單元五陽離子第二 A屬分析 (上 )

臺北市立松山工農化工科謝榮忠製作

大綱.壹 原理.貳 實驗步驟.參 流程圖.肆 實驗記錄

一、原理1. 屬試劑2. 鉛離子的分離與確認3. 汞離子的分離與確認4. 銅離子的分離與確認5. 鎘離子的分離與確認6. 鉍離子的分離與確認

1. 屬試劑 -1

1) 本屬離子有 Pb2+ 、 Hg2+ 、 Cu2+ 、 Cd2+ 、 Bi3+ 、 As3+ 、 Sb3+ 、 Sn4+ 等在 0.3M[H+] 中與 H2S 形成硫化物沉澱。

Pb2+ + H2S PbS +

2H+ Cu2+ + H2S CuS +

2H+

Cd2+ + H2S CdS +

2H+

2Bi3+ + 3 H2S Bi2S3 +

6H+

2As5+ + 5H2S As2S5 +

10H+

Sn4+ + 2H2S SnS +

4H+

2Sb5+ + 3H2S Sb2S5 +

10H+

2) H2S 為毒性氣體，為避免傷害身體，一般以硫代乙醯胺作為沉澱劑。 CH3CSNH2 + H2O CH3CONH2 + H2S

1. 屬試劑 -2

3) 以 3MKOH 將第二屬的硫化物沉澱分成 A、 B兩副屬。 GrⅡA： HgS 、 PbS 、 Bi2S3、 CuS 、 CdS( 可溶屬 ) GrⅡB： As2S5、 Sb2S5、 SnS2( 不溶屬 )

4As2S5 + 24 OH- 5AsS43- + 3AsO4

3- + 12H2O

4Sb2S5 + 24 OH- 5SbS43- + 3SbO4

3- + 12H2O

4SnS2 + 6 OH- 2SnS33- + 3SnO3

3- + 3H2O

可溶屬

2. 鉛離子的分離與確認1) PbS 可溶於 3MHNO3。

3PbS +2NO3- + 8H+ 3Pb2+

+2NO + 3S +4H2O

2) Pb2+ 遇濃氨水生成 Pb(OH)NO3 沉澱

Pb2+ NO3- + NH3 +H2O

Pb(OH)NO3 + NH4+

3) Pb(OH)NO3 可溶於醋酸溶液中，與鉻酸根生成 PbCrO4 黃色沉澱，可確認 Pb2+ 。Pb2+ + CrO4

2- PbCrO4 黃色沉澱

3. 汞離子的分離與確認1) HgS 不溶於 3MHNO3，可溶於王水形成錯離子。

3HgS +2NO3- + 8H+ +12Cl- 3[HgCl4]2-

+2NO + 3S +4H2O

2) [HgCl4]2- 遇氯化亞錫生成白色 Hg2Cl2 沉澱可確認 Hg2+ 。

2[HgCl4]2- + [SnCl4]2- Hg2Cl2 +[SnCl6]2- + 4Cl-

白色沉澱

4. 銅離子的分離與確認1) CuS 可溶於 3MHNO3。

3CuS +2NO3- + 8H+ 3Cu2+

+2NO + 3S +4H2O

2) Cu2+ 遇濃氨水生成可溶性的 Cu[(NH3)4]2+ 錯離子。

Cu2+ + 4NH3 Cu[(NH3)4]2+

3) Cu[(NH3)4]2+ 與 KCN 生成穩定的 [Cu(CN)3]2- 錯離子。此錯離子不與 H2S 生成沉澱，。

4) Cu[(NH3)4]2+ 與黃血鹽生成紅棕色沉澱。

2Cu2+ +[Fe(CN)6]2- Cu2[Fe(CN)6]紅棕色沉澱

5. 鎘離子的分離與確認1) CdS 可溶於 3MHNO3。

3CdS +2NO3- + 8H+ 3Cd2+

+2NO + 3S +4H2O

2) Cd2+ 遇濃氨水生成可溶性的 Cd[(NH3)4]2+ 錯離子。

Cd2+ + 4NH3 Cd[(NH3)4]2+

3) Cd[(NH3)4]2+ 與 KCN 生成穩定的 [Cd(CN)4]2- 錯離子不穩定，此錯離子與 H2S 生成 CdS 的黃色沉澱，。2[Cd(CN)4]2- +H2S 2HCN +2CN- +CdS黃色沉澱

6. 鉍離子的分離與確認1) Bi2S3可溶於 3MHNO3。

Bi2S3 + 2NO3- + 8H+ 2Bi3+

+2NO + 3S +4H2O

2) Bi3+ 遇濃氨水生成 BiONO3 的白色沉澱。

Bi3+ + NO3- +2NH3 +H2O BiONO3

+2NH4+

3) BiONO3 遇 3M KOH 生成 BiOOH 沉澱。BiONO3 +OH- BiOOH +NO3

-

4) BiOOH 被亞錫酸根離子還原成黑色鉍金屬，可確認 Bi3+ 。

2BiOOH +3HSnO2- +3OH- +5H2O Bio + 3[Sn(OH)6]2-

黑色沉澱

二、實驗步驟 -1

1. 在含有 GrⅡ~V 之試液中加入 5滴濃 HNO3及 5滴濃 HCl ，加熱蒸乾。2.加入一滴濃 HCl ，加入 1mL 的水，倒入試管中。3.加入 10 滴 5%TAA ，於水浴中煮沸 3分鐘，離心分離。

步驟一 陽離子第二屬之沉澱

陽離子GrⅡ~V

0.3M HCl 中H2S( 硫代乙醯胺 )

加熱

HgS ， PbS ， Bi2S3 ， CuS ， CdS ，As2S5 ， Sb2S5 ， SnS2

陽離子GrⅢ~V

二、實驗步驟 -2

4. 於含陽離子第二屬之沉澱中加入 10滴 3MKOH ，徹底攪拌，離心分離。

步驟二 A 與 B副屬之分離

HgSPbSBi2S3

CuSCdSAs2S5

Sb2S5

SnS2

3MKOH

Gr AⅡ

AsS43-

SbS43-

SnS32-

Gr BⅡ

HgS ， PbS ， Bi2S3 ，CuS ， CdS

二、實驗步驟 -3

5. 於 GrⅡA之硫化物沉澱中，加入 15滴 3MHNO3，攪拌均勻，水浴中加熱 3分鐘，離心分離。沉澱物為的硫化汞。

步驟三 汞離子之分離

3M HNO3

HgS

Bi3+ ， Pb2+ ，Cu2+ ， Cd2+

HgSPbSBi2S3

CuSCdS

二、實驗步驟 -4

6. 於硫化汞沉澱中滴加 1滴濃 HNO3和 3滴濃 HCl ，水浴中煮沸 3分鐘。

7.加入 3滴 0.5M 的 SnCl2，若有白或灰色沉澱生成，確認 Hg2

+存在。

步驟四 汞離子之確認

HgS王水

[HgCl4]2-

SnCl2

Hg2Cl2 ， Hg

灰色沉澱確認 Hg2+

二、實驗步驟 -5

8. 於含 Pb2+、 Cu2+、 Cd2+及 Bi3+的澄清液中加入濃氨水，攪拌均勻後，水浴中加熱 3分鐘，離心分離。沉澱物含鉛及鉍，澄清液含銅及鎘離子。

步驟五 鉛及鉍離子之分離

Bi3+

Pb2+

Cu2+

Cd2+

濃 NH3(aq)

BiONO3

Pb(OH)NO3

Cu[(NH3)4]2+

Cd[(NH3)4]2+

二、實驗步驟 -6

9. 於含鉛與鉍之沉澱物中加入 3MKOH ，攪拌均勻後離心分離。

10. 沉澱中加入新配製的 NaHSnO2，若有黑色沉澱生成，確認Bi3+存在。

步驟六 鉍離子之分離與確認

Bio黑色沉澱確認 Bi3+

BiONO3

Pb(OH)NO3

3MKOHBiOOH

HSnO2-

HPbO2-

二、實驗步驟 -7

11. 於含鉛之澄清液中加入 1滴 6MHAc 及 3滴 3MNH4Ac ，混合均勻後加入 2滴 1M K2CrO4，若有黃色沉澱生成，確認 Pb2

+存在。

步驟七 鉛離子之確認

HPbO2-

HAc

K2CrO4

PbCrO4黃色沉澱確認 Pb2+

二、實驗步驟 -8

12. 將含銅及鎘之錯離子的澄清液分成兩半，取一半加入 3HAc 成酸性，再加入 1小匙粉狀 K4Fe(CN)6，若有紅棕色沉澱生成，確認 Cu2+存在。

步驟八 銅離子之確認

Cu[(NH3)4]2+

Cd[(NH3)4]2+

HAc

K4Fe(CN)6

Cu2Fe(CN)6

紅棕色沉澱確認 Cu2+

二、實驗步驟 -9

13. 取另一半含銅及鎘的錯離子溶液，加入 10 滴 1MKCN ，加入 3M KOH 成鹼性，加入 20滴甲醛水溶液，然後滴加 5滴的 TAA ，若有黃色沉澱生成，確認 Cd2+存在。

步驟九 鎘離子之確認

Cu[(NH3)4]2+

Cd[(NH3)4]2+

KCN [Cu(CN)3]2-

[Cd(CN)4]2-

KOH ， HCHOH2S

CdS黃色沉澱確認 Cd2+

三、流程圖 -1

陽離子Gr ~VⅡ

0.3M HCl 中H2S( 硫代乙醯胺 )

加熱

HgSPbSBi2S3

CuSCdSAs2S5

Sb2S5

SnS2

陽離子Gr ~VⅢ

3MKOHHgSPbSBi2S3

CuSCdS

Gr AⅡ

AsS43-

SbS43-

SnS32-

Gr BⅡ

三、流程圖 -1

陽離子Gr ~VⅡ

0.3M HCl 中H2S( 硫代乙醯胺 )

加熱

HgSPbSBi2S3

CuSCdSAs2S5

Sb2S5

SnS2

陽離子Gr ~VⅢ

3MKOHHgSPbSBi2S3

CuSCdS

Gr AⅡ

AsS43-

SbS43-

SnS32-

Gr BⅡ

三、流程圖 -2

3M HNO3

HgS

Bi3+

Pb2+

Cu2+

Cd2+

王水

HgSPbSBi2S3

CuSCdS

Gr AⅡ

[HgCl4]2-

SnCl2

Hg2Cl2

白色沉澱確認 Hg2+

濃 NH3(aq)

BiONO3

Pb(OH)NO3

Cu[(NH3)4]2+

Cd[(NH3)4]2+

三、流程圖 -3

HPbO2-

Bio黑色沉澱確認 Bi3+

BiONO3

Pb(OH)NO3

Cu[(NH3)4]2+

Cd[(NH3)4]2+

3MKOHBiOOH

HSnO2-

HAc

K2CrO4

PbCrO4黃色沉澱確認 Pb2+

HAc

K4Fe(CN)6

Cu2Fe(CN)6紅棕色沉澱確認 Cu2+

KCN [Cu(CN)3]2-

[Cd(CN)4]2-

KOH ， HCHOH2S

CdS黃色沉澱確認 Cd2+

四、實驗記錄 -1

Hg2+ Bi3+ Cu2+ Cd2+ Pb2+

H2SHgS黑色

Bi2S3

黑色CuS黑色

CdS黃色

PbS黑色

SnCl2

Hg2Cl2 或 Hg灰色

PbCl2

白色

NH3(aq)

HgNH2Cl白色

Bi(OH)3

白色Cu(OH)2

淺藍色Cd(OH)2

白色Pb(OH)2

白色

過量氨水Cu(NH3)4

2+ 深藍色

Cd(NH3)42+

無色

NaOHBi(OH)3

白色Cu(OH)2

淺藍色Cd(OH)2

白色

離子試劑

四、實驗記錄 -2

Hg2+ Bi3+ Cu2+ Cd2+ Pb2+

CrO42- PbCrO4

黃色

SO42- PbSO4

白色

K4Fe(CN)6

Cu2Fe(CN)6

紅棕色Cd2Fe(CN)6

白色

離子試劑