实验十九-常见非金属阴离子的分离和鉴定共44页

[实验目的]学习和掌握常见阴离子的分离和鉴定方法,以及离子检出的基本操作。[实验原理]以ⅢA族到Ⅷ族的22种非金属元素在形成化合物时常常生成阳离子。形成阴离子的元素虽然不多，但是同一元素常常不止形成一种阴离子。阴离子多数是由两种和两种以上元素构成的酸根或配离子，同一种元素的中心原子能形成多种阴离子，例如：由S可以构成S2-、SO32-、SO42-、S2O32-、S2O82-等见的阴离子；由N可以构成NO-3-、NO2-等等。在非金属阴离子中，有的与酸作用生成挥发性的物质，有的与试剂作用生成沉淀，也有的呈现氧化还原性质。利用这些特点，根据溶液中离子共存情况，应先通过初步试验或进行分组试验，以排除不可能存在的离子，然后鉴定可存在的离子。初步物质检验一般包括试液的酸碱性试验，与酸反应产生气体的试验，各种阴离子的沉淀性质、氧化还原性质。预先做初步检验，可以排除某些离子存在的可能性，从而简化分析步骤。初步检验包括以下内容。一、试液的酸碱性试验若试液呈强酸性，则易被酸分解的离子如：CO32-、NO2-、S2O32-等不存在。二、是否产生气体的试验若在试液中加入稀H2SO4或稀HCl溶液，有气体产生，表示可能存在CO32-、SO32-、S2O32-、S2-、NO2-、等离子。根据生成气体的颜色和气味以及生成气体具有某些反应，确证其含有的阴离子，如由NO2-被酸分解生成红棕色NO2气体，能将润湿的碘化钾淀粉试纸变蓝；由S2-被酸分解产生H2S气体可使醋酸铅试纸变黑，可判断NO2-和S2-离子分别存在于各自溶液中。三、氧化性阴离子的试验在酸化的试液中加入KI溶液和CCl4层呈紫色，则有氧化性阴离子存在，如NO2-离子。四、还原性阴离子的试验在酸化的试液中，加入KMnO4稀溶液，若紫色褪去，则可能存在S2-、SO32-、S2O32-、Br-、I-、NO2-等离子；若紫色不褪，则上述离子都不存在。试液经酸化后，加入I2－淀粉溶液，蓝色褪去，则表示存在SO32-、S2O32-、S2-等离子。五、难溶盐阴离子试验钡组阴离子在中性或弱碱性试液中，用BaCl2能沉淀SO42-、SO32-、S2O32-、CO32-、PO43-等阴离子。用AgNO3能沉淀Cl-、Br-、I-、S2-、S2O32-等阴离子，然后用稀HNO3酸化，沉淀不溶解。可以根据Ba2+和Ag+相应盐类的溶解性，区分为易溶盐和难溶盐。加入一种阳离子（例如Ag+）可以试验整组阴离子是否存在，这种试剂就是相应的组试剂。经过初步试验后，可以对试液中可能存在的阴离子作出判断，见表10－4，然后根据阴离子特性反应作出鉴定。[实验用品]见教材P155。[基本操作]离心分离操作，参见第六章一。[实验内容]一、常见阴离子的鉴定1.CO32-的鉴定取10滴CO32-试液于离心管中，用pH试纸测定其pH，然后加10滴6mol·L-1HCl溶液，并立即将事先沾有一滴新配制的石灰水或Ba(OH)2溶液的玻棒置于试管口上，仔细观察，如玻棒上溶液立刻变为浑浊（白色），结合溶液的pH，可以判断有CO32-存在。反应方程式如下：CO32-+2HCl=CO2↑+2Cl-+H2OCO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O现象：有气体生成，气体通到管口的Ca(OH)2玻璃棒，生成白色浑浊物。总结：证明有CO32-离子存在。2.NO3的鉴定取2滴NO3试液于点滴板上，在溶液的中央放一小粒FeSO4晶体，然后在晶体上加1滴浓硫酸。如结晶周围有棕色出现，示有NO3存在。反应方程式如下：NO3+3Fe2++4H+=3Fe3++NO+2H2OFeSO4+NO=Fe(NO)SO4现象：在FeSO4晶体周围有棕色出现。总结：证明有NO3-离子存在。3.NO2-的鉴定取2滴NO2-试液于点滴板上，加1滴2mol·L-1HAc溶液酸化，再加1滴对氨基苯磺酸和滴α－胺。如有玫瑰红色出现，示有NO2-存在。4.SO42-的鉴定取5滴SO42-试液于试管中，加2滴6mol·L-1HCl溶液和1滴0.1mol·L-1Ba2+溶液，如有白色沉淀，示有SO42-存在。反应方程式如下：Ba2++SO42+=BaSO4↓现象：有白色的BaSO4生成。5.SO32-的鉴定在盛有5滴SO32-试液的试管中，加入2滴1mol·L-1硫酸，迅速加入1滴0.01mol·L-1KMnO4溶液，如紫色褪去，示有SO32-存在。反应方程式如下：5SO32-+2MnO4-+6H+=5SO42-+2Mn2++3H2O现象：MnO4-的紫色褪去。6、S2O32-的鉴定3滴S2O32-试液加10滴0.1MAgNO3,摇动，观察反应方程式如下：S2O32-+2Ag2+=Ag2S2O3↓Ag2S2O3→Ag2S↓现象：先生成Ag2S2O3的白色沉淀，Ag2S2O3不稳定分解为Ag2S黑色沉淀7.PO43-的鉴定取3滴PO43-试液于离心管中，加5滴6mol·L-1HNO3溶液，再加8～10滴（NH4）2MoO4试剂，温热之，如有黄色沉淀生成，示有PO43-存在。PO43-+12Mo42-+3NH4++24H+=(NH4)3[P(Mo12O40)]·6H2O+6H2O现象：有淡黄色(NH4)3[P(Mo12O40)]·6H2O晶体生成。8.S2-的鉴定取1滴S2-试液于离心管中，加1滴2mol·L-1NaOH溶液碱化，再加1滴亚硝酰铁氰化钠试剂，如溶液变成紫色，示有S2-存在。9.Cl-的鉴定取3滴Cl-试液于离心管中，加入1滴2mol·L-1HNO3溶液酸化，再滴加0.1mol·L-1AgNO3溶液。如有白色沉淀产生，初步说明可能试液中有Cl-存在。将离心管置于水浴上微热，离心分离，弃去清液，于沉淀上加入3～5滴6mol·L-1氨水，用细玻棒搅拌，沉淀立即溶解，再加入5滴6mol·L-1HNO3酸化，如重新生成白色沉淀，示有Cl-存在。反应方程式如下：Cl-+Ag+=AgCl↓AgCl+NH3=[Ag(NH3)2]++Cl-[Ag(NH3)2]++HNO3+Cl-=AgCl+NH4NO3现象：生成AgCl白色沉淀，溶于NH3·H2O，生成无色的[Ag(NH3)2]+配离子，加HNO3酸化，又出现AgCl白色沉淀。10.I-的鉴定取5滴I-试液于离心管中，加2滴2mol·L-1H2SO4及3滴CCl4,然后逐滴加入Cl2水，并不断振荡试管，如CCl4层呈现紫红色（I2），然后褪至无色（IO3-），示有I-存在。反应方程式如下：2I-+Cl2=2Cl-+I2I2+5Cl2+6H2O=10Cl-+2IO3-+12H+现象：CCl4层成紫红色，随着Cl2水的加入，CCl4层紫红色褪去，变无色。11.Br-的鉴定取5滴I-试液于离心试管中，加入2滴2mol·L-1H2SO4溶液及2滴CCl4，然后逐滴加入5滴氯水并振荡试管，如CCl4层出现黄色或橙色，示有Br-存在。反应方程式如下：2Br-+Cl2=Br2+2Cl-现象：CCl4层变为橙红色（或黄色）。二、混合离子的分离1.Cl-、Br-、I-混合物的分离和鉴定常用方法是将卤素离子转化为卤化银AgX，然后用氨水或（NH4）2CO3将AgCl溶解而与AgBr、AgI分离。在余下的AgBr、AgI混合物中加入稀H2SO4酸化，再加入少许锌粒或镁粉，并加热将Br-、I-转入溶液。酸化后，根据Br-、I-的还原能力不同，用氯水分离和鉴定。试按下列分析方案对含有Cl-、Br-、I-的混合溶液进行分离和鉴定。2.S2-、SO32-、S2O32-混合物的分离和鉴定通常的方法是取少量试液，加入NaOH碱化，再加亚硝酰铁氰化钠，若有特殊红紫色产生，示有S2-存在。可用CdCO3固体除去S2-，再进行其它离子分离鉴定。将滤液分成两份，一份鉴定SO32-离子，另一份鉴定S2O32-离子。若在其中一份中加入亚硝酰氰化钠、过量饱和ZnSO4溶液及K4[Fe(CN)6]溶液，产生红色沉淀，示有SO32-存在。在另一份中滴加过量AgNO3溶液，若有沉淀由白→棕→黑色变化，示有S2O32-存在。[实验习题]1.取下列盐中之两种混合，加水溶解时有沉淀产生。将沉淀分成两份，一份溶于HCl溶液，另一份溶于HNO3溶液。试指出下列哪两种盐混合时可能有此现象？BaCl2、AgNO3、Na2SO4、（NH4）2CO3、KCl2.一个能溶于水的混合物，已检出含有Ag+和Ba2+。下列阴离子中哪几个可不必鉴定？SO32-、Cl-、NO3-、SO42-、CO32-、I-3.某阴离子未知液初步试验结果如下：（1）试液呈酸性时无气体产生；（2）酸性溶液中加BaCl2溶液无沉淀产生；（3）加入稀硝酸溶液和AgNO3溶液产生黄色沉淀；