多种金属离子混合液的分离和鉴定

　　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。

　　

　　

 

　　

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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　　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CrO₄^2-。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 + 2H₂O

　　

　　2.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 + O²

　　

　　2Co(OH)₃ + H₂O₂ + 4H⁺ → 2Co²⁺ + 6H₂O + O²

　　

　　3.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。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[FeF₆]^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.Cr₂O₇^2-与过氧化氢作用生成蓝色过氧化铬CrO₅，在乙醚中显蓝色，可证实是铬的存在。

　　

　　Cr₂O₇^2- + 4H₂O₂ + 2H⁺ → 2CrO₅ + 5H₂O

　　

　　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。