(без сульфатов)
Анализируемая смесь включает
Ag+; Pb2+; Hg22+; Ca2+; Ba2+; Sr2+
2 н HCl
 |
Осадок 1 Раствор 1
AgCl Ca 2+ ; Ba 2+ ; Sr 2+
PbCl2 Дробно
Hg2Cl2
+ NH4OH Сa2+ + SO42- → CaSO4·2H2O↓
/микроскоп/
Ba2+ + Cr2O72- → BaCrO4↓
Осадок 2 Раствор 2 желтый
Hgº↓, [HgNH2]Cl↓, [Ag(NH3)2]Cl
Pb(OH)2 порция исходного раствора
а) б) + CH3COOH + K2Cr2O7
+ NaOH 6н +KI +HNO3 до рН<7 → BaCrO4↓ + раствор 5
осадок 5
t
Осадок 3 Раствор 3 AgI↓ AgCl↓ +(NH4)2SO4→
Hgº↓ Na2[Pb(OH)4] желтый белый SrSO4↓
+HNO3 до рН<7 белый
Раствор 4 + K2CrO4
не исследуется
Осадок 4
PbCrO4
желтый
Схема анализа смеси катионов I и II аналитических групп
Общая характеристика катионов третьей группы
Степень окисления
Алюминий (3s23p1) и цинк (4s23d10) имеют постоянные степени окисления - три и два соответственно, и в условиях анализа в реакции окисления-восстановления не вступают.
Хром (4s13d5) - элемент VI группы ПСМ -имеет валентности II, III, VI. Соединения двухвалентного хрома неустойчивы и в условиях анализа легко превращаются в Cr3+. При окислении трёхвалентного хрома в щелочной среде перекисью водорода образуется хромат жёлтого цвета (соль хромовой кислоты - H2CrO4), в котором хром шестивалентен:
t0
2CrCl3 + 10NaOH + 3H2O ® 2Na2CrO4 + 8H2O + 6NaCl
зелёный жёлтый
2 Cr3+ + 8OH- - 3e ® CrO42- + 4H2O
3 H2O2 + 2e ®2OH-
2Cr3+ + 10ОH- + 3H2O2 ® 2CrO42- + 8H2O
При этом окраска раствора меняется из зелёной в жёлтую. Хром (VI) присутствует в растворах в виде анионов CrO42- (щелочная среда) или Cr2O72- (кислая среда) вследствие равновесия (1).
2CrO42- +2H+ « Cr2O72- +H2O
жёлтый оранжевый
Свойства гидроксидов
Все гидроксиды катионов третьей группы амфотерны и при действии избытка сильной щёлочи на соли этих ионов идут реакции:
Al3+ + 4OH- « AlO2- + 2H2O или [Al(OH)4]-
алюминат тетрагидрооксоалюминат-ион
бесцветный
Zn2+ + 4OH- « ZnO22- + 2H2O или [Zn(OH)4]2-
цинкат тетрагидроксоцинкат-ион
бесцветный
Cr3+ + 4OH- « CrO2- + 2H2O или [Cr(OH)4]-
хромит тетрагидроксохромат (III)-ион
зелёный
С раствором аммиака соли катионов алюминия и хрома (III) образуют осадки соответствующих гидроксидов, а соль цинка, в отличие от них, в избытке NH4OH легко растворяется с образованием комплексной соли - аммиаката цинка, что делает его похожим на катионы V аналитической группы:
Zn2+ + 6NH4OH ® [Zn(NH3)4]2+ + 6H2O
Zn(OH)2¯ + 6NH4OH « [Zn(NH3)4](OH)2 + 6H2O
В анализе этой реакцией пользуются для отделения катиона Zn2+ от Al3+ и Cr3+.
Гидролиз солей
Все соли хрома, алюминия и цинка, образованные сильными кислотами, подвергаются ступенчатому гидролизу по катиону, а значит, имеют кислую реакцию:
AlCl3 + HOH « 2AlOHCl2¯ + HCl
Al3+ + HOH « AlOH2+ + H+
Zn2+ + HOH « ZnOH+ + H+
ZnOH+ + HOH « Zn(OH)2 + H+
Cr3+ +HOH «Cr(OH)2+ +H+
Алюминаты, хромиты и цинкаты также очень сильно гидролизуются и имеют щелочную реакцию, например:
CrO2- + H2O « HCrO2 + OH-
9.4. Комплексообразование
Ионы цинка и хрома (III) образуют комплексы с различными лигандами: катионные- с аммиаком и водой, анионные - с гидроксид - ионом и другими отрицательно заряженными лигандами.
Координационные числа их равны: у цинка – IV; у алюминия – IV, VI; хрома - VI.
Окраска соединений
Растворы солей алюминия и цинка бесцветны. Соединения хрома (III) в кислой среде имеют окраску от фиолетовой до зелёной, а в щелочной среде - ярко-зелёные.
Соединения хрома (VI) в кислой среде оранжевого цвета, в щелочной - жёлтого цвета.
Техника безопасности
При работе руководствоваться общими правилами работы в химической лаборатории.
Лабораторная работа № 3
«Изучение свойств катионов III аналитической группы и анализ их смеси»
Цель работы: изучение свойств солей, гидроксидов ионов Al3+, Cr3+, Zn2+; знакомство с методами разделения и обнаружения.
Дата: 2019-02-02, просмотров: 278.
