WWW.LIT.I-DOCX.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - различные публикации
 

«учреждение высшего образования ПЕТРОЗАВОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ эколого-биологический факультет, кафедра общей химии ИЛЫШЕВА АЛЬБИНА НИКОЛАЕВНА ЗАЙЦЕВ ДМИТРИЙ ОЛЕГОВИЧ ...»

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего образования

ПЕТРОЗАВОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

эколого-биологический факультет, кафедра общей химии

ИЛЫШЕВА АЛЬБИНА НИКОЛАЕВНА

ЗАЙЦЕВ ДМИТРИЙ ОЛЕГОВИЧ

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ ПО АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ .

КАЧЕСТВЕННЫЕ РЕАКЦИИ АНИОНОВ

Учебное пособие для студентов I-IIкурсов эколого-биологического факультета, получающих педагогическое образование Петрозаводск Настоящее пособие является руководством по проведению лабораторных работ по качественному анализу анионов. В конце каждой лабораторной работы для студентов даются контрольные вопросы для самостоятельного выполнения, что способствуют лучшему усвоению пройденного материала .

В отличие от аналитической классификации катионов, не существует повсеместно принятой классификации анионов по аналитическим группам. Если анализ катионов проводят в основном систематическим методом, то при анализе анионов большую их часть открывают дробным методом, широко применяя окислительно-восстановительные реакции и реакции, сопровождающиеся выделением газообразных продуктов реакции. Лишь обнаружение некоторых ионов требует систематического метода анализа. Чаще всего классификации анионов основывается на растворимости солей бария и серебра тех или иных анионов, а также на окислительно-восстановительных свойствах анионов в водных растворах .

Разделению на группы подвержена только часть известных анионов, так как различные классификация анионов все равно остаются ограниченными и не охватывают все анионы, представляющие аналитический интерес. Следует отметить, что наиболее часто используемой в качественном анализе является классификация анионов, основанная на образовании малорастворимых солей бария и серебра, её мы и предлагаем в данном пособии .

При аналитической классификации анионов, основанной на образовании малорастворимых солей бария и серебра, анионы по этой классификации, делят обычно на три группы (табл. 5) .

Таблица 5. Классификация анионов, основанная на образовании малорастворимых солей бария и серебра Гру Анионы Групповой реагент К ппа пер SO42-, SO32-, S2O32-, C 2 O 4 2 -, CO 3 2 -, Раствор ВаСl2 в нейтральной вой I B4O72-, PO 4 3 -, AsO43-, AsO33-, F- или слабо щелочной среде

–  –  –

Частные реакции сульфат-аниона SO42Хлорид бария BaCl2 образует с анионом SO42- белый осадок BaSO4:

Ba2+ + SO42- BaSO4 Сульфат бария BaS04 в кислотах не растворяется .

2. Нитрат серебра AgNO3 при взаимодействии с анионом SO42- в концентрированных растворах образует белый осадок сульфата серебра Ag2SO4, растворимый в азотной кислоте:

Na2SO4 + 2AgNO3 Ag2SO4+ 2NaNO3 Опыт. Налейте в две пробирки по 3-4 капли раствора сульфата натрия Na2SO4 и добавьте в первую 2—3 капли раствора хлорида бария, а во вторую — 3-4 капли раствора нитрата серебра. Обратите внимание на характер осадков и проверьте их растворимость .

Реакцию образования BaSO4, можно проводить как в нейтральных, так и в кислых средах Осадок Ag2SO4 будет выпадать только из концентрированных растворов .

Частные реакции сульфит-аниона SO32Иодная или бромная вода при взаимодействии с растворами сульфитов обесцвечивается в результате окислительно-восстановительной реакции:





SO32- + I2 + H2O SO42- + 2I- + 2H+ Этой реакции мешают анионы восстановители ( S2-, NO2-) .

Опыт. Налейте в пробирку 4-5 капель сульфита натрия, добавьте 5 капель раствора серной кислоты и 2-3 капли раствора иода. Раствор почти обесцвечивается. Реакцию можно проводить как в нейтральных, так и в кислых средах. Она протекает полнее при рН 7 .

2. Хлорид бария BaCI2 образует с анионом SO32- белый осадок сульфита бария ВаSОз, растворимый в кислотах:

BaCl2 + Na2SO3 ВаSО3 + 2NaCl

3. Нитрат серебра AgNO3 образует с анионом SO32- белый осадок сульфита серебра Ag2SO3, растворимый в азотной кислоте .

4. Минеральные кислоты разлагают все сульфиты с выделением оксида серы:

BaSO3 + 2НС1 BaCl2 + Н2О + SO2 Для обнаружения оксида серы используется его способность обесцвечивать растворы иода или перманганата калия:

SO2 + I2 + 2Н2О 4H+ + SO42- + 2ISO2 + 2KMnO4 + 2H2O2KHSO4 + 2MnSO4 + H2SO4 Опыт. В пробирку налейте несколько капель раствора сульфита натрия и 2-3 капли соляной кислоты. Пробирку закройте пробкой, в которую вставлена нихромовая проволока с петелькой, заполненной разбавленным раствором иода, окрашенного крахмалом в синий цвет. Нагрейте содержимое. При этом капля через некоторое время обесцвечивается .

Открытию аниона SO32- таким способом мешает анион S2-, так как при действии кислот на сульфиды выделяется сероводород H2S, который тоже обесцвечивает растворы иода и перманганата калия. Также мешают и другие сильные восстановители и окислители. Раствор сульфита натрия должен быть достаточно концентрированным (10—15%) и свежеприготовленным .

5. Металлический цинк восстанавливает сульфит ион до сероводорода Опыт. К раствору сульфита натрия Na2SO3 прибавьте избыток 2 н. раствора соляной кислоты и кусочек металлического цинка. При этом выделяется сероводород, который узнается по запаху, или по почернению бумаги, смоченной раствором ацетата свинца:

Na2SO3 + 2НС1 2NaCl + H2O + SO2 3Zn + 6HC1 + SO2 3ZnCl2 + 2H2O + H2S H2S + Pb(СНзСОО)2 PbS+ 2СНзСООН Реакция протекает при рН = 4. Испытуемый раствор не должен содержать других восстановителей. Для проведения опыта может быть использован только цинк марки «х.ч.» .

6. Обесцвечивание красителя .

Сульфиты обладают способностью обесцвечивать некоторые красители, что может быть использовано для обнаружения аниона SО32- .

Опыт. Поместите каплю фуксина в углубление капельной пластинки и туда же прибавьте каплю нейтрального исследуемого раствора. В присутствии аниона SO32- происходит обесцвечивание раствора. Реакцию проводят при значениях рН от 7 до 8. Кислые растворы предварительно нейтрализуют NaHCO3. Анион S2- мешает обнаружению SO32-, так как тоже обесцвечивает указанный краситель .

Частные реакции карбонат-аниона СO32Хлорид бария BaCl2 осаждает анион СOз2-, образуется белый осадок карбоната бария

ВаСОз, растворимый в кислотах (кроме серной):

BaCl2 + Na2CO32NaCl + ВаСО3

2. Нитрат серебра AgNO3 образует с анионом CO32- белый осадок Ag2CO3, растворимый в кислотах (кроме НС1) .

3. Кислоты разлагают соли угольной кислоты с выделением оксида углерода:

ВаCO3 + 2НС1 ВaCl2 + Н2О + CO2

Оксид углерода можно обнаружить известковой водой:

Са(ОН)2 + СО2 СаСО3+ H2O Опыт. В пробирку поместите 5-8 капель исследуемого раствора и прилейте такой же объем 2 н. раствора соляной кислоты. Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой, конец которой поместите в известковую воду. Наблюдайте помутнение известковой воды вследствие образования карбоната кальция.

Следует иметь в виду, что помутнение скоро может исчезнуть так как при избытке СО2 образуется кислая соль:

СаСО3 + СО2 + H2OСа(НСО3)2 Реакцию следует проводить при рН 7. Известковая вода должна быть прозрачной. Ионы SO32- мешают проведению данной реакции .

Обнаружение аниона СО32- в присутствии аниона SO32- .

Анионы SO32- мешают обнаружению анионов СOз2-, так как выделяющийся при действии кислот оксид серы может дать с известковой водой Са(ОН)2 белый осадок сульфита кальция. Поэтому, обнаружив анион SO32-, необходимо его окислить в анион SO42-. Для этого перед обнаружением аниона CO32- нужно добавить 4-6 капель перекиси водорода и далее открывать анион CO32- .

Частные реакции фосфат-аниона PO43-

1. Хлорид бария образует с анионом PO43- (НРО4-) белый осадок фосфата (гидрофосфата) бария ВаНРО4, растворимый в кислотах (кроме H2SO4):

BaCI2 + Nа2НРО4 ВаНРО4+ 2NaCl

2. Нитрат серебра AgNO3 с анионами PO43- дает желтый осадок фосфата серебра Ag3PO4, растворимый в азотной кислоте:

3AgNO3 + Na2HPO4 Ag3PO4 + HNO3 + 2NaNO3

3. Магнезиальная смесь (смесь MgCl2, NH4OH и NH4Cl) с анионами РО43- образует белый кристаллический осадок MgNH4PО4:

Na2HPО4 + NH4OH + MgCI2 MgNH4PO4 + 2NaCl + H2O Опыт. К 5-6 каплям хлорида магния прибавьте несколько капель раствора аммиака, образовавшийся осадок гидроокиси магния растворите, добавляя хлорид аммония, а затем прибавьте несколько капель Na2HPO4. Образующийся белый осадок MgNH4PO4 укажет на присутствие анионов PO43-. Большой избыток хлорида аммония может вызвать образование комплексных ионов .

4. Молибденовая жидкость (раствор молибдата аммония (NH4)2МоO4 в азотной кислоте) образует с анионами PO43- желтый кристаллический осадок фосформолибдата аммония:

РО43- + 3NH4+ + 12MoO42- + 24Н+ (NH4)3H4[Р(Мо3O10 )4] + 12Н20 Опыт. Поместите в пробирку 8 капель раствора молибдата аммония и 8 капель концентрированной азотной кислоты. К смеси прибавьте 2-3 капли раствора фосфата натрия, перемешайте стеклянной палочкой и слегка нагрейте до 40-50°С на водяной бане. Обратите внимание на характер и цвет осадка. Анионы SO32-, S2- и другие восстанавливают шестивалентный молибден в анионе МоО42- до молибденовой сини Мо2О5•МоО3•nН2О .

Поэтому в присутствии восстановителей раствор окрашивается в синий цвет. Для удаления восстановителей необходимо прокипятить 2-3 капли исследуемого раствора с 1-2 каплями концентрированной азотной кислоты, после чего провести реакцию открытия анионов PO43- .

Реакцию проводят при рН 1. Умеренное нагревание способствует образованию осадка .

Анионы-восстановители и НС1 мешают проведению опыта .

–  –  –

Опыт. Налейте в пробирку 4-5 капель силиката натрия, добавьте 4-5 капель дистиллированной воды, бросьте 2-3 кристаллика NH4Cl и нагрейте. При этом образуется студенистый осадок кремниевой кислоты. Реакция протекает при избытке хлорида аммония NH4C1. Нагревание способствует процессу гидролиза и ускоряет выделение осадка .

Лабораторная работа № 2 Качественные реакции II и III аналитических групп анионов Ко второй группе анионов относят: CI-, Вг-, I-, S2-. Групповым реагентом на анионы второй группы является нитрат серебра в присутствии разбавленной азотной кислоты .

Реакции аниона СlНитрат серебра AgNO3 образует с анионом Сl- белый творожистый осадок хлорида серебра AgCl, нерастворимый в воде и кислотах. Осадок растворяется в аммиаке, при этом образуется комплексная соль серебра [Ag(NH3)2]Cl. При действии азотной кислоты комплексный ион разрушается, и хлорид серебра снова выпадает в осадок. Эти свойства солей серебра используются для открытия аниона Сl-.

Реакции протекают в такой последовательности:

Сl- + Ag+ AgCl AgCl + 2NH4OH [Ag (NH3)2]++ Сl- + 2H20 [Ag (NН3)2]+ + Сl- + 2H+ AgCl + 2NH4+ Опыт. В пробирку к 2-3 каплям раствора хлорида натрия прибавьте 1-2 капли раствора нитрата серебра. Выпавший осадок отделите фильтрованием. К осадку добавьте раствор аммиака до полного растворения. В полученном растворе откройте анионы Сl- действием 3-5 каплями 2 н. раствора азотной кислоты .

Обнаружение Сl- в присутствии Br- и I- ионов В отличие от хлорида серебра AgCl (ПР = 1,55•10-10) иодид серебра AgI имеет значительно меньшее произведение растворимости (ПР=1,5•10-16) и практически нерастворим в растворе аммиака, а бромид серебра AgBr (ПP = 7,7•10-13) растворяется в нем и в дальнейшем будет мешать открытию аниона Сl-. Для понижения растворимости бромида серебра осадки AgCl, AgBr и AgI обрабатывают 12%-ным раствором карбоната аммония (NH4)2CO3. Хлорид серебра перейдет в раствор в виде комплексной соли [Ag(NH3)2]Cl. После отделения осадка в фильтрате открывают анион С1- действием раствора бромида калия КВг .

Появление небольшого светло-желтого осадка укажет на присутствие аниона Сl- в исследуемом растворе .

Опыт. В пробирку внесите по 4 капли растворов хлорида, бромида и иодида калия. Смесь подкислите каплей раствора азотной кислоты и прибавьте 10-12 капель раствора нитрата серебра AgNO3. Осадок после отделения фильтрованием промойте 2-3 раза горячей водой .

Прибавьте к нему 10-15 капель 12%-ного раствора карбоната аммония (NH4)CO3 и энергично перемешайте. Отфильтруйте раствор. Фильтрат разделите на две части. К одной прибавьте 2 капли раствора бромида калия и наблюдайте появление светло-желтого осадка. К другой части прибавьте по каплям 2 н. раствор азотной кислоты до кислой реакции. Наблюдайте появление белого осадка .

Реакцию необходимо проводят в азотнокислой среде. Осадок, состоящий из AgCl, AgBr, AgI, обрабатывают раствором карбоната аммония небольшими порциями, стремясь получить количество фильтрата, достаточное для определения хлорид-иона. Вместо карбоната аммония лучше пользоваться реактивом Фаургольта .

2. Оксид марганца MnO2, оксид свинца РbО2 и другие окислители при взаимодействии с анионом С1- окисляют его до свободного хлора, который легко обнаружить по запаху и по посинению бумаги, смоченной раствором иодида калия и крахмального клейстера:

2Сl- + МnO2 + 4H+ Сl2 + Mn2+ + 2H2O Cl2 + 2I- I2 + 2С1Анионы I-, Вг- мешают протеканию этой реакции .

Реакции аниона ВгНитрат серебра AgNO3 образует с анионом Вг- желтоватый осадок бромида серебра AgBr, нерастворимый в азотной кислоте и плохо растворимый в аммиаке .

2. Хлорная вода при взаимодействии с анионами Вг- окисляет их до свободного брома .

Сl2 + 2Br- 2Сl- + Br2 Опыт. В пробирку поместите 1-2 капли раствора бромида натрия NaBr, подкислите несколькими каплями 2 н. раствора серной кислоты (рН = 5-7), прибавьте 1-2 капли хлорной воды (избыток хлорной воды может вызвать образование BrCl). Раствор буреет вследствие выделения свободного брома. Добавьте 5-6 капель бензола (можно использовать хлороформ, четыреххлористый углерод, бензин и другие растворители) и взболтайте. Бензол окрашивается в красновато-бурый цвет (бензольное кольцо), а при избытке хлорной воды становится лимонно-желтым вследствие образования хлорида брома .

Ионы-восстановители мешают проведению реакции, поэтому должны быть удалены или окислены .

–  –  –

3. Хлорная вода, как и для анионов Вг-, является важнейшим реактивом на анионы I-. При прибавлении ее к растворам иодидов в кислой среде происходит окисление анионов I- до свободного иода, который окрашивает крахмал в синий цвет, а органические растворители — в фиолетовый цвет:

Сl2 + 2I- 2Сl- + I2 При избытке хлорной воды фиолетовая окраска исчезает вследствие образования йодноватой кислоты НIO3:

5Сl2 + I2 + 6Н2О 2НIO3 + 10НС1 Применение в качестве окислителя хлора позволяет открыть как анион I-, так и анион Вг- при их совместном присутствии .

Опыт. Смешайте по капле раствора иодида калия KI и бромида калия КВг, разбавьте водой в 2 раза, подкислите 2-3 каплями 2 н. раствора серной кислоты, прилейте несколько капель бензола и прибавляйте по капле хлорную воду, каждый раз хорошо взбалтывая содержимое пробирки. При этом в соответствии с окислительными потенциалами сначала окисляется анион I-.Появляется характерная для иода фиолетовая окраска бензольного слоя. При дальнейшем прибавлении хлорной воды фиолетовая окраска исчезает вследствие окисления иода в йодноватую кислоту НIO3 .

Вслед за исчезновением фиолетовой окраски появляется красно-бурая окраска от брома, сменяющаяся затем на лимонно-желтую. Если в растворе присутствуют анионы S2- и S032- (более сильные восстановители), чем I- и Br-, то окисление анионов I- и Вr- начинается после того, как анионы S2- и SO32- будут окислены .

Реакции сульфид-аниона S2-

1. Нитрат серебра AgN03 образует с анионом S2- черный осадок сульфида серебра Ag2S, который нерастворим в растворе аммиака, но растворяется при нагревании в разбавленной азотной кислоте:

2AgNO3 + Na2S Ag2S + 2NaNO3 Опыт. К 2-3 раствора нитрата серебра добавьте 2 капли раствора сульфида натрия. Проверьте растворимость полученного осадка в аммиаке и разбавленной азотной кислоте .

2. Кислоты (H2S04, HC1) при действии на сульфиды разлагают их с образованием сероводорода:

Na2S + H2SO4 H2S+ Na2 SO4 Сероводород можно обнаружить по запаху, а также по почернению бумаги, смоченной раствором ацетата свинца Рb(СНзСОО)2 при поднесении ее к отверстию пробирки:

H2S + Рb(СНзСОО)2 PbS + 2СНзСООН разбавленного раствора иода, окрашенного крахмалом в синий цвет К третьей аналитической группе относятся анионы NO3-, CH3COO- .

Они не образуют осадков с катионами Ba2+ и Ag+. Группового реагента для этой группы не существует .

Частные реакции нитрат – иона NO3Дифениламин (С6H5)2NH в сернокислой среде окисляется нитрат-ионами до хиноидного соединения синего цвета. Эту реакцию с дифениламином дают и другие окислители .

Опыт. На сухое часовое стекло поместите 4-5 капель раствора дифениламина в концентрированной H2SO4. Внесите туда же стеклянной палочкой каплю раствора с нитратионом (KNO3), перемешайте. Появляется интенсивно-синяя окраска раствора (вследствие окисления дифениламина). Аналогичное окрашивание дает ион NO2-. Окислители и восстановители мешают проведению реакции (SO32-, S2-, и др.). Анионы I- могут окисляться серной кислотой до свободного иода I2 и также мешать открытию NO3-. Для выполнения реакции лучше брать разбавленный раствор .

2.Металлическая медь в концентрированной H2SO4 восстанавливает NO3- до оксида азота:

2NO3-+8H++3Cu3Cu2++4H2O+2NO 2NO+O2(воздух)2NO2 (бурый газ) Опыт. К 2-3 каплям раствора KNO3 прилейте несколько капель H2SO4 (конц.), положите кусочек металлической меди и нагрейте; на время оставьте раствор на воздухе, образуется бурое окрашивание (NO окисляется кислородом воздуха до NO2 – бурый газ). Медные стружки берутся обезжиренные и свободные от загрязнений .

3. Сульфат железа (II) восстанавливает NO3- кислой среде до NO, который с избытком

FeSO4 образует нестойкие комплексные ионы FeNO2+ бурого цвета:

6FeSO4+2NaNO3+4H2SO4(конц)3Fe2(SO4)3+Na2SO4+4H2O+2NO NO+FeSO4[FeNO]SO4 (бурый цвет) Опыт. Поместите на часовое стекло каплю раствора нитрата калия, туда же внесите 1-2 кристаллика сульфата железа (II) FeSO4 и прибавьте каплю H2SO4 (конц.). Вокруг кристалла появляется бурое кольцо вследствие образования комплексного соединения [Fe(NO)]SO4 .

4. Металлический алюминий или цинк в сильной щелочной среде восстанавливает нитрат-ионы до аммиака:

8Al+3NaNO3+5NaOH+18H2O3NH3+8Na[Al(OH)4]

Опыт. Поместите в пробирку 4 капли раствора KNO3 и добавьте 6 капель 6 нормального раствора NaOH. Внесите в раствор кусочек алюминия. Отверстие пробирки закройте смоченной водой фенолфталеиновой бумагой, наблюдайте ее окрашивание. Обнаружению NO3- мешает ион NH4+, который удаляют предварительным нагреванием со щелочью .

Частные реакция ацетат-ионов CH3COO-

1.Сильные кислоты, взаимодействуя с солями уксусной кислоты, вытесняет из них свободную уксусную кислоту, которая имеет характерный запах:

2H2SO4+2CH3COONaNa2SO4+2CH3COOH Опыт. К 3-4 каплям раствора ацетата натрия прибавьте равный объем 1 М раствора серной кислоты, перемешайте и слегка нагрейте. Отметьте запах .

2. Этанол и другие спирты в присутствии концентрированной серной кислоты с ацетатионами образуют сложные эфиры, обладающие характерным запахом:

–  –  –

Опыт. К 6 каплям испытуемого раствора прибавьте равный объём раствора FeCl3. Затем раствор разбавьте водой в 2-3 раза и нагрейте – выпадает осадок основной соли .

Открывать ацетат-ионы этой реакцией нельзя в присутствии анионов CO32-, I-, SO32-, PO43-, S2-, которые образуют аналогичные осадки с катионом Fe3+. Их предварительно необходимо осадить хлоридом бария и нитратом серебра .

Оптимальное значение pH раствора 5 – 8 .

Лабораторная работа №3 Анализ смеси анионов Предварительные испытания .

Определение среды раствора. Нанесите каплю исследуемого раствора на универсальную индикаторную бумагу. Если реакция показала, кислую среду рН 2, в растворе не могут присутствовать CO32-, SO32-, S2-, SiO32-, CH3COO-. Если pH 7, то в растворе возможно присутствие всех анионов. Если pH=7, то можно предполагать, что в растворе находятся только анионы сильных кислот .

Проба на присутствие анионов нестойких кислот. К 3-4 каплям исследуемого раствора прилейте 3 капли 4Н раствора H2SO4 и слегка встряхните пробирку. Если выделение газа незаметно, то слегка нагрейте раствор. Выделение пузырьков газа указывает на возможное присутствие анионов CO32-, SO32-, S2- .

По свойствам газов CO2, SO2, H2S установите их возможный состав .

Проба на анионы восстановители (SO32-,I-, Br-). К 5-6 каплям исследуемого раствора прибавьте 2 капли 1Н раствора H2SO4 и 2 – 3 капли разбавленного раствора перманганата калия KMnO4. Если при этом KMnO4 обесцвечивается, то в растворе могут присутствовать SO32-, I-, Br-, возможно Cl- .

Определение аналитической группы анионов. К 4-5 каплям исследуемого раствора (нейтрального или слабощелочного, рН 7-9) прибавьте такой же объём раствора BaCl2 .

Образование осадка указывает на присутствие анионов первой группы. Для определения наличия анионов второй группы к 4-5 каплям исследуемого раствора добавьте несколько капель азотной кислоты и 4-5 капель группового реагента - раствора нитрата серебра. Если выпадает осадок, значит, в исследуемом растворе содержатся анионы второй аналитической группы (если среда раствора будет недостаточно кислой, возможно осаждение сульфата серебра). В отдельной порции раствора откройте анионы второй группы. На анионы третьей группы группового реагента нет .

На основании предварительных испытаний сделайте вывод о том, какие анионы могут находиться в растворе. После этого приступите к их обнаружению .

Обнаружение анионов первой группы .

Если предварительные исследования показали наличие анионов первой группы, то проводят их обнаружение следующим образом:

Сульфат-ион SO42-открывают из отдельной порции раствора действием BaCl2 в кислой среде. К 4-5 каплям анализируемого раствора прибавьте 6-8 капель 2H раствора HNO3 и 2- 3 капли 2Н раствора BaCl2. Образование осадка говорит о присутствии SO42-, так как остальные анионы первой группы с катионом бария образуют соли, растворяющиеся в азотной кислоте .

Сульфит-ион SO32- открывают из отдельной пробы раствора разложением H2SO3 (при нагревании). Выделяющийся оксид серы (IV) пропускают через раствор KMnO4 .

В пробирку налейте 1,5 мл исследуемого раствора, добавьте 10 капель 2 М раствора серной кислоты, закройте её газоотводной трубкой, нагрейте и выделяющийся газ пропустите через раствор KMnO4. При наличии сульфит-ионов раствор перманганата калия обесцветится .

Если в растворе присутствуют ионы S2-, то они мешают открытию SO32-. Тогда определение выполняют следующим образом: к 10 каплям исследуемого раствора прибавьте 10 капель раствора BaCl2. Полученный осадок отфильтруйте, промойте водой, перенесите в чистую пробирку, добавьте 5-7 капель 2Н раствора HCl. Выделяющийся газ исследуйте на оксид серы (IV) .

Карбонат-ион СO32- открывают из отдельной порции раствора частной реакции с известковой водой. Если в растворе SO32- их окисляют пероксидом водорода, т.к. они мешают проведению реакции .

К исследуемому раствору добавьте 4 – 6 капель 8% раствора H2O2 и нагрейте на водяной бане. Если сульфит – ион не обнаружен, этого не делают.

После этого испытайте раствор на анион СO32-; прилив немного HCl вы увидите выделение газа (СO2):

Na2CO3+2HCl2NaCl+H2O+CO2

CO2 – обнаруживают по помутнению известковой воды:

Ca(OH)2+ CO2CaCO3+ H2O Силикат-ион SiO32- обнаруживают из отдельной пробы испытуемого раствора путем обработки ее HCl .

К исследуемому раствору прилейте немного соляной кислоты (HCl), образуется белый студенистый осадок кремниевой кислоты .

Фосфат-ион PO43- открывают из отдельной пробы раствора магнезиальной смесью или молибденовой жидкостью.

Если в растворе присутствуют анионы 2 группы и ион SiO32-, то открытие PO43- производят следующим образом:

к 5-6 каплям анализируемого раствора прилейте такой же объем раствора BaCl2. Осадок отделите фильтрованием, промойте его водой и растворите в 2Н растворе HCl. Полученный солянокислый раствор нейтрализуйте аммиаком до рН=7- 8, добавьте несколько кристаллов NH4Cl, слегка нагрейте, если появится осадок поликремниевой кислоты, отфильтруйте и откройте PO43- магнезиальной смесью или молибденовой жидкостью .

Обнаружение анионов второй группы 2Сульфид-ион S Если при выполнении качественной реакции на анионы II аналитической группы с нитратом серебра образовался черный осадок, можно сделать вывод о присутствии сульфид-ионов .

Ионы S2- могут мешать открытию ионов Cl-, Br-, I-. Для удаления сульфид-ионов используют следующий прием: к 5 – 6 каплям нейтрального или слабощелочного раствора (рН=7 – 9) добавляют раствор ZnSO4 и нагревают, образовавшийся сульфид цинка ZnS отделяют фильтрованием. В фильтрате открывают Cl-, Br-, I- .

Обнаружение Br- и I- осуществляется окислением хлорной водой .

Обнаружение Cl- если в растворе отсутствует Br-, то открывают Cl- нитратом серебра AgNO3 .

Если присутствует Br-, то определять Cl- следует так же, но только осадок солей серебра обрабатывают не раствором NH4OH, а (NH4)2CO3 (лучше реактивом Фаургальта) .

Обнаружение анионов третьей группы Обнаружение нитрат-ионов NO3-. Анионы NO3- открывают с дифениламином или сульфатом железа (II) .

Обнаружение ацетат-ионов. CH3COO-. Анионы CH3COO- открывают из отдельных проб испытуемого раствора действием конц. H2SO4 или при помощи раствора FeCl3, или действием спирта в присутствии H2SO4 .

Контрольные вопросы

1. Какой реагент является групповым на анионы 1-й аналитической группы?

2. Какой реагент является групповым на анионы 2-й аналитической группы?

3. Чем характеризуется по аналитической классификации 1-я группа анионов?

4. В чем можно растворить кремневую кислоту?

5. Какая реакция является характерной на фосфат-анион?

6. Какие анионы не могут присутствовать в сильнокислом растворе?

7. С помощью, какой реакции можно обнаружить силикат- анион?

8. Каким реагентом и в каких условиях можно обнаружить карбонат-анион?

9. Какая реакция дает открытие сульфит-аниона?

10. Как открыть карбонат-анион в присутствии сульфит-анион?

11. Каким аналитическим эффектом сопровождается реакция открытия силикатанион в кислой среде при нагревании?

12. Какой аналитический эффект наблюдается при обнаружении фосфат-аниона нитратом серебра?

13. Какой аналитический эффект наблюдается при обнаружении сульфит-аниона с перманганатом калия в кислой среде?

14. Какой аналитический, эффект наблюдается при обнаружении фосфат-аниона молибденовой жидкостью?

15. Какой аналитический эффект наблюдается при обнаружении фосфат-аниона магнезиальной смесью?

16. Какой анион осаждается первым, при действии на реакционную смесь нитратом серебра?

17. Какой из галогенидов серебра растворим в растворе карбоната аммония?

18. При анализе реакционной смеси, содержащей галогенид-анионы и сульфид-анион, прибавляется хлорная вода. В какой последовательности будут протекать процессы-окисления анионов?

19. В какой цвет окрашивается, бензольное кольцо при добавлении хлорной воды к смеси, содержащей бромид-анион?

20. В какой цвет окрашивается бензольное кольцо при добавлении хлорной воды к реакционной смеси, содержащей иодид-анион?

21. Как можно открыть бромид - и иодид - анионы при их совместном присутствии в растворе?

22. Какой аналитический эффект наблюдается при обнаружении иодид-аниона нитратом серебра?

23. Какой аналитический эффект наблюдается при обнаружении бромид-аниона нитратом серебра?

24. Какие аналитические эффекты наблюдаются при обнаружении хлорид- и сульфиданионов нитратом серебра?

25. Составьте уравнение окислительно-восстановительной реакции открытия хлориданиона оксидом свинца (IV) в кислой среде и подсчитайте сумму коэффициентов?

26. Составьте уравнение окислительно-восстановительной реакции открытия иодиданиона оксидом марганца (IV) в кислой среде и подсчитайте сумму коэффициентов?

27. На чем основано открытие ацетат-аниона раствором хлорида железа (III)?

Если вы успешно выполнили все работы лабораторного практикума по анализу катионов и анализу анионов, предлагаем вам проверить свои навыки и умения, выполнив лабораторную работу №4, проанализировав сухое вещество, которое может быть как чистым химическим соединением, так и смесью различных неорганических веществ .

Лабораторная работа №4 Анализ сухого вещества Предлагаемый для исследования объект может быть смесью солей или индивидуальным соединением .

Для анализа твердого вещества обычно берут 0,1 -0,3 г его. Прежде чем приступить к анализу твердого вещества необходимо провести предварительные испытания: проверить однородность, характер и цвет кристаллов. Определяют запах вещества, так как запах важный признак некоторых солей слабых кислот и оснований. Затем сухой образец измельчают в фарфоровой ил агатовой ступке.

Измельченный материал делят на три части:

первая – для анализа катионов, вторая для анализа анионов и третья для проверки или повторения опытов. Прежде чем приступать к систематическому анализу, можно провести предварительные испытания на окрашивание пламени, для этого достаточно небольшого количества образца .

Полезно провести предварительные испытания действия серной кислоты на образец .

Испытание начинают с разбавленной серной кислоты: к небольшому количеству образца, помещенного в пробирку или фарфоровую чашку на холоду добавляют 1М раствор серной кислоты. Если начинается выделение газов, это свидетельствует о том, что в образце присутствуют анионы некоторых слабых кислот: выделяется CO2 (газ без запаха, вызывающий помутнение известковой воды) – карбонаты; если SO2 (газ с запахом горящей серы) – сульфиты; H2S (газ с запахом тухлых яиц) – сульфиды. После этого на образец можно осторожно подействовать концентрированной серной кислотой при этом могут дополнительно выделяться HCl, Cl2 (газ с резким характерным запахом), если в пробе есть хлориды; HBr, Br2 (желто-бурый газ), если в образце бромиды; I2 (фиолетовые пары) – иодиды; NO2 (бурые пары) – нитраты .

Далее проводят испытания на растворимость вещества в различных растворителях сначала на холоде, а затем, если нужно, и при нагревании. Для этого несколько крупинок вещества обрабатывают 10 – 12 каплями дистиллированной воды, перемешивая стеклянной палочкой. Если вещество в горячей воде не растворилось, то пробуют растворять сначала в 2 н. растворе уксусной, а затем в 2 н. растворе соляной кислотах. При отрицательном результате растворение проводят в концентрированных кислотах (соляной, азотной), в царской водке, в растворе гидроксида аммония. Исследование на растворимость позволяет сделать некоторые предварительные выводы о составе анализируемого вещества, так если вещество растворилось в соляной кислоте, значит в нем не могут присутствовать катионы второй группы, если растворилось в серной то оно не содержит катионов третьей группы и катионов свинца .

В зависимости от растворимости исследуемого вещества применяют различные варианты анализа .

Анализ вещества, растворимого в воде .

Берут около 0,05 – 0,1 г полученного для анализа вещества и растворяют в 4-5 мл дистиллированной воды. По таблице растворимости делают заключение, какие соли могут присутствовать в растворе .

Прежде чем приступить к анализу, обращают внимание на окраску и реакцию раствора. По окраске раствора можно сделать предварительное заключение о наличии или отсутствии тех или иных ионов, например: Cu2+, Co2+, Ni2+, Fe3+, Cr3+, CrO42-, Cr2O72- и др .

Проверьте pH раствора. Щелочная реакция раствора свидетельствует о присутствии в растворе гидроксидов или солей сильных оснований и слабых кислот (Na2S, K2CO3, CH3COONa и т.п.). Кислая реакция указывает на присутствие в растворе свободных кислот, кислых солей или солей, образованных анионами сильных кислот и слабых оснований (NH4Cl, ZnCl2, AlCl3 и т.п.). Нейтральная реакция указывает, что в растворе могут быть соли сильных кислот и сильных оснований (KCl, Na2SO4) или соли слабых кислот и слабых оснований, подобных NH4CH3COO .

После предварительного испытания раствора анализируемого вещества приступайте к открытию катионов и анионов .

Обнаружение катионов .

Из отдельных проб раствора при помощи групповых реактивов определите, катионы каких аналитических групп присутствуют в растворе .

Испытания на катионы первой группы. К 3 – 4 каплям исследуемого раствора прибавьте 2 – 3 капли раствора карбоната натрия Na2CO3. Если осадок не выпадает, то в растворе могут присутствовать только катионы первой группы. В отдельной пробе открывают катионы первой группы. Если же осадок выпал, то кроме первой группы могут присутствовать катионы любых других аналитических групп. В этом случае их необходимо отделить от катионов первой группы .

Испытание на катионы второй группы. Если при действии карбоната натрия Na2CO3 на испытуемый раствор выпадает осадок, то берут новую пробу этого раствора (10 – 12 капель) и прибавляют 2–3 капли 2 н. раствора соляной кислоты. В случае появления осадка добавляют соляной кислоты до полного осаждения. Осадок отделяют фильтрованием, промывают водой и обнаруживают в нем катионы второй группы как было указано в анализе смеси катионов данной группы .

Испытание на катионы третьей группы. К 2–3 каплям анализируемого раствора прибавляют столько же 2 н. раствора серной кислоты и нагревают. Выпадение осадка указывает на присутствие катионов третьей группы. В этом случае берут 10-15 капель исследуемого раствора, выделяют данную группу в осадок сульфатов и анализируют его, как описывалось выше .

Испытание на катионы четвертой группы. Если при действии соляной и серной кислот осадков не образуется, то к 2 – 3 каплям анализируемого раствора добавляют избыток гидроксида натрия (5 – 6 капель). Растворение первоначально выпавшего осадка свидетельствует о присутствии катионов четвертой группы .

Если же ранее были обнаружены катионы второй и третьей групп, то испытание на четвертую, пятую и шестую группы проводят в фильтрате полученном после отделения обнаруженных групп .

Испытание на катионы пятой группы. Если при действии избытка раствора гидроксида натрия осадок не растворяется, это указывает на наличие катионов пятой группы .

Испытание на катионы шестой группы. Если при действии на испытуемый раствор избытком аммиака осадок растворяется, то это признак присутствия катионов шестой группы .

После этого приступают к открытию катионов как указано в схемах анализа каждой группы, предварительно выделив обнаруженную группу .

Обнаружение анионов Установление присутствия тех или иных катионов в исследуемом растворе значительно облегчает обнаружение анионов. Пользуясь таблицей растворимости, можно заранее предсказать наличие в исследуемом растворе отдельных анионов. Например, если соль хорошо растворяется в воде и в нейтральном водном растворе обнаружен катион Ba 2+, то этот раствор не может содержать анионы SO42-, CO32-, SO32- .

Определив предварительно присутствие отдельных групп анионов, обнаруживают их соответствующими групповыми и характерными для них реакциями. В зависимости от присутствия тех или иных анионов и катионов схемы анализа могу быть самыми различными. Например, водный раствор исследуемого вещества имеет нейтральную реакцию. При действии на отдельную пробу его раствором соляной кислоты образуется осадок, который растворяется в горячей воде. Это позволяет сделать вывод, что в растворе присутствует катион Pb2+. Проверяют катион Pb2+ частной реакцией с иодидом калия KI .

Далее обнаруживают анионы. Ими могут быть только анионы третьей группы, так как только они образуют с катионом Pb2+ растворимые в воде соли .

Испытание на анионы первой группы. К 2 – 3 каплям нейтрального или слабощелочного раствора добавляют 2 капли раствора хлорида бария. Если осадок выпадает, то присутствуют анионы первой группы .

Испытание на анионы второй группы. 2 капли раствора подкисляют 2 каплями 2 н .

раствора азотной кислоты и добавляют каплю нитрата серебра. Выпадение осадка указывает на присутствие анионов второй группы .

Испытание на анионы третьей группы. Если при испытании на анионы первой и второй групп осадки не выпали, то возможно, присутствуют анионы третьей группы .

Определив группу анионов, выполняют её анализ .

Анализ вещества, нерастворимого в воде .

По таблице растворимости делают вывод, что анализируемое вещество не может содержать катионы первой группы, так как образуемые ими соли в воде растворимы .

К крупинке вещества в пробирке добавляют 2 н. раствор соляной кислоты и нагревают. Если вещество не растворяется в ней, то пробуют растворить его в 2 н. растворе азотной или серной кислоты. Новые порции вещества обрабатывают концентрированной азотной или соляной кислотой при нагревании в вытяжном шкафу. Если вещество при этом растворяется, то полученный раствор осторожно выпаривают до удаления избытка кислот .

Остаток растворяют при нагревании в небольшом количестве воды, подкисленной соляной кислотой .

Подобрав подходящий растворитель, приступают к анализу по схеме, описанной при анализе веществ растворимых в воде. Следует иметь в виду, что полученные кислые растворы предварительно необходимо нейтрализовать. Если вещество растворяется в соляной кислоте, то в растворе отсутствуют катионы Pb2+ [Hg]2+ и Ag+, растворение вещества в серной кислоте – признак отсутствия катионов третьей группы. Выделение пузырьков газа при растворении вещества в кислотах указывает, что вещество является солью летучих кислот .

Если вещество не растворилось в воде, кислотах и в царской водке, то оно может быть галогенидом серебра: AgCl, AgBr, AgI, сульфатом: BaSO4, SrSO4, CaSO4, PbSO4 .

Растворение сульфата свинца PbSO4. К пробе вещества добавляют избыток гидроксида натрия. В полеченном растворе обнаруживают катион PB2+ характерными реакциями .

Растворение хлорида и бромида серебра AgCl, AgBr. К пробе вещества добавляют избыток раствора аммиака .

В полученном растворе обнаруживают катион Ag+ .

Растворение иодида серебра AgI.

Пробу вещества подвергают обработке раствором тиосульфата натрия Na2S2O3:

AgI + 2Na2S2O3 NaI + Na3[Ag(S2O3)2] В полученном растворе обнаруживают анион I- характерными реакциями .

Растворение сульфатов BaSO4, SrSO4, CaSO4. Сульфаты переводят в карбонаты, растворяют в уксусной кислоте и в полученном растворе обнаруживают катионы Ba 2+, Sr2+, Ca2+ характерными реакциями .

Следует помнить, что анализ смеси солей можно варьировать, учитывая предварительные испытания, так анализ неокрашенной смеси делает лишним обнаружение окрашенных катионов и анионов. Наряду с систематическим методом можно применять и дробный .

Решение любой аналитической задачи опирается на изученный материал и требует творческого подхода. Выполнив предварительные испытания и проанализировав смесь, сделайте вывод о её составе .

Надеемся, что выполнение лабораторных работ, предложенных в этом пособии, помогло вам лучше понять химические свойства неорганических соединений, сущность некоторых химических реакций и пробудило стремление заниматься исследовательской работой .




Похожие работы:

«Инвестиции, строительство, недвижимость УДК 692.231.2:691.311 ВОДОСТОЙКИЕ СТЕНОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АНГИДРИТОВЫХ ВЯЖУЩИХ Аниканова Любовь Александровна, к.т.н., доцент, Курмангалиева Анна Ильясовна, аспирант, Пискарева Анастасия Тимуровна, с...»

«ГРУНТОВЕДЕНИЕ БИОТЕХНОЛОГИИ В ИНЖЕНЕРНОЙ ГЕОЛОГИИ BIOTECHNOLOGIES IN ENGINEERING GEOLOGY MAKSIMOVICH N.G. МАКСИМОВИЧ Н.Г. Head of the Laboratory of Technogenic Processes Geology and deputy Заведующий лабораторией геологии техногенных процессов и science director of the Institute of Nat...»

«Сушилка\Холодильник кипящего слоя Сушка, охлаждение, обжиг, придание растворимых свойств, агломерация, кристаллизация, кондиционирование, дополнительное кондиционирование, кальцинирование порошкообразных и зернистых продуктов VIBRA MASCHINENFABRIK SCHULTHEIS GmbH & Co. Im Groen Ahl 41 51 D-63075 O...»

«УДК 595.726 ХУДЯКОВА Надежда Ефремовна ПРЯМОКРЫЛЫЕ НАСЕКОМЫЕ (ORTHOPTERA) СЕВЕРНОГО АЛТАЯ (ФАУНА, СЕЗОННАЯ ДИНАМИКА И ХАРАКТЕР РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СООБЩЕСТВ) 03.00.09 Энтомология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук НОВОСИБ...»

«Самсонова Наталья Николаевна Клонирование  и  функциональная  характеристика  гена ygjG  из Escherichia  oli  12. cK 03.00.03  - Молекулярная  биология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биол...»

«Номинация "Пьесы малого формата Три одноактные пьесы: "Овцеволк", "Цветы юности в море зла", "Надежда". Дмитрий Нилин ОВЦЕВОЛК Фантастическая комедия в одном действии Действующие лица: В и н т и к (Рудек Винтик) – служащий какого-то аппарата. П е в и ц а – артистка одного из провинциальных театров. К о р р е с п о н д е н т (Ян Ст...»

«Всероссийская научно-практическая конференция молодых ученых, аспирантов и студентов "Экология и безопасность в техносфере: современные проблемы и пути решения" Выводы 1. В результате исс...»

«Агентство по мелиорации и ирригации при Правительстве Республики Таджикистан Центр реализации проекта (ЦРП) ОУБПИК ПОЛУГОДОВОЙ ОТЧЕТ ПО ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ за 6 месяцев (с 1 января по 30 июня 2016 года) о ходе реализации Проекта Обеспечение устойчивости бассейна реки Пяндж к изменениям климата Компонент 1и 2...»






 
2018 www.lit.i-docx.ru - «Бесплатная электронная библиотека - различные публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.