普通化学课件中国农业大学.ppt
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1、8 无机定性分析无机定性分析Inorganic Qualitative Analysis 晨雾与原始森林晨雾与原始森林8.1 定性分析基本知识定性分析基本知识8.1.1 8.1.1 化学分析化学分析定性分析(定性分析(Qualitative Analysis)-鉴定样品鉴定样品中所含有的组分(化合物、离子、原子、元素、中所含有的组分(化合物、离子、原子、元素、官能团)官能团)定量分析(定量分析(Quantitative AnalysisQuantitative Analysis)-分析样分析样品中各组分的相对含量。品中各组分的相对含量。结构分析(结构分析(Structural Analysis
2、)-确定物质的确定物质的分子结构。分子结构。8.1.2 8.1.2 系统分析和分别分析系统分析和分别分析 分别分析分别分析 是在其他离子共存的条件下,不需是在其他离子共存的条件下,不需要经过分离或者用简易的分离方法除去要经过分离或者用简易的分离方法除去干扰离子,直接鉴定某种离子的方法干扰离子,直接鉴定某种离子的方法。例如,检验例如,检验Al3+,Fe3+混合液中的混合液中的Fe3+,可以直接加入可以直接加入KSCN或或K4Fe(CN)6,不需不需要经过复杂的分离或掩蔽。要经过复杂的分离或掩蔽。Fe3+nSCN-=Fe(SCN)n3-n(血红色溶液血红色溶液)Fe3+K+Fe(CN)6 4-=K
3、Fe Fe(CN)6(兰色沉淀兰色沉淀)系统分析系统分析是按照一定的步骤和顺序将离子逐步分离后,是按照一定的步骤和顺序将离子逐步分离后,再鉴定的分析方法。再鉴定的分析方法。它首先将离子分成若干组,然后在每一它首先将离子分成若干组,然后在每一组中再进一步分离直到彼此不再干扰鉴定为组中再进一步分离直到彼此不再干扰鉴定为止。止。硫化氢系统分析(阳离子)硫化氢系统分析(阳离子)混合液混合液NHNH4 4+,Fe,Fe2+2+,Fe,Fe3+3+HClHClAgCl,PbClAgCl,PbCl2 2 盐酸组盐酸组盐酸组盐酸组溶液溶液溶液溶液0.30.3mol.Lmol.L1 1HCl+HHCl+H2 2
4、S S PbSPbS CuSCuS HgSHgS Bi Bi2 2S S3 3 硫化氢组硫化氢组硫化氢组硫化氢组 NHNH3 3-NH-NH4 4+-(NH-(NH4 4)2 2S S溶液溶液溶液溶液 ZnSZnS CoSCoS FeSFeS MnSMnS NiSNiS Ai(OH)Ai(OH)3 3 Cr(OH)Cr(OH)3 3 硫化铵组硫化铵组硫化铵组硫化铵组 NHNH3 3-NH-NH4 4+-(NH-(NH4 4)2 2COCO3 3溶液溶液溶液溶液MgMg2+2+K K+Na Na+易溶组易溶组易溶组易溶组 BaCOBaCO3 3 CaCO CaCO3 3碳酸胺组碳酸胺组碳酸胺组碳
5、酸胺组两酸两碱系统分析(阳离子)两酸两碱系统分析(阳离子)混合液混合液NaNa+NH NH4 4+,Fe,Fe2+2+,Fe,Fe3+3+HClHClAgCl,PbClAgCl,PbCl2 2 盐酸组盐酸组盐酸组盐酸组溶液溶液溶液溶液HH2 2SOSO4 4+CH+CH3 3CHCH2 2OHOH PbSO PbSO4 4 CaSO CaSO4 4 BaSO BaSO4 4 硫酸组硫酸组硫酸组硫酸组 NHNH3 3-NH-NH4 4+-H-H2 2OO2 2溶液溶液溶液溶液Fe(OH)Fe(OH)3 3 MnO(OH)MnO(OH)2 2 Ai(OH)Ai(OH)3 3 Cr(OH)Cr(OH
6、)3 3 Bi(OH)Bi(OH)3 3 NH NH2 2HgCl HgCl 氨组氨组氨组氨组NaOHNaOH溶液溶液溶液溶液Zn(OH)Zn(OH)4 42-2-KK+Na Na+NHNH4 4+易溶组易溶组易溶组易溶组 Cu(OH)Cu(OH)2 2 Co(OH)Co(OH)2 2 Ni(OH)Ni(OH)3 3 Mg(OH)Mg(OH)2 2 碱组碱组碱组碱组8.1.3 定性分析的化学反应定性分析的化学反应分分离离或或掩掩蔽蔽离离子子的的反反应应:要要求求反反应应进进行行得完全、迅速、用起来方便。得完全、迅速、用起来方便。鉴鉴定定离离子子反反应应-对对试试样样某某组组分分存存在在与与否否
7、能能作作出确定结论的化学反应。出确定结论的化学反应。有明显外部特征:有明显外部特征:(1)沉淀的生成或溶解)沉淀的生成或溶解(2)溶液颜色的改变)溶液颜色的改变(3)特殊气体的排出)特殊气体的排出(4)特殊气味(如酯类)的产生等)特殊气味(如酯类)的产生等8.1.4 鉴定反应的灵敏性和选择性鉴定反应的灵敏性和选择性 灵敏性:灵敏性:最最低低浓浓度度是是指指在在一一定定条条件件下下,某某鉴鉴定定反反应应能能得得出出肯肯定定结结果果时时该该离离子子的的最最低低浓浓度度,符符号号以以B表表示示,单单位位常常用用gmL-1表示;表示;检检出出限限量量是是指指在在一一定定条条件件下下,某某鉴鉴定定反反应
8、应所所能能检检出出的的某某离离子子的的最最小小质质量量,符符号号以以m表表示示,单单位位常常用用g表表示。示。最低浓度和检出限量的关系为:最低浓度和检出限量的关系为:m=BV V为鉴定时所取试液的体积。为鉴定时所取试液的体积。最低浓度愈低,检出限量愈小,鉴定反应愈灵敏。最低浓度愈低,检出限量愈小,鉴定反应愈灵敏。最低浓度愈低,检出限量愈小,鉴定反应愈灵敏。最低浓度愈低,检出限量愈小,鉴定反应愈灵敏。例如:鉴定反应 检出限量/g 最低浓度/(g.g-1)Ba2+CrO42-=BaCrO4 3.5 70Ca2+C2O42-=CaC2O4 1.0 20选择性选择性 若若一一种种试试剂剂只只与与几几种
9、种离离子子起起反反应应,则则该试剂称为这几种离子的选择性试剂。该试剂称为这几种离子的选择性试剂。若若一一种种试试剂剂能能在在其其他他离离子子共共存存时时不不受受干干扰扰地地鉴鉴定定某某种种离离子子,则则这这一一反反应应的的选选择择性性最最好好,称称为为专专属属反反应应或或特特效效反反应应,该该试试剂则称为某种离子的专属试剂或特效试剂。剂则称为某种离子的专属试剂或特效试剂。8.1.5 8.1.5 空白实验和对照试验空白实验和对照试验 空白试验空白试验是用蒸馏水代替试样,按照鉴定某是用蒸馏水代替试样,按照鉴定某种离子时完全相同的程序,试验待鉴定离子种离子时完全相同的程序,试验待鉴定离子是否仍可检出
10、是否仍可检出-溶剂、辅助试剂或器皿等可溶剂、辅助试剂或器皿等可能引进外来离子。能引进外来离子。对照试验对照试验以已知离子的溶液代替试液,用同以已知离子的溶液代替试液,用同样方法进行试验样方法进行试验-用以检查试剂是否失效或用以检查试剂是否失效或是反应条件是否控制正确。是反应条件是否控制正确。8.1.6 定性分析反应的条件定性分析反应的条件离子的浓度离子的浓度溶液的酸度溶液的酸度溶剂的影响溶剂的影响干扰物的影响干扰物的影响反应的温度反应的温度8.1.7 定性分析的一般步骤定性分析的一般步骤 (1)试样的外表观察和准备)试样的外表观察和准备(2)初步试验)初步试验(3)阴离子分析)阴离子分析(4)
11、阳离子分析)阳离子分析(5)分析结果的判断)分析结果的判断(1)试样的外表观察和准备)试样的外表观察和准备样品的形状(晶态、非晶态)样品的形状(晶态、非晶态)样品的颜色样品的颜色(2)初步试验)初步试验n n 焰色试验焰色试验 某某些些元元素素在在高高温温火火焰焰上上灼灼烧烧时时呈呈现现出出的的不不同的特征颜色。同的特征颜色。(2)初步试验)初步试验溶剂对试样的溶解作用溶剂对试样的溶解作用 通常使用的溶剂顺序:通常使用的溶剂顺序:水水、稀稀HCl、浓浓HCl、稀稀HNO3、浓浓HNO3、王王水水,分分别别在在冷冷时时和和加加热热时时处处理理,观观察察溶溶解解情情况况和和其其他他的的反反应应现现
12、象象,由由此此可可对样品有初步对样品有初步的估计。的估计。选选择择最最先先能能溶溶解解试试样样的的溶溶剂剂制制成成溶溶液液,待分析。待分析。练习 有有 四四 种种 固固 体体 混混 合合 物物(AgCl,KNO3,PbCl2,CuS),请请 你你 选选 择择 四四 种种 试试 剂剂(或或 溶溶 剂剂)将将 上上 述述 固固 体体 逐逐 一一 溶溶 解,解,要要 求求 每每 加加 一一 种种 试试 剂剂 或或 溶溶 剂剂 只只 能能 溶溶 解解 一一 种种 物物 质,并不质,并不影响其他物质的存在形式。影响其他物质的存在形式。H2O、H2O(热水热水)、NH3、HNO3(3)阴离子分析)阴离子分
13、析利用常用试剂与未知试液反应,初步估计阴离利用常用试剂与未知试液反应,初步估计阴离子的存在。子的存在。常用的试剂为:常用的试剂为:稀盐酸、稀硫酸稀盐酸、稀硫酸-挥发性阴离子挥发性阴离子BaCl2-生成难溶钡盐生成难溶钡盐AgNO3+HNO3-难溶性银盐难溶性银盐KI-淀粉淀粉+H2SO4-氧化性阴离子氧化性阴离子I2+H2SO4+淀粉淀粉-强还原性阴离子强还原性阴离子KMnO4+H2SO4-还原性阴离子还原性阴离子通过实验初通过实验初步判断那些步判断那些离子存在,离子存在,再利用特性再利用特性反应进行分反应进行分别鉴定。别鉴定。练习 阴离子试样的初步试验某无色阴离子未知试液进行初步实验时,观察
14、到下列现象某无色阴离子未知试液进行初步实验时,观察到下列现象某无色阴离子未知试液进行初步实验时,观察到下列现象某无色阴离子未知试液进行初步实验时,观察到下列现象 试液酸化时有气体产生;试液酸化时有气体产生;试液酸化时有气体产生;试液酸化时有气体产生;中性溶液中加中性溶液中加中性溶液中加中性溶液中加BaSOBaSO4 4无沉淀产生;无沉淀产生;无沉淀产生;无沉淀产生;试液中加试液中加试液中加试液中加AgNOAgNO3 3/HNO/HNO3 3产生黑色沉淀;产生黑色沉淀;产生黑色沉淀;产生黑色沉淀;在在在在HH2 2SOSO4 4使使使使I I2 2-淀粉及淀粉及淀粉及淀粉及KMnOKMnO4 4
15、试液褪色;试液褪色;试液褪色;试液褪色;酸性条件下不能使酸性条件下不能使酸性条件下不能使酸性条件下不能使KI-KI-淀粉变蓝。淀粉变蓝。淀粉变蓝。淀粉变蓝。试判断哪些离子可能存在?哪些离子不可能存在?试判断哪些离子可能存在?哪些离子不可能存在?试判断哪些离子可能存在?哪些离子不可能存在?试判断哪些离子可能存在?哪些离子不可能存在?可能存在:可能存在:可能存在:可能存在:S S2-2-ClCl-Br Br-I I-不可能存在:不可能存在:不可能存在:不可能存在:SOSO4 42-2-、PO PO4 43-3-、CO CO3 32-2-、C C2 2OO4 42-2-、CrOCrO4 42-2-、
16、MnOMnO4 4-、NONO3 3-、NONO2 2-某某混混合合溶溶液液中中含含有有三三种种阴阴离离子子,当当向向其其中中滴滴加加AgNO3溶溶液液时时有有沉沉淀淀不不断断生生成成,直直至至沉沉淀淀完完全全。离离心心分分离离,洗洗涤涤沉沉淀淀,呈呈砖砖红红色色,溶溶液液呈呈紫紫色色。当当用用稀稀HNO3处处理理沉沉淀淀时时,部部分分沉沉淀淀溶溶解解,得得到到橙橙色色溶溶液液和和白白色色沉沉淀淀。再再离离心心分分离离,并并洗洗涤涤白白色色沉沉淀淀,而而后后将将其其加加入入稀稀氨氨水水中中,白白色色沉沉淀淀溶溶解解。将将前前述述紫紫色色溶溶液液以以硫硫酸酸酸酸化化,在在加加入入足足量量的的Na
17、2SO3,紫紫色色消消失失。根根据据上上述述实实验验现现象象,确确定定混混合合溶溶液液中中含含有哪三种阴离子。有哪三种阴离子。MnO4-、Cl-、CrO42-(4)阳离子分析)阳离子分析利用常用试剂与试样反应,初步判断可能存利用常用试剂与试样反应,初步判断可能存在的阳离子。常用的试剂有:在的阳离子。常用的试剂有:盐酸盐酸-氯化物沉淀性质氯化物沉淀性质 (Ag+、Pb2+、Hg22+)硫酸硫酸-硫酸盐沉淀性质硫酸盐沉淀性质 (Ba2+、Sr2+、Ca2+、Pb2+、Ag+)氢氧化钠氢氧化钠-氢氧化物沉淀性质氢氧化物沉淀性质不生成氢氧化物沉淀,不生成氢氧化物沉淀,K+、Na、NH4+、Ba2+、S
18、r2+、Ca2+、As(III)、As(V)氢氧化物沉淀溶于过量的氢氧化钠氢氧化物沉淀溶于过量的氢氧化钠 Al3+、Cr3、Zn2、Pb2、Cu2+等。等。氢氧化物沉淀不溶于过量的氢氧化钠氢氧化物沉淀不溶于过量的氢氧化钠 Fe3+、Fe2+、Mn2+、Cd2+、Ag+、Hg2+、Hg22+、Mg2+、Co2+、Ni2+、Bi3+等。等。与氨反应与氨反应氨盐的性质氨盐的性质与氨不反应的离子:K K+、NaNa、NHNH4 4+、Ba Ba2+2+、SrSr2+2+、CaCa2+2+、As(III)As(III)、AsAs(V V)与氨反应生成沉淀,沉淀溶于过量氨:CdCd2+2+、Ag Ag+、
19、Zn Zn2+2+、Cu Cu2+2+、Ni Ni2+2+、Co Co2+2+与氨反应生成沉淀,沉淀不溶于氨:Fe Fe3+3+、Fe Fe2+2+、Mn Mn2+2+、Hg Hg2+2+、CrCr3+3+、AlAl3+3+、PbPb2+2+、MnMn2+2+、HgHg2 22+2+、Mg Mg2+2+、Bi Bi3+3+、SnSn2+2+、SnSn4+4+.与碳酸铵反应与碳酸铵反应碳酸盐性质碳酸盐性质与碳酸铵不反应的离子与碳酸铵不反应的离子:K+、Na、NH4+、As(III)、As(V)与碳酸铵生成沉淀,沉淀溶于酸:与碳酸铵生成沉淀,沉淀溶于酸:Ba2+、Sr2+、Ca2+、Mn2+、Ag
20、+与碳酸铵反应生成氢氧化物沉淀与碳酸铵反应生成氢氧化物沉淀:Al3+、Sn2+、Sn4+、Cr3+与碳酸铵反应生成碱式碳酸盐沉淀与碳酸铵反应生成碱式碳酸盐沉淀:Fe3+、Fe2+、Hg2+、Pb2+、Hg22+、Mg2+、Bi3+、Co2+、Ni2+.Cd2+、Cu2+.与硫化氢或硫化铵反应与硫化氢或硫化铵反应硫化物的性质硫化物的性质 与(与(NH4)2S的反应生成硫化物沉淀的反应生成硫化物沉淀 Ag+、Pb2+、Cu2+、Hg2+、Cd2+、Fe2+、Zn2+;Ag+、Pb2+、Cu2+的硫化物沉淀溶于热的硫化物沉淀溶于热HNO3中,中,HgS可溶于王水和可溶于王水和FeCl3,其它硫化物沉
21、淀可用稀酸溶解。其它硫化物沉淀可用稀酸溶解。与(与(NH4)2S的反应生成氢氧化物沉淀的反应生成氢氧化物沉淀 Cr3+、Al3+通过实验初步判断那些离子存在,再利通过实验初步判断那些离子存在,再利用特性反应进行分别鉴定。用特性反应进行分别鉴定。练习 阳离子初步试验某某溶溶液液中中可可能能含含有有Ag+,Zn2+,Hg22+,Ni2+等等离离子子,现进行下列实验:现进行下列实验:(1)加入加入NaCl试剂产生白色沉淀。试剂产生白色沉淀。(2)加加过过量量浓浓氨氨水水,有有灰灰黑黑色色沉沉淀淀生生成成,过过滤滤后后溶溶液液呈蓝紫色。呈蓝紫色。(3)滤液中加入硝酸,产生白色沉淀。滤液中加入硝酸,产生
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