分析化学教案原始.doc

绪 论

绪论，就是开篇，应回答大家四个问题：
为什么要学？(激发学习兴趣)
学什么？ (掌握学习主动权)
怎样学？ (培养思维方法)
如何用？ (倡导创新精神)
下面从四点阐述。
一、分析化学
随着社会发展，人们生活品位越来越高；
各行各业科技含量越来越高。
举例说明(图表或多媒体展示)
例4 “布料怎样？”(是全棉吗？是真丝吗？)
布料 感官 检验
棉 柔软，吸湿 易燃，烧纸味，灰散碎
丝 柔软，光泽 卷缩，臭味，灰颗粒
合成纤维 弹性，耐热 卷缩，冒黑烟，灰小球

例2 “碘盐如何？”(含不含？含多少？)
　　 IO3-+5I-+6H+ →3I2+3H2O
用食醋，KI淀粉试纸检验(含不含碘)
用仪器分析测定碘的含量

例3 “哪种主粮营养高？”
大米 小麦 玉米 大豆 甘薯
蛋白质 36.3
碳水化合物 76
Vc 32
胡萝卜素 1.32
例5 “这套新装修房子能住吗？”(指甲醛)
可用银镜反应或与新配制Cu(OH)2作用来检验。
用仪器分析测定甲醛含量

例5　““非典”消毒液如何？“(指过氧乙酸)
用碘量法测定过氧乙酸含量

　　例6 电子产业
微电子技术 生物计算机 超导计算机
材料 芯片 有机物 超导材料
需进行成分分析 含量测定 结构表征。

　　例7 现代农业(布局、高产、高效)
营养成分分析，有害、有毒物质测定。

例6 科学研究(如电氟化含氟药物中间体)
需进行氧谱、氢谱、质谱等结构分析。
　　定义：研究物质的化学组成、含量测定、结构表征的一门学科。
　　广义讲，是一门获取物质的组成及结构的信息科学。
　　二、分析方法
　　1. 任务 定性分析 定量分析 结构分析
　　2. 对象 无机分析 有机分析
　　3. 原理 化学分析 仪器分析
　　4. 用量 常量分析 半微量分析 微量分析 超微量分析
5. 含量 常量成分分析 微量成分分析 痕量成分分析
还有 例行分析 仲裁分析
环境分析 食品分析 药物分析
材料分析 矿物分析等
　　三、教材编写思路与结构
　　1、教材改革思路
1)“少而精”原则
适应教学需要，压减了篇幅
　　2)“先进性”原则
　　适应科技发展需要，增加新知识
　　2、教材编写思路
　　1)先易后难，循序渐进
　　2)先化分后代分，符合学科发展
　　3)先基础后应用，理论与实践结合
　　3、教材编写结构(详见目录)
　　四、学科发展
　　1、三个阶段(三次巨变)　　(详见教材P3)
　　2、“九五”研究(图表或多媒体展示)
　　1)电化学分析：
　建立了蛋白质等生物分子的直接电化学分析法；
　发展了电化学免疫分析新技术；
　研制了具有分子识别功能的分子“开关”器件；(陈洪　　)；纳米级超微电极；
　促进了化学防护电极，淀／激界面电化学、光谱电化学的研究
　　2)生物传感器：
　　压电微生物传感器；生物免疫压电传感器；
　　光纤化学传感器；光纤生物传感器；
　　新型葡萄糖氧化酶传感器；介体修饰传感器；
　　3)光谱分析：
　　同步和导数荧光光谱分析；
　　光化学荧光分析和荧光探针；
　　共振瑞利光散射光谱分析；
　　蛋白质和硫酸荧光探讨；
　　模拟酶荧光分析
还有，流动注射、化学计量学，毛细管电泳等进入国际先进行列，在国际上占有一席之地。
　　3、“十五”计划(图表或多媒体展示)
　　1)瞬态自由基研究
　　2)单分子和单原子的检测
　　3)生物和化学传感技术
　　4)复杂体系的分离、分析(分子识别)
　　5)生物信息的检测技术
　　6)生物体系中非线性、非平衡过程的时空振荡分析
　　7)环境界面的结构、形态分析
　　8)基于分子印记的大规模基因芯片
　　9)蛋白质学的多维分离和生物质谱
　　4、近五年《分析化学》论文
　　1999.1~2003.1 共1991篇
　　其中　　光分析法　　　　558篇　　28%
　　　　　　电化学分析法　　432篇　　22%
　　　　　　色谱分析法　　　314篇　　16％
　　　　　　其它方法(综述)　 687篇
　　5、研究群体　　(简介国内)
　　6、我们的工作　(简介课题组)
　　第一章　　定性分析(增补内容)
(Qualitative Analysis)

　定性分析是分析化学的先行，是质量分析和结构分析的基础；是高师教育为中等师资讲述有关无机离子分离及检验教学内容奠定基础。
　　定性分析涉及面较广，根据教学需要进行大幅度压减，主要介绍无机定性分析和半微量化学分析法。设定性分析概论、阳离子分析、阴离子分析和一般物质的分析四节。
　　定性分析概论介绍鉴定反应、反应进行条件(重点)、鉴定反应的灵敏度与选择性(难点)、空白试验与对照试验、系统分析与分别分析。阳离子分析强调分离，重点介绍硫化氢系统分析，介绍两酸两碱系统分析。阴离子分析侧重于阴离子的分析特性，初步试验及S2-、S2O32-、SO32-的鉴定、Cl-、Br-、I-的鉴定。一般物质的分析着重介绍试液制备和分析步骤。
　　本章计划4学时。

第一节　　定性分析概论
　　何谓鉴定反应？明显外部特征指哪些？
　　反应进行条件有哪些？如何控制？(重点)
　　鉴定反应的灵敏度如何表示？如何提高鉴定反应的选择性？(难点)
　　何谓空白试验？对照试验？系统分析？分别分析？
　　一、鉴定反应及反应进行的条件
　　(一)鉴定反应
　　1、定义　　具有明显外部特征、灵敏、迅速的化学反应称之鉴定反应。
　　2、外部特征　指人们感觉器官能直接觉察的现象。
　　①沉淀的生成和溶解
　　②溶液颜色的改变
　　③有气体产生
　　④有特殊气味产生
　　(二)反应进行的条件
　　反应进行条件控制的好坏是鉴定反应结果正确与否的关键。反应进行的条件有哪些？概括为“三度一剂一物”(即溶液的酸度、鉴定离子的浓度、溶液的温度、溶剂和共存物)。
　　以亚硝酸钴纳鉴定K＋为例。
　　1、溶液的酸度
　　讨论对鉴定离子的影响，对试剂的影响，对反应产物的影响。
　　结论：在中性或醋酸性溶液中进行。
　　2、反应离子的浓度
　　理论上：15　PPM
　　实际中：80　PPM
　　结论：在试剂量确保下，被鉴定离子浓度适当即可，也不是愈浓愈好。
　　3、溶液的温度
　　讨论对反应速度的影响，对沉淀溶解的影响及对沉淀晶形影响。
　　结论：温度升高对此鉴定反应不利。
　　4、溶剂
　　变更水与乙醇比例，列表。
　　结论：K2Na[Co(NO2)6]在乙醇中溶解度比在水中小得多(随乙醇比例增大)。
　　5、共存物
　　负面影响：NH4+共存　(干扰)
　　正面影响：Ag+共存　(提高灵敏度)
　　请学生小结此鉴定反应的条件。
　　二、鉴定反应的灵敏度与选择性
　　(一)鉴定反应的灵敏度
　　1.灵敏度的说明
　　　同一离子不同鉴定反应其灵敏度是不同的。
　　2.灵敏度的表示
　　通常用最低浓度和检出限量来表示。
　　1)最低浓度　(相对量)
　　定义：在一定条件下，使某鉴定反应(方法)有得出肯定结果的该离子的最低浓度。
　　表示：1：G G是含有1g被鉴定离子的溶剂质量或PB　即以μg、Ml-1为单位
　　说明　灵敏度为实验值；
　　　　　两者关系为PBG＝106。
　　2)检出限量　(绝对量)
　　定义：在一定条件下，某鉴定反应(方法)所能检出某种离子的最小质量。
　　表示：微克(μg)为单位，符号m
　　换算：1g:12500ml=m:0.05ml(1滴)
　　(二)鉴定反应的选择性
　　1.特效反应、特效试剂
　　2.选择性反应、选择性试剂
　　3.提高选择性的方法
　　1)控制溶液的酸度
　　2)掩散干扰离子
　　3)分离干扰离子
　　三、空白试验与对照试验
　　1.空白试验
　　1)定义　用蒸馏水代替试液同时进行相同方法的试验。
　　2)作用　避免过检
　　2、对照试验
　　1)定义　　用已知离子的溶液代替试液同时进行相同方法的试验。
　　2)作用　　防止漏检
　　四、系统分析与分别分析
　　1.系统分析
　　2.分别分析
　　3.两者关系
第二节　阳离子分析
　　常见阳离子有哪些？分析特性如何？
　　硫化氢系统分析方案(第一组是基础，第二组是重点)
　　两酸两碱系统分析方案(简介)
　　一、常见阳离子及分析特性
　　1、常见阳离子
　　本章讨论的是下列24种常见阳离子：Ag+、Hg22+、Hg2+、Pb2+、Bi3+、Cu2+、Cd2+、As(ⅢⅤ)、Sb(ⅢⅤ)、Sn(ⅡⅣ)、Al3+、Cr3+、Fe3+、Fe2+、Mn2+、Zn2+、Co2+、Ni2+、Ba2+、Ca2+、Mg2+、K+、Na+、和NH4+。
　　2、分析特性(图表或多媒体展示)
　　表1-1　　常见阳离子与常用试剂的反应
离子试剂
Ag
Hg22+
Pb2+
Bi3+
Cu2+
Cd2+
Hg2+
As(Ⅲ)
Sb(Ⅲ)
Sn(Ⅱ)
Sn(Ⅳ)
HCl
AgCl↓白

H2S
0.3MHCl
Ag2s↓黑

硫化物沉淀加Na2S
不溶

(NH4)2S
Ag2S↓黑

(NH4)2CO3
AgCO3↓白
过量试剂

NaOH
适量

过量

NH3
适量

过量

H2SO4

　　由表1-1知，常见阳离子的盐酸盐、硫酸盐、硫酸盐、硫化物、氢氧化物的溶解性是不同；硫化物的酸碱性也不相同；氢氧化物两性也不相同；与氨的酸位性也不相同；部分离子氧化性也不相同。表中的相似与不同，为常见阳离子的分离提供了基础。
二、硫化氢系统分析
　　应用最为广泛。目前较为系统的是硫化氢系统分析。
　　(一)重要依据
　　各离子硫化物溶解度的显著差异是常见阳离子分组的主要依据。
　　硫化物
一般分成五组，现简化为四组(将钙、钠组合并)。
　　(二)简化的硫化氢系统分组方案(图表或多媒体展示)
　　表1－2　简化的硫化氢系统分组方案
组试剂
HCl
例7 3mol·L-1HCl,H2S
或0.2-0.6mol·L-1HCl,
TAA,加热
NH3+NH4Cl,(NH4)2S或TAA，加热
－
组的名称
I组
银组
盐酸组
Ⅱ组
铜锡组
硫化氢组
Ⅲ组
铁组
硫化铵组
Ⅳ组
钙钠组
可溶组
组内离子
Ag+
Hg22+
Pb2+
ⅡA ⅡB
Pb2+ Hg2+
Bi3+ As(Ⅲ,Ⅴ)
Cu2+ Sb(Ⅲ,Ⅴ)
Cd2+ Sn(Ⅱ,Ⅳ)
A3+ Mn2+
Cr3+ Zn2+
Fe3+ Co2+
Fe2+ Ni2+
B2+ K+
Ca2+ Na+
Mg2+ NH4+
(三)系统分析
　　1、第一组阳离子分析(基础)
　　1)本组离子的分析特性
　　本组包括Ag+、Hg22+和Pb2+三种离子，称为银组。它们都能与盐酸作用生成氯化物沉淀，从试液中最先被分离出来，按顺序称为第一组，按组试剂称为盐酸组。
　　①离子的存在形式　本组三种离子都无色。银和铅主要以Ag+、Pb2+形式存在，亚汞离子则以共价键结合的双聚离子Hg+Pb2+形式存在，亚汞离子则以共价键结合的双聚离子Hg+:Hg+存在，记为Hg22+。在水溶液中有如下平衡：
　　Hg22+ Hg2++Hg↓
当在水溶液中加入能与Hg2+生成难溶化合物或络合物的试剂时，则平衡向右移动，生成二价汞的化合物和黑色的金属汞。
　　②难溶化合物　本组离子的难溶化合物中具有分析意义的是氯化物、硫化物和铬酸盐等。氯化物中AgCl和Hg2Cl2溶液度都很小，可以沉淀完全；但PbCl2的溶解度就大得多，并随着温度的升高而显著增大，这是在组内作进一步分离的依据。
　　③络合物　本组中Ag+具有较强的络合能力。利用Ag+、Hg22+与氨水的反应可实现两者的分离，并可作为Hg22+的鉴定反应。此外，Pb(Ac)42-的生成可用于PbSO4与BaSO4沉淀的分离(浓NaOH亦可)。
　　2)组试剂与分离条件
　　本组离子与组试剂盐酸的反应为：
　　Ag++Cl-＝AgCl↓ (白色凝乳状，遇光变紫、变黑)
　　Hg22-+2Cl＝Hg2Cl2↓ (白色粉末状)
　　Pb2++2Cl-＝PbCl2↓ (白色针状或片状结晶)
　　为了创造适宜的沉淀条件，需要注意以下三个方面。
　　①沉淀的溶解度　在沉淀过程中，根据同离子效应，加入过量的盐酸对减小沉淀的溶解度是有利的。但沉淀剂也不可过量太多，以免高浓度的Cl-与沉淀物发生络合反应，生成AgCl2-和HgCl42-等，此外还有盐效应的影响，致使沉淀的溶解度增大。实验结果表明沉淀本组离子时，Cl-的浓度以0.5mol·L-1为宜。尽管如此，PbCl2也难以完全沉淀，当试液中Pb2+的浓度小于1mg·mL-1时，就需要在第二组中再去检出。
　　②防止Bi3+、Sb3+的水解　在第二组离子中，Bi3+、Sb3+有较强的水解倾向，当溶液酸度不够高时，它们会生成白色的碱式盐沉淀而混入第一组中。为了避免发生此种情况，应使溶液中H+的浓度达到2.0-2.4mol·L-1，一般通过补充管量HNO3达到目的。
　　③防止生成胶体沉淀　氯化银容易生成难以分离的胶体沉淀，加入适当过量的沉淀剂，可以提供使胶体凝聚的电解质。
　　综上所述，使本组离子以氯化物形式沉淀的条件是：在室温下的酸性溶液中(补充适量HNO3)加入适当过量的HCl溶液，使Cl-的浓度为0.5mol·L-1，溶液的酸度为2.0-2.4mol·L-1。此时如有白色沉淀生成，表明有本组离子存在。离心管以流水冷却后离心沉降，沉淀经1mol·L-1HCl溶液洗涤后作本组离子的分析；离心液在系统分析中留作后面三组阳离子的定性分析用。
　　3)本组离子的系统分析
　　①Pb2+的分离和鉴定　在本组离子的氯化物沉淀中加水并用水浴加热，使PbCl2溶解于热水之中。趁热分离，以HAc酸化离心液，加入K2CrO4试剂鉴定，如析出黄色沉淀(PbCrO4)，表示有Pb2+存在。
　　M=0.25μg ρB =5μg·Ml-1
②Ag+与Hg22+的分离及Hg22+的鉴定　分出PbCl2后的沉淀以热水洗涤干净，然后加入氨水搅拌。此时AgCl应溶解生成Ag(NH3)2+与氨水作用将生成HgNH2Cl+Hg，残渣变黑表示有Hg22+存在。
　　M=10μg ρB=200μg·mL-1
③Ag+的鉴定　将步骤2中分出的氨性溶液用HNO3酸化，如重新得到白色沉淀，说明有Ag+存在。
　　M=0.5μg ρB=10μg·mL-1
　　2、第二组阳离子分析(重点)
　　1)本组离子的分析特性
　　本组包括Pb2+、Bi3+、Cu2+、Cd2+、Hg2+、As(Ⅲ Ⅴ)、Sb(Ⅲ Ⅴ)、Sn(ⅡⅣ)离子，称为铜锡组。它们不被HCl溶液沉淀，但在0.3mol·L-1HCl溶液中，可以H2S反应生成硫化物沉淀。按照本组分出的顺序，称为第二组；按照所用的组试剂，称为硫化氢组。
　　①离子的存在形式　本组离子中，除Cu2+为蓝色外，其余均无色。铅、铋、铜、镉、汞具有显著的金属性质，在水溶液中主要以金属离子的形式存在；而砷、锑、锡三种无素则表现出不同程度的非金属性质，它们在溶液中的主要存在形式随酸碱环境而不同，当泛指该元素的离子时，只标出其氧化数，而不具体指明其存在形式。
　　②氧化还原性质　砷、锑、锡三种元素具有两种比较稳定的价态，它们在分析中都有重要意义。例如以H2S沉淀本组离子时，As(V)的反应速率较慢，必须先用NH4I使其还原为As(Ⅲ)。由于在组内分离时，将Sn(Ⅱ)归于ⅡA而Sn(Ⅳ)归于ⅡB组将使操作不便，故一般在进行沉淀之前加入H2O2将Sn(Ⅱ)全部氧化成Sn(Ⅳ)，并加热将剩余的H2O2除去。又锑的罗丹明B试法只对Sb(Ⅴ)有效，若溶液中的锑为三价则必须事先氧化。此外，将Bi3+还原为金属Bi是铋的重要鉴定反应之一。
　　③络合物　本组离子一般都能生成多种络合物。例如，Cu2+、Cd2+等能生成氨或氰络离子；Bi3+与I-生成黄色的BiI4-；Cu2+、Pb2+和Bi3+能与甘油生成络离子；Hg2+与I-生成无色的HgI42-等，具有一定的分析应用价值。
　　2)组试剂与分离条件
　　本组与第三、四组离子分离的依据是其硫化物溶解度有显著的差异。由于H2S是弱酸，可以通过调节酸度来控制溶液中S2-的浓度，从而达到分步沉淀的目的。实验证明，分离第二组与第三组最适宜的酸度是0.3mol·L-1HCl。若溶液的酸度过高，第二组中溶解度较大的CdS、SnS和PbS将沉淀不完全或者不淀而进入第三组中。如酸度过低，则第三组中溶解度最小的ZnS则可能析出沉淀而进入第二组中；并且酸度过低对形成砷、锑和锡的硫化物很不利，因为它们只有在强酸性溶液中才能提供生成硫化物所必需的简单阳离子，在中性或碱性溶液中，上述三种物质与S2-反应将生成可溶性的硫代酸盐而不析出硫化物沉淀。所以正确控制酸度是使第二、三组阳离子能有效分离的关键。
　　由于H2S气体毒性较大，制备也不方便，故一般多以硫代乙酰胺CH3CSNH2(通常简写为TAA)的水溶液代替H2S作沉淀剂。硫代乙酰胺在不同的介质中加热时发生不同的水解反应，可以分别代替H2S(NH4)2S或Na2S在酸性溶液中水解产生H2S，可代替H2S:
CH3CSNH2+H++2H2O CH3COOH+NH4++H2S↑
在氨性溶液中水解生成HS-，相当于(NH4)2S的作用：

在碱性溶液中水解生成S2-，可代替Na2S使用：

　　以硫代乙酰胺代替硫化氢作为组试剂具有以下特点：
　　(1)由于硫代乙酰胺的沉淀作用属于均相沉淀，故所得硫化物一般具有良好的晶形，易于分离和洗涤，共沉淀现象较少。
(2)硫代乙酰胺在90℃及酸性溶液中，可在沉淀时间内将As(V)还原为As(Ⅲ)[此时Sb(Ⅴ)也同时被还原为Sb(Ⅲ),故不需另加NH4I。
　　(3)硫代乙酰胺在碱性溶液中加热时，除生成S2-外，还生成一部分多硫化物。多硫化物具有氧化性，可将Sn(Ⅱ)氧化为Sn(Ⅳ)。因此，若以硫代乙酰胺代替Na2S作为ⅡA组和ⅡB组的分组试剂时，则事先可不加H2O2。
　　(4)由于在相同的条件下硫代乙酰胺所能提供的S2-浓度较H2S提供的低，因此分离第二、三组阳离子时的适宜酸度为0.2mol·L-1HCl。又因在此酸度下砷的沉淀反应不完全，为了解决这一矛盾，可先将试液的酸度调至0.6mol·L-1使砷完全沉淀，然后再将溶液稀释一倍。由于TAA在酸性条件下水解时消耗H+，故此时溶液的酸度在0.2mol·L-1左右。
　　综上所述，以TAA作为沉淀剂时，使本组离子沉淀的条件是：先用氨水和盐酸调节试液的酸度为0.6mol·L-1(在系统分析中，由于分出第一组阳离子的氯化物沉淀后，溶液的酸性较强，故需先用氨水中和，再用盐酸调至所需酸度)，加TAA并在沸水浴上加热10min。冷却后将试液稀释1倍，再加TAA并加热10min，直至本组离子沉淀完全。离心分离，沉淀经NH4Cl的稀溶液洗涤后作本组分析用；离心液在系统分析中留作第三、四组阳离子的定性分析。
　　[需要指出的是，定性分析中使用的试剂如(NH4)2S和氨水等都应是新配制的(不应在空气中久置)，否则因S2-被氧化和氨水吸收了CO2会导致某些离子(特别是第四组的阳离子)提前沉淀而“丢失”。]
　　3)铜组与锡组的分离
　　本组离子的沉淀中包括八种元素所形成的硫化物，为了定性分析的方便，还可以根据硫化物的酸碱性不同将它们分成两个小组。
　　铜、铋、铜、镉的硫化物属于碱性硫化物，它们不溶于NaOH、Na2S和(NH4)2S等碱性试剂，这些离子属于铜组(ⅡA)；砷、锑和锡(Ⅳ)的硫化物属于两性硫化物，而且其酸性更为明显，因而其酸性更为明显，因而能溶于上述几种碱性试剂中，属于锡组(ⅡB)。汞的硫化物酸性较弱，只能溶解在含有高浓度S2-的试剂Na2S中，本章采用Na2S溶液处理第二组阳离子硫化物的沉淀，因此HgS亦属于ⅡB组，也可用TAA的碱性溶液加热水解来代替Na2S。ⅡB组硫化物与Na2S的溶解反应如下：

离心分离，离心液留作锡组离子的分析鉴定，沉淀则用于铜组的分析。
　　4)铜组的分析
　　主要是铜组硫化物的溶解和Cd2+的分离，其它内容自学。
　　①铜组硫化物的溶解　在分出锡组后的沉淀中可能含有PbS、Bi2S3、CuS和CdS。沉淀用含NH4Cl的水洗涤干净后，加6mol·L-1HNO3并加热溶解：

CuS与CdS的溶解反应与PbS的相似。
　　②Cd2+的分离和鉴定　在铜组离子的硝酸溶液中加入甘油(1:1)和过量的浓NaOH溶液，这时仅生成Cd(OH)2沉淀。离心分离，离心液留作铜、铅和铋的鉴定。沉淀经稀甘油－碱溶液洗涤后，溶于3 mol·L-1HCl溶液中，用水稀释试液至酸度约为0.3mol·L-1，加TAA并于沸水浴上加热，如有黄色沉淀(CdS)析出示有Cd2+。
　　5)锡组的分析
　　主要是锡组沉淀、汞、砷与锑锡分离及汞、砷分离。
　　①锡组的沉淀　在用Na2S或碱性TAA溶液溶出的ⅡB组硫代酸盐溶液中[见(三)]，逐滴加入3mol·L-1HCl溶液至呈酸性，这时硫代酸盐被分解，析出相应的硫化物沉淀。此时通常还会析出一些单质硫，但对锡组的分析妨碍不大。离心分离，锡组硫化物沉淀用NH4Cl稀溶液洗涤后留作以下分析用，一般情况下离心液可弃去。
　　②汞、砷与锑、锡的分离　在上述硫化物沉淀上加8mol·L-1HCl溶液并加热，此时HgS与As2S3不溶解，锑和锡的硫化物则因生成氯络离子而溶解：

　　③砷与汞的分离和鉴定　分出含有锑和锡的离心液后，在剩下的沉淀上加水数滴洗涤一次，然后加入过量的12％(NH4)2CO3，微热，此时HgS(及S)不溶，而As2S3溶解：

取部分溶液，小心地加入3mol·L-1HCl溶液(防止大量气泡把溶液带出)使呈酸性，如有砷存在，则有黄色沉淀(As2S3)析出：

3、第三组阳离子分析
　　1)本组离子的分析特性
　　本组包括七种元素形成的八种离子：Al3+、Cr3+、Fe3+、F2+、Mn2+、Zn2+、Co2+、和Ni2+。它们的氯化物溶于水，在0.3mol·L-1HCl溶液中不形成硫化物沉淀，而在NH3-NH4Cl(pH≈9)溶液中与(NH4)2S或硫代乙酰胺反应生成硫化物或氢氧化物沉淀，按分组顺序称为第三组，按所用试剂称为硫化铵组。
　　本组离子具有以下特点：
例8 离子的颜色　如表1－3所示，除了Al3+和Zn2+之外，本组离子的不同存在形式都具有一定的颜色。

表1－3　第三组离子不同存在形式的颜色
元素
存在形式
Fe
Al
Cr
Mn
Zn
Co
Ni
水合离子
Fe2+
(淡绿)
Fe3+
(黄棕)＊
A3+
(无色)
C3+
(灰绿)
Mn2+
(浅粉)
Zn2+
(无色)
Co2+
(粉红)
Ni2+
(翠绿)
氯络离子(有特征颜色者)
FeCl2+
(黄)

CrCl2+
(绿)
CrCl2+(绿)

(蓝)

含氧酸根

AlO22-
(无色)

(黄)

(橙)
(绿)

(紫红)
(无色)

＊[Fe(OH)(H2O)5]2+为黄棕色，[Fe(H2O)6]3+为淡紫色。
　　②离子的价态　除Al3+与Zn2+外，本组其它离子都能改变价态，可应用于分离和鉴定反应之中。例如，Mn2+在稀溶液中几近无色，而MnO4-却有鲜明的紫红色，因此可将Mn2+氧化为MnO4-而加以鉴定，灵敏度很高；还可将Fe2+氧化为Fe3+；Cr3+氧化为CrO42-甚至CrO5；Mn(OH)2氧化为MnO(OH)2；CO(OH)3等。
　　③形成络离子的能力　本组离子形成络合物的能力较强。例如，在一定条件下，Fe3+；和Co2+与NH4SCN形成有色的络合物，这一性质可用于相应离子的鉴定；Zn2+、Co2+、Ni2+与NH3生成络离子的性质可用于它们与其它离子的分离。此外Al3+、Cr3+和Zn2+的两性在组内分离中亦有意义。
　　2)组试剂与分离条件
　　本组组试剂为NH3－NH4Cl存在下的(NH4)2S或硫代乙酰胺(加热)。与组试剂作用时本组离子有的生成硫化物，有的则生成氢氧化物：FeS(黑)、Fe2S3(黑)①、MnS(肉色)、ZnS(白)、CoS(黑)、NiS(黑)、Al(OH)3(白)、Cr(OH)3(灰绿)。
　　因Al3+与Cr3+的氢氧化物溶解度很小，当溶液一旦变成微碱性时，它们就会以氢氧化物的形式析出。
　　为了使本组离子沉淀完全，并与第四组离子有效分离，且所得的沉淀便于离心沉降，在进行沉淀时应注意控制酸度和防止硫化物形成胶体。
　　强调酸度要适当Al(OH)3和Cr(OH)3都属于两性氢氧化物，当Al3+和Cr3+的浓度都低于10-2mol·L-1时，Al3+在pH≈4时开始形成沉淀，Ph=10-12时沉淀溶解；Cr(OH)3沉淀在pH≈5时开始生成，Ph=12-14时沉淀溶解。
　　第四组的Mg2+在pH≈10.7时也开始析出Mg(OH)2沉淀。沉淀本组离子最适宜的酸质为pH≈9.0，需加入氨水和氯化铵予以控制。
　　3)分别鉴定(自学)
　　4、第四组阳离子分析(自学)
　　问题：1)本组离子分析特性有哪些？
　　　　　2)怎样将钙组离子与钠组离子分离？
　　三、两酸两碱系统分组方案
　　分别利用盐酸、硫酸、氨水和氢氧化钠(故称为两酸两碱)为组试剂，将前述常见阳离子分为五组，如表1-4所示。
表1-4　两酸两碱系统分组方案

分别检出NH4+，Na+，Fe3+，Fe2+
分组依据
氯化物难溶于水
氯化物易溶于水

硫酸盐难溶于水
硫酸盐易溶于水

氢氧化物难溶于水和氨水

HCl
H2SO4
乙醇
NH3-NH4Cl
H2O2
氢氧化物难溶于过量NaOH
NaOH过量时不生成沉淀
组试剂
NaOH
－
组名和离子
Ⅰ组
盐酸组
Ag+

Pb2+
Ⅱ组
硫酸组
Pb2+
Ba2+
Ca2+
Ⅲ组
氨组
Hg2+ Al3+
Bi3+ Cr3+
Sn(Ⅱ,Ⅳ)
Fe3+,Fe2+, Mn2+
Sb(Ⅲ,Ⅴ)
Ⅳ组
碱组
Cu2+ Ni2+
Cd2+ Mg2+
Co2+
Ⅴ组
可溶组
As(Ⅲ,Ⅴ)
Na+,Zn2+ NH4+,K+
　举例说明

第三节　　阴离子分析
　　常见阴离子有哪些？具有什么分析特性？
　　阴离子的初步试验有哪些？如何进行？(重点)
S2-、S2O32-、SO32-如何分离鉴定？Cl-、Br-、I-如何分离鉴定？(难点)
　　尽管组成阴离子的元素为数不多，但阴离子的数目却很多，有时组成元素相同，但却以多种形式存在。例如，由S和O可以构成SO32-、SO42-、S2O32-和等阴离子；由N和O可以构成NO3-和NO2-等。
　　本章将讲座下列常见的13种阴离子：、、、S2-、和等阴离子；由N和O可以构成NO3-和NO2-等。
　　本间将讨论下列常见的13种阴离子：、、、S2-、、、、Cl-、Br-、I-、、和Ac-。
　　一、阴离子的分析特性
　　1、与酸反应
　　阴离子与酸反应的结果，有的放出气体，有的产生沉淀，故有些阴离子不能在酸性溶液中存在。例如：

只有当的浓度较大时，才能形成明显的H2SiO3胶状沉淀。
　　2、氧化还原性
　　在酸性溶液中，多数阳离子可以共存，而有些阴离子却不能共存，具体情况如表1-5所示。它们彼此之间可能发生氧化还原反应，以致存在形式改变。当溶液呈液呈碱性时，阴离子的氧化还原活性较低，本章所研究的13种阴离子都能共存。
　　表1-5　酸性溶液中不能共存的阴离子
阴离子
与左栏阴离子不能共存的阴离子

S2-，，，I-
I-

，S2-

，S2-
S2-
，，
　　(三)形成络合物的性质
　　有些阴离子，例如、、Cl-、Br-、I-和等，能与阳离子形成络合物，以致对双方的分析鉴定均有干扰。因此在制备阴离子分析试液时，要事先把碱金属以外的阳离子(定性分析中称为重金属离子)全部除去。
　　二、阴离子的初步试验
　　在分别鉴定阴离子前要做一些初步实验，从而缩小鉴定范围。阴离子的初步实验一般包括分组试验、挥发性试验和氧化性还原性试验等。
　　(一)分组试验
根据阴离子与某些试剂的反应将其分成三组，如表1-6所示，组试剂只起查明是否有该组离子存在的作用。

表1-6　阴离子的分组
组别
组试剂
组的特性
组中包括的阴离子
Ⅰ
BaCl2
(中性或弱碱性)
钡盐难溶于水
，，(浓度大)，，，
Ⅱ
AgNO3
(HNO3存在下)
银盐难溶于水和稀HNO3
Cl-，Br-，I-，S2-(，浓度小)
Ⅲ
－
钡盐和银盐都溶于水
，，Ac-
*当试液中有第一组阳离子存在时，应改用Ba(NO3)2
　　由表1-6可以看出，本章研究的13种阴离子中，属于第一组的是2价、3价的含氧酸根离子，第二组的都是简单阴离子，而第三组的都是一价含氧酸根离子。
　　按照分组的条件在试液中加入组试剂，如有沉淀生成则表明有该组离子存在；如无沉淀，则该组离子可全部排除。
　　需要注意的是第一组的，它与Ba2+产生的BaS2O3沉淀溶解度较大，只有当的质量浓度大于4.5mg·mL-1时才能析出。由于BaS2O3容易形成过饱和溶液，当加入BaCl2后，应以玻璃棒摩擦离心管壁，如此时沉淀仍不产生，可得出含量不大或不存在的初步结论，然后再以分别鉴定证实。浓度较大时，它与Ag+生成Ag(S2O3)-络离子而不生成沉淀；当浓度较小时，则可能在第二组中检出(Ag2S2O3↓白Ag2S↓黑)。
　　第三组没有组试剂，这一组是否存在不能通过分组试验得出结论。
　　(二)与酸反应的情况(又称挥发性试验)
　　在试样上加稀H2SO4或稀HCl溶液，必要时加热，如有气体产生，则可能含有、、、、或S2-等离子。由它们生成的气体各具如下特征：
　　CO2－由生成，无色无臭，使Ba(OH)2或Ca(OH)2溶液变浑。
　　SO2－由或(同时析出S↓)生成，无色，有燃烧硫磺的刺激臭，具有还原性，可使K2Cr2O7溶液变绿(被还原为Cr3+)。
　　NO2－由生成，红棕色气体，有氧化性，能将I-氧化为I2。
　　H2S－由S2-生成，无色，有腐卵臭，可使醋酸铅试纸变黑。
　　上述试验最好取固体试样进行，现象明显，易于判断。如试液中上述离子浓度很小时，反应现象将不明显，不能据此得出确切的结论。
　　(三)氧化性和还原性试验
　　本章所研究的13种阴离子中，具有氧化性的只有，它能在稀H2SO4 溶液中将I-氧化为I2。
　　根据阴离子还原性的大小选择具有不同氧化能力的试剂进行下述试验。
　　1、KmnO4(酸性)试液以H2SO4酸化后，加入0.03%KMnO4溶液，如果溶液的紫红色褪去，表示、、S2-、Br-、I-或，以及较浓的Cl-等可能存在(至少一种)。
　　2、I2－淀粉(酸性)I2溶液的氧化能力远较KMnO4为弱，因此它只能氧化强还原性的阴离子，如、或S2-等。试验时在I2溶液中加入淀粉使呈蓝色，当I2被还原成I-时则蓝色消失，表示上述三种离子至少有一种可能存在。
　　13种阴离子在各项初步试验中所得的结果列入表1-7中。
表1-7　阴离子的初步试验
试剂
阴离子
稀H2SO4
BaCl2
(中性或弱碱性)
AgNO3
(稀H2SO4)
KI-淀粉
(稀H2SO4)
KMnO4
(稀H2SO4)
I2-淀粉
(稀H2SO4)

↓

↑
↓

+
+

↑
(↓)
↓

+
+

↓
↓

↑
↓

↓

Cl-

↓

(+)

Br-

↓

+

I-

↓

+

S2-
↑

↓

+
+
NO3-

NO2-
↑

+
+

Ac-

*阴离子的浓度大时才发生反应。
**(白色凝胶)。
　　三、阴离子的鉴定
　　(一)S2-、和的鉴定
　　由于S2-对和的鉴定都有干扰，故将这三种离子放在一起讨论比较方便。
　　1、S2-的鉴定　在碱性溶液中，S2-与亚硝酰铁氰化钠Na2[Fe(CN)5NO]反应生成紫色络合物：
　　S2-＋4Na+＋[Fe(CN)5NO]2-＝Na4[Fe(CN)5NOS]
　　M=1μg ρB=20μg·mL-1
2、S2-的除去　取一部分试液，加入固体CdCO3，由于CdS的溶液度较CdCO3为小，故CdCO3转化为CdS，S2-即被除去。
　　3、的鉴定　取一部分已除S2-的试液，加入稀HCl溶液，存在时生成不稳定的H2S2O3，然后逐渐分解析出SO2和S，溶液呈白色浑浊状。

加热可促使反应进行。
　　S2-本来对此反应无干扰，但实际上硫化物溶液中经常含有多硫离子，当酸化溶液时也析出硫：

因此，鉴定前将S2-除去必要的。
　　4、的鉴定　在酸性溶液中，由生成的SO2气体可使KIO3G－淀粉溶液首先被还原为I2－淀粉溶液而显蓝色，继而又将I2还原为I-而使蓝色褪去。试液虽经除S2-后，仍有干扰鉴定。此时可向已除S2-的试液中加入饱和Sr