Cation Group 2 The Acid Hydrogen Sulfide Group

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1 Cation Group 2 The Acid Hydrogen Sulfide Group
Hg2+、Bi3+、Cu2+、As3+、Sb3+、Pb2+、Cd2+、Sn4+

2 原理 第二族陽離子 Hg2+ 、 Pb2+ 、 Bi3+ 、 Cu2+ 、 Cd2+ 、As3+ 、 Sb3+ 、 Sn4+ 的硫化物都不溶
於稀 HCl。 HgS，CuS，Bi2S3，SnS2，CdS，PbS，As2S3，Sb2S3 的形成是由陽離子與硫離子結合。硫離子藉由弱酸 H2S 的解離製得。

3 Hg2+、Bi3+、Cu2+、As3+、Sb3+、Pb2+、Cd2+、Sn4+ 2 d TA，warm 5 min 1，離心
2. 1d 6M NH4Cl d Hot water 3 洗 PPT ( × 2 ) Hg2+ + S2- → HgS Pb2+ + S2- → PbS 2Bi3+ + 3S2- → Bi2S3 Cu2+ + S2- →CuS 2As3- + 3S2- →As2S3 2Sb3+ + 3S2- →Sb2S3 Sn4+ + 2S2- →SnS2 1. 讓 TA 有足夠時間水解。加熱有助於硫 化物凝固。 Thioacetamide (TA)： 溶於水中水解出 H2S，反應式如下： CH3CSNH2 + 2 H2O CH3COOH + NH3 +H2S 2. NH4Cl 防止膠化。 3. 清洗移除過多的 H2S，因 H2S 會使 HgS 在 KOH(aq) 中溶解度上升。 PPT HgS、PbS、Bi2S3、CuS、CdS、As2S3、 Sb2S3、SnS2、S0

4 PPT 2-1 HgS、PbS、Bi2S3、CuS、CdS、As2S3、 Sb2S3、SnS2、S0
加 10d 0.5 M KOH，warm，離心 ( × 2 ) 結合二次之 溶液 PPT HgS、PbS、Bi2S3、CuS、CdS、S0 以含有 1d 0.2 M NH4NO3 熱水清洗，離心並移除溶液 Soln AsS33-、AsO33-、SbS33-、SbO33-、SnS32-、 SnS2OH-、(HgS22-)、KOH 離心去除微量 PPT 2-2 2，得黃色澄清溶液 Outline 3 Cu 族分析 1 Outline 4 As 族分析 1. 先分析 Cu 族，若無法立刻進行，用水和 1d TA 掩 蓋硫化物，塞子塞住，分離 PPT 3-1 和 Soln. 3-1。 2. 若有黑褐色的膠狀物殘留，加入少量的 NH4NO3 或 1d 0.2 M NH4NO3 加熱凝固。

5 Outline 3：Cu group PPT 2-2 HgS、PbS、Bi2S3、CuS、CdS、S0
加 5d H2O 及同體積之 6 M HNO3 Warm，直至反應發生 1 離心，以水清洗 PPT，結合溶液 1. 冒泡，氣泡把硫和 硫化物帶至表面。 Soln Bi3+、Cu2+、Pb2+、Cd2+、H+、NO3- PPT HgS (黑)、S0 或 2HgS∙Hg(NO3)2 (白) 加 1~2d 王水，warm 移至坩鍋 ，蒸發至小體積(不可乾掉) 2 加 1 mL H2O 稀釋 3，離心移除殘渣 加 SnCl2 溶液 白色沉澱 Hg2Cl2 變灰色 Hg+Hg2Cl2 → Hg(II) 存在 2. HgCl2 易揮發，不可過度加熱。 3. 破壞硝酸鹽及去除過量 HCl。 HCl 濃度過高，會使 HgCl2 和 Sn2+ 的反 應較緩慢。

6 Outline 3：Cu group Soln. 3-1 Bi3+、Cu2+、Pb2+、Cd2+、H+、NO3-
移至坩鍋，加 2d 18M H2SO4，蒸發直至白色 SO3 (g) 出現 1 冷卻後，加 5d H2O 並刮內壁 移至離心管，並以小量水清洗坩鍋 ( × 2 )，離心 1. 硝酸鹽類被移除的信號。 Soln Bi3+、Cu2+、Cd2+ PPT PbSO4、(BiO)2SO4 2 加 1~2d 醋酸銨溶液，warm ( PbSO4(s) + 4C2H3O2-(aq) Pb(C2H3O2)42-(aq) + SO42-(aq) ) 離心去殘渣 加 1d 6M HC2H2O2 及 1~2d K2CrO4 深黃色沉澱 PbCrO4 → Pb 存在 2. 形成的沉澱物不能確定有 Pb，有可 能是其他硫化物，如 (BiO)2SO4。 Bi 化合物微溶於 NH4C2H3O4 且 (BiO)2CrO4 可溶於醋酸但不溶於 NaOH。

7 Outline 3：Cu group Soln. 3-2 Bi3+、Cu2+、Cd2+
加 15M NH4 直至變為鹼性，藍色溶液 → Cu 存在 離心 PPT Bi(OH)3 加 1~2d Fresh 亞錫酸鈉試劑 黑色沉澱 Bi0 → Bi 存在 Soln Cu(NH3)42+、Cd(NH3)42+ 若溶液非藍色，加 TA 後加熱 若溶液成藍色： 加半匙 Na2S2O4 1，warm 1~2 min ，離心除溶液 2 重複上述步驟直至溶液呈無色 於無 Cu 溶液中加 TA，warm 黃色沉澱CdS → Cd 存在 1. Na2S2O4 為強還原劑且不穩定，保持乾燥並遠離火源。 2. 若溶液長時間與 Cu 接觸，一些 Cu 可能會再溶。

8 Outline 4：As group Soln. 2-2 AsS33-、AsO33-、SbS33-、SbO33-、
SnS32-、SnS2OH-、(HgS22-)、KOH 加 1d TA，再加 2M HCl 直至溶液酸化 1 離心除去溶液 1. 溶液太酸，一些 SnS2 會損失。 PPT As2S3(黃)、Sb2S3(橙)、SnS2(黃)、(HgS, 黑至紅)、S0 加 5~10d 12M HCl，攪拌直至硫化物分散 Warm 直至反應發生 2，離心，溶液移至坩鍋 3 以 1~2d 6M HCl 清洗沉澱，並將洗液移至坩鍋 2. 勿加熱過久，As2S3會再溶解。 3. 滴管或坩鍋有水分，會使 HCl 被稀釋而使 Sb2S3 再沉澱。 PPT As2S3、HgS、S0 Soln SbCl4-、SnCl62-、(HgCl42-)、 HCl、H2S、TA

9 Outline 4：As group PPT 4-2 As2S3、HgS、S0 加 2d 15M NH4 及 1d 3 % H2O2
Warm，離心去殘渣 1 加 2~4d 鎂和劑，刮內壁、攪拌後靜置 5 min 2 離心除去溶液，以 H2O 洗沉澱 3 黑色殘渣可能是 HgS。NH3 能迅速溶解 As2S3，但 HgS 不行。H2O2 可氧化As(III) 成 As(V)。 2. 沉澱有時會過飽和，需要足夠時間讓它 沉澱。 PPT MgNH4AsO4･6H2O(白色結晶) 加 1d 6M HC2H2O2 及 2~4d AgNO3 溶液 紅棕色沉澱 Ag3AsO4 → As 存在 3. 清洗去除過多的氯，防止氯化銀沉澱。 若有白色沉澱生成則加入更多的 AgNO3。

10 Outline 4：As group Soln. 4-2 SbCl4-、SnCl62-、(HgCl42-)、HCl、H2S、TA
蒸發至原體積一半或 4 滴後 1，以 1 mL H2O 稀釋並分成二管 1. 蒸發太久，SnCl4會損失。 Sn test 加 5mm 鋁片及 10d 6M HCl Warm 2，使 Al 溶解，離心 Sb test 加 0.25~0.5 匙 H2C2O4 及 1~2d TA，warm 橙色沉澱 Sb2S3 → Sb 存在 PPT 4-4 黑色微粒 Sb0 → Sb 存在 Soln Sn2+、Al3+、HCl 加等體積 H2O 及 1~2d HgCl2 溶液 3 白至灰色沉澱 Hg2Cl2 + Hg0 → Sn 存在 2. Al 可還原 Sn(IV) 和 Sn(II) 至 Sn0。 Al 條消耗後，Sn 會溶解於 HCl 中 而 Sb 不會。 3. 因為Sn2+會被空氣氧化，不能太慢加入 HgCl2(aq)。