定性分析 單元十一 陽離子 第四屬分析 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 (一)屬試劑 (二)鈣離子的分離與確認 (三)鍶離子的分離與確認 (四)鋇離子的分離與確認 (五)鎂離子的分離與確認

(一) 屬試劑-1 1.第四屬陽離子有Ca2+、Sr2+、Ba2+及Mg2+。 2.本屬離子在氨化溶液中以(NH4)2CO3及(NH4)2HPO4為沉澱劑，可產生碳酸鹽及磷酸鹽沉澱。 Ba2+ + CO32- BaCO3 3Ba2+ +2HPO42- +2NH3 Ba3(PO4)2 +2NH4+

(一) 屬試劑-2 3.單獨使用(NH4)2CO3或(NH4)2HPO4為沉澱劑會有部份離子無法沉澱完全的缺點。 (A)單獨以CO32- [即(NH4)2CO3]為沉澱劑：因為過量的NH4+會消耗CO32-使沉澱不完全。 NH4+ +CO32- NH3 + HCO3- (B)單獨以HPO42-[ 即 (NH4)2HPO4]為沉澱劑：可使第四屬離子沉澱完全，但是PO43-的溶解度較差，須加入大量硫酸以使其轉換成HPO42-的狀態；而且磷酸鹽的揮發性較差，燄色反應效果不如碳酸鹽。

(一) 屬試劑-3 4.本屬離子可用燄色法協助確認。 燄色反應： Ca2+ 橘紅色 Sr2+ 暗紅色 Ba2+ 黃綠色 Mg2+ 無色

(二)鈣離子的分離與確認-1 1.鈣離子與碳酸根生成碳酸鈣沉澱。 2.鈣離子與磷酸氫根生成磷酸鈣沉澱。 Ca2+ + CO32- CaCO3 3Ca2+ +2HPO42- +2NH3 Ca3(PO4)2 +2NH4+

(二)鈣離子的分離與確認-2 3. 碳酸鈣可溶於醋酸溶液中 4. 磷酸鈣可溶於醋酸溶液中 CaCO3 + 2HAc Ca2+ +2Ac- +H2O +CO2 4. 磷酸鈣可溶於醋酸溶液中 Ca3(PO4)2 +4HAc 3Ca2+ +2H2PO4- + 4Ac-

(二)鈣離子的分離與確認-3 5. 鈣離子之分離：以草酸銨為沉澱劑可產生白色草酸鈣沉澱，鎂離子則不沉澱。 Ca2+ +C2O42- CaC2O4 6. 草酸鈣CaC2O4可溶於鹽酸中，燄色反應呈橘紅色。 CaC2O4 + H+ Ca2+ +HC2O4- 燄色成橘紅色確認Ca2+

(三)鍶離子的分離與確認-1 1.鍶離子與碳酸根生成碳酸鍶沉澱。 2.鍶離子與磷酸氫根生成磷酸鍶沉澱。 Sr2+ + CO32- SrCO3 3Sr2+ +2HPO42- +2NH3 Sr3(PO4)2 +2NH4+

(三)鍶離子的分離與確認-2 3. 碳酸鍶可溶於醋酸溶液中 4. 磷酸鍶可溶於醋酸溶液中 SrCO3 + 2HAc Sr2+ +2Ac- +H2O +CO2 4. 磷酸鍶可溶於醋酸溶液中 Sr3(PO4)2 +4HAc 3Sr2+ +2H2PO4- + 4Ac-

(三)鍶離子的分離與確認-3 5. 鍶離子之分離：以硫酸銨為沉澱劑可產生白色硫酸鍶沉澱，鈣離子及鎂離子則不沉澱。 Sr2+ +SO42- SrSO4 6. 鍶離子之確認：硫酸鍶部份可溶於鹽酸中，燄色反應呈 。 深紅色

(四)鋇離子的分離與確認-1 1.鋇離子與碳酸根生成碳酸鋇沉澱。 2.鋇離子與磷酸氫根生成磷酸鋇沉澱。 Ba2+ + CO32- BaCO3 3Ba2+ +2HPO42- +2NH3 Ba3(PO4)2 +2NH4+

(四)鋇離子的分離與確認-2 3. 碳酸鋇可溶於醋酸溶液中 4. 磷酸鋇可溶於醋酸溶液中 BaCO3 + 2HAc Ba2+ +2Ac- +H2O +CO2 4. 磷酸鋇可溶於醋酸溶液中 Ba3(PO4)2 +4HAc 3Ba2+ +2H2PO4- + 4Ac-

(四)鋇離子的分離與確認-3 6. 鋇離子之確認： BaCrO4 為非揮發性，加入濃鹽酸煮沸使生成Ba2+於本生燈火燄中的燄色反應為 。 5. 鋇離子之分離：鋇離子遇醋酸與鉻酸鉀K2CrO4生成鉻酸鋇沉澱BaCrO4與鈣、鍶及鎂離子分離。 Ba2+ +CrO42- BaCrO4 6. 鋇離子之確認： BaCrO4 為非揮發性，加入濃鹽酸煮沸使生成Ba2+於本生燈火燄中的燄色反應為 。 黃綠色

(五)鎂離子的分離與確認 1. 鎂離子與磷酸氫銨生成磷酸銨鎂沉澱。 Mg2+ +HPO42- +NH3 +6H2O MgNH4PO4  6H2O 2.鎂離子的分離與確認：鎂離子不容易完全與第四屬的其他離子分離。鎂離子與KOH生成白色的氫氧化鎂沉澱，此沉澱與鎂試劑形成深藍色反應。 Mg2+ +2 OH- + 鎂試劑 Mg(OH)2 鎂試劑 藍色沉澱色料確認Mg2+

二、實驗步驟-1 步驟一 第四屬陽離子的沉澱 1. 於含有GrⅣ~Ⅴ的澄清液中加入6M NH3使呈鹼性，加入10滴0.05M(NH4)2HPO4及5滴2M (NH4)2CO3，攪拌均勻，離心分離。沉澱物為GrⅣ，澄清液為GrV。 Ba、Sr、Ca及Mg 的碳酸鹽及磷酸鹽 NH3/(NH4)2CO3/(NH4)2HPO4 GrⅣ~Ⅴ Gr V

二、實驗步驟-2 步驟二 鋇離子的分離 2. 於含有GrⅣ的沉澱物中加入10滴濃HAc，攪拌均勻。 步驟二 鋇離子的分離 2. 於含有GrⅣ的沉澱物中加入10滴濃HAc，攪拌均勻。 3. 加水稀釋至2mL，加入5滴1MK2CrO4，攪拌均勻，離心分離。沉澱為BaCrO4，澄清液為鍶、鈣及鎂離子。 Ba、Sr、Ca及Mg 的碳酸鹽及磷酸鹽 HAc K2CrO4 Ba2+、Sr2+、 Ca2+、Mg2+ BaCrO4

二、實驗步驟-3 步驟三 鋇離子的確認 3. 於BaCrO4沉澱中加入6滴濃HCl，攪拌均勻後，以白金絲沾取溶液，置於本生燈的氧化燄中作燄色反應，若有黃綠色燄色，確認Ba2+存在。 HCl BaCrO4 燄色反應呈黃綠色

二、實驗步驟-4 步驟四 鍶離子的分離 4. 於含鍶、鈣及鎂的澄清液中，加入5滴1M (NH4)2SO4，水浴中加熱3分鐘後，離心分離。沉澱為SrSO4，澄清液為鈣及鎂離子。 SrSO4 (NH4)2SO4 Sr2+、Ca2+ 、Mg2+ Ca2+、 Mg2+

二、實驗步驟-5 步驟五 鍶離子的確認 6. 於SrSO4沉澱中加入3滴濃HCl，攪拌均勻後，以白金絲沾取溶液，置於本生燈的氧化燄中作燄色反應，若有深紅色燄色，確認Sr2+存在。 HCl SrSO4 燄色反應呈深紅色

二、實驗步驟-6 步驟六 鈣離子的分離 7. 於含鈣及鎂離子的溶液中加入5滴0.25M (NH4)2C2O4，水浴中加熱1分鐘，離心分離。沉澱為CaC2O4，澄清液為Mg2+。 CaC2O4 0.5M (NH4)2C2O4 Ca2+、 Mg2+ Mg2+

二、實驗步驟-7 步驟七 鈣離子的確認 8. 於CaC2O4沉澱中加入2滴濃HCl，攪拌均勻後，以白金絲沾取溶液，置於本生燈的氧化燄中作燄色反應，若有橘紅色燄色，確認Ca2+存在。 HCl CaC2O4 燄色反應呈橘紅色

二、實驗步驟-8 步驟八 鎂離子的確認 9. 於含Mg2+的澄清液中加入等體積 3M KOH及1滴鎂試劑，水浴中加熱5分鐘，離心分離，若有藍色沉澱生成，確認Mg2+存在。 3M KOH 鎂試劑 Mg2+ 藍色沉澱確認Mg2+ Mg(OH)2٠鎂試劑

三、 流程圖-1 GrⅣ~Ⅴ Gr V NH3/(NH4)2CO3/(NH4)2HPO4 Ba、Sr、Ca及Mg 的碳酸鹽及磷酸鹽 HAc K2CrO4 BaCrO4 Sr2+、Ca2+、Mg2+ HCl 燄色反應呈黃綠色

三、 流程圖-2 Sr2+、Ca2+、Mg2+ (NH4)2SO4 Ca2+、 Mg2+ SrSO4 0.5M (NH4)2C2O4 濃HCl Mg2+ CaC2O4 3M KOH 鎂試劑 濃HCl 燄色反應呈暗紅色確認Sr2+ Mg(OH)2٠鎂試劑 燄色反應呈橘紅色確認Ca2+ 藍色沉澱確認Mg2+

四、實驗記錄 Ba2+ Sr2+ Ca2+ Mg2+ (NH4)2CO3 BaCO3(白) SrCO3 (白) CaCO3 (白) MgCO3 (白) Ksp大 (NH4)2HPO4 Ba3(PO4)2 (白) Sr3(PO4)2 (白) Ca3(PO4)2 MgNH4PO4 K2CrO4 BaCrO4(黃) SrCrO4(黃) Ksp大 CaCrO4(黃) Ksp大 可溶 (NH4)2SO4 BaSO4 (白) SrSO4 (白) CaSO4 (白) Ksp大 MgSO4 (白) Ksp大 (NH4)2C2O4 BaC2O4(白) SrC2O4 (白) CaC2O4(白) MgC2O4(白)Ksp大 燄色 黃綠 暗紅(瞬逝) 橘紅 無色 離子 試劑