常见重金属离子的性质与鉴别.docVIP

实验廿五 常见重金属离子的性质与鉴别 一、实验目的 ①了解常见重金属离子的各主要价态化合物的性质。 ②掌握常见重金属离子的鉴定方法。 二、实验原理 重金属污染是化学污染的“孪生兄弟”，它与化学污染往往同时生。所不同的是重金属污染是一种蓄积性的慢性污染。环境中常见的重金属污染有：汞、锌、锰、镉、铬等。 铬和锰分别为周期表中ⅥB和ⅦB族元素，它们都有可变的氧化值。铬的常见氧化值有+3、+6，锰的常见氧化值有+2、+4、+6、+7。+3价铬盐容易水解，其氢氧化物呈两性，碱性溶液中的+3价铬(以CrO2- 形式存在)易被强氧化剂如Na2O2或H2O2 氧化为黄色的铬酸盐。 2CrO2－+ 3H2O2 + 2OH －===2CrO42－+ 4H2O 铬酸盐和重铬酸盐中的铬的氧化值相同，均为+6，它们的水溶液中存在着下列平衡： 2CrO42+ 2H＋=== Cr2O72－+ H2O 上述平衡在酸性介质中向右移动，在碱性介质中向左移动。 重铬酸盐是强氧化剂，易被还原成+3价铬(+3价铬离子溶液为绿色或蓝色)。+2 价锰的Mn(OH)2为白色碱性氢氧化物，但在空气中易被氧化，逐渐变成棕色MnO2的水合物[MnO(OH)2]。在中性溶液中，MnO4与Mn2+ 可以反应而生成棕色的MnO2 沉淀。 2MnO4 + 3Mn2＋ + 2H2O ==== 5MnO2↓ + 4H＋ 在强碱性溶液中，MnO4 与MnO2 可以生成绿色的+6 价锰的MnO42-： 2MnO4+ MnO2 + 4OH －==== 3MnO42 －+2H2O MnO4－是一种强氧化剂，它的还原产物随介质的不同而不同：在酸性介质中，被还原成Mn2+，溶液变为近似无色；在中性介质中，被还原成棕色沉淀MnO2；在碱性介质中，被还原成MnO42，溶液为绿色。 在硝酸溶液中，Mn2+ 可以被NaBiO3 氧化为紫红色的MnO4，这个反应常用来鉴别Mn2+。 5NaBiO3 + Mn2+ + 14H+==== 2MnO4－+ 5Bi3+ + 5Na+ + 7H2O 镉的化合物进入人体后会引起中毒，发生肠胃炎、肾炎、上呼吸道炎症等，严重的镉中毒会引起极痛苦的“骨痛病”（全身痛、脊椎骨畸形和易碎骨），因此，摇严防镉的化合物进入口中，含镉的废液应倒入指定的回收瓶内，集中处理。在废液中加石灰或电石渣，使镉离子转变为难溶的Cd(OH)2沉淀除去。 汞在常温下为液态，易挥发。汞蒸气吸入人体内，会引起慢性中毒，因此不能让汞暴露在空气中，要用水将汞封存起来保存。由于汞的比重很大，贮存容器必须质地牢固，取用时最好用具有钩嘴的滴管，将滴管伸入到瓶底，以免带出过多的水分。取出汞后还应用滤纸吸干表面水分。不能直接倾倒，以免洒落在桌面或地面上，一旦洒落，应用滴管或锡纸将汞滴尽量收集起来，然后在有残存汞的地方撒上一层硫粉，摩擦，使汞转变成难挥发的硫化汞。 汞蒸气的检验：人在汞蒸气浓度为0.01g/m3的空气中停留1～2d，就会发生汞中毒的症状。可以用白色的CuI试纸悬挂在室内检验汞蒸气，在室温为288K时，若3h内试纸明显变色，就表明室内汞蒸气超过允许含量。 4CuI + Hg=Cu2[HgI4] + 2Cu CuI试纸的制备：取一定量10%CuSO4和10%KI混合，待CuI沉降后，倾泻出上层清液，用10%Na2S2O3洗去沉淀中的I2，再用蒸馏水洗涤数次，用乙醇把调成糊状，加HNO3（50mL糊状物加1滴HNO3）调匀，涂在纸上，避光晾干，即得CuI试纸。 含汞废液的处理：用废铜屑、铁屑、锌粒作还原剂处理废液，可直接回收金属汞。或在废液中加入NaSCN和KAl(SO4)2·24H2O，使汞转变为难溶的HgS沉淀而除去，除汞率可达99％。 三、实验仪器和试剂 ⑴实验仪器： 离心机，电加热器，普通试管，离心试管，烧杯。 ⑵实验试剂： HAc (2 mol·L-1、6 mol·L-1)；HNO3 (2mol·L-1、6 mol·L-1)；HCl (2mol·L-1、6mol·L-1、浓)；H2SO4 (1 mol·L-1、0.1 mol·L-1、3mol·L-1)；NaOH (2 mol·L-1、6 mol·L-1，40%)；NH3·H2O (2mol·L-1、6 mol·L-1)；CrCl3、K2Cr2O7、Na2SO3、Pb(Ac)2、Pb(NO3)2 (0.1 mol·L-1)；KMnO4 (0.01 mol·L-1、0.1mol·L-1)；BaCl2 (1mol·L-1)；NaBiO3 (s)、MnSO4 (0.1mol·L-1、0.5 mol·L-1、0.002 mol·L-1)；NH4Cl (饱和)；铝试剂；pH 试纸；MnO2；ZnSO4、CdSO4、Hg(NO3)2(0.1mol/L)；0.