常见阳离子的分离与鉴定

常见阳离子的分离与鉴定

第Ⅱ组阳离子的分离和鉴定

第Ⅱ组阳离子的分离和鉴定

第Ⅱ组阳离子包括

Cu²⁺ 、 Bi³⁺ 、 Cd²⁺ 、 Hg²⁺ 、 As(III,V) 、 Sb³⁺

、 Sn⁴⁺ 以及第Ⅰ组阳离子沉淀以后留在溶液中的 Pb²⁺

—— 这些阳离子的硫化物溶度积很小，可以在 酸性溶液（ [H+] 约为 0.3mol/L ）中沉淀 完全 Cu²⁺ 、 Bi³⁺ 、 Cd²⁺ 以及 Pb²⁺

其硫化物难溶于 Na₂S ，称为铜组（Ⅱ A 组）

Hg²⁺ 、 As(III,V) 、 Sb³⁺ 、 Sn⁴⁺

其硫化物能溶于 Na₂S ，称为锡组（Ⅱ B

组）

1

取 Pb²⁺ 、 Cu²⁺ 、 Bi³⁺ 、 Cd²⁺ 、 Hg²⁺ 、 Sn⁴⁺ 试液各 6 滴，

分别 ＋ 2mol/L HCl 溶液、 5% 硫代乙酰胺溶液 10 滴→

沸水浴加热，注意观察沉淀过程中的颜色变化。

然后离心分离，弃去清液。

PbS 、 CuS 、 CdS 、 HgS 和 Bi₂S₃ 沉淀＋ 6mol/L HNO₃ 3 滴

SnS₂ 沉淀上＋ Na₂S 试剂 3 ~ 4 滴

置于水浴上加热，观察沉淀的溶解情况。

(1) Cu²⁺ 离子的鉴定反应

a ．以 K₄[Fe(CN)₆] 试剂鉴定 Cu²⁺ 离子

铜盐溶液＋ K₄[Fe(CN)₆] 试剂，搅拌→ Cu₂[Fe(CN)₆] 沉淀

。

b ． Cu²⁺ 离子与氨的特征反应

铜盐溶液→逐滴加入 2mol/L 氨水→特征深蓝色透明溶液

。

(2) Bi³⁺ 离子的鉴定反应

a ．以 Na₂SnO₂ 试剂鉴定 Bi³⁺ 离子

SnCl₂ 溶液 1 滴＋ 6mol/L NaOH 溶液 2 滴→生成 Sn(OH)₂ 沉淀→再生成 Na₂SnO₂ → 加入铋盐溶液 1 滴→立即生成黑色沉 淀：

3 Na₂SnO₂ + 2Bi(OH)₃ → 3 Na₂SnO₃ + 2 Bi + 3 H₂O b ．以 KI 试剂鉴定 Bi³⁺ 离子

铋盐溶液 3 滴→逐滴加入 KI 试剂→先生成棕黑色 BiI₃ 沉 淀→再溶于过量试剂，生成橘黄色 KBiI₄ 溶液。

2

(3) Cd²⁺ 离子的鉴定反应

即步骤 1 中 Cd²⁺ 与硫代乙酰胺生成黄色 CdS 沉淀特征反 应。

(5) Sn²⁺ 离子的鉴定反应

a ．以 HgCl₂ 试剂鉴定 Sn²⁺ 离子

小试管中加入 HgCl₂ 试剂 2 滴＋ SnCl₂ 溶液 2 滴→生成 白色 Hg₂Cl₂ 沉淀→逐渐变成灰色。

b ．以亚甲基蓝试剂鉴定 Sn²⁺ 离子

小试管中加入亚甲基蓝试剂 2 滴及浓 HCl 溶液 1 滴→加 入亚锡离子溶液 2 滴→溶液蓝色褪去。

2

(1) 调节溶液 pH

取分离第Ⅰ组阳离子后的混合试液＋浓氨水→溶液呈弱碱性（石蕊 试纸）→滴加 2mol/L HCl 溶液 →溶液呈微弱的酸性（蓝色石蕊试纸变 红，刚果红试纸不变蓝）→滴加约为总体积 1/6 的 2mol/L HCl 溶液使 [H+] 约为 0.3mol/L （ pH=0.5 ）。此时甲基紫试纸呈蓝绿色。

若溶液的酸度不够，可再用 2mol/L HCl 溶液调节。

(2) 沉淀分离第Ⅱ组阳离子（硫化物）

取上溶液，滴加硫代乙酰胺试剂 25 滴→沸水浴中加热 10min → 稍 冷后加水稀释一倍→继续加热 5min → 冷却→离心→检查沉淀是否完全

→沉淀完全后离心分离，保留清液待用。

(3) Sn⁴⁺ 、 Sb³⁺ 离子与 Cu²⁺ 、 Bi³⁺ 、 Pb²⁺ 、 Cd²⁺ 离子分离

将 (2) 所得沉淀用 5% NH4NO₃ 溶液洗涤 2 次→滴加 2mol/L Na2S 溶 液 10 滴→水浴加热 2~3min 并充分搅拌→趁热离心分离并保留溶液→沉 淀再用数滴 Na₂S 处理→合并离心液。

此时锡→络离子 SnS₃^2- 进入溶液而 CuS 、 PbS 、 CdS 和 Bi₂S₃ 则不 溶。

3 ．第Ⅱ组阳离子的分离和鉴定

(4) SnS₂ 的重沉淀

在含 SnS32- 溶液中滴加 6mol/L HCl 溶液→溶液呈酸性（石蕊试 纸） →生成硫化物沉淀→再滴加硫代乙酰胺 5 滴（使沉淀完全） →沸 水浴加热→离心分离→弃去溶液。

(5) SnS₂ 的溶解

滤纸条将步骤 (4) 所得沉淀吸干→滴加浓盐酸 10~15 滴→沸水浴加 热 5min→ 溶解→转移至小烧杯→煮沸除 H₂S （若溶液中有硫残渣则离 心分离除去）。

(6) Sn²⁺ 离子的鉴定

取步骤 (5) 所得溶液 4 滴＋ 6mol/L HCl 溶液 10 滴及一小片镁片

→ Sn⁴⁺ 还原→用 HgCl₂ 试剂或次甲基蓝试剂检验 Sn²⁺ 。 (8) CuS 、 PbS 、 CdS 和 Bi₂S₃ 的溶解

取步骤 (3) 所得沉淀用 5% NH₄NO₃ 溶液洗涤 1 次→加 6mol/L HN O₃ 溶液 10 滴→加热 2~3min 不断搅拌。若溶液浮有黑色不溶物，离心 弃去。

3 ．第Ⅱ组阳离子的分离和鉴定

(9) Pb²⁺ 离子的分离及鉴定

步骤 (8) 所得溶液转入微烧杯＋浓 H₂SO₄ 4 滴→小火加热蒸发至 冒 SO₃ 白烟→冷却→＋ 6 滴水→搅拌后放置（防止 PbSO₄ 过饱和） → 将沉淀连同溶液一起转入离心试管→ 3 滴水淋洗烧杯后并入离心试管

→离心分离→溶液转移至另一试管以检验 Cu²⁺ 与 Bi³⁺ 。

用水 3 滴洗涤沉淀 2 次→加 3mol/L NH₄Ac 溶液 4 滴→水浴加热以 溶解 PbSO₄ ，按 Pb²⁺ 的鉴定方法检验 Pb²⁺ 。

(10) Cd²⁺ 、 Cu²⁺ 与 Bi³⁺ 离子的分离及 Cu²⁺ 离子的鉴定

步骤 (9) 所得离心液中逐滴加入浓氨水→至对石蕊试纸呈碱性后再 多加几滴。这时溶液若呈 [Cu(NH₃)₄]²⁺ 的深蓝色，即可证明有 Cu²⁺ 。 若需进一步确证，可取几滴溶液＋ K₄[Fe(CN)₆] 试剂 → Cu₂[Fe(CN)₆] 沉淀。

将溶液离心分离

3 ．第Ⅱ组阳离子的分离和鉴定

离心液：含 [Cu(NH₃)₄]²⁺ 和 [Cd(NH₃)₄]²⁺

沉淀：白色的 Bi(OH)₃

(11) Cd²⁺ 离子的分离及鉴定

将上述离心液用 2mol/LHCl 溶液和 2mol/L 氨水调节至溶液呈 弱酸性→加入相当于溶液体积 1/2 的 6mol/L HCl 溶液→再加硫代乙 酰胺 4~5 滴→水浴加热使 CuS 沉淀完全→离心分离。

在离心液中滴加 3mol/L NaAc 溶液数滴和硫代乙酰胺 2 滴^→加 热得到黄色 CdS 沉淀，此即 Cd²⁺ 的确证反应。

(12) Bi³⁺ 离子的鉴定

将步骤 (10) 所得白色 Bi(OH)₃ 沉淀用水洗涤 2 次→加 2~3 滴 2mo l/L HCl 溶液→溶解。

按前述 Bi³⁺ 离子的鉴定方法检验 Bi³⁺ 。

3 ．第Ⅱ组阳离子的分离和鉴定

注意：

1. 分离第Ⅱ组阳离子必须严格控制溶液的酸度。先后加 入浓氨水和 2mol/L HCl 溶液调节 pH 时，每加 1 滴都要 充分搅拌直至溶液呈所要求的酸碱性。

2. 将 CuS 沉淀完全、离心分离后进行 Cd²⁺ 离子的鉴定 时，必须考虑此时溶液的酸度条件，滴加足够的 3mol/L NaAc 溶液调节酸度，然后加入硫代乙酰胺、加热，方能 得到黄色的 CdS 沉淀以确证 Cd²⁺ 的存在。

思考题

1 ．请写出硫代乙酰胺在酸性和碱性条件下的水解产物

（用反应式表示）。

2 ．简述在第 II 组阳离子中，将 Sb³⁺ 、 Sn⁴⁺ 离子与 Cu²⁺

、 Bi³⁺ 、 Pb²⁺ 、 Cd²⁺ 离子分离所用的试剂及条件。

3 ．用硫代乙酰胺从混合试液中沉淀出第 II 组阳离子时，

溶液的酸度应调节为 [H⁺] ＝ 0.3mol/L ，能否用 HNO₃ 或 H₂SO₄ 来代替调节酸度用的盐酸？在沉淀过程中，为什么 还要用水将溶液稀释一倍？

4 ． Sn²⁺ 也属于第 II 组，但 SnS 不溶于 Na₂S 溶液中。在 铜组和锡组的分离中，若欲使其进入锡组，应先作何处理

？