單元五陽離子第二 A 屬分析 ( 上 )

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 • 原理 • 實驗步驟 • 流程圖 • 實驗記錄

一、原理 • 屬試劑 • 鉛離子的分離與確認 • 汞離子的分離與確認 • 銅離子的分離與確認 • 鎘離子的分離與確認 • 鉍離子的分離與確認

1.屬試劑-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+ • 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 • 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- + 3AsO43- + 12H2O 4Sb2S5 + 24 OH- 5SbS43- + 3SbO43- + 12H2O 4SnS2 + 6 OH- 2SnS33- + 3SnO33- + 3H2O 可溶屬

2.鉛離子的分離與確認 • PbS可溶於3MHNO3。 3PbS +2NO3- + 8H+ 3Pb2+ +2NO + 3S +4H2O • Pb2+遇濃氨水生成Pb(OH)NO3沉澱 Pb2+ NO3- + NH3 +H2O Pb(OH)NO3 + NH4+ • 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+ + CrO42- PbCrO4 黃色沉澱

3.汞離子的分離與確認 • 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 • [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 • CuS可溶於3MHNO3。 3CuS +2NO3- + 8H+ 3Cu2+ +2NO + 3S +4H2O • Cu2+遇濃氨水生成可溶性的Cu[(NH3)4]2+錯離子。 Cu2+ + 4NH3 Cu[(NH3)4]2+ • 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，。 • 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 • CdS可溶於3MHNO3。 3CdS +2NO3- + 8H+ 3Cd2+ +2NO + 3S +4H2O • Cd2+遇濃氨水生成可溶性的Cd[(NH3)4]2+錯離子。 Cd2+ + 4NH3 Cd[(NH3)4]2+ • 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 • Bi2S3可溶於3MHNO3。 Bi2S3 + 2NO3- + 8H+ 2Bi3+ +2NO + 3S +4H2O • Bi3+遇濃氨水生成BiONO3的白色沉澱。 Bi3+ + NO3- +2NH3 +H2O BiONO3 +2NH4+ • BiONO3遇3M KOH生成BiOOH沉澱。 BiONO3 +OH- BiOOH +NO3- • 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 0.3M HCl中 H2S(硫代乙醯胺) HgS，PbS，Bi2S3，CuS，CdS，As2S5，Sb2S5，SnS2 陽離子 GrⅡ~V 加熱陽離子 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 HgS，PbS，Bi2S3， CuS，CdS GrⅡA HgS PbS Bi2S3 CuS CdS As2S5 Sb2S5 SnS2 3MKOH AsS43- SbS43- SnS32- GrⅡB

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 HgS HgS PbS Bi2S3 CuS CdS 3M HNO3 Bi3+，Pb2+， Cu2+，Cd2+

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王水 SnCl2 HgS [HgCl4]2- 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 BiONO3 Pb(OH)NO3 Bi3+ Pb2+Cu2+ Cd2+ 濃NH3(aq) 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+ BiOOH 3MKOH HSnO2- BiONO3 Pb(OH)NO3 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 HAc HPbO2- PbCrO4 黃色沉澱確認Pb2+ K2CrO4

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 HAc Cu2Fe(CN)6 紅棕色沉澱確認Cu2+ Cu[(NH3)4]2+ Cd[(NH3)4]2+ K4Fe(CN)6

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 KOH，HCHO H2S CdS KCN 黃色沉澱確認Cd2+ [Cu(CN)3]2- [Cd(CN)4]2- Cu[(NH3)4]2+ Cd[(NH3)4]2+

三、流程圖-1 HgS PbS Bi2S3 CuS CdS As2S5 Sb2S5 SnS2 HgS PbS Bi2S3 CuS CdS 3MKOH 0.3M HCl中 H2S(硫代乙醯胺) 陽離子 GrⅡ~V GrⅡA 加熱陽離子 GrⅢ~V AsS43- SbS43- SnS32- GrⅡB

三、流程圖-2 王水 SnCl2 HgS [HgCl4]2- Hg2Cl2 3M HNO3 HgS PbS Bi2S3 CuS CdS 白色沉澱確認Hg2+ BiONO3 Pb(OH)NO3 Bi3+ Pb2+Cu2+ Cd2+ 濃NH3(aq) GrⅡA Cu[(NH3)4]2+ Cd[(NH3)4]2+

三、流程圖-3 Bio 黑色沉澱確認Bi3+ BiOOH 3MKOH HSnO2- BiONO3 Pb(OH)NO3 HPbO2- HAc PbCrO4 黃色沉澱確認Pb2+ K2CrO4 HAc Cu2Fe(CN)6 紅棕色沉澱確認Cu2+ K4Fe(CN)6 Cu[(NH3)4]2+ Cd[(NH3)4]2+ KOH，HCHO H2S CdS KCN 黃色沉澱確認Cd2+ [Cu(CN)3]2- [Cd(CN)4]2-

四、實驗記錄-1 離子試劑

四、實驗記錄-2 離子試劑

單元五 陽離子第二 A 屬分析 ( 上 )