二、儀器
離心機
蒸發皿
玻棒
試管
離心管 (4支)
滴管
燒杯
三、藥品
(一) 、陽離子標準溶液 (lOmg陽離子/mL)
Hgz+: Hg(N03)z、HzO Pbz+: Pb(N03)z
Bi3+: Bi(N03)3．5HzO Cuz+: Cu(N03)z．3Hz0
Cdz+: Cd(N03)z．4HzO As3+: Asz03
Sb3+: SbCl3 Sn4+: SnCl4、5H20
(二) 、試劑
6M 鹽酸 (HCl)
l2M 濃鹽酸 (HCl)
2M 鹽酸 (HCl)
6M 硝酸 (HNO3)
16 M 濃硝酸 (HNO3)
18 M 濃硫酸 (HzSO4)
6M 醋酸 (CHGOOH)
0．5 M 氫氧化鉀 (KOH)
6M 氫氧化鈉 (NaOH)
0．2 M 硝酸銨 (NH4N03)
6 M 氨水 (NH3(aq))
l5 M 濃氨水 ( NH3(、q) )
6M 氯化銨 (NH4C1)
3 % 過氧化氫 (HzOz)
13 % 硫代乙醯胺 (TA，CH3CSNHz)
0．5 M 鉻酸鉀 (KzCrO4)
0．2 M 氯化亞錫 (SnClz in 3 M HC1)
0．l M 氯化汞 (HgClz)
0. 2 M 硝酸銀 ( AgNO3)
次硫酸鈉 (NazSzO4)
草酸 (HzCzO4 )
鎂和劑 (Mg(N03)z，NH4NO3，NH3 )
3 M 醋酸銨 (CH3COONH4)
石蕊試紙
廣用試紙
小鋁條
四、實驗步驟:
(一) 、個別陽離子鑑定
* 本實驗產生有毒酸煙 所有加熱操作均需在排煙櫃進行。
* 本實驗之廢液含重金屬，需集中收集後倒入廢液回收桶。
1． 將Hgz+ 、 Pbz+ 、 Bi3+ Cuz+ 、 Cdz+ 、 As3+ 、 Sb3+及Sn4+等陽離子
的標準溶液各取2滴，分別滴加於離心管中，依如下的流程及參
考操作步驟2-1至2-14進行個別陽離子性質測定，以便於混合後之
鑑定工作。
(二) 、混合陽離子之分離鑑定
1． 製備已知溶液 :
依如下之取量，將第工組陽離子的標準溶液滴加於同一支離心管
中。
2 滴 : Hgz+ 、 Bi3+ 、 Cuz+ 、 As3+ 、 Sb3+
4 滴 : Pbz+
8 滴 " Cdz+ 、 Sn4+
2 若欲進行第二組陽離子分析的溶液是得自步驟1-7的溶液1-1，則
需先經以下之處理 (將Snz+ -> Sn4+) ，再進行分析檢測 :
將溶液1-1倒入蒸發皿，加二滴3%HzOz(aq)，蒸到剩1-2滴，加熱
過程不可太劇烈 (因砷、銻、錫、汞的氯化物具揮發性) ，以3
-5滴蒸餾水稀釋之，移至離心管，再以3-5滴蒸餾水洗蒸發
皿，將洗液併入離心管中，如此重覆二次，此時即使溶液混濁也
沒關係，這可能是SbOCl或BiOCl，在以下的步驟中會加以處
理。
第二組陽離子的分析鑑定
步驟2Ll
調整溶液pH至O．5 :
用6MNH3(aq)將待檢測液中和到中性 (以PH試紙檢測) ，加2
M HCl(aq)，所加鹽酸的體積約是近中
性溶液體積的1/6，所得
溶液之[H+]為0．3 M (PH O．5 ) 。
註 : 調整[H+] = 0．1 -0．3 M，以維持溶液中的S2-濃度不致過
高，避免Ksp較大的第二組金屬硫化物產生。但溶液酸度
亦不可太高，因[H+]增高，[Sz-]降低，第二組陽離子硫化
物沉澱可能不完全。
2． 加3滴13%硫代乙醯胺溶液 (TA) 後，在沸水浴中加熱5分
鐘。
註 : TA (thioacetamide， CH3CSNHz) 在酸 (或鹼) ，比水溶液
中加熱水解產生HzS。
3． 離心後，溶液部份傾析於另一支離心管中 (溶液2-1) ，用小
範圍指示試紙 (short range indicator paper) 測酸度。加二滴
TA並在沸水浴中加熱5分鐘後離心。
4． 將澄清液以二倍體積水稀釋，再加TA、加熱，如果有沉澱生
成，重覆如此做，必要時可以分成幾個試管。
5． 將所有沉澱收集起來，用一滴6 M NH4C1(aq)與20滴熱水的混
合液清洗二次，並先後離心之，第一次的洗滌液併入溶液2-1
中，第二次洗滌液丟棄。
註 : 用含NH4C1等之電解質溶液清洗沉澱可防止硫化物的膠
步驟2-2
1． 加10滴0．5 M KOH(aq)於沉澱2-1中，並於沸水浴中加熱數分
鐘。
註 : 用玻棒打散沉澱，以與KOH(aq)充份混合。
2． 離心，將溶液移至另一支空的離心管中 (溶液2-2) ，留至步
驟2-10時再行檢驗。餘留之沉澱是為沉澱2-2。
3． 重覆以KOH(aq)萃取一次，將溶液併入溶液2-2中。
步驟2-3
1． 用一滴0．2 M NH4NO3(aq)與20滴熱水的混合液洗沉澱2-2兩
次。
2． 離心後溶液丟棄，加5滴水與5滴6M HNO3於沉澱中，並於沸
水浴中加熱，直到反應開始。
註: 剛開始加熱時，沒有明顯的變化，而後開始冒泡產生反
應。
3． 離心之，並將上層澄清液 (溶液2-3) 與沉澱 (沉澱2-3) 分
離。溶液2-3留待步驟2-5再行檢驗。
4． 沉澱2-3用蒸餾水清洗、離心後，將洗液併入溶液2-3。
1． 在沉澱2-3中加入l滴l6 M濃硝酸及3滴12 M濃鹽酸，並在沸
水浴中加熱至溶液呈黃色澄清。將溶液移至蒸發皿，在電磁
加熱攪拌器上加熱蒸發 快乾 (剩1-2滴溶液) 以趕除過量
的酸。
註 : HgCl2稍揮發性，不可加熱大快。
2． 用2-4滴水稀釋蒸發皿中的溶液，並移至離心管，離心分離
沉澱後，在溶液中加入1-2滴SnClz試劑，如有白灰色沉澱產
生，表示有Hg2+存在。
註 : 蒸發可破壞硝酸鹽，並移去過量的HCl，加水稀釋可降
低酸的濃度， 因為HCl濃度太高會影響HgClz(aq)和Snz+之
反應速率。
步驟2-5
1． 將溶液2-3放在蒸發皿中，加二滴l8M濃硫酸。
2． 在加熱板上加熱蒸發，直到有大量S03白煙生成。
3、 冷卻幾分鐘，小心加入5滴水，攪拌分散沉澱後，移至離心
管，離心後所得之沉澱為沉澱2-4，澄清液為溶液2-4 ; 續用5
滴水洗蒸發皿二次後離心，澄清液併入溶液2-4，沉澱併入沉
澱2-4。
4． 接著以蒸餾水洗沉澱2-4，離心後洗液丟棄。
步驟2-6
1． 加幾滴3MNH4OAc(aq)至沉澱2-4中，在熱水浴中加熱。
2． 離心後去除殘渣，保留溶液。
3、 加1滴6MHOAc和幾滴0．5 M KzCrO4於溶液中 。
4． 若有黃色的PbCrO4沉澱出現，表示有Pbz+存在。
步驟2-7
1， 加l5 M濃氨水直到溶液2-4呈鹼性，若溶液呈現Cu(NH3)42+的
深藍色，表示有Cu2+存在。
註 : 以石蕊試紙測試溶液酸於性。
2． 離心之 (即使此時以肉眼觀察似乎沒有沉澱) ，餘留之少量
沉澱是為沉澱2-5，澄清溶液是為溶液2-5。
註:凝膠狀的Bi(OH)3(s)懸浮於溶液中較不易觀察。
步驟2-8
1． 配製亞錫酸鈉試劑 (sodium stannite) :
取2滴SnClz(aq)置於試管中 ，滴加6 M NaOH(aq)直到 出 現
Sn(OH)z沉澱，而後沉澱又消失為止，至少需4滴NaOH(aq)。
2． 加幾滴剛配製好的亞錫酸鈉試劑於沉澱2-5中。
3． 若立刻產生黑色金屬Bi，表示有Bi3+存在。
步驟2-9
1． 如果溶液2-5不是藍色 (不含Cuz+ ) ，只需直接加l滴TA並加
熱，若有黃色CdS沉澱生成，表示Cd2+存在。
2． 如果溶液2-5為藍色，加半藥枸的NazSz04(s)並加熱1-2分鐘。
註l : NazSz04(s)是強遠原劑且不穩定，使用時應保持乾燥並避
免高溫。
註2 : 產物Cu(s)應為紅色，但常因其他金屬顏色干擾而呈現黑
色或棕色。
3． 迅速離心，溶液部份移至另一試管。
註 : 若溶液與金屬銅接觸太久，有些銅會再溶解。
4． 如果還有Cuz+，再加NazSz04重覆作一次。
5． 在不含Cuz+的溶液中加一滴TA並加熱，若有黃色CdS沉澱產
生，表示Cd2+存在。
步驟2-10
1． 將溶液2-2離心，移去微量的沉澱物。
2． 將上層澄清液倒入另一支離心管中。
3． 加一滴TA，再逐滴加入2 M HCl(aq)，充份混合之，使溶液恰
變為酸性，注意沉澱物的顏色。
註 : 使用石蕊試紙檢測溶液酸鹼性 ; 如果溶液太酸，則SnSz
可能失掉。
4． 離心後所得沉澱是為沉澱2-6，而上層溶液儘可能將其丟棄，
不可留下太多。
註: 若所剩溶液太多會稀釋下一步驟所加濃鹽酸，而使萃取
失敗。
l． 加5-10滴l2M濃鹽酸於沉澱2-6中， 攪拌使硫化物鬆散。
2． 在熱水浴中加熱，使反應發生。
註 : 注意沉澱性質的變化，若為黃色通常是As2S3，黑色可能
是HgS，無色溶液和白色混濁3． 離心後將上層溶液倒入蒸發皿中，走為溶液2-7，而餘留沉澱
是為沉澱2-7。
4、 用幾滴6M HCl(aq)沉澱2-7，將洗液加到蒸發皿中。
步驟2-12
1． 加2滴15 M濃氨水和1滴3% HzOz(‥)於沉澱2-7申。
2， 略為加熱後離心，棄置殘渣。
3． 加幾滴鎂和劑於溶液中。
註 : 鎂和劑是將130 g的Mg(NO3)2．6HzO與240 g的NH4N03
固體溶於5OO mL水中，並加入l5O mL之NH3(aq)後，以水
稀釋為1 L。
4． 用玻棒摩擦試管內部以誘導結晶產生，靜置5分鐘。
5． 離心，用水洗沉澱，棄置溶液和洗滌液。
註 : 用水洗去少量氯化物，因氯化物在下步驟會與AgNO3形
成沉澱。
6， 加一滴6 M HOAc和幾滴AgNO3(aq)，若有紅棕色Ag3AsO4沉澱
產生，表示有As3+存在。
步驟2-13
1． 將溶液2-7，慢慢蒸發至原體積之半或不少於4滴。
註 : 若蒸發太快，有些SnCl4會失掉。
2． 用l mL水稀釋溶液並分成二支試管，分別進行Sn試驗與Sb試
驗。
3． Sb試驗 :
(1) 在溶液中加入1/4-l/2藥枸的HzCzO4和幾滴TA。
(2) 水浴加熱後，若有橙色SbzS3沉澱產生，表示有Sb3+
在。
註 : CzO4z-，與Sn4+形成穩定錯離子 (Sn(CzO4)32-) ， 而避
免干擾SbzS3沉澱生成及顏色觀察。
4． Sn試驗 :
(1) 在溶液中加入5 mm長的小鋁條和10滴6 M HCl，在水浴
中加熱使溶解。
註 : Al(s)可將Sn4+和Sb3+還原成Sn(s)及Sb(s) 。 Sn(s)可溶於
酸中 ， 而Sb(s)不溶。
SbCl4-(aq) + Al(s) -> Sb(s)(黑) + A13+(aq) + 4C1-(aq)
3SnCl62-(aq) + 4Al(s) -> 3Sn(s) + 4A13+(aq) + 18C1-(aq)
Sn(s) + 2H+(aq) -> Sn2+(aq) + H2(g)
(2) 離心，若有黑色金屬沉澱產生，表示有Sb3+存在。
(3) 移去沉澱物，溶液以同體積水稀釋。
(4) 立即加1-2滴HgClz試劑，若有白 色至灰色沉澱表示有Sn
離子存在。
註 : Snz+可被空氣中的氧氧化，應儘速加HgClz試劑。
步驟2-14
1． 假如樣品溶液中只令有第二組陽離子，則棄置溶液2-1。
2． 若需繼續分析第三組陽離子，加lmL濃鹽酸於溶液2-1，倒入
蒸發皿中，蒸發至快乾，加幾滴水和1滴 6MHCl(aq)，留此溶
液做第三組分析。
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