaCrO4溶液（NH4）2C2O4白色沉淀CaC2O419:46二、各组阳离子的分离和鉴定方法第四组阳离子的分析Cu(NH3)42+Ni(NH3)42+Co(NH3)42+Zn(NH3)42+Cd(NH3)42+HAc，K4[Fe(CN)6]红棕色沉淀HCl，SnCl2，NH4SCN，戊醇有机层显蓝色二乙酰二肟，戊醇有红色出现(NH4)2S加热溶液沉淀（第四组硫化物）HCl沉淀（CuS，CoS，NiS）溶液Nn2+，Cd2+过量NaOH溶液ZnO22-二苯硫腙粉红色（溶液）沉淀黄色沉淀HClH2S19:46二、各组阳离子的分离和鉴定方法第五组和第六组阳离子的分离第五组与第六组阳离子主要存在于分离第四组后的沉淀中，利用Al、Cr、Sb、Sn的氢氧化物的两性，用过量的碱可将这两组的元素分开。19:46第五组阳离子的分析Sn(OH)4Sb(OH)5Cr(OH)3Al(OH)3H2O2，6mol/LNaOH（CrO42-AlO2-SbO42-SnO42-）乙醚HNO3H2O2乙醚层出现蓝色H2SO4，NH3·H2O离心液（弃去）沉淀Al(OH)3，HSbO3，H2SnO3NH4Cl，NH3·H2O(NH4)2S溶液SbS43-，SnS42-沉淀Al(OH)3H2SO4铝试剂红色沉淀HCl，加热离心液（弃去）沉淀HCl，加热沉淀（弃去）溶液锡箔黑斑铝片HgCl2白色或灰黑色沉淀19:46第六组阳离子的分析Fe(OH)3，MnO(OH)2，Bi(OH)3，HgNH2ClH2O2，6mol/LNaOHFe(OH)3，MnO(OH)2，NaBiOH3，HgNH2ClH2SO4H2O2加热KSCN溶液呈血红色NaBiO3SnCl2NaSnO2溶液显紫红色黑色沉淀白色或灰黑色沉淀19:46