Al3 Cr3 Fe2 Fe3 Mn2 Ni2 Co2 Zn2 离子混合液的分离和鉴定.
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常见阳离子的分离和鉴定一、实验内容1. 常见阳离子的鉴定:见实验教材P115(Hg2+不做,其他离子都做)。
2. 常见阳离子混合试液的分离和鉴定:已知混合液两组,必做。
见教材P116倒数L2 Ag+和Pb2+(不含Hg2+);见教材P110 倒数L2:部分阳离子的分离与鉴定--Fe3+、Cr3+、Mn2+、Ni2+混合离子的分离与鉴定。
3.常见阳离子混合试液的分离和鉴定:未知混合液两组,其中的离子是第二组中的两个或三个选做,参考第二组离子的实验步骤,做的快的同学可选做。
二、预习内容预习报告书写时分三列,预习报告中现象和解释空白,留着实验时记录填写。
序号步骤现象解释1-(1)AgNO3(5d)+NaCl(5d)离心,沉淀+NH3H2O+HNO3有白色↓白色↓溶解又有白色↓平衡朝沉淀方向移动沉淀溶解白色,AgClClAg--↓=+-+衡沉淀溶解平衡与配位平=++=+Cl])NH(Ag[NH2AgCl233向生成配合物方向移动白色沉淀↓+=++++-+AgClNH2H2Cl])NH(Ag[423动最后向生成沉淀方向移衡互相争夺沉淀溶解平衡与配位平,1. 离心机及其操作--教材P99;离心后,沉淀的洗涤;2. 加热和冷却方法P43~47;3. 化学试剂的规格、存放和取用P6~8;4. 试纸的使用方法P9;5. 常见阳离子的鉴定:见实验教材P115(Hg2+不做,其他离子都做)。
常见阳离子混合试液的分离和鉴定:已知混合液两组,必做。
教材P116倒数L2 Ag+和Pb2+(不含Hg2+);教材P110 倒数L2:部分阳离子的分离与鉴定--Fe3+、Cr3+、Mn2+、Ni2+混合离子的分离与鉴定。
三、预习思考题1. 通常的加热方法有哪些?直接加热法和热浴加热法怎样操作?举例说明。
热浴加热有哪些?2. 水浴加热通常在中进行,亦可用,适用于以下的恒温。
加热温度在以下时,可将容器浸入水浴中(注意:勿使容器触及水浴底部) 水浴最大优点是。
Al3+、Cr3+、Fe2+、Fe3+、Mn2+、Ni2+、Co2+、Zn2+离子混合液的分离和鉴定方法概述这8种离子的氯化物都溶于水,在0.3mol/L盐酸溶液中不被硫化氢沉淀,但在 NH3-NH4缓冲溶液中与硫化氢作用,Al3+和Cr3+生成 Al(OH)3和Cr(OH)3沉淀,其它的离子都生成相应的硫化物沉淀。
这8 种阳离子组成硫化氢系统分析中的碱性硫化氢组或被称为铁铝组,在硫化氢系统分析程序上又称为第三组这些阳离子绝大多数是d区金属元素阳离子,未成对电子的存在使得它们的阳离子在水溶液中呈现一定的颜色,同时又使它们具有强烈的形成配离子的倾向。
下表是这些阳离子以及某些配离子的颜色,但如果试液无色,也不能排除有色离子的存在,因为当某些离子含量很小或不同颜色发生互补现象时,溶液几乎无色。
在上述8种离子中,除Al3+和Zn2+以外,其它离子属不饱和电子构型,由于次外层的d轨道电子可以全部或部分参与成键,因而常表现出可变价态,具有氧化还原性质。
这些性质在离子的分离和鉴定中显得十分重要。
如利用Mn2+和Cr3+的还原性,在碱性条件下可将它们氧化为MnO2和CrO42-。
在酸性条件下,NaBiO3氧化Mn2+为MnO4-的反应,被用来鉴定Mn2+。
分析步骤分析说明1.在氢氧化钠作用下,两性元素铝,铬,锌的氢氧化物溶解在过量碱中,而与非两性元素分离。
同时锰和铬又被过氧化氢氧化成四价锰和六价铬。
Mn(OH)2 + H2O2→ MnO2+ 2H2O2.MnO2和Co(OH)3在HNO3中溶解不显著,在酸性溶液中用 H2O2还原可提高溶解性,反应如下:MnO2 + H2O2+ 2H+→ Mn2+ + 2H2O + O22Co(OH)3 + H2O2+4H+→ 2Co2+ + 6H2O + O23.在酸性溶液中ClO3-将Mn2+氧化为MnO2而与铁、钴、镍分离。
3Mn2+ + ClO3- + 3H2O → 3MnO2+ 6H+ + Cl-4.用HNO2作还原剂将MnO2再还原为Mn2+,用铋酸钠氧化为紫色的MnO4-,这是鉴定二价锰离子的特征反应:2Mn2+ + 14H+ + 5NaBiO3→ 2MnO4- + 5Bi3+ + 7H2O + 5Na+5.利用铁、钴、镍离子与氨水不同作用,将其分离。
第11章分析化学中常用的分离和富集方法思考题1.分离方法在定量分析中有什么重要性?分离时对常量和微量组分的回收率要求如何?答:在定量分析,对于一些无法通过控制分析条件或采用掩蔽法来消除干扰,以及现有分析方法灵敏度达不到要求的低浓度组分测定,必须采用分离富集方法。
换句话说,分离方法在定量分析中可以达到消除干扰和富集效果,保证分析结果的准确性,扩大分析应用范围。
在一般情况下,对常量组分的回收率要求大于99.9%,而对于微量组分的回收率要求大于99%。
样品组分含量越低,对回收率要求也降低。
2.在氢氧化物沉淀分离中,常用的有哪些方法?举例说明。
答:在氢氧化物沉淀分离中,沉淀的形成与溶液中的[OH-]有直接关系。
因此,采用控制溶液中酸度可使某些金属离子彼此分离。
在实际工作中,通常采用不同的氢氧化物沉淀剂控制氢氧化物沉淀分离方法。
常用的沉淀剂有:A.氢氧化钠:NaOH是强碱,用于分离两性元素(如Al3+,Zn2+,Cr3+)与非两性元素,两性元素的含氧酸阴离子形态在溶液中,而其他非两性元素则生成氢氧化物胶状沉淀。
B.氨水法:采用NH4Cl-NH3缓冲溶液(pH8-9),可使高价金属离子与大部分一、二金属离子分离。
C.有机碱法:可形成不同pH的缓冲体系控制分离,如pH5-6六亚甲基胺-HCl缓冲液,常用于Mn2,Co2+,Ni2+,Cu2+,Zn2+,Cd2+与Al3+,Fe3+,Ti(IV)等的分离。
D.Z nO悬浊液法等:这一类悬浊液可控制溶液的pH值,如ZnO悬浊液的pH值约为6,可用于某些氢氧化物沉淀分离。
3.某矿样溶液含Fe3+,A13+,Ca2+,Mg2+,Mn2+,Cr3+,Cu2+和Zn2+等离子,加入NH4C1和氨水后,哪些离子以什么形式存在于溶液中?哪些离子以什么方式存在于沉淀中?分离是否完全?答:NH4Cl与NH3构成缓冲液,pH在8-9间,因此溶液中有Ca2+,Mg2+,,Cu (NH3)42-、Zn(NH3)42+等离子和少量Mn2+,而沉淀中有Fe(OH)3,Al(OH)和Cr(OH)3和少量Mn(OH)2沉淀。
江苏省南通市如皋市2023届高三下学期三模化学试题学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________A.X为苯和溴水的混合液B.Y可以是CCl下列说法正确的是A.Fe元素位于元素周期表第四周期,B.22S-的电子式为C.晶胞中距离每个22S-最近的FeD.常温下浓硫酸与铁不反应7.黄铁矿是自然界中常见的金属矿物,主要成分为渣和含硫气体。
含硫气体可用来提取硫和制造硫酸,制硫酸时的尾气常用氨水吸收;含铁矿渣与硫酸反应后再加入NaFeS的晶胞如下图所示。
浓硫酸。
2下列化学反应表示正确的是A.电极a上发生的电极反应为2HB.Ⅰ室出口处溶液的pH大于入口处C.如果将Ⅰ室、Ⅱ室间改为阳离子交换膜,则电池工作时D .该装置可以制取2CaCl 和3NaHCO 11.室温时,实验室以含铬废液(主要离子含K +、3Fe +、3Cr +、24SO -)制取含227K Cr O 溶液的流程如下:已知:①室温时,()31sp 3Cr OH 610K -⎡⎤=⨯⎣⎦,()38sp 3Fe OH 410K -⎡⎤=⨯⎣⎦②“氧化”时()3Cr OH 转化为24CrO -下列说法正确的是A .“过滤Ⅰ”所得滤液中()371Cr610mol L c +--=⨯⋅B .“氧化”时的离子方程式为:()2224234OH 2Cr OH 3H O 2CrO 8H O--++=+C .“酸化”时溶液pH 越低,24CrO -转化为227Cr O -的比例越低D .将“含227K Cr O 溶液”蒸干可得纯净的227K Cr O 固体12.23Na SO 溶液可吸收2SO ,得到的吸收液可通过电解法再生。
室温下用0.11mol L -⋅23Na SO 溶液吸收2SO ,用如下图所示装置进行电解。
吸收2SO 、电解所引起的溶液体积变化和2H O 的挥发可忽略。
已知:()2a123H SO 1.310K -=⨯、()8a223H SO 6.310K -=⨯。
[讨论交流] 化学分析中的掩蔽化学分析中的掩蔽在化学分析中,干扰离子会影响分析结果的准确性,如何消除其它离子的干扰,提高分析结果的准确度,除了发展高选择性的试剂外,掩蔽剂的使用也是一个很重要的途径,它对改进旧有方法和发展新方法都具有很大的实际意义。
分析化学中的所谓"掩蔽",是指离子或分子无须进行分离而仅经过一定的化学反应(通常是形成络合物)即可不再干扰分析反应的过程。
对于有干扰的离子或分子,如不用分离的方法,则必须借助于掩蔽手段。
常用的掩蔽剂有无机掩蔽剂和有机掩蔽剂两大类。
有机掩蔽剂品种更多,效果更好,得到了更多的研究和应用,因此这里主要介绍有机掩蔽剂。
用有机物作掩蔽剂的例子很多:在络合滴定中用硫脲掩蔽铜;用三乙醇胺掩蔽铜、铝、锰等;用乳酸掩蔽锡、钛;用1,10-菲咯啉掩蔽铜、镍、钴等;用某些巯基化合物掩蔽重金属等。
在分光光度法中,用二安替比林甲烷光度法测定钛时,铁(Ⅲ)有干扰,必须使用抗坏血酸掩蔽之,方能提高测定钛时的选择性。
1.选择掩蔽剂的一般原则掩蔽剂与干扰离子所形成的络合物的稳定常数必须足够地高。
与其相反,与被测离子形成的络合物的稳定常数应尽可能低。
掩蔽反应的速度应当足够地快。
掩蔽产物最好是无色的或浅色的,而且在水中有足够大的溶解度。
所选用的掩蔽剂最好是低毒或无毒的。
此外,对于不同方法考虑的因素也各有侧重。
例如在络合滴定中,掩蔽剂的加入须不影响络合反应的进行和滴定终点的判断;在分光光度法中,掩蔽反应的产物与被测离子的呈色络合物须不具有相似的或部分重叠的吸收峰,在测定波长下被掩蔽离子的络合物对于入射光线最好无明显吸收。
在重量分析中,掩蔽剂的加入除了不增大被测沉淀的溶解度外,主要是不允许掩蔽产物与被测离子产生共沉淀现象。
在离子交换分离中,被掩蔽离子与被测离子对于离子交换树脂的分离特征必须不同等等。
但是,为了更便于我们选择适当的掩蔽剂和估价掩蔽剂的用量,应用一个简单的数学运算方法进行判断。
促敦市安顿阳光实验学校3-3-2 沉淀溶解平衡的用1.要使工业废水中的重金属P b2+沉淀,可用硫酸盐、碳酸盐、硫化物作沉淀剂,已知P b2+与这些离子形成的化合物的溶解度如下:由上述数据可知,选用的沉淀剂最好是( )A.硫化物B.硫酸盐C.碳酸盐D.以上沉淀剂均可【答案】A【解析】产生沉淀的溶解度越小,沉淀反进行得越完全。
故答案A。
2.25 ℃时,已知下列三种金属硫化物的溶度积常数(K sp)分别为K sp(FeS)=6.3×10-18 mol2·L-2;K sp(CuS)=1.3×10-36 mol2·L-2;K sp(ZnS)=1.6×10-24 mol2·L-2。
下列关于常温时的有关叙述正确的是( )A.硫化锌、硫化铜、硫化亚铁的溶解度依次增大B.将足量的ZnSO4晶体加入到0.1 mol·L-1的Na2S溶液中,Zn2+的浓度最大只能达到1.6×10-23mol·L-1C.除去工业废水中含有的Cu2+,可采用FeS固体作为沉淀剂D.向饱和的FeS溶液中加入FeSO4固体后,混合液中[Fe2+]变大、[S2-]变小,但K sp(FeS)变大【答案】C【解析】化学式所表示的组成中阴、阳离子个数比相同时,K sp数值越大的难溶电解质在水中的溶解能力越强,由K sp可知,常温下,CuS的溶解度最小,故A错;将足量的ZnSO4晶体加入到0.1 mol·L-1的Na2S溶液中,S2-的浓度将减至非常小,而Zn2+的浓度远远大于1.6×10-23mol·L-1;因CuS比FeS更难溶,FeS沉淀可转化为CuS沉淀;温度不变,K sp(FeS)不变。
故答案C。
3.已知:25 ℃时,K sp[Mg(OH)2]=5.61×10-12 mol3·L-3,K sp[MgF2]=7.42×10-11 mol3·L-3。
第8章习题1 回答下列问题:(1) 指出下列离子中,哪些能发生歧化反应?Ti3+、V3+、Cr3+、Mn3+。
解:Mn3+。
(2) Cr3+与Al3+有何相似及相异之处?若有一含Cr3+及Al3+的溶液,你怎么样将它们分离?解:均显两性,前者易生成配合物而后者不易。
可加入氨水,前者生成氨的配合物溶液,后者生成Al(OH)3沉淀。
(3) 为什么氧化CrO2-只需H2O2或Na2O2而氧化Cr3+则需强氧化剂?解:CrO2-的还原性强于Cr3+。
此外,它们的氧化产物都是含氧酸盐,但在由CrO2-和Cr3+变成含氧酸盐对过程中,前者因本身含的O多,所以消耗的水(或OH-)少于后者,消耗水(或OH-)的过程中的能量效应(耗能)对它们的电极电势值、亦即它们的还原性将产生影响。
(4) 铁、钴、镍氯化物中只见到FeCl3而不曾见到CoCl3、NiCl3;铁的卤化物常见的有FeCl3而不曾见到FeI3。
为什么?解:Co3+、Ni3+具有强氧化性和Cl-具有还原性,所以CoCl3、NiCl3不能稳定存在,Fe3+的氧化性稍弱但I-的还原性很强,故FeI3也不能稳定存在。
(5) 为什么往CuSO4水溶液中加入I-和CN-时能得到Cu(I)盐的沉淀,但是Cu2SO4在水溶液中却立即转化为CuSO4和Cu?解:由于φθ(Cu+/Cu)<φθ(Cu2+/Cu+),Cu+在水溶液中有自发进行岐化反应的倾向,所以Cu2SO4在水溶液中能立即转化为CuSO4和Cu。
但φθ(CuI/Cu)>φθ(Cu2+/CuI)和φθ(CuCN/Cu)>φθ(Cu2+/CuCN),所以CuI、CuCN可以稳定存在,不会发生歧化。
这是因为Cu+被I-、CN-束缚到了沉淀之中,降低了Cu+的浓度,亦即改变了Cu+/Cu和Cu2+/Cu+电对的电极电势之故。
(6) 为什么d区元素容易形成配合物?而且大多具有一定的颜色。
解:①过渡元素有能量相近的属同一个能级组的(n-1)d、ns、np九条价电子轨道。
实验三第三组阳离子的分析实验日期:实验目的:1. 掌握第三组阳离子的分组依据,组试剂的作用和条件;2. 掌握本组各离子的鉴定方法,主要干拢情况及其排除方法;实验内容:一、实验操作:取Al3+、Cr3+、Fe3+、Fe2+、Mn2+、Co2+、Ni2+试液各2滴,Zn2+试液3滴(或取分离过Ⅰ、Ⅱ组阳离子后的溶液1mL)于同一离心试管中,搅匀,按下列步骤进行分析。
1. Fe3+的鉴定:取混合试液1滴于点滴板上,加3 mol/L HCl使其呈酸性,再加NH4SCN 1滴,如溶液呈血红色,加NaF后红色又退去,示有Fe3+ 存在。
2. Fe2+的鉴定:取混合试液1滴于点滴板上,加3 mol/L HCl2滴0.5%邻二氮菲,显红色,示有Fe2+。
3. 本组离子的沉淀及沉淀的溶解:在剩余的混合液中,先加6滴3 mol/LNH 4 Cl, 再逐滴加6mol/LNH3·H2O 调pH值为8~9(用pH试纸检查,观察有无沉淀生成),继之加4~6滴10%TAA,在沸水浴中加热4~8min ,离心沉降,在上层清液中再加氨水和TAA各1滴,观察沉淀是否完全,如已沉淀完全,离心沉降。
若要做第四组离子的鉴定,离心液应立即做第四组试液的制备。
沉淀用含NH4Cl的水洗两次,在沉淀上加6滴6mol/L HNO3,充分搅拌并加热(必要时加数粒KNO2)促使沉淀溶解,漂浮在液面上的黑渣为夹有黑色硫化物的硫黄,可弃去。
清液按4处理。
4. 铝镍组离子的分析在3所得的离心液中,逐滴加入6 mol/L NaOH使呈碱性(pH =12)再多加2滴,然后加10滴3%H2O2,不断搅拌并加热至H2O2完全分解,静置(上层清液为黄色示有Cr3+存在)离心分离,沉淀按4处理离心液按9处理。
5. 镍组沉淀的溶解:在4所得沉淀上加10滴水洗涤,弃去洗涤液,在沉淀上加6滴3mol/L H2SO4和数粒KNO2固体,加热并搅拌,至HNO 2分解气泡不再出现为止,此时溶液中可能有Fe3+、Mn2+、Co2+、Ni2+。
Al3+、Cr3+、Fe2+、Fe3+、Mn2+、Ni2+、Co2+、Zn2+离子混合液的分离和鉴定方法概述这8种离子的氯化物都溶于水,在0.3mol/L盐酸溶液中不被硫化氢沉淀,但在 NH3-NH4缓冲溶液中与硫化氢作用,Al3+和Cr3+生成 Al(OH)3和Cr(OH)3沉淀,其它的离子都生成相应的硫化物沉淀。
这8 种阳离子组成硫化氢系统分析中的碱性硫化氢组或被称为铁铝组,在硫化氢系统分析程序上又称为第三组这些阳离子绝大多数是d区金属元素阳离子,未成对电子的存在使得它们的阳离子在水溶液中呈现一定的颜色,同时又使它们具有强烈的形成配离子的倾向。
下表是这些阳离子以及某些配离子的颜色,但如果试液无色,也不能排除有色离子的存在,因为当某些离子含量很小或不同颜色发生互补现象时,溶液几乎无色。
在上述8种离子中,除Al3+和Zn2+以外,其它离子属不饱和电子构型,由于次外层的d轨道电子可以全部或部分参与成键,因而常表现出可变价态,具有氧化还原性质。
这些性质在离子的分离和鉴定中显得十分重要。
如利用Mn2+和Cr3+的还原性,在碱性条件下可将它们氧化为MnO2和CrO42-。
在酸性条件下,NaBiO3氧化Mn2+为MnO4-的反应,被用来鉴定Mn2+。
分析步骤分析说明1.在氢氧化钠作用下,两性元素铝,铬,锌的氢氧化物溶解在过量碱中,而与非两性元素分离。
同时锰和铬又被过氧化氢氧化成四价锰和六价铬。
Mn(OH)2 + H2O2→ MnO2+ 2H2O2.MnO2和Co(OH)3在HNO3中溶解不显著,在酸性溶液中用 H2O2还原可提高溶解性,反应如下:MnO2 + H2O2+ 2H+→ Mn2+ + 2H2O + O22Co(OH)3 + H2O2+4H+→ 2Co2+ + 6H2O + O23.在酸性溶液中ClO3-将Mn2+氧化为MnO2而与铁、钴、镍分离。
3Mn2+ + ClO3- + 3H2O → 3MnO2+ 6H+ + Cl-4.用HNO2作还原剂将MnO2再还原为Mn2+,用铋酸钠氧化为紫色的MnO4-,这是鉴定二价锰离子的特征反应:2Mn2+ + 14H+ + 5NaBiO3→ 2MnO4- + 5Bi3+ + 7H2O + 5Na+5.利用铁、钴、镍离子与氨水不同作用,将其分离。
第四节第三组阳离子的分析一、本组离子的分析特性本组包括由7种元素形成的8种离子:Al3+、Cr3+、Fe3+、Fe2+、Mn2+、Zn2+、Co2+、Ni2+,称为铁组,它们的氯化物溶于水,在0.3mol·L-1HCl溶液中不形成硫化物沉淀,只能在NH3-NH4Cl(pH≈9)溶液中与(NH4)2S或硫代乙酰胺反应生成硫化物或氢氧化物沉淀,按分组顺序称为第三组,按所用试剂称为硫化铵组。
1.离子的颜色——预测某些有色离子是否存在常见阳离子中带有颜色的,除Cu2+以外,其余都集中到本组,而本组中只有Al3+和Zn2+无色。
作用:此性质可用作未知离子的预测。
应注意的问题:(1)当含量少时,即使溶液无色,也不能排除有少量有色离子的存在。
(2)当不同的颜色发生互补现象时,溶液虽然无色也不能排除有色离子的存在。
如Co2+:Ni2+=1:3互补规律:(对角线互补为无色)2.离子的价态本组除Al 3+与Zn 2+外,都有两种以上的价态,如Fe(2,3),Mn(2,3,4,5,6,7),Cr(2,3,6),Co(2,3),Ni(2,3)等。
可应用于分离和鉴定反应之中。
正因为这样,本组许多离子的分析反应都与其价态的变化有关,有的还有重要的分析意义。
氧化还原反应在分析中的应用 (1)分离离子:掩蔽或沉淀以NaOH 沉淀Co(OH)2时,因它的溶解度较大,且容易被过量的NaOH 部分溶解为HCoO 2-,所以沉淀不完全。
为使沉淀完全,一般都将Co(OH)2氧化为Co(OH)3。
Co(OH)2很容易被氧化,甚至放置在空气中都可逐渐转变为Co(OH)3。
在实验条件下,通常是加Na 2O 2作为氧化剂:2Co(OH)2+Na 2O 2+2H 2O =2Co(OH)3↓+2Na ++2OH -(2)鉴定离子Mn 2+在稀溶液中接近无色,而MnO 4-却有鲜明的紫红色。
利用这一性质,可将Mn 2+氧化为MnO 4-而加以鉴定,灵敏度很高(m=1μg ,c=16ppm )。
配合物配合物一般可分为内界和外界两个组成部分。
中心离子和配位体组成配合物的内界,在配合物的化学式中一般用方括号表示内界,方括号以外的部分为外界。
如果在硫酸铜溶液中加入氨水,首先可得到浅蓝色碱式硫酸铜[Cu(OH)2]SO4沉淀,继续加入氨水,则沉淀溶解而得到深蓝色溶液。
这是因为加入过量的氨水,NH3分子与Cu2+生成了深2+配合物的配位键理论的基本要点:配位键理论又叫配价键理论,其基本要点可归纳为三点:1.中心离子和配位原子间是以配价键结合的,具有孤对电子的配位原子提供电子对,填入中心离子的外层空轨道形成配位键。
2.中心离子所提供的空轨道在与配位原子成键时必须经杂化,形成数目相等的杂化轨道。
这些杂化轨道的能量相同,而且有一定的方向性。
它们分别和配位原子的孤对电子轨道在一定方向上彼此接近,发生最大的重叠而形成配位键,这样就形成了各种不同的配位数和不同构型的配合物。
3.中心离子的空轨道杂化时,若有次外层d轨道参加,则形成的配合物属内轨型;若均为最外层轨道参加杂化,则形成的配合物属外轨型。
内轨型配合物的配位键更具有共价键性质所以叫共价配键,外轨型配合物的配位键更具有离子键性质所以叫电价配键,但本质上两者均属共价键范畴。
价键理论认为,配合物中心离子和配体之间的化学键有电价配键和共价配键两种,因而配合物也可以分为电价配合物(外轨型)和共价配合物(内轨型)。
在电价配合物中,中心离子是依靠库仑静电引力与配位体相结合。
这样的结合不影响中心离子的电子层结构。
在共价配合物中配位体的孤对电子与中心原子(或离子)空的价电子轨道形成共价σ配键。
当中心离子为过渡元素(过渡元素的主要特点是它们的3d、4d、5d轨道都是未充满电子)时,在形成共价配合物时为了空出d轨道以尽可能多形成配键,d电子就被挤到较少轨道中自旋配对。
[讨论交流] 化学分析中的掩蔽化学分析中的掩蔽在化学分析中,干扰离子会影响分析结果的准确性,如何消除其它离子的干扰,提高分析结果的准确度,除了发展高选择性的试剂外,掩蔽剂的使用也是一个很重要的途径,它对改进旧有方法和发展新方法都具有很大的实际意义。
分析化学中的所谓"掩蔽",是指离子或分子无须进行分离而仅经过一定的化学反应(通常是形成络合物)即可不再干扰分析反应的过程。
对于有干扰的离子或分子,如不用分离的方法,则必须借助于掩蔽手段。
常用的掩蔽剂有无机掩蔽剂和有机掩蔽剂两大类。
有机掩蔽剂品种更多,效果更好,得到了更多的研究和应用,因此这里主要介绍有机掩蔽剂。
用有机物作掩蔽剂的例子很多:在络合滴定中用硫脲掩蔽铜;用三乙醇胺掩蔽铜、铝、锰等;用乳酸掩蔽锡、钛;用1,10-菲咯啉掩蔽铜、镍、钴等;用某些巯基化合物掩蔽重金属等。
在分光光度法中,用二安替比林甲烷光度法测定钛时,铁(Ⅲ)有干扰,必须使用抗坏血酸掩蔽之,方能提高测定钛时的选择性。
1.选择掩蔽剂的一般原则掩蔽剂与干扰离子所形成的络合物的稳定常数必须足够地高。
与其相反,与被测离子形成的络合物的稳定常数应尽可能低。
掩蔽反应的速度应当足够地快。
掩蔽产物最好是无色的或浅色的,而且在水中有足够大的溶解度。
所选用的掩蔽剂最好是低毒或无毒的。
此外,对于不同方法考虑的因素也各有侧重。
例如在络合滴定中,掩蔽剂的加入须不影响络合反应的进行和滴定终点的判断;在分光光度法中,掩蔽反应的产物与被测离子的呈色络合物须不具有相似的或部分重叠的吸收峰,在测定波长下被掩蔽离子的络合物对于入射光线最好无明显吸收。
在重量分析中,掩蔽剂的加入除了不增大被测沉淀的溶解度外,主要是不允许掩蔽产物与被测离子产生共沉淀现象。
在离子交换分离中,被掩蔽离子与被测离子对于离子交换树脂的分离特征必须不同等等。
但是,为了更便于我们选择适当的掩蔽剂和估价掩蔽剂的用量,应用一个简单的数学运算方法进行判断。
附录六 (一)EDTA滴定中常用的掩蔽剂被掩蔽离子掩蔽剂或掩蔽方法Ag+*NH3,BAL**(掩蔽小量),CN-,柠檬酸,巯基乙酸,S2O32-Al3+柠檬酸(掩蔽量小),FB4-,F-,OH-(转变成偏铝酸根离子),洒石酸乙酰丙铜,磺基水扬酸(只掩蔽小量),三乙醇胺,钛铁试剂Ba2+F-,SO42-Ca2+Ba-EDTA络合物+SO42-,F-Co2+BAL(掩蔽小量)CN-,巯基乙酸(掩蔽小量),邻啡嗲啉,四乙撑五胺Cr3+抗坏血酸,柠檬酸,动力学掩蔽(利用反应速度差异)氧化为CrO42-,P2O74-,三乙醇胺Cu+*I-,S2O32+,SCN-Cu2+BAL(掩蔽小量),CN-,半胱氨酸,二乙基二硫代氨基甲酸钠(掩蔽小量),I-,巯基乙酸,邻啡噣啉,还原为Cu+(用抗坏血酸或NH2OH),S2-,四乙撑五胺,硫卡巴胼,硫尿,三乙撑四胺,S2O32-,(在碱性介质中还加Ac-或Na2B4O7)Hg2+BAL,Br-,Cl-,CN-,半胱氨酸,还原为金属汞(用抗坏血酸或甲醛)SON-,硫尿Mg2+F-,OH-[Mg(OH)2沉淀]Mo6+柠檬酸,乙酰丙酮Pb2+BAL,3-疏基丙酸,MoO42+,SO42-,二乙基二硫代氨基甲酸钠Sn2+BAL,柠檬酸,疏基乙酸Sn4+BAL,柠檬酸,二硫代草酸,F-,OH-(偏锡酸沉淀)草酸,洒石酸,三乙醇胺,乳酸Ti4+柠檬酸,F-,H2O2,PO43-,SO42-洒石酸,三乙醇胺,铁钛试剂,乳酸Zn2+BAL,半胱氨酸,巯基乙酸,邻啡啰啉,四乙撑五胺注:本身不消耗EDTA,但妨碍测定(使指示剂封闭破坏,或产生沉淀)BAL-----二巯基丙醇(二)EDTA滴定中应用掩蔽剂实例表掩蔽剂 被掩蔽离子欲测离子方法、条件、指示剂等抗坏血酸Cr3+Ca2+于酸性溶液中加抗坏血酸,煮、沸,(→Cr3+络合物)冷却加入过量的EDTA+浓氨水,用Ca2+返滴百里酚酞络合剂指示剂。
一、选择题1.下列属于合金的是A.不锈钢B.黄金C.石墨D.氧化铁2.下列离子方程式正确的是①碳酸氢钙溶液与过量烧碱溶液混合: Ca2++HCO-3+OH- =CaCO3↓+H2O②碳酸镁与稀硫酸: MgCO3+2H+= H2O+CO2↑+Mg2+③醋酸与大理石: 2CH3COOH+CaCO3=Ca2++2CH3COO-+H2O+CO2↑④向NaHSO4溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液至SO2-4刚好沉淀完全:2H++SO2-4+Ba2++2OH- =2H2O+BaSO4↓⑤Fe2+与H2O2在酸性溶液中的反应: 2Fe2++H2O2+ 2H+=2Fe3++ 2H2OA.①②④B.②③⑤C.②③④D.③④⑤3.某FeCl3、CuCl2、FeCl2的混合溶液中,Fe3+、Cu2+和Fe2+的物质的量浓度之比为4∶2∶1,向其中加入适量铁粉,使溶液中三种离子的物质的量浓度之比变为1:1∶2,则参加反应的铁粉与原溶液中Fe3+的物质的量之比为A.1∶4B.1∶3C.1∶2D.3∶24.下列说法不正确的是A.钠和钾合金常温下是液体,可用于快中子反应堆作热交换剂B.SiO2可用来制造光导纤维C.工业上可采用高温冶炼黄铜矿的方法获得粗铜D.FeSO4可用于生产铁系列净水剂,起到杀菌消毒作用5.以下现象中不涉及氧化还原反应的是A.氯化铁溶液可用于刻制含铜箔的印刷电路板B.在新冠肺炎疫情期间,使用84消毒液进行消毒C.用盐酸除去铁锈(Fe2O3·xH2O)D.将紫色石蕊溶液滴加到新制氯水中,可以看到溶液先变红后褪色6.下列各项不能用互滴法鉴别的是A.AlCl3 NaOH MgCl2 NaCl B.NaAlO2 NaHSO4 BaCl2 MgCl2 C.AlCl3 NaOH H2SO4 KCl D.NaHCO3 H2SO4 NaCl KCl7.下列说法中,正确的是A.某物质的焰色试验中,火焰呈黄色,则该物质中一定不含有钾元素B.为除去FeCl2中的FeCl3杂质,可通过加入过量Fe粉,充分反应后过滤可除杂C.向某溶液滴入AgNO3溶液,产生白色沉淀,则原溶液中一定存在Cl-D.向某溶液中滴入氯水后,再滴入KSCN溶液,溶液变红,则原溶液中一定含有Fe2+ 8.现有①Na2O2②Fe3O4③FeCl2④FeCl3⑤Fe(OH)3五种物质,下列说法正确的是A.均能通过化合反应生成B.只有①②④能通过化合反应生成C.过量的铁在氯气中燃烧可以生成③D.将1mol①投入含有1mol③的溶液中,生成白色絮状沉淀并有气泡冒出9.碱式碳酸镁是橡胶制品的填充剂和补强剂,其化学式为xMg(OH)2∙yMgCO3∙zH2O。
Al3+、Cr3+、Fe2+、Fe3+、Mn2+、Ni2+、Co2+、Zn2+离子混合液的分离和鉴定
方法概述
这8种离子的氯化物都溶于水,在0.3mol/L盐酸溶液中不被硫化氢沉淀,
但在 NH
3-NH
4
缓冲溶液中与硫化氢作用,Al3+和Cr3+生成 Al(OH)
3
和Cr(OH)
3
沉淀,
其它的离子都生成相应的硫化物沉淀。
这8 种阳离子组成硫化氢系统分析中的碱性硫化氢组或被称为铁铝组,在硫化氢系统分析程序上又称为第三组
这些阳离子绝大多数是d区金属元素阳离子,未成对电子的存在使得它们的阳离子在水溶液中呈现一定的颜色,同时又使它们具有强烈的形成配离子的倾向。
下表是这些阳离子以及某些配离子的颜色,但如果试液无色,也不能排除有色离子的存在,因为当某些离子含量很小或不同颜色发生互补现象时,溶液几乎无色。
在上述8种离子中,除Al3+和Zn2+以外,其它离子属不饱和电子构型,由于次外层的d轨道电子可以全部或部分参与成键,因而常表现出可变价态,具有氧化还原性质。
这些性质在离子的分离和鉴定中显得十分重要。
如利用Mn2+和
Cr3+的还原性,在碱性条件下可将它们氧化为MnO
2和CrO
4
2-。
在酸性条件下,
NaBiO
3氧化Mn2+为MnO
4
-的反应,被用来鉴定Mn2+。
分析步骤
分析说明
1.在氢氧化钠作用下,两性元素铝,铬,锌的氢氧化物溶解在过量碱中,而
与非两性元素分离。
同时锰和铬又被过氧化氢氧化成四价锰和六价铬。
Mn(OH)
2 + H
2
O
2
→ MnO
2
+ 2H
2
O
2.MnO
2和Co(OH)
3
在HNO
3
中溶解不显著,在酸性溶液中用 H
2
O
2
还原可提高溶
解性,反应如下:
MnO
2 + H
2
O
2
+ 2H+→ Mn2+ + 2H
2
O + O
2
2Co(OH)
3 + H
2
O
2
+4H+→ 2Co2+ + 6H
2
O + O
2
3.在酸性溶液中ClO
3-将Mn2+氧化为MnO
2
而与铁、钴、镍分离。
3Mn2+ + ClO
3- + 3H
2
O → 3MnO
2
+ 6H+ + Cl-
4.用HNO
2作还原剂将MnO
2
再还原为Mn2+,用铋酸钠氧化为紫色的MnO
4
-,这
是鉴定二价锰离子的特征反应:
2Mn2+ + 14H+ + 5NaBiO
3→ 2MnO
4
- + 5Bi3+ + 7H
2
O + 5Na+
5.利用铁、钴、镍离子与氨水不同作用,将其分离。
三价铁离子与过量氨水
作用只生成氢氧化铁沉淀,而钴与镍都生成相应的氨配合离子而溶解。
6.实验中用两个反应证实铁离子的存在。
在酸性溶液中,二价铁离子与铁氰
化钾反应生成普鲁士蓝沉淀,可证实二阶铁的存在。
三价铁可与硫氰根离子作用显血红色。
Fe3+ + SCN-→ [Fe(SCN)]2+
7.Co2+与SCN-反应生成蓝绿色的[Co(SCN)
4
]2-配离子,可证实 Co2+存在。
此配离子可被戊醇煤炭萃取。
为了防止铁离子的干扰,加入 NaF 使铁离子形成 [FeF
6
]3-,而将铁离子掩蔽起来。
8.镍离子与丁二酮肟(HDMG)作用,生成红色的沉淀来鉴定镍的存在。
9.Cr
2O
7
2-与过氧化氢作用生成蓝色过氧化铬 CrO
5
,在乙醚中显蓝色,可证
实是铬的存在。
Cr
2O
7
2- + 4H
2
O
2
+ 2H+→ 2CrO
5
+ 5H
2
O
10.铝离子的证实中,在 HAc—NaAc缓冲溶液中,Al3+与铝试剂作用,生成红
色沉淀。
11.锌离子用硫代乙酰胺(TAA)证实,TAA水解产生硫离子,而硫化锌是唯
一的白色硫化物沉淀,且溶于稀盐酸。