1 / 13

The Systematic Analysis of Group Ⅲ

The Systematic Analysis of Group Ⅲ. Al 3+ 、 Cr 3+ 、 Fe 3+ 、 Ni 2 + 、 Co 2+ 、 Mn 2+ 、 Zn 2+. 目的. 學習第三族的陽離子分離，並 精 練操作技巧及實驗原理。. 原 理. 第三族之陽離子 (Al 3+ 、 Cr 3+ 、 Fe 3+ 、 Ni 2+ 、 Co 2+ 、 Mn 2+ 、 Zn 2+ ， 鹼性 溶液中不溶性硫化物或氫氧化物 ) ， 當酸性溶液中不溶性硫化物移除後，將溶液調整到微鹼性並 加入 TA (TA 在 水中水解而得 H 2 S 。 )

jerzy
Download Presentation

The Systematic Analysis of Group Ⅲ

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. The Systematic Analysis of Group Ⅲ Al3+ 、 Cr3+ 、 Fe3+ 、 Ni2+、 Co2+ 、 Mn2+ 、Zn2+

  2. 目的 學習第三族的陽離子分離，並精練操作技巧及實驗原理。 原理 第三族之陽離子(Al3+ 、 Cr3+ 、 Fe3+ 、Ni2+、 Co2+ 、 Mn2+ 、Zn2+，鹼性溶液中不溶性硫化物或氫氧化物)，當酸性溶液中不溶性硫化物移除後，將溶液調整到微鹼性並加入TA(TA在水中水解而得 H2S。) 反應式如下： CH3CSNH2(aq)+2H2O(l)→ H2S(aq)+CH3CO2–(aq)+NH4+ 在此鹼性狀況下S2–濃度提高，Ksp較大的金屬陽離子可生成硫化物沉澱析出，如ZnS、NiS、CoS、MnS ; 又由於溶液呈鹼性，實際上Al3+、Fe3+、Cr3+等離子走形成氫氧化物沉澱而被分離。

  3. Al3+ 、 Cr3+ 、 Fe3+ 、Ni2+、 Co2+ 、 Mn2+ 、Zn2+ 流程圖 NH4Cl NH3 TA PPT 3-1 Sol 3-1 Sol 3-2 Mn Test Sol 3-3 PPT 3-3 PPT 3-4 Sol 3-4 Ni Test Co and Fe Test Cr Test Al Test Zn Test

  4. 步驟 Al3+ 、 Cr3+ 、 Fe3+ 、Ni2+、 Co2+ 、 Mn2+ 、Zn2+ 1.加6滴6MNH4Cl，用15MNH3使溶液為鹼性(石蕊試紙)，再加一滴使過量，沉澱為橘黃色。 2.加4滴TA，在沸水中加熱五分鐘(黑色沉澱)。 3.離心，用含NH4NO3的熱水洗沉澱，丟棄洗滌液。 NH4Cl NH3 TA (提供S2–) NH4NO3 PPT 3-1： FeS (黑), CoS (黑) , NiS (黑), MnS (橙) , ZnS (白) , Al(OH)3 (白), Cr(OH)3 (綠） • Fe3+ + 3OH- → Fe(OH)3(紅棕)↓ 2Fe(OH)3 + 3S2- → 6OH- + 2FeS(黑)↓ + S • Co2++6NH3 → Co(NH3)62+ Co(NH3)62+ + S2- → 6NH3 + CoS(黑)↓ • Ni2++6NH3 → Ni(NH3)62+Ni(NH3)62+ + S2-→ 6NH3 + NiS(黑)↓ • Mn2+ + S2- → MnS(橙)↓ • Zn2+ + 4NH3→ Zn(NH3)42+ Zn(NH3)42+ + S2-→ 4NH3 + ZnS(白)↓ • Al3+ + 3OH-→ Al(OH)3(白)↓ • Cr3+ + 3OH- → Cr(OH)3(灰綠)↓

  5. PPT 3-1： FeS (黑), CoS (黑) , NiS (黑), MnS (橙) , ZnS (白) , Al(OH)3 (白), Cr(OH)3 (綠） 1.加10滴16M HNO3，加溫使沉澱溶解。 2.離心，將溶液移到坩鍋中，棄掉殘渣S(S)。 HNO3 Sol 3-2： Mn2+ , Co2+ , Cr3+ , Ni2+ , Fe3+ , Al3+ , Zn2+ , HNO3 • MnS + 2H+→ Mn2+ + H2S↑ • 3CoS + 2NO3- + 8H+→ 3Co2+ + 3S(S) + 2NO↑ + 4H2O • Cr(OH)3 + 3H+→Cr3+ + 3H2O • 3NiS + 2NO3- + 8H+→ 3Ni2+ + 3S(S) + 2NO↑ + 4H2O • FeS + 2H+→ Fe2+ + H2S↑ • 3Fe2+ + NO3− +4 H+ → 3Fe3+ + NO↑+2H2O • Al(OH)3 + 3H+→Al3+ + 3H2O • 3ZnS + 2NO3- + 8H+→ 3Zn2+ + 3S(S) + 2NO↑ + 4H2O

  6. Sol 3-2： Mn2+ , Co2+ , Cr3+ , Ni2+ , Fe3+ , Al3+ , Zn2+ , HNO3 1.蒸發至將乾，再加10-15滴 16M HNO3(潤濕鍋壁)，再蒸發至將乾。重複三次後，加10-15滴 16M HNO3。 2.煮沸剩下的溶液，一次加一些KClO3(s)，煮沸並加16M HNO3補回蒸發，繼續加KClO3(s)，直到黑褐色沉澱生成。 3.用水洗坩鍋、沉澱，倒入離心管，離心。 HNO3 KClO3 MnTest： 1.取一滴此溶液，用數滴水稀釋。 2.加過量鉍酸鈉(NaBiO3(S))後離心。 3.深紫色MnO4-溶液表示Mn2+存在。 2Mn2+ + 5NaBiO3 + 14H+→ 5Bi3+ + 5Na+ + 7H2O + 2MnO4-(紫色) Sol 3-3： Co2+ , Cr2O72- , Ni2+ , Fe3+ , Al3+ , Zn2+ , HNO3 PPT 3-3：MnO2 1.加幾滴6M HNO3和3%一滴H2O2。 2.加過量鉍酸鈉 (NaBiO3(S))後離心。 3.紫色MnO4-溶液表示Mn2+存在。 Cr3+ + ClO3-→ ClO2↑+Cr2O72- Mn2+ + ClO3- →MnO2↓ +ClO2↑

  7. Sol 3-3： Co2+ , Cr2O72- , Ni2+ , Fe3+ , Al3+ , Zn2+ , HNO3 1.用6M NaOH中和，再加5-10滴過量。 2.加一滴3% H2O2，然後加溫幾分鐘。 3.離心，用10滴含1-2滴 NaOH的水洗沉澱。 4.收集在離心管後離心，將溶液與沉澱分開。 NaOH H2O2 Sol 3-4： CrO42- , Al(OH)4- , Zn(OH)4- PPT 3-4： Fe(OH)3 , Ni(OH)2 , Co(OH)3 • Cr2O72- + 2OH-→ 2CrO42- + H2O • Al3+ + 4OH-→ Al(OH)4-(無色) • Zn2++ 4OH-→ Zn(OH)4- • Fe3+ + 3OH- → Fe(OH)3↓ (紅棕)(溶於HCl) • Ni2+ + 2OH-→ Ni(OH)2↓ (綠) • Co2+ + 2OH- → Co(OH)2↓ • Co(OH)2- + H2O2 → Co(OH)3↓ + OH- 若soln為黃色，CrO42–可能存在。1/4 Cr test，3/4 fot Al and Zn test。 若soln不是黃色，全部用來做AlandZntest。 加1~2滴12MHCl，加熱，再加10滴水稀釋，分兩管做NiandCo / Fetest。

  8. Sol 3-4： CrO42- , Al(OH)4- , Zn(OH)4- HCl NH4Cl NH3 HOAC Pb(C2H3O2)2 H2O2 Al and Zn Test： 1.用6M HCl酸化 2.加5滴6M NH4Cl 和 NH3使變鹼 3.離心，用水洗沉澱 Cr Test： 1.用HOAC酸化並加幾滴Pb(C2H3O2)2 2.黃色PbCrO4沉澱表示Cr存在 3.進一步證明，可將沉澱溶於一滴6M HNO3中用幾滴水稀釋並加一滴3%H2O2，下層藍色CrO3表示Cr3+存在 Sol 3-5： CrO42- , Zn(NH3)42+ , NH3 , NH4Cl PPT 3-5： Al(OH)3 白色膠狀 (底部，非常少) Pb(C2H3O2)2 + CrO42-→ PbCrO4↓(黃)+ 2C2H3O2-

  9. Sol 3-5： CrO42- , Zn(NH3)42+ , NH3 , NH4Cl PPT 3-5： Al(OH)3 白色膠狀 (底部，非常少) 1.若有CrO42-，加2-3滴BaCl2，離心後丟棄沉澱(BaCrO4) 2.加TA並加熱，白色沉澱可能為ZnS。 3.離心棄掉溶液。 4.將沉澱溶於一滴16M HNO3，加熱幾分鐘，氧化硫化物。 5.加過量6M NaOH，再用dithizone試紙，紫紅區域表示Zn2+存在。 1.溶於一滴6M HCl，加2滴鋁試劑和5滴NH4C2H3O2。 2.紅色表示Al3+存在，加 NH3變鹼後，離心沉澱出紅色固體 BaCl2 TA HNO3 NaOH HCl 鋁試劑 NH4C2H3O2 Zn Test Al Test Al(OH)4-+ 4H+ → Al3+ + 4H2O Al3+ + 3C2H3O2- → Al(C2H3O2)3↓(紅) Zn2++ 4OH- → Zn(OH)42-，Zn(OH)42- + 2 C13H11N4S- → Zn(C13H11N4S)2 + 4OH-

  10. PPT 3-4： Fe(OH)3 , Ni(OH)2 , Co(OH)3 HCl，稀釋 NH3 二甲基乙二醛肟 (dimethylglyoxime) NH4+SCN- FeTest： 冷卻後加些許 NH4+SCN-晶體，深紅色Fe(SCN)63-表示Fe3+存在。 NiTest： 1.加NH3 使其變鹼性。 2.離心，棄掉沉澱 3.加過量dimethylglyoxime於溶液中。 4.深紅色沉澱表示Ni2+存在。 NaF NH4+SCN-醇醚溶液 Fe3+ + 6SCN− → Fe(SCN)63-(紅) CoTest： 1.用NaF褪掉顏色 2.加10滴 NH4SCN醇醚溶液 3.上層藍色的Co(SCN)42-表示Co2+存在。 Ni(NH3)62+ + 2H2DMG → 4NH3+2NH4+ + Ni(HDMG)2(S)↓(紅) Co2+ + 4SCN-→ Co(SCN)42-(藍)

  11. Note… 1.此溶液必定為鹼性，但如果太鹼，少量的Al和Cr可能會損失。 2.重複蒸發是為了移除氯化物，因為它會干擾MnO2的分離。 3.在Mn試驗中若紫色消失迅速，代表氯化物存在，必須加入更多NaBiO3。 4.加入KClO3時一次不能加過多，否則ClO2會劇烈逸出。 Mn2+ + ClO3– →MnO2↓ + ClO2↑ 5.H2O2會將Co(OH)2氧化成Co(OH)3，並將Co從Al和Zn分離出來。加熱是為了加速反應，破壞過量H2O2。

  12. Note… 6.溶液中Al(OH)4–經硝酸酸化後，釋出Al3+，再與NH3形成Al(OH)3的沉澱。 Al(OH)4−+ 4H+ → Al3++ 4H2O Al3+ + 3NH3 +3H2O → 3 NH4+ + Al(OH)3↓ (膠體透明狀) 7.如果Al(OH)3呈褐色，可能包含Fe3+。用一或兩滴6M NaOH 將其溶解，離心去除褐色Fe(OH)3。接著用6M HCl中和並加入NH4Cl和NH3重新沉澱出Al(OH)3。 8.加入NH4C2H3O2後，若包含Al3+的酸性溶液pH值在5和7.2之間，會出現完美的深紅色。在此弱酸溶液中會形成沉澱，表示有大量的Al3+。相反的若是弱鹼溶液則不會有沉澱，過量的NH3會造成此結果。

  13. Note… 9.NH4+SCN-試劑包含乙醚和異戊醇，皆屬於揮發性試劑。若溶液溫度太高，當試劑加入時大部分會揮發散失，所以必須冷卻。 10.Co的試驗中，如果混合後藍色消失，再加入一匙固體 NH4SCN。因為大量的水層會從上層溶液中萃取出許多硫氰化物，因而降低檢測的靈敏度。 11.若溶液中存在Co2+，Co2+會較Ni2+先和dimethylglyoxime結合產生褐色溶液，所以有此狀況發生時，必須加入足夠的dimethylglyoxime試劑。 Ni(NH3)62+ + 2H2DMG → 4NH3 + 2NH4+ + Ni(HDMG)2

More Related