Получив задачу, обратить внимание на окраску раствора, наличие осадка, рН раствора и сделать соответствующие предварительные выводы. Небольшую часть задачи оставить для повторения реакций обнаружения некоторых катионов. В процессе разделения катионов на группы нужно пробирки снабжать соответствующими этикетками.
24.1. Дробное обнаружение некоторых катионов.
24.1.1. Открыть ион аммония согласно 21.2.
24.1.2. Открыть ион калия следующим образом: к пяти каплям исходного раствора прибавить сухой соли Na2СO3 до рН > 7, перемешать палочкой, нагреть, центрифугировать (в осадке остаются все катионы, кроме шестой группы). Центрифугат подкислить уксусной кислотой до рН < 7 и в случае отсутствия иона аммония открыть К+ согласно 21.1. Если ион NH4+ был открыт, то до подкисления CH3COOH центрифугат нужно прокипятить для удаления аммиака, а затем подкислить уксусной кислотой и открыть ион калия.
24.1.3. Открыть ион Mn2+ капельной реакцией с бензидином. Реактивы наносить в следующей последовательности:
испытуемый раствор
 | |||
 | |||
NH3(2-3 мин)
NH4Cl
бензидин
синее или зеленое окрашивание.
Аммиак нужен, чтобы создать щелочную среду, а NH4Cl – для того, чтобы связать ион кобальта в комплекс.
24.1.4. Открыть ион Fe2+: к трем каплям исходного раствора (рН=2-3) добавить K3[Fe(CN)6]. Выпадение синего осадка говорит о наличии иона Fe2+. В
Анализируемая смесь включает
Mg 2+ ; Fe 2+ ; Fe 3+ ; Mn 2+ ; Bi 3+ ; Co 2+ ; Ni 2+ ; Cu 2+ ; NH 4 + ; K +
Раствор 1 Осадок 1
дробно BiOCl↓
белый
NH4+ с реактивом Несслера + Na2SnO2 (до pH>7)
t
K+: 5-6 кап. + Na2CO3→
Bi0↓
черный
Раствор 2 Осадок 2
K+ катионы V и IV групп
+ Na3[Co(NO2)6]
K2Na[Co(NO2)6]↓
желтый
K+ + Fe2+ +[Fe(CN)6]3- → KFe[Fe(CN)6]↓
Fe3+; Co2+; Cu2+-→ совместный анализ синий
Fe3+ + 3SCN- →[Fe(SCN)3]0
красный Осадок 3
2Cu2+ + [Fe(CN)6]4-→ Cu2[Fe(CN)6] ↓ (коричневый) катионы IV и V групп
Co2+ +4SCN-→ [Co(SCN)4]2- (синий)
Mn2+ + OH- + бензидин → синий /капельно/ Раствор 3 + Na2HPO4
Mg2+; NH4+ MgNH4PO4↓(белый)
Ni2+ + диметилглиоксим (красный)
/капельно/ t
Mg2+: 5-6 кап. + NH4Cl (cух.) +NH4OH+H2O2
Схема анализа смеси катионов IV, V и VI групп
присутствии ионов Mn2+, Zn2+, Co2+, Ni2+ осадок может иметь не синий, а зеленый цвет, так как все эти ионы образуют осадки от желтого до бурого цвета. При встряхивании пробирки заметны крупицы синего осадка.
24.1.5. Открыть Fe3+ и Со2+: к трем каплям задачи (рН < 7) прилить изоамиловый спирт и прибавить сухой роданид калия (KSCN), встряхнуть. Окрашивание верхнего слоя в синий цвет указывает на наличие иона Co2+. Однако в присутствии ионов Fe3+ и Сu2+ реакция осложняется появлением красной (Fe(SCN)3) и черной (Cu(SCN)2) окрасок. Обесцвечивание красной окраски осуществляется прибавлением сухого NaF (встряхивать); удаление черной окраски - прибавлением сухого Na2SO3(встряхивать). В первом случае образуется бесцветный устойчивый комплекс [FeF6]3-, а во втором случае роданид двухвалентной меди восстанавливается до бесцветного CuSCN.
На этом основании можно сделать вывод о наличии или отсутствии ионов Fe3+ и Сu2+ (открытие таким методом меди (II) ненадежно).
24.1.6. Открыть ион Ni2+ капельной реакцией согласно 18.3. В отсутствие никеля можно открыть ион меди в исходном растворе добавлением избытка аммиака. Появление сине-фиолетового окрашивания подтверждает наличие Cu (II).
24.2. Систематический ход анализа.
24.2.1. Осаждение катионов первой и второй групп. Ко всей задаче (с осадком) прибавить по каплям сначала HCl до полного осаждения хлоридов первой группы, а затем H2SO4 до полного осаждения сульфатов второй группы. Центрифугировать нужно через 3-5 мин, чтобы успел выпасть осадок сульфата стронция.
| Осадок 1 | Раствор 1 |
| AgCl, PbCl2, Hg2Cl2, PbSO4, BaSO4, SrSO4, (CaSO4) | III, IV,V, VI группы и (Ca2+) |
К осадку прилить 3 капли H2SO4, перемешать, центрифугировать и центрифугат присоединить к раствору 1. При промывании кислотами растворяются основные соли висмута.
24.2.2. Открытие Са2+. Так как ионы кальция могут оказаться как в растворе 1, так и в осадке 1, то обнаружение его следует проводить следующим образом:
1) каплю раствора поместить на предметное стекло, высушить на воздухе до появления первых кристаллов и сразу посмотреть под микроскопом;
2) осадок 1 обработать 4-5 каплями воды, перемешать, центрифугировать и в растворе открыть CaSO4 микрокристаллоскопическим методом.
24.2.3. Анализ осадка 1 провести согласно 8 из анализа смеси I и II групп с выщелачиванием катионов II группы.
24.2.4. Анализ исходного раствора. Для отделения III группы катионов к исходному раствору прибавить почти равный объем концентрированного NaOH, пять капель перекиси водорода, нагреть, перемешать, центрифугировать.
| Осадок 2 | Раствор 2 |
| Fe(OH)3, MnO2, Co(OH)3, Cd(OH)2, Ni(OH)2, Cu(OH)2, Mg(OH)2, Bi(OH)3, HgO | AlO2-, CrO42-, ZnO22-, K+, Na+, NH4+ |
Осадок 2 промыть водой, а раствор 2 упарить в фарфоровой чашке с целью повышения концентрации ионов приблизительно в три раза.
24.2.5. Анализ упаренного раствора 2.
24.2.5.1. Открытие иона Сr3+
При наличии явной желтой окраски раствора 2 фиксировать наличие ионов CrO42-. Кроме того, каплю раствора нанести на фильтровальную бумагу и подействовать бензидином (в присутствии иона CrO42- появляется синее окрашивание).
24.2.5.2. Открытие Al 3+ . 3-4 капли раствора 2 подкислить до рН=3-4 соляной кислотой и в этом растворе открыть алюминий реакцией с алюминоном согласно 10.1.
24.2.5.3. Открытие иона Zn2+. В чистую пробирку поместить одну каплю 0,02% CoCl2 и 1-2 капли NH4[Hg(SCN)4], потереть палочкой и к этому раствору прибавить две капли предварительно подкисленного до рН≈3-4 раствора 2. Потереть палочкой. Появление голубого осадка говорит о наличии Zn2+.
24.2.6. Анализ осадка 2.
Осадок растворить при слабом нагревании в избытке 2н. HNO3 (рН < 2). В раствор переходят ионы Fe3+, Mg2+, Ni2+, Hg2+, Bi3+, Cu2+. Темно-бурые осадки MnO2, Co(OH)3 в азотной кислоте не растворяются. Так как эти ионы открыты дробным методом в начале задачи, то этот бурый осадок 3 можно отделить и выбросить. К раствору 3 добавить сухой соды до рН=9-10 и полученный осадок обработать водным раствором крепкого аммиака, слегка нагреть, перемешивать в течение трех минут, центрифугировать.
| Осадок 4 | Раствор 4 |
| (MgOH)2CO3, FeOHCO3, Bi(ОН)3 | [Ni(NH3)6]2+, [Cu(NH3)4]2+ [Cd(NH3)4]2+, [Hg(NH3)4]2+ |
Осадок 4 промыть водой.
24.2.7. Обнаружение Mg 2+ . К осадку 4 прилить 6-8 капель концентрированного NH4Cl, перемешать, нагреть, центрифугировать. В полученном центрифугате (раствор 5) открыть ион Mg2+ действием Na2HPO4. Появлением мути или осадка MgNH4PO4 говорит о наличии Mg2+.
24.2.8. Обнаружение Bi 3+ . К осадку 5, оставшемуся после отделения Mg2+, прилить свежеприготовленный станнит натрия (14.5).
Если осадок получится не явно черный, то следует к нему прибавить хлороводородной кислоты до рН < 7. В присутствии висмута черный осадок остается.
24.2.9. Анализ раствора 4
В этом растворе остается обнаружить ионы Cu2+ и Cd2+.
Анализируемая смесь включает катионы шести аналитических групп*
дробно
в отдельной пробе осадить катионы I и II групп и провести анализ
NH4+
(Ag+; Pb2+; Hg22+; Ca2+;Ba2+; Sr2+)
K+
+ HCl; H2SO4
Mn2+
Раствор 1 Осадок 1
Fe2+ Сa2+ BaSO4;SrSO4;
AgCl; PbCl2;
Co2+; Fe3+; Cu2+ Hg2Cl2
Смотреть анализ
Ni2+ I и II групп
c выщелачиванием
Al 3+ ; Cr 3+ ; Zn 2+
+NaOH(конц.)+ H2O2
Раствор 2 Осадок 2
дробно Fe(OH)3; MnO2; Co(OH)3; Ni(OH)2
AlO2- Cu(OH)2; Mg(OH)2
CrO42- +HNO3
ZnO22-
Раствор 3 Осадок 3
Fe3+; Mg2+ MnO2; Co(OH)3
Ni2+; Cu2+ бурый
+Na2CO3 сух.
NH4OH (конц.)
Раствор 4 Осадок 4
[Ni(NH3)4]2+ (MgOH)2CO3
[Cu(NH3)4]2+ Fe(OH)CO3
Bi(OH)3
t
+ NH4Cl (cух.), H2O
Раствор 5 Осадок 5
Mg2+
+ Na2HPO4 Fe(OH)3; Bi(OH)3
+ Na2SnO2
MgNH4PO4↓ Bi0↓
белый черный
Схема анализа смеси катионов шести аналитических групп (* исключая Bi3+)
24.2.10. Открытие Cu 2+ . Несколько капель раствора 4 подкислить HCl до рН < 7 и прибавить 1-2 капли K4[Fe(CN)6]. Появление красно-бурого осадка указывает на наличие меди.
По выполненной работе составить подробный отчет, сделать вывод о составе полученной смеси ионов.
Вопросы для повторения
1. Почему метод анализа называется кислотно-основным? Какие кислоты и щелочи применяются для разделения катионов по группам?
2. Полученная задача содержит белый осадок и имеет кислую реакцию. Какие соли могут входить в осадок?
3. Какие катионы открываются дробным методом в начале задачи?
4. Раствор смеси катионов шести групп бесцветен. Каких ионов не может быть в задаче?
5. К смеси катионов шести групп (задача без осадка) добавили соляной кислоты. Осадок не выпал. Каких ионов нет в смеси? К каким группам они относятся?
6. К смеси катионов шести групп (задача без осадка) добавили серную кислоту. Осадок не выпал. Каких ионов нет в смеси? К каким группам они относятся?
7. К смеси катионов шести групп (задача без осадка) добавили избыток щелочи. Осадок сначала выпал, а потом полностью растворился. Какие ионы могут находиться в смеси? Написать уравнения реакций.
8. К смеси катионов шести групп (задача без осадка) добавили избыток раствора аммиака. Осадок сначала выпал, а потом полностью растворился. Какие ионы могут находиться в смеси? Написать уравнения реакций.
9. В смеси находятся ионы Ag+, Ba2+, Mn2+. Какими реакциями можно разделить эти ионы? Написать уравнения всех реакций.
10. В смеси находятся ионы Ag+, Ba2+, Fe2+. Укажите все возможные способы разделения этих ионов и напишите все уравнения реакций.
11. В смеси находятся ионы Нg22+, Cr3+.Напишите реакции разделения этих ионов.
12. Какими реакциями можно отделить друг от друга ионы Ba2+, Zn2+, Fe2+, Co2+? Написать уравнения всех реакций.
13. Какими реакциями можно разделить катионы Bi3+, Cu2+ и Na+? Напишите уравнения всех реакций.
14. Каким способом можно разделить ионы Fe2+, Cd2+ и Cr3+? Написать уравнения реакций.
15. Каким путем можно разделить ионы Ag+ и Ba2+, если они находятся в виде осадков AgCl и BaSO4? Написать уравнения реакций.
16. Осадок содержит труднорастворимые соли PbSO4 и SrSO4. Как можно разделить ионы Pb2+ и Sr2+? Можно ли открыть эти ионы при их совместном присутствии?
17. Дана задача на шесть групп в виде раствора, имеющего сильнощелочную реакцию. Какие ионы и в виде каких соединений могут быть в смеси?
18. Осадок содержит Fe(OH)3, Cd(OH)3, Ag2O. Какими реакциями можно отделить друг от друга ионы Fe3+, Cd2+, Ag+? Написать уравнения всех реакций.
Анионы
Анионы делятся на три группы:
I группа : SO42-, CO32-, PO43-. Групповым реагентом является хлорид бария при рН»7. При этом образуются белые осадки;
II группа : Cl-, I-, S2-. Групповым реагентом является раствор AgNO3 в присутствии азотной кислоты (рН£2). При этом выпадают белый (AgCl), желтоватый (AgI) и чёрный (Ag2S) осадки.
III группа: анион NO3-, группового реагента нет.
В большинстве случаев анионы можно открывать дробным методом, поэтому групповые реагенты применяются только для обнаружения той или иной группы анионов.
Лабораторная работа № 7
«Изучение свойств анионов и анализ их смеси»
Цель работы: изучение свойств солей ионов SO42-, СО32-, РО43-, Cl-, I-, S2-, NO3- ; знакомство с методами разделения и обнаружения.
Реакции обнаружения анионов
25.1. Сульфат-ион SO42-
Реакция с хлоридом бария в кислой среде.2-3 капли исследуемого раствора подкислить соляной кислотой и прибавить 2-3 капли хлорида бария. В присутствии сульфат-иона выпадает белый, нерастворимый в кислой среде осадок BaSO4. Мешает ион S2-.
25.2. Карбонат-ион СО32-
Реакция с известковой водой: в одно колено двойной пробирки налить 0,5 мл известковой воды Са(ОН)2, а в другое - пять капель исследуемого раствора и соляной кислоты. Закрыть пробирку пробкой. Известковая вода в присутствии углекислого газа мутнеет:
СО32-+ 2Н+ ® СО2 + Н2О
СО2 + Са(ОН)2 ® СаСО3¯ + Н2О
Реакция с соляной кислотой: несколько капель задачи осторожно упарить на предметном стекле и на сухой остывший осадок прилить раствор HCl. Интенсивное выделение пузырьков газа СО2 свидетельствует о наличии карбонат-ионов.
25.3 Фосфат-ион РО43-
Открывается реакцией с молибденовой жидкостью. К 1-2 каплям исследуемого раствора прилить 8-10 капель молибденовой жидкости (раствор (NH4)2MoO4 в HNO3), нагреть в водяной бане. Через некоторое время выпадает кристаллический осадок фосфоромолибдата аммония:
PO43- + 3NH4+ + 12 MоO42- + 24H+ ® (NH4)3[PMо12O40]¯ + 12H2O
Осадок выпадает только при большом избытке молибденовой жидкости. Мешают реакции ионы-восстановители: S2- , Cl-.
25.4. Хлорид-ион Cl-
Реакция с нитратом серебра: к 2-3 каплям исследуемого раствора прилить азотной кислоты до рН=2, 2-3 капли нитрата серебра AgNO3. Выпадает белый творожистый осадок AgCl. Мешают ионы S2- и I-.
25.5. Иодид ион I-
Окисление нитритом натрия. В пробирку прилить 3-4 капли исследуемого раствора, подкислить кислотой до рН<7 и бросить несколько кристалликов NaNO2. Выделяется свободный иод - раствор окрашивается в бурый цвет или выпадают кристаллы тёмно серого цвета:
NO2- + 2H+ + 2I- ® I2 + NO + H2O
Выделяющийся газ NO окисляется на воздухе до NO2 бурого цвета. Так как оксиды азота ядовиты, реакцию следует проводить в вытяжном шкафу.
25.6. Сульфид ион S2-
Реакция с нитропруссидом натрия: к 1-2 каплям исходного раствора прилить щёлочи до рН>7 и 1-2 капли нитропруссида натрия Na2[Fe(CN)5NO]. Раствор окрашивается в красно-фиолетовый цвет. Реакция с ионом S2- идёт только в щелочной среде:
Na2[Fe(CN)5NO] + Na2S ® Na4[Fe(CN)5NOS]
Ионы S2- можно обнаружить по запаху сероводорода при подкислении раствора соляной кислотой.
25.7. Нитрат-ион NO3-
Реакция с солью Мора
На предметное стекло насыпать горкой сухой соли Мора (NH4)2SO4хFeSO4. С одной стороны этой горки налить 1 каплю концентрированной серной кислоты, а с другой - исследуемый раствор. В середине появляется тёмное пятно:
6Fe2+ + 2NO3- + 8H+ ® 6Fe3+ + 2NO + 4H2O
NO + Fe2+ + SO42- ® [Fe(NO)SO4]
Реакции мешают иодид-ионы, поэтому их сначала удаляют.
Реакция с дифениламином. Если отсутствует иодид-ион I-, то к 2 каплям исследуемого раствора прилить 2 капли дифениламина. Если наблюдается посинение раствора, то нитрат-ион присутствует.
Таблица 7
Дата: 2019-02-02, просмотров: 337.
