资源简介

《分析化学》课程-微教材
微课编号 微课名称 定性分析
所属模块 定性分析的一般步骤 子模块 定性分析的一般步骤
关键词 试样的外表观察，试样的准备，初步试验，阳离子分析，阴离子分析
是否通用 √通用 农产品 食品 是否重点建设 是 否
微课类型 讲授型 微课形式 PPT动画式 教学设计模式 讲授法
教学目标 了解定性分析的一般步骤；了解试样的准备和初步试验的方法。
教学内容 知识点 技能点
1.试样的外表观察与准备 2.初步试验 3.阳离子分析 4.阴离子分析 5.分析结果的判断
知识讲解
在进行定性分析之前，应了解分析目的和分析步骤。分析目的可能有两种，一种是确定试样中是否会有某种或某几种阳离子或阴离子，另一种是要分析试样中全部的阳离子及阴离子。一般来说定性分析包括以下几个步骤：试样的外表观察与准备；初步试验；阳离子分析；阴离子分析以及分析结果的判断。
一、试样的外表观察与准备
1. 试样的外表观察
拿到试样后的第一步工作是对试样的外表进行初步的观察。这种观察虽然不能代替以后的分析工作，但准确认真的观察却能给我们提供一些重要的参考性资料，大有益于以后工作的顺利进行。对于分析工作者来说，一方面要力求弄清这个试样“是什么”；同样重要的，也要尽可能弄清它“不是什么”。这样，可以简化分析步骤，节省时间和精力，使必须做的工作做得更好。
试样的外表观察主要注意以下几点：
（1）组成
如果试样是固体物质，首先要观察它的组成是否均匀。如果不是一种颗粒，可以把它们分拨开，然后分别地加以观察，看它们是结晶型的，还是无定形的，以及是否存在着风化或潮解等现象。也可以用湿的pH试纸检查其酸碱性。对于液体试样，则要观察其颜色，还要注意气味和酸碱性，如果溶液中有沉淀，应记下沉淀的颜色及外观。以上观察对以后的分析很有价值，它既可以提供线索，也可以同分析结果对照，增加分析结果的可靠性。
（2）颜色
物质的颜色是鉴别物质的重要性质之一，必须认真加以观察和研究。如果一种物质的晶体无色，那么这不仅划定了可能有的离子的范围也排除了一大批构成有色物质的离子。表1和表2是常见溶液和固体物质的颜色。值得注意的是，如无水CuSO4和无水FePO4等都是白色的。另外，人工制成的和天然产的物质，颜色常有不同。例如沉淀生成的HgS是黑色的，而天然的HgS（砂）则具有鲜艳的红色。
表1 溶液中离子的颜色
颜色 离 子
黄 CrO42-、Fe(CN)63-、Fe3+
绿 MnO42-、Ni2+、Cr3+ (灰绿)、Fe2+ (色淡)
蓝 Cu2+
紫红 MnO4-
桔红 Cr2O72-
粉红 Co2+、 Mn2+ (色淡)
表2 常见有色无机化合物
颜色 化 合 物
黑 Ag2S，Hg2S，HgS，PbS，Cu2S，CuS，FeS，CoS，NiS，CuO，NiO，FeO，Fe3O4，MnO2，C，金属沉淀
褐 Bi2S3，SnS，Bi2O3，PbO2，Ag2O，CdO，CuCrO4，CuBr
红 HgS(天然)，Sb2S3，Fe2O3，HgO，Pb3O4，HgI2，FeCl3(无水物)，K3[Fe(CN)6]，Ag2Cr2O7，某些重铬酸盐，碘化物，钴盐
粉红 亚锰盐，水合钴盐
黄 As2S3， As2S5，SnS2，CdS, HgO，AgI，PbO，多数铬盐，铁盐，某些碘化物
桔红 Sb2S3，Sb2S5， 多数重铬酸盐
绿 镍盐，水合亚铁盐，某些铜盐如CuCO3,CuCl2等，某些铬盐
蓝 水合铜盐，无水钴盐
紫 高锰酸盐，一些铬盐
2. 试样的制备
在对试样进行外表观察后，必须准备用于分析的试样。对于分析试样的要求是组成均匀，易于溶解或熔融。因此如果试样是固体物质，常常得要充分研细。这一方面能使各种组分均匀混合，另一方面颗粒细小也易于同溶剂或熔剂作用，便于溶解或熔融。当然，在试样组成均匀，又易为一般溶剂所溶解的情况下，研细的手续也可以免去。
试样准备好后要分作四份：一份按下节所述进行初步试验，一份作阳离子分析，第三份作阴离子分析：第四份保留备用。
二、初步试验
1. 焰色试验
有些元素可以使无色火焰呈现出具有特征的颜色，见表3。可以通过火焰的颜色，推断样品的组成。这种性质对于分析单一化合物很有帮助。复杂物质中如果存在着几种具有焰色反应的物质，则因颜色的互相干扰而不能得到满意的结果。
作焰色试验时，要求被试验的物质具有较大的挥发性。所以常将铂丝蘸取浓HCl再蘸取试样，使试样中元素转换为挥发性较大的氯化物，焰色反应较为明显。
表3 火焰颜色
元 素 火焰颜色 元 素 火焰颜色
Na 黄 Ba 黄绿
K 紫 Cu 绿
Sr 猩红 B 绿
Ca 砖红 Pb，Sb 淡蓝
2. 灼烧试验
在一端封闭的玻璃管中，装入少许试样，起初缓绥加热，然后灼烧，观察被璃管中的变化。如发现炭化、燃烧以及放出焦味、焦油粘附管壁等，表示存在有机物。在加热过程中要观察是否有升华现象、挥发物情况即颜色的变化，从而对物质的组成做出初步的判断。
3. 溶剂试验
研究各种溶剂对试样的作用，是初步试验中最重要的内容。它不仅可以提供给我们很多关于试样组成的资料，而且还可以选择出溶解试样的最合适溶剂，从而制备出理想的分析试液。
在定性分析中通常用的溶剂有水、盐酸、硝酸、王水等。试验的顺序一般是：先常温溶解，加热溶解；先单一酸再混合酸；先非氧化性酸再氧化性酸。
三、 阳离子分折
经过初步试验之后，已经清楚试样溶于哪种溶剂，现相据可能出现的三种情况分述如下。
1. 溶于水的试样
可直接取20～30mg试样，溶于1mL水中，按阳离子分析方案进行分析。如果试样部分溶于水，可将溶于水的部分单独加以分析，其不溶于水的部分按下述方法进行分析。
2. 不溶于水但溶于酸的试样
用于溶解试样的酸包括盐酸、硝酸和王水，硫酸因有较多的沉淀作用，不适于作溶剂。
在盐酸和硝酸都可用的情况下，如果需要考虑防止挥发损失，则一般应选择硝酸，因为硝酸盐不象氯化物那样易于挥发，在蒸发除去过量酸时不致遭到较大的损失。而王水只有在两种酸都不溶的情况才使用。
每种酸在使用时都要力求不太过量，而且尽量使用稀的。过量太多的酸，尤其是浓酸，会给分析带来一系列的麻烦。
3. 不溶于水也不溶于酸的试样
不溶于水也不溶于酸的物质，在定性分析中称为不溶物。不溶物包括以下几类物质，对它们可进行分别处理。
（1）卤化银
包括AgC1、AgBr、AgI等。AgC1可用氨水溶解，然后以HNO3酸化，如有白色沉淀生成，则表示有银。AgBr和AgI可以用Zn末和稀H2SO4处理，然后以HNO3溶解生成的银，再以Ag+的特效反应签定。
（2）难溶硫酸盐
包括BaSO4、SrSO4、CaSO4、 PbSO4等，其中PbSO4溶于NH4Ac或NaOH；BaSO4、SrSO4、CaSO4可加浓Na2CO3多次处理，使之转化为碳酸盐，然后以稀HNO3溶解。
（3）某些氧化物
某些天然产物或经过灼烧的氧化物，例如Al2O3 、Cr2O3、 Fe2O3、 SnO2、SIO2等是很难溶的，只能采用熔融的方法。A12O3、Fe2O3等可用酸性熔剂（如K2S2O7、KHSO4等）熔融；SiO2、SnO2等可用碱性溶剂（如Na2CO3、K2CO3等）熔融；对Cr2O3则用碱性溶剂加氧化剂熔融，使其转化为可溶于水的铬酸盐。
（4）硅酸盐
硅酸盐可用碱性熔剂（Na2CO3+K2CO3）熔融，使其转化为硅酸钠，然后再用水溶解。
四、阴离子分析
1. 阴离子分析试液的制备
一般来说，制备阴离子试液的原则是维持试液的碱性。这样既可以使阴离子最大限度地共存，也可以使大多数阴离子因沉淀而分离，减少干扰。通常采用的方法是将试样与Na2CO3溶液共煮，加入适量的HAc，使溶液呈微碱性。再利用阴离子的特征进行分别鉴定。
2. 阴离子分析
可根据前面外表观察，初步试验，阳离子分析等试验的结果，确定要鉴定的阴离子，然后用分别分析的方法逐一鉴定要鉴定的阴离子。
五、分析结果的判断
在完成了试样分析的全过程后，最后要对分析结果作出一个总的结论。在作出总的结论前，首先要把观察、试验、分析得来的资料综合起来考虑，而且不允许这些资料之间发生相互矛盾或不合理的情况。其次，要注意到我们所采用的分析方法主要是湿法，而湿法鉴定的独立组分是离子，而无法确定原试样中的化合物究竟是哪几种离子组成的。也就是说，它在判断原试样的组成上有很大的局限性。例如，仅仅根据分析结果是K+、Na+、C1—、NO3—这一事实，我们无从得知原试样是KCl+NaNO3还是KNO3+NaCl。在这种情况下，只报告上述四种离子也就够了。
《分析化学》课程-微测试
一、单选题
1、在进行阳离子系统分析前，必须进行提前分别鉴定的离子是（ ）。
A．Na+、K+、NH4+
B．K+、Fe2+、Fe3+
C．NH4+、Fe2+、Fe3+
D．Ca2+、Na+、Fe3+
参考答案：C
难度：中
2、有下列未知酸性溶液，定性分析结果不合理的是（ ）。
Ag+、Fe3+、Al3+、NO3-
B．Al3+、Zn2+、Cl-、SO42-
C．Fe3+、Co2+、I-、Cl-
D．Cu2+、Cd2+、NO3-、SO42-
参考答案：C
难度：中
3、有一混合固体试样，进行定性鉴定时，发生以下反应和现象：
（1）在水中基本溶解得到无色混浊溶液
（2）加入稀HCl时有CO2产生，并使Ba(OH)2变浊
（3）调[H+]=0.3 mol·L-1，通入H2S，生成黑色沉淀
（4）分离黑色沉淀后赶除H2S，加入NH3-NH4Cl时出现白色沉淀，继而消失
（5）取残余溶液进行焰色反应时，呈现出紫色火焰
由此可判别此混合固体试样为（ ）。
A．Al(NO3)3、Zn(NO3)2及少量Na2CO3
B．CuSO4、Zn(NO3)2及少量K2CO3
C．Pb(NO3)2、Zn(NO3)2及少量K2CO3
D．Hg(NO3)2、Al(NO3)2及少量Na2CO3
参考答案：C
难度：高
4、某试样是由两种固体试剂等摩尔混合而成，试样中加水则形成白色沉淀B和溶液C，溶液C对石蕊试纸呈酸性反应，沉淀B不溶于2mol·L-1 H2SO4，但溶于饱和NH4Ac溶液中，溶液C在强碱性介质中，有气体产生，该气体使石蕊试纸变蓝，由此判断混合物为（ ）。A．PbCl2+ K2CrO4
B．NaCl + (NH4)2SO4
C．(NH4)2SO4 + PbCl2
D．(NH4)2SO4 + Ba(NO3)2
参考答案：C
难度：中
二、多选题
1、稀 HNO3溶液中钡盐溶于水而银盐难溶于水的阴离子是（ ）。
A．Cl-
B．Br-
C．I-
D．PO43-
E．SO32-
参考答案：A；B；C
难度：中
三、判断题
1、阳离子分析中已鉴定出Ba2+，则可不必再鉴定SO42-。
参考答案：T
难度：低
2、奈斯勒试剂是碘化钾、碘化汞和氢氧化钠的混合溶液。
参考答案：T
难度：中
3、硫化氢阳离子系统分析中第一组阳离子的氯化物难溶于水。
参考答案：T
难度：中
四、填空题
1、溶于酸的阳离子试样一般选用 酸溶解。
参考答案：稀硝酸
难度：低
2、Fe3+、Co2+共存时，在酸性条件下用NH4SCN试剂鉴定Co2+，加入丙酮的作用是___________ __ _，加入NaF的作用是_________________________________。
参考答案：降低Co(SCN)42-解离度，提高检出灵敏度；形成FeF63-配离子掩蔽Fe3+
难度：中
3、硫化氢系统定性分析中第二组组试剂是 和 。
参考答案：H2S；0.3 mol·L-1 HCl
难度：中
五、简答题
1、有一能溶于水的混合物，已经在阳离子分析中鉴定出有Pb2+，问在阴离子分析中哪些离子可不必鉴定？
参考答案：因为第一、二组阴离子的铅盐难溶于水，而混合物能溶于水且含有Pb2+，所以第一、二组阴离子，如SO42-、CO32-、PO43-、SiO32-、S2O32-(大量)和Cl-、Br-、I-、S2-可不鉴定。
难度：中
综合题
1、有一固体试样，经过以下各项实验并得出相应的结果，试判断哪些阳离子和阴离子尚需鉴定？
（1）试样本身无色，易溶于水，溶液亦无色；
（2）焰色试验时火焰为黄色；
（3）溶于稀HCl溶液，无可觉察的反应；
（4）试样与浓H2SO4不发生反应；
（5）试样与NaOH溶液一起加热时不产生NH3，得白色胶状沉淀；
（6）进行阴离子初步试验，溶液呈中性时，加BaCl2溶液不生成沉淀。
参考答案：
（1）试样本身无色，溶于水所得溶液亦无色，则有色离子如：Cu2+﹑Fe3+﹑Fe2+﹑Cr3+﹑Mn2+﹑Co2+ 和Ni2+不可能存在。
试样易溶于水，则易水解析出的难溶化合物离子不可能存在。如：Bi3+﹑Sb(III)﹑Sb(V)﹑Sn(II)﹑和Sn(IV)﹑等离子。
（2）焰色试验时火焰为黄色，则有Na+存在，其他有明显焰色反应的离子，如：Ba2+﹑Ca2+﹑Sr2+﹑Cu2+﹑K+等离子不可能存在。
（3）溶于稀HCl无可觉察的反应，则Ag+﹑Hg22+﹑Pb2+离子不存在，另外在酸性溶液中具有挥发性的阴离子，如：SO32-﹑S2O32-﹑CO32-﹑S2-﹑NO2- 。与酸作用能生成沉淀的SiO3-都不可能存在。
（4）试样与浓H2SO4 不发生反应，则能生成难溶性硫酸盐的离子，如：Pb2+﹑Ba2+﹑Sr2+﹑Ca2+（大量）﹑Ag+﹑Hg22+ 等离子不存在。另外证明挥发性阴离子及还原性的I-不存在。
（5）与NaOH一起加热不放出 NH3 ，则表示 NH4+不存在。生成有色沉淀的阳离子亦不存在，如：Ag+﹑Hg22+ ﹑Cu2+﹑Hg2+﹑Fe3+﹑Fe2+﹑Cr3+﹑Mn2+﹑Co2+ 和Ni2+等离子。
（6）在中性溶液中与BaCl2溶液不产生沉淀，则表示第一组阳离子不存在。
总括以上分析推断，尚需要鉴定的离子有：
阳离子：Cd2+﹑As(III)﹑As(V)﹑Al3+﹑Zn2+﹑Mg2+﹑Na+等离子。
阴离子： Cl-﹑Br-﹑NO3-﹑Ac- 等离子。
难度：高

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