Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Цель работы: научиться проводить качественные реакции на анионы 1 аналитической группы

Реагенты: 1H Na₂SO₄ , 1H HCl, 1H H₂SO₄, 1H Na₂S₂O3, 1H NH₄OH, 1H Na₂SO₃ , 1H AgNO₃ , 1Н KMnO₄, 1H Na₂CO₃, 1Н BaCl₂, 1H Pb(NO₃)₂, 1H CH₃COOH, 1H I₂, 1H CuSO₄, 1H HNO₃, 1H CaCl₂, 1H NaH₂PO₄, 1H MgCl₂, 1H NH₄Cl, 1H (NH₄)₂C₂O₄, 1H NH₃, 1H MgSO₄.

 

Ход работы:

Групповым реагентом на анионы первой аналитической группы является водный раствор хлорида бария BaCl₂, с которым анионы данной группы образуют осадки соответствующих бариевых солей, малорастворимых в нейтральной или слабо щелочных водных растворах. Поэтому реакции с групповым реагентом проводят в нейтральных или слабо щелочных водных растворах. Осадки бариевых солей рассматриваемых анионов растворяются в минеральных кислотах, за исключением сульфата бария BaSO₄.

   Карбонат BaCO₃ , тетраборат BaB₄O₇ , ортофосфат Ba₃(PO₄)₂ и арсенат Ba₃(AsO₄)₂ растворимы в уксусной кислоте.

   Катионы серебра Ag⁺ так же дают осадки солей серебра с анионами первой группы, за исключением фторид-аниона F^-, поскольку фторид серебра AgF растворим в воде. Эти осадки растворяются в азотнокислом растворе, в отличие от солей серебра анионов второй аналитической группы. Соли свинца первой аналитической группы также нерастворимы в воде, за исключением тетрабората и периодата.

    Анионы первой аналитической группы в водных растворах бесцветны. Первая группа включает как анионы окислители (AsO₄^3- , иногда также CrO₄^2-, Cr₂O₇^2-), так и восстановители (AsO₃^3- , S₂O₃^2- ,SO₃^2-, C₂O₄^2- ). Под действием минеральных кислот анионы "летучих" кислот (CO₃^2- , SO₃^2- и S₂O₃^2-) разрушаются с выделением газообразных СО₂ и SO₂.

Аналитические реакции SO₄^2-

Сульфат-ион - анион сильной двухосновной серной кислоты H₂SO₄ (pK₂=1,94). В водных растворах бесцветен, практически не гидролизируется, обладает окислительными свойствами, которые, однако, в разбавленных растворах обычно не реализуются. Сульфат-ион как лиганд образует сравнительно малостойкие сульфатные комплексы металлов.

   Сульфат аммония и многих других металлов хорошо растворяются в воде. Сульфаты кальция, стронция, бария, свинца (II) малорастворимы в воде, что широко используется в химическом анализе.

а) Реакция с катионами бария (фармакопейная). Сульфат- ионы при взаимодействии с катионами бария Ва²⁺ образуют белый мелкокристаллический осадок сульфата бария ВаSO₄:

Ba²⁺ + SO₂^2- = BaSO₄

Осадок не растворяется в минеральных кислотах, за исключением концентрированной H₂SO₄, в которой он частично растворим с образованием Ba(HSO₄)₂:

BaSO₄ + H₂SO₄ =Ba(HSO₄)₂

Если в растворе присутствует перманганат калия KMnO₄, то осадок сульфата бария окрашивается в фиолетово - красный цвет за счет адсорбции перманганата -ионов MnO₄^- на осадке.

Методика. В пробирку вносят 3-4 капли раствора сульфата натрия Na₂SO₄ (или другого растворимого сульфата), прибавляют каплю разбавленного раствора HCl и 2-3 капли раствора BaCl₂. Выпадает белый осадок сульфата бария.

б) Реакции с катионами свинца. Сульфат- ион дает с катионами свинца Pb²⁺ белый кристаллический осадок сульфата свинца PbSO₄ :

Pb²⁺ + SO₄^2- = PbSO₄

Осадок частично растворяется в минеральных кислотах; растворяется в щелочах и в водных растворах ацетатов натрия СН₃СООNa или аммония СН₃СООNН₄ с образованием комплексных соединений .

Растворение в щелочах :

PbSO₄ + 4 NaОН =Na₂[Pb(OH)₄] + Na₂SO₄

Комплексам, образующимся при растворении сульфата свинца в растворах ацетатов натрия и аммония, различные исследователи приписывают неодинаковый состав.

 Методика. В пробирку вносят 3-4 капли раствора сульфата натрия и прибавляют 2-3 капли раствора нитрата свинца Pb(NO₃)₂. Выпадает белый осадок сульфата свинца.

Осадок частично растворяется в минеральных кислотах; растворяется в щелочах и в водных растворах ацетатов натрия CH₃COONa или аммония CH₃COONH₄ с образованием комплексных соединений.

 

Аналитические реакции SО₃^2-

Cульфит-ион SO₃^2- и гидросульфит-ион HSO₃^{2 -} анионы двухосновной нестабильной в водных растворах сернистой кислоты H₂SO₃, которая при ионизации по первой стадии является кислотой средней силы (pK₁ = 1,85), а по второй - очень слабой (pK₂ =7,20). В водных растворах сульфит-ионы бесцветны, подвергаются гидролизу, являются сильными восстановителями (уже в водных растворах они медленно окисляются кислородом воздуха до сульфатов). Однако некоторые сильные восстановители, например, металлический цинк в кислой среде, могут восстанавливать сульфиты до сероводорода H₂S. Сульфит-ион обладает довольно эффективными комплексообразующими свойствами как лиганд.

Средние сульфиты натрия и калия хорошо растворяются в воде, средние сульфиты других металлов, как правило, малорастворимы в воде. При действии кислот на сульфиты они разлагаются.

Реакция с хлоридом бария (фармакопейная). Сульфит-ионы при взаимодействии с катионами бария образуют белый кристаллический осадок сульфита бария BaSO₃ :

Ва²⁺+ SO₃^2- = ВаSО₃

 Осадок растворяется в разбавленных HCl и HNO3 с выделением газообразного диоксида серы SO₂, например:

ВаSО₃ + 2 НСl = SO₂ + ВаC1₂ + Н₂О

Аналогично протекает реакция сульфит- ионов и с хлоридом стронция SrCl₂.

Методика. В пробирку вносят 2-3 капли раствора сульфита натрия Na₂SO₃ и прибавляют 2-3 капли раствора BaCl_2. Выпадает белый осадок сульфита бария.

К полученной смеси прибавляют по каплям раствор HCl. Осадок растворяется.

Реакция разложения сульфитов кислотами (фармакопейная). Все сульфиты разлагаются минеральными кислотами с выделением газообразного диоксида серы SO₂:

SO₃^2- + 2H⁺ = SO₂  + H₂O

Выделяющийся диоксид серы SO₂ обнаруживают по характерному запаху, а также по обесцвечиванию водного раствора йода или перманганата калия:

SO₂ + I₂ + 2Н₂О = H₂SO₄ + 2HI

5SO₂ + 2KMnO₄ + 2H₂O = K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 2H₂SO₄

Разложение сульфитов под действием кислот ускоряется при нагревании и при понижении рН среды.

Методика.

Первый вариант. В пробирку 1 с пробкой вносят 6-8 капель раствора сульфита натрия, быстро прибавляют 6-8 капель разбавленной H₂SO₄, сразу же закрывают пробирку пробкой с газоотводной трубкой, свободный конец которой погружают в пробирку-приемник 2, заполненную сильно разбавленным (светло-розового цвета) раствором перманганата калия, подкисленным серной кислотой. Розовый раствор в пробирке-приемнике обесцвечивается.

Второй вариант. В пробирку вносят 5-6 капель раствора сульфита натрия, прибавляют столько же капель раствора HC1 или H₂SO₄ и встряхивают пробирку с раствором. Постепенно выделяется газообразный диоксид серы с характерным запахом.

Реакция с нитратом серебра. Сульфит-ионы дают с нитратом серебра AgNO₃ белый осадок сульфита серебра Ag₂SO₃, растворимый при избытке сульфит-ионов с образованием растворимых комплексных дисульфитоаргентат(I)-ионов [Ag(S₂O₃)₂]^3-:

2Ag⁺ + SO₃^2- = Ag₂SO₃

При кипячении смеси белый осадок сульфита серебра темнеет за счет выделения оксида серебра Ag₂O:

Ag₂SO₃ = Ag₂O + SO₂

Методика. В пробирку вносят 2-3 капли раствора сульфита натрия и по каплям прибавляют раствор нитрата серебра до выпадения белого осадка сульфита серебра. К образовавшейся смеси по каплям при перемешивании прибавляют раствор сульфита натрия до растворения осадка.

В другой пробирке аналогично получают белый осадок сульфита серебра и кипятят смесь осадка с раствором. Осадок постепенно становится бурым.

Реакция с перманганатом калия. Сульфит-ион при реакции с перманганатом калия KMnO4 в кислой среде окисляется до сульфат-ионов:

5SO₃^2- + 2МnО₄ ^-+ 6Н⁺ = 2Мn²⁺ + 5SO₄^2- + 3Н₂О

При этом розовый раствор перманганата калия обесцвечивается.

В нейтральной среде сульфит-ион при реакции с перманганат-ионом также окисляется до сульфат-иона. Одновременно образуется темный хлопьевидный осадок MnO(OH)₂:

3SO₃^2-+ 2МnО₄^- + 3Н₂О = 2МnО(ОН)₂ + 3SO₄^2- + 2ОН^-

Методика. В каждую из двух пробирок вносят по 2-3 капли раствора сульфита натрия.

В одну пробирку прибавляют 2-3 капли раствора H₂SO₄ и по каплям - сильно разбавленный (до светло-розовой окраски) раствор перманганата калия. Раствор обесцвечивается.

В другую пробирку добавляют по каплям такой же раствор перманганата калия. Выпадает темный хлопьевидный осадок MnO(OH)₂.

Реакция с раствором йода (фармакопейная). Сульфит-ионы в нейтральных или слабокислых растворах окисляются йодом до сульфат-ионов. При этом желтый раствор йода обесцвечивается вследствие восстановления йода до йодид-ионов:

SO₃^2- +I₂ + Н₂О = SO₄^2- + 2I^- + 2Н⁺

Аналогично протекает реакция сульфит-иона с бромной водой.

Методика.

а) В пробирку вносят 2-3 капли раствора сульфита натрия, прибавляют по каплям раствор уксусной кислоты до нейтральной реакции (по лакмусовой бумажке), затем также по каплям добавляют разбавленный раствор йода (бледно-желтого цвета), который обесцвечивается.

б) В пробирку вносят 2-3 капли раствора сульфита натрия и добавляют 2-3 капли раствора йода, который обесцвечивается.

Реакция восстановления сульфит-иона металлическим цинком в кислой среде. Сульфит-ион восстанавливается металлическим цинком в кислой среде до сероводорода H₂S. Реакцию можно описать схемой:

SO₃^2-+2H⁺→SO₂+H₂O

SO₂^2-+3Zn+6H⁺→H₂S+3Zn²⁺+2H₂O

Выделяющийся газообразный сероводород можно обнаружить по почернению фильтровальной бумаги, смоченной раствором соли свинца, вследствие образования черного сульфида свинца PbS:

H₂S+Pb²⁺→PbS+2H⁺

Методика . В пробирку вносят 3-4 капли раствора сульфита натрия, прибавляют 2 капли раствора HCl и немного металлического цинка. В верхнюю часть пробирки помещают полоску фильтровальной бумаги, смоченной раствором соли свинца. Бумага чернеет.

Аналитические реакции S₂O₃^2-

     Тиосульфат-ион S₂O₃^2- - анион неустойчивой двухосновной тиосерной кислоты H₂S₂O₃ средней силы (pK₁=0,60; pK₂=1,72), которая в водных растворах разлагается с выделением элементной серы:

H₂S₂O₃→S+SO₂+H₂O

В водных растворах тиосульфат-ион бесцветен, практически не гидролизуется, является сильным восстановителем и достаточно эффективным лигандом-комплексообразователем.

Тиосульфаты щелочных металлов, стронция, цинка, кадмия, марганца (II), железа (II), кобальта (II), никеля (II) растворимы в воде. Тиосульфаты других металлов малорастворимы в воде.

Реакция с хлоридом бария. Тиосульфат-ион при взаимодействии с катионами бария образует белый мелкокристаллический осадок тиосульфата бария:

Ba²⁺+S₂O₃^2-→BaS₂O₃

Осадок растворяется в кислотах с разложением:

BaS₂O₃+2H⁺→Ba²⁺+S+SO₂+H₂O

Методика. В пробирку вносят 2-3 капли раствора тиосульфата натрия Na₂S₂O₃ и прибавляют 2-3 капли раствора хлорида бария. Выпадает белый осадок тиосульфата бария.

Осадок образуется медленно. Для ускорения выделения осадка можно потереть внутреннюю стенку пробирки стеклянной палочкой.

Реакция разложения тиосульфатов кислотами (фармакопейная). При действии минеральных кислот на тиосульфаты вначале образуется нестабильная тиосерная (серноватистая) кислота H₂S₂O₃, быстро разлагающаяся с выделением газообразного диоксида серы SO₂ и элементной серы S, которая вызывает помутнение раствора:

S₂O₃^2-+2H⁺→H₂S₂O₃

H₂S₂O₃→S+SO₂+ H₂O

Выделяющийся газообразный диоксид серы обнаруживают либо по характерному запаху, либо по обесцвечиванию им растворов перманганата калия или йода.

Методика.

а) В пробирку вносят 3-4 капли раствора тиосульфата натрия и столько же капель разбавленного раствора хлороводородной кислоты HCl. Раствор мутнеет вследствие выделения элементной серы, и ощущается характерный запах диоксида серы.

б) Реакцию проводят с использованием прибора для обнаружения газов, описанного выше.

В пробирку 1 вносят 6-8 капель раствора тиосульфата натрия и 6-8 капель разбавленного раствора HCl. Пробирку сразу же закрывают пробкой с газоотводной трубкой, свободный конец которой погружают в сильно разбавленный раствор KMnO₄ (бледно-розового цвета) или в сильно разбавленный раствор йода (бледно-желтого цвета), находящийся в пробирке-приемнике 2. Раствор в первой пробирке мутнеет вследствие выделения элементной серы. Раствор в пробирке-приемнике обесцвечивается.

Реакция с йодом. Тиосульфат-ион обесцвечивает нейтральные или слабощелочные растворы йода, восстанавливая йод до йодид-ионов I^- с одновременным образованием тетратионат-иона S₄O₆^2-:

2S₂O₃^2-+I₂→ S₄O₆^2-+2I^-

Эта реакция имеет большое значение в количественном титриметрическом анализе.

Методика. В пробирку вносят 3-4 капли разбавленного раствора йода, имеющего желтую окраску, и прибавляют по каплям раствор тиосульфата натрия до обесцвечивания раствора йода.

Реакция с нитратом серебра (фармакопейная). Тиосульфат-ион с катионами серебра Ag⁺ образует белый осадок тиосульфата серебра Ag₂S₂O₃:

2Ag⁺+S₂O₃^2-→ Ag₂S₂O₃

Осадок тиосульфата серебра быстро разлагается до черного сульфида серебра (1) Ag₂S. Цвет осадка последовательно изменяется на желтый, бурый и под конец - на черный. Реакция протекает по схеме:

Ag₂S₂O₃+H₂O→Ag₂S+H₂SO₄

При избытке тиосульфат-ионов осадок тиосульфата серебра растворяется с образованием комплексных дитиосульфатоаргентат(I)-ионов Ag(S₂O₃)₂]^3- :

Ag₂S₂O₃+3S₂O₃^2-→2[Ag(S₂O)₂]^3-

Методика . В пробирку вносят 2-3 капли раствора тиосульфата натрия и прибавляют 2-3 капли раствора нитрата серебра AgNO₃. Выделяется белый осадок тиосульфата серебра, постепенно изменяющий окраску на буро-черную.

В другой пробирке аналогично получают белый осадок тиосульфата серебра и сразу же прибавляют к нему при перемешивании избыток раствора тиосульфата натрия до растворения осадка.

Реакция с сульфатом меди(II). Тиосульфат-ион при взаимодействии с катионами меди(II) Cu²⁺ образует черный осадок сульфида меди(I) Cu₂S:

2Cu²⁺+3S₂O₃^2-→Cu₂S₂O₃+S₄O₆^2-

Cu₂S₂O₃+H₂O→Cu₂S+ H₂SO₄

Методика. В пробирку вносят 2-3 капли раствора тиосульфата натрия, прибавляют 2-3 капли раствора сульфата меди(II) CuSO₄ и осторожно нагревают пробирку. Выпадает черный осадок сульфата меди(I).

 

Аналитические реакции C₂O₄^2-

Оксалат-ион C₂O₄^{2 -} анион двухосновной щавелевой кислоты H₂C₂O₄ средней силы (pK₁ =1,25; pK₂ =4,27), сравнительно хорошо растворимой в воде. Оксалат-ион в водных растворах бесцветен, частично гидролизуется, сильный восстановитель, эффективный лиганд - образует устойчивые оксалатные комплексы с катионами многих металлов.

Оксалаты щелочных металлов, магния и аммония растворяются в воде. Оксалаты других катионов, как правило, малорастворимы в воде.

Реакция с хлоридом бария. Соли бария осаждают из водных растворов оксалат-ион в виде белого осадка оксалата бария BaC₂O₄:

Ba²⁺+C₂O₄^2-→BaC₂O₄

Осадок оксалата бария растворяется в минеральных кислотах, а при кипячении – и в уксусной кислоте.

    Методика. В каждую из двух пробирок вносят по 2-3 капли раствора оксалата аммония (NH₄)₂C₂O₄ и прибавляют по 2-3 капли раствора бария хлорида. В обеих пробирках выпадает белый осадок оксалата бария

    В одну пробирку прибавляют по каплям при перемешивании раствор HCl до полного растворения осадка.

    В другую пробирку прибавляют 6-7 капель раствора уксусной кислоты и осторожно нагревают смесь до кипения. При кипячении смеси осадок постепенно растворяется.

    Аналогично протекает реакция оксалат-ионов с катионами кальция (фармакопейная) с образованием белого осадка оксалата кальция CaC₂O₄, который растворяется в минеральных кислотах, но не растворяется в уксусной кислоте.

    Реакция с нитратом серебра. Оксалат-ионы с катионами серебра Ag⁺ образуют белый творожистый осадок оксалата серебра Ag₂C₂O₄

2Ag⁺ + C₂O₄^2- → Ag₂C₂O₄

    Осадок оксалата серебра растворяется в азотной кислоте, в концентрированном растворе аммиака. Действие раствора HCl на оксалат серебра приводит к образованию хлорида серебра:

Ag₂C₂O₄ + 2HCl → 2AgCl + H₂C₂O₄

    Методика. В каждую из трех пробирок вносят по 2-3 капли раствора оксалата аммония (NH₄)₂C₂O₄ и прибавляют по 2-3 капли раствор AgNO₃. В каждой пробирке выпадает белый осадок оксалата серебра.

    В одну пробирку прибавляют по каплям при перемешивании раствор HNO3 до растворения осадка.

    В другую пробирку также по каплям при перемешивании добавляют концентрированный раствор аммиака до растворения осадка.

     В третью пробирку прибавляют 4-5 капель раствора HCl; в пробирке остается белый осадок хлорида серебра.

    Реакция с перманганатом калия. Оксалат-ионы при взаимодействии с перманганатом калия KMnO₄ в кислой среде при нагревании окисляются с выделением газообразного диоксида углерода CO₂; раствор перманганата калия при этом обесцвечивается вследствие восстановления марганца (VII) до марганца (II):

5C₂O₄^2- + 2MnO₄^- + 16H⁺ → 10CO₂ + 2Mn²⁺ + 8H₂O

    При проведении этой реакции можно использовать прибор для обнаружения газов, аналогичный тому, который применяется при изучении реакции разложении сульфитов кислотами.

    Методика:

    а) в пробирку вносят 2-3 капли раствора оксалата аммония, прибавляют 3-5 капель раствора серной кислоты, нагревают смесь до ≈ 70-80 С (не выше) и медленно, по каплям прибавляют разбавленный раствор перманганата калия. Последний обесцвечивается; наблюдается выделение пузырьков газа – диоксида углерода.

    б) в пробирку вносят 6-8 капель раствора оксалата натрия Na₂C₂O₄ (или другого растворимого оксалата), прибавляют столько же капель раствора H₂SO₄ и 5-6 капель разбавленного раствора KMnO₄. Раствор в пробирке 1 окрашивается в бледно-розовый цвет перманганат-ионов.

    Пробирку 1 закрывают пробкой с газоотводной трубкой, погружая ее свободный конец в раствор баритовой воды (насыщенный раствор гидроксида бария Ba(OH)₂) или известковой воды (насыщенный раствор гидроксида кальция Ca(OH)₂), находящийся в другой пробирке-приемнике 2.

    Осторожно нагревают раствор в первой пробирке до ≈ 70-80 С. При нагревании раствор обесцвечивается, и из него выделяются пузырьки газа (CO₂), который через газоотводную трубку попадает в пробирку-приемник 2 и вызывает помутнение известковой воды вследствие образования малорастворимого карбоната кальция СaCO₃:

Ca²⁺ + 2OH^- + CO₂ → CaCO₃ + H₂O

Аналитические реакции CO₃^2-

    Карбонаты – соли нестабильной очень слабой угольной кислоты H₂CO₃ (pK₁ = 6,35; pK₂ = 10,32), которая в свободном состоянии в водных растворах неустойчива и разлагается с выделением диоксида углерода CO₂:

H₂CO₃→ CO₂ + H₂O

Угольная кислота образует два ряда солей: средние карбонаты (или просто карбонаты), содержащие анион CO₃^2- и гидрокарбонаты, содержащие анион HCO₃^-. Карбонаты аммония, натрия, калия, рубидия, цезия растворимы в воде. Карбонат лития в воде мало растворим. Карбонаты других металлов, как правила, также мало растворимы в воде. Гидрокарбонаты растворяются в воде.

    Карбонат-ионы в водных растворах бесцветны, не обладают ни окислительными, ни восстановительными свойствами, способны как лиганды к образованию различных по устойчивости карбонатных комплексов с катионами ряда металлов.

    Карбонат-ионы в водных растворах подвергаются гидролизу. Водные растворы гидрокарбонатов щелочных металлов не окрашиваются при прибавлении к ним капли раствора фенолфталеина, что позволяет отличать растворы карбонатов от растворов гидрокарбонатов (фармакопейный тест).

    Реакция с хлоридом бария. Карбонат-ион при взаимодействии с катионами бария образует белый мелкокристаллический осадок карбоната бария BaCO₃:

Ba²⁺ + CO₃^2- → BaCO₃

    Осадок растворяется в минеральных кислотах (в растворе H₂SO₄ образуется белый осадок BaSO₄) и в уксусной кислоте.

    Аналогичные осадки карбонатов дают катионы кальция (CaCO₃) и стронция (SrCO₃).

    Методика. В пробирку вносят 2-3 капли раствора карбоната натрия Na₂CO₃ и прибавляют 2-3 капли раствора хлорида бария. Выпадает белый осадок карбоната бария.

    К осадку медленно, по каплям прибавляют раствор HCl до полного растворения осадка.

    Реакция с сульфатом магния (фармакопейная). Карбонат-ион CO₃^2- с сульфатом магния образует белый осадок карбоната магния MgCO₃:

Mg²⁺ + CO₃^2- → MgCO₃

    Осадок карбоната магния растворяется в кислотах.

    Гидрокарбонат-ион HCO₃^- образует с сульфатом магния осадок MgCO₃ только при кипячении:

Mg²⁺ + 2HCO₃^- → MgCO₃ + CO₂ + H₂O

    Методика . В пробирку вносят 3-5 капель раствора карбоната натрия Na₂CO₃ и прибавляют столько же капель насыщенного раствора сульфата магния MgSO4. Выпадает белый осадок карбоната магния.

    Реакция с минеральными кислотами (фармакопейная). Карбонат-ионы и гидрокарбонат-ионы при взаимодействии с кислотами образуют слабую нестабильную угольную кислоту, быстро разлагающуюся в кислой среде с выделением газообразного диоксида углерода CO₂:

CO₃^2- + 2H₃O⁺ = H₂CO₃ + 2 H₂O

HCO₃^- + H₃O⁺ = H₂CO₃ + H₂O

H₂CO₃ → CO₂ + H₂O

    Выделяющийся газообразный диоксид углерода обнаруживают по помутнению баритовой или известковой воды в приборе для обнаружения газов.

      Методика. В пробирку 1 вносят 8 – 10 капель раствора карбоната натрия Na₂CO₃ или гидрокарбоната натрия NaHCO₃, прибавляют столько же капель раствора HCl или H₂SO₄ и сразу же закрывают пробирку 1 пробкой с газоотводной трубкой, свободный конец которой быстро погружают в баритовую или известковую воду, находящуюся в пробирке – приемнике 2. В первой пробирке наблюдается выделение пузырьков газа (CO₂), в пробирке - приемнике – помутнение раствора. 

          Раздельное открытие карбонат-ионов и гидрокарбонат – ионов реакциями с катионами кальция и с аммиаком. Если в растворе одновременно присутствуют карбонат-ионы CO₃^2- и гидрокарбонаты – анионы HCO₃^- то каждый из этих анионов можно открыть раздельно. Для этого вначале к анализируемому раствору прибавляют избыток раствора хлорид кальция. При этом карбонат-анионы CO₃^2- осаждаются в виде карбоната кальция CaCO₃:

                                                  CO₃^2- + Ca²⁺ → CaCO₃   

        Гидрокарбонат – ионы HCO₃^- остаются в растворе, так как Ca(HCO₃)₂ растворим в воде.

      Осадок CaCO₃ отделяют от раствора и к последнему прибавляют раствор аммиака. Гидрокарбонат – анионы с аммиаком и катионами кальция дают снова осадок карбоната кальция:

                                         OH^- + HCO₃+ Ca²⁺ → CaCO₃ + H₂O

     Методика . В пробирку вносят 6 - 8 капель раствора гидрокарбоната натрия NaHCO₃, одну каплю раствора карбоната натрия Na₂CO₃ и прибавляют 4-5 капель раствора CaCl₂. Выпадает белый осадок карбоната кальция CaCO₃, который отделяют от раствора центрифугированием.

К центрифугату добавляют по каплям раствор аммиака до прекращения выделения белого осадка карбоната кальция.

 

Аналитические реакции B₄O₇^2- и BO₂^-

        Тетраборат–ион B₄O₇^2- – анион слабой двухосновной кислоты H₂B₄O₇ (pK1 = 3,74; pK2 = 7,70), которая в свободном (индивидуальном) состоянии неизвестна, но может существовать в растворах.

       Тетраборат-ион в водных растворах бесцветен, подвергается глубокому гидролизу, не проявляет окислительно–восстановительных свойств, не обладает выраженной комплексообразующей способностью как лиганд.

       Метабораты всегда содержат кристаллизационную воду, поэтому иногда полагают, что они на самом деле являются кислыми солями ортоборной кислоты. Например, двухводному борату кальция Ca(BO₂)₂∙2H₂O приписывают формулу Ca(H₂BO₃)₂.

Реакция с хлоридом бария. Борат-ионы при взаимодействии с хлоридом бария в водных растворах образуют белый кристаллический осадок метабората бария Ba(BO₂)₂:

                                   B₄O₇^2- + Ba²⁺ + 3H₂O → Ba(BO₂)₂ + 2H₃BO₃ 

      Осадок растворяется в азотной и уксусной кислотах.

      Методика. В пробирку вносят 3 – 4 капли раствора буры и прибавляют по каплям раствор BaCl₂ до прекращения образования белого осадка метабората бария. 

 

Аналитические реакции PO₄^3- , HPO₄^2- и H₂PO₄^-

Фосфат – ион PO₄^3-, гидрофосфат – ион HPO₄^2-, дигидрофосфат – ион H₂PO₄^- – анионы трехосновной ортофосфорной кислоты H₃PO₄, которая по первой стадии диссоциации является кислотой средней силы (pK₁ ≈ 2,15), а по второй и третьей – очень слабой кислотой (pK₂ ≈ 7,21, pK₃ ≈ 12,30). Известны многочисленные фосфаты – соли разных фосфорных кислот.

      Реакция с хлоридом бария. Средний ортофосфат – ион PO₄^3-  с катионами бария образует белый осадок среднего ортофосфата бария Ba₃(PO₄)₂:

                                   2 PO₄^3- + 3Ba²⁺ → Ba₃(PO₄)₂ 

     Гидрофосфат – ион HPO₄^2- с катионами бария дает белый осадок гидрофосфата бария BaHPO₄: 

                                   HPO₄^2- + Ba²⁺ → BaHPO₄   

    В аммиачной среде реакция гидрофосфат – ионов с катионами бария приводит к образованию осадка среднего ортофосфата бария Ba₃(PO₄)₂:

                               2HPO₄^2- + 3Ba²⁺ + 2NH₃→ Ba₃(PO₄)₂ + 2NH₄⁺

       Свежеосажденный осадок среднего ортофосфата бария растворяется в HNO₃, HCl, CH₃COOH.

    Методика. В пробирку вносят 4 – 6 капель раствора гидрофосфата натрия Na₂HPO₄, 2 – 3 капли раствора аммиака и прибавляют по каплям раствор хлорида бария до прекращения образования белого осадка среднего ортофосфата бария.

      Реакция с нитратом серебра (фармакопейная). Средний ортофосфат – ион PO₄^3-или гидрофосфат – ион HPO₄^2- образует с катионами серебра в нейтральной среде желтый осадок фосфата серебра Ag₃PO₄:

PO₄^3- + 3Ag ⁺ → Ag₃PO₄

        Осадок растворяется в азотной кислоте, в концентрированном аммиаке.

        Методика. В пробирку вносят 4 – 5 капель раствора фосфата или гидрофосфата натрия и прибавляют по каплям раствор AgNO₃ до прекращения выделения желтого осадка фосфата серебра.

          Реакция с магнезиальной смесью(фармакопейная). Гидрофосфат – ион HPO₄^2- при взаимодействии с магнезиальной смесью (MgCl₂ + NH₄Cl + NH₃) получаемой смешиванием водных растворов хлорида магния, хлорида аммония и аммиака, образует белый мелкокристаллический осадок магнийаммонийфосфата NH₄MgPO₄:

                               HPO₄^2- + Mg²⁺ + NH₃ → NH₄MgPO₄

      Осадок магнийаммонийфосфата растворяется в кислотах.

      Методика.

      а) В пробирку вносят 3 – 4 капли раствора Na₂HPO₄, прибавляют столько же капель раствора магнезиальной смеси и перемешивают содержимое пробирки. Образуется белый кристаллический осадок магнийаммонийфосфата.

      б) В пробирку вносят 2 – 3 капли раствора Na₂HPO₄, прибавляют по 2 капли растворов NH₄Cl и NH₃, одну каплю раствора MgSO₄. Выпадает белый кристаллический осадок магнийаммонийфосфата.

        

Заполните таблицу 8:

Таблица 8

Открываемый анион	Реагент	Уравнение химической реакции	Наблюдаемые явления
SO42-
SО32-
S2O32-
C2O42-
CO32-
B4O72- и BO2-
PO43-

 

Выполнение работы проверил(а)

_____________________________                 Дата_______________

 

Лабораторная работа ''Реакции анионов II группы''

Цель работы: научиться проводить качественные реакции на анионы 2 аналитической группы .

Реагенты: 1H NaCl, 1H AgNO₃, 1Н KMnO₄, 1H H₂SO₄, 1H NaBr, 1H KI, 1H HCl, 1H KNO₂, 1H CH₃COOH, 1H PbSO₄, 1H KBrO₃, 1H KBr, 1H KSCN, 1H FeCl₃, 1H KIO₃,1H Na₂S, 1H Pb(CH₃COO)₂, 1H NaNO₂.

 

Ход работы:

Групповым реагентом на анионы второй аналитической группы является водный раствор нитрата серебра AgNO₃ в разбавленной азотной кислоте (обычно – в 2 моль/л растворе HNO₃). В присутствии катионов серебра анионы этой группы образуют осадки солей серебра, практически нерастворимые в воде и в разбавленной азотной кислоте. Правда, сульфид серебра Ag₂S растворяется в азотной кислоте при нагревании.

Все анионы второй аналитической группы в водных растворах бесцветны, их бариевые соли растворимы в воде.

Сульфид- ион S^2- является сильным восстановителем (легко обесцвечивает раствор йода); хлорид – ион Cl^-, бромид-ион Br^-, йодид-ион I^-, цианид-ион CN^-, тиоцианат–ион (роданид-ион) SCN^- (или NCS^-) также обладают восстановительными свойствами, но менее выраженными, чем у сульфид-иона (например, они обесцвечивают раствор перманганата калия). Бромат- ион BrO₃^-, в кислой среде является эффективным окислителем.

 

Аналитические реакции Cl-

Хлорид- ион Cl^- - анион сильной одноосновной хлороводородной (хлороводородной, соляной) кислоты HCl. В водных растворах хлорид-ион бесцветен, не гидролизуется, обладает восстановительными свойствами, эффективный лиганд, способный к образованию устойчивых хлоридных комплексов с катионами многих металлов. Хлориды аммония, щелочных, щелочноземельных и большинства других металлов хорошо растворяются в воде. Хлориды меди (I) CuCl, серебра (I) AgCl, ртути Hg₂Cl₂, свинца (II) PbCl₂ малорастворимы в воде.

Реакция с нитратом серебра (фармакопейная). Хлорид-ионы Cl^- образуют с катионами серебра белый творожистый осадок хлорида серебра AgCl:

                                           Cl^- + Ag ⁺ →  AgCl

Осадок при стоянии на свету темнеет вследствие выделения тонко-дисперсного металлического серебра за счет фотохимического разложения хлорида серебра. Он растворяется в растворах аммиака, карбоната аммония, тиосульфата натрия с образованием растворимых комплексов серебра.

Методика. В пробирку вносят 3-4 капли раствора HCl, NaCl или KCl и прибавляют по каплям раствор нитрата серебра до прекращения образования осадка хлорида серебра.

Реакция с сильными окислителями. Хлорид – ионы окисляются сильными окислителями (обычно в кислой среде), например, перманганатом калия KMnO₄, диоксидом марганца MnO₂, диоксидом свинца PbO₂, и др., до молекулярного хлора Cl₂:

2MnO₄^- + 10Cl^- + 16H⁺ = 2Mn²⁺ + 5Cl₂ + 8H₂O

MnO₂ + 2Cl^- + 4H⁺ = Cl₂ + Mn²⁺ + 2H₂O

Выделяющийся газообразный хлор обнаруживают по посинению влажной йодид- крахмальной бумаги вследствие образования молекулярного йода:

Cl₂ + 2I^- = 2Cl^- + I₂

  Молекулярный йод дает с крахмалом на йодид-крахмальной бумаге молекулярный комплекс синего цвета.

Мешают восстановители, в том числе Br^-, I^- также взаимодействующие с окислителями.

Методика. В пробирку вносят 5-6 капель раствора HCl, NaCl или KCl, прибавляют 5-6 капель концентрированной серной кислоты и нагревают смесь (обязательно под тягой!). Образовавшийся вначале розово- фиолетовый раствор постепенно частично или полностью обесцвечивается. Каплю смеси наносят на йодид- крахмальную бумагу. На бумаге возникает синее пятно.

Можно также, не нанося каплю смеси, поднести влажную йодид- крахмальную бумагу к отверстию пробирки; бумага постепенно синеет.

 

Аналитические реакции Br^-.

    Бромид-ион Br^- - анион сильной одноосновной бромоводородной кислоты HBr. В водных растворах бромид- ион бесцветен, не гидролизуется. Обладает восстановительными свойствами, образует устойчивые бромидные комплексы с катионами многих металлов.

Бромиды аммония и большинства металлов хорошо растворимы в воде. Малорастворимы в воде бромиды меди (I) CuBr, серебра (I) AgBr, золота (I) AuBr и золота (III) AuBr₃, таллия (I) TIBr, ртути (I) Hg₂Br₂; свинца (II) PbBr₂.

Реакция с нитратом серебра (фармакопейная). Бромид- ионы образуют с катионами серебра осадок бромида серебра AgBr желтоватого цвета :

Br^- + Ag⁺ = AgBr

     Осадок бромида серебра практически нерастворим в воде, в азотной кислоте, в растворе карбоната аммония. Частично растворяется в концентрированном растворе аммиака (но намного меньше, чем хлорид серебра). Растворяется в растворе тиосльфата натрия с образованием тиосульфатного комплекса серебра (I) [Ag(S₂O₃)₂]^3-:

                             AgBr + 2S₂O₃^2- =[Ag(S₂O₃)₂]^3- + Br^-

     Методика. В пробирку вносят 3-4 капли раствора NaBr или KBr и прибавляют 4-5 капель раствора AgNO₃. Выпадает светло-желтый осадок бромида серебра.

Реакция с сильными окислителями (фармакопейная). Сильные окислители (KMnO₄,MnO₂, KBrO₃ – гипохлорит натрия NaClO, хлорная вода, хлорамин и др.,) в кислой среде окисляют бромид- ионы до брома, например:

10Br^- + 2MnO₄^- + 16H⁺ = 5Br₂ + 2Mn²⁺ + 8H₂O

2Br^- + Cl₂= Br₂ + 2Cl^-

5Br^- + BrO₃^- + 6H⁺= 3Br₂ + 3H₂O и т.д.

Образующийся молекулярный бром, придающий водному раствору желто-бурую окраску, можно экстрагировать из водной фазы органическими растворителями (хлороформ, четыреххлористый углерод, бензол и др.), в которых он растворяется больше, чем в воде. Органический слой окрашивается в желто-бурый или желто-оранжевый цвет.

Методика. В пробирку вносят 3-4 капли раствора NaBr или KBr, прибавляют 2-3 капли раствора Н₂SO₄ и 4-5 капель хлорной воды (или хлорамина). Встряхивают раствор, добавляют 4-5 капель хлороформа и снова встряхивают смесь. Нижний органический слой окрашивается в темно-желтый, оранжевый или светло- коричневый цвет. Окраска водной фазы становится бледн   о-желтой.

 

Аналитические реакции I-

    Иодид-анион сильной одноосновной йодоводородной (йодистоводородной) кислоты HI. В водных растворах иодид-ион бесцветен, не гидролизуется, обладает выраженными восстановительными свойствами, как лиганд образует устойчивые иодидные комплексы с катионами многих металлов.

  Иодиды аммония и большинства металлов хорошо растворяются в воде. Малорастворимы в воде иодид меди (I) CuI, серебра(I) AgI, золота (I) AuI и золота (III)AuI₃, таллия (I) TlI, свинца (II) PbI₂ ( растворяется при нагревании), висмута (III) Bil₃.

Реакция с нитратом серебра (фармакопейная). Иодид-ионы осаждаются катионами серебра из водных растворов в виде светло-желтого осадка йодида-серебра.

Реакция с окислителями (фармакопейная – с NaNO₂ и FeCl₃ в качестве окислителей). Окислители (хлорная или бромная вода, KMnO₄, KBrO₃, NaNO₂, FeCl₃,H₂O₂) в кислой среде окисляют иодид-ионы l^- до йода I₂, например:

2I^- + Cl₂ = I₂ + 2Cl^-

2I^- + 2Fe³⁺= I₂ +2Fe²⁺

2I^- + 2NO^2- + 4H⁺ =I₂ + 2NO + 2H₂O

Чаще всегда применяют хлорную воду.

Выделяющийся йод окрашивает раствор в желто-коричневый цвет.

При избытке хлорной воды образующийся йод окисляется далее до бесцветной йодноватой кислоты HIO₃ и раствор обесцвечивается:

I₂ + 5Cl₂ + 6H₂O = 2HIO₃ + 10HCl

Проведению реакции мешают восстановители (S^2-,S₂O₃^2-,SO₃^2-), также реагирующие с окислителями.

Методика (окисление иодид-ионов хлорной водой). В пробирку вносят 2-3 капли раствора KI и прибавляют по 2 капли HCl и 2-3 капли NaNO₂ до выделения осадка свободного йода. Затем добавляют 3-5 капель хлороформа и встряхивают смесь. Органический слой окрашивается в фиолетовый цвет за счет йода, перешедшего в него из водной фазы. Снова прибавляют по каплям хлорную воду, встряхивая пробирку, до обесцвечивания раствора вследствие окисления йода до бесцветной йодноватой кислоты.

   Йодокрахмальная реакция. Молекулярный йод, возникающий при окислении иодид- ионов различными окислителями, часто открывают реакцией с крахмалом, который образует с йодом (точнее, с трииодид-ионами I₃^- комплекс синего цвета. По появлению синей окраски судят о присутствии йода. Это высокочувствительная реакция (предельная концентрация С_lim ≈10-5 г/мл) издавна применяется для открытия йода.

Методика:

а) В пробирку вносят 3-4 капли раствора KI, каплю раствора HCI, 2-3 капли раствора окислителя – KNO₂ или NaNO₂ и добавляют каплю свежеприготовленного водного раствора крахмала. Смесь принимает синюю окраску.

 б) На фильтровальную бумагу пропитанную свежеприготовленным раствором крахмала, наносят каплю раствора окислителя – NaNO₂ или KNO₂ и каплю подкисленного раствора KI. Бумага окрашивается в синий цвет.

Реакция с солями свинца. Иодид-ионы образуют с катионами свинца (II) Pb²⁺ желтый осадок иодида свинца PbI₂:

                                                   2l^- + Pb²⁺ →Pbl₂

Осадок растворяется в воде при нагревании. При охлаждении раствора йодид свинца выделяется в виде красивых золотистых чешуйчатых кристаллов (реакция «золотого дождя».)

Методика. В пробирке к 2-3 каплям раствора, содержащего ионы свинца, прибавляют 2 капли 2М раствора CH₃COOH и 2-3 капли KI. Образуется желтый осадок.

 

Аналитическая реакция BrO₃^-

Бромат-ион – анион одноосновной бромноватой кислоты HBrO₃ средней силы (рК=0,70), вводных растворах бесцветен, почти не подвержен гидролизу, обладает выраженными окислительными свойствами, не склонен как лиганд к образованию прочных комплексов с катионами металлов, эффективно бромирует (вместе с Br^-) многие органические соединения.

Бромат натрия - хорошо, а бромат калия - умеренно растворим в воде. Малорастворимы в воде броматы серебра (I) AgBrO₃, бария Ba(BrO₃)₂, свинца Pb(BrO₃)₂.

   Реакция с нитратом серебра. Концентрированные растворы броматов с нитратом серебра AgNO₃ дают осадок бромата серебра AgBrO₃, бледно- желтого цвета:

BrO₃^-+Ag⁺ = AgBrO₃

Осадок бромата серебра растворяется в разбавленных растворах HNO₃, H₂SO₄, растворах аммиака, тиосульфата натрия.

Методика. В пробирку вносят 3-4 капли раствора бромата калия KBrO₃ и прибавляют 3-4 капли раствора AgNO₃. Выпадает бледно- желтый осадок бромата серебра.

Реакция восстановления бромат- ионов бромид-ионами или иодид-ионами в кислой среде. Бромат-ионы восстанавливаются бромид- и иодид- ионами в кислой среде, окисляя их до свободных брома Br₂, и йода I₂ соответственно:

BrO₃-+5Br^-+6H⁺  = 3Br₂+3H₂O

BrO₃^-+6I^-+6H⁺ =3I₂+3H₂O+Br^-

    Выделяющиеся свободные бром Br₂ и иод I₂ обнаруживают, экстрагируя их из водной фазы в органическую.

   Проведению реакции мешают восстановители (S^-2,SO₃^2-, S₂O₃^2- и др.), также реагирующие с бромат-ионами (см. ниже).

   Методика. В каждую из двух пробирок вносят по 2-3 капли раствора бромата калия КBrO₃, по 2-3 капли раствора HCl или H₂SO₄ и по 5-6 капель хлороформа. В первую пробирку прибавляют 4-5 капель раствора бромида калия КBr, во вторую – 4-5 капель раствора иодида калия KI и встряхивают обе пробирки. В первой пробирке органический слой окрашивается в оранжевый цвет (образовался бром Br₂), во второй - в фиолетовый цвет (присутствует йод I₂).

 

 Аналитические реакции SCN^-

Тиоционат-ион (или роданид-ион), обозначаемый эквивалентными формулами SCN^- или NCS^-, анион сильный роданистоводородной кислоты HSCN. Иногда (особенно в старой литературе) его обозначают также формулами CNS^- или SNC^-, что неточно, так как тиоцианат-ион имеет линейное строение (S-C ≡ N)^-. Связь сера – углерод S-C имеет порядок ~ 1,5 (она промежуточна между одинарной S-C (порядок связи равен единице) и двойной S=C (порядок связи равен двум) связями серы - углерод. Связь углерод- азот C ≡ N имеет порядок, равный примерно 2,5 (она промежуточна между двойной C=N (порядок связи равен двум) и тройной C ≡ N ( порядок связи равен трём) связями углерод- азот. Мы используем формулу SCN^-  и NCS^- как эквивалентные, равно как и эквивалентные термины «тиоцианат-ион» и «роданид-ион»

   Реакции с нитратом серебра. Тиоцианат- ион при взаимодействии с катионами серебра образуют белый творожистый осадок тиоцианата серебра AgCSN: 

SCN^-+Ag⁺  →AgSCN

Осадок нерастворим в минеральных кислотах и растворе карбоната аммония. Растворяется в водном аммиаке, в растворах тиосульфата натрия, цианида калия, при избытке тиоцианат-ионов с образованием соответствующих растворимых комплексов серебра:

AgSCN+2NH₃ = [Ag(NH₃)₂]⁺+SCN^-

AgSCN+2CN^- = [Ag(CN₂)]^-+SCN^-

AgSCN+_(n-1)SCN^- = [Ag(SCN)_n]^1-n (n=3 и 4).

Методика. В пробирку вносят 2-3 капли раствора тиоцианата калия KSCN или тиоцианата аммония NH₄SCN и прибавляют по каплям раствор AgNO₃ до выпадения белого осадка тиоцианата серебра. Продолжают прибавлять по каплям раствор KSCN или NH₄SCN, встряхивают пробирку, до растворения осадка тиоцианата серебра.

Реакция с солями кобальта (II). Тиоцианат – ионы в присутствии катионов кобальта (II) образуют синие тетратиоцианатокобальтат (II)- ионы [Co(NCS)₄]^2-, окрашивающие раствор в синий цвет.

4NCS^-+Co²⁺ = [Co(NCS)₄]^2-

Однако эти комплексы недостаточно прочны, при не очень большом избытке ионов NCS- равновесие смещено влево и раствор окрашивается не в синий, а в розовый цвет (окраска аква-комплексов кобальта (II)). Для смещения равновесия вправо реакцию проводят в водно–ацетоновой среде или же экстрагируют комплекс органическими растворителями, в которых он растворяется лучше, чем в воде (например, в смеси изоамилового спирта и диэтилового эфира).

Эта реакция описана выше при характеристике аналитических реакций катиона кобальта (II).

Реакция с солями железа (III). Тиоционат-ионы образуют с катионами железа (III) в кислотной (для подавления гидролиза железа(III)) среде тиационатные комплексы железа(III) красного цвета состава

[Fe(NCS)n(H2O)_6-n]^3-n , где n=1,2…,6. Все комплексы железа (III) с разным содержанием тиационатогрупп окрашены в красный цвет и в растворе находятся в равновесии друг с другом. При повышенных концентрациях ионов NCS^- в растворе доминируют комплексы с большим значением n, при пониженных- с меньшем значением n. Образующиеся комплексы можно экстрагировать органическими растворителями: диэтиловым эфиром, амиловым спиртом и др.

   Это высокочувствительная реакция уже описана выше (гл. 15) при характеристике аналитических реакций катиона железа (III). Её можно проводить капельным методом на фильтровальной бумаге. Мешают различные анионы: S^2- , SO₃^2-, S₂O₃^2-, С₂О₄^2-, I^-, NO₂^- и др.

Методика. На фильтровальную бумагу наносят каплю раствора KNCS или NH₄NCS и каплю раствора соли железа (III). Бумага окрашивается в красный цвет.

Реакция с йодат-ионами. В кислой среде тиоционат-ионы окисляются йодат-ионами с выделением свободного йода:

5CSN^-+6IO₃^-+H⁺ + 2H₂O   = 5SO₄^2- + 5HCN+3I₂

   Однако проведению этой реакции мешают анионы – восстановители так же реагирующие с йодат-ионами.

Предел обнаружения тиоцианат-ионов этой реакцией составляет~ 4мкг. Поскольку при реакции образуется сильно ядовитая синильная кислота HCN, то её следует проводить только под тягой!

Методика. Фильтровальную бумагу смачивают свежеприготовленным раствором крахмала и высушивают. Получают крахмальную бумагу. На неё наносят каплю разбавленного раствора HCl, каплю раствора KSCN и каплю раствора иодата калия KIO₃.Бумага окрашивается в синий цвет вследствие образования синего молекулярного комплекса крахмала с йодом, выделяющимся в процессе реакции.  

 

 Аналитические реакции S^2-

Cульфид-ион S^2-  бесцветный анион очень слабой двухосновный сероводородной кислоты H₂S (рК₁=6,99; рК₂=12,60). В водных растворах сульфид-ион подвергается глубокому гидролизу, несклонен к образованию комплексов металлов. Средние сульфиды аммония, щелочных и щелочноземельных металлов хорошо растворяются в воде. Средние сульфиды большинства других металлов, как правило, малорастворимые в воде. Кислые гидросульфиды, содержащие гидросульфид-анион HS- хорошо растворяются в воде.

   Сульфид-ион – очень эффективный восстановитель и окисляется большинством известных окислителей. Так, например, сероводородная кислота в водном растворе (раствор H₂S в воде называют, как уже отмечалось ранее, «сероводородной водой») окисляется кислородом воздуха с выделением элементарной серы:

2H₂S+ O₂ = S+2H₂O

Поэтому при стоянии сероводородная ода мутнеет.

Сероводород H₂S- весьма ядовит. Работать с сероводородной водой необходимо только под тягой!

 Реакция с нитратом серебра. Сульфид- ионы с катионами серебра дают чёрный осадок малорастворимого сульфида серебра Ag₂S:

S^2-+ 2Ag⁺ = Ag₂S

Осадок сульфида серебра не растворяется в водном аммиаке, растворим в разбавленной азотной кислоте при нагревании с выделением элементной серы:

Ag₂S+4HNO₃ = S+2NO₂+ 2AgNO₃+2H₂O

Методика. В пробирку вносят 2-3 капли раствора сульфида натрия Na₂S или аммония (NH₄)₂S и прибавляют по каплям раствор AgNO₃ до прекращения образования черного сульфида серебра.

 Реакции с сильными кислотами. Сульфид- ион при действии сильных кислот переходит в сероводородную кислоту, которая выделяется из растворов в виде газообразного сероводорода H₂S:

S^2-+2H⁺ = H₂S

При избытке ионов водорода равновесие смещается вправо и образующийся сероводород удаляется из сферы реакции.

Выделяющийся сероводород обнаруживают по характерному запаху, а так же по почернению фильтрованной бумаги, пропитанной растворами ацетата свинца (CH₃COO)₂Pb или гидроксо-комплекса свинца Na₂[Pb(OH)₄], так как при этом образуется черный сульфид свинца PbS:

Н₂S+(CH₃COO)₂Pb = PbS+2CH₃COOH

Методика. В пробирку вносят (под тягой!) 2-3 капли раствора сульфида натрия или аммония и прибавляют 3-4 капли разбавленного раствора HCl или H₂SO₄. Ощущается характерный запах сероводорода. К отверстию пробирки подносят фильтрованную бумагу, пропитанную раствором ацетата свинца. Бумага чернеет вследствие выделения черного сульфида свинца.

Реакция катионами кадмия. Сульфид-ион образует с катионами кадмия в кислых и нейтральных растворах желтый осадок сульфида кадмия CdS:

S^2-+Cd²⁺ = CdS

Эта реакция описана при характеристике аналитических реакций катионов кадмия. Выпадает золотисто-желтый осадок.

 

    Заполните таблицу 9:

Таблица 9

Открываемый анионы	Реагент	Уравнение химической реакции	Наблюдаемые явления
Cl-
Br-
I-
BrO3-
SCN-
S2-

 

 

Выполнение работы проверил(а)

_____________________________                 Дата_______________