Лабораторная работа № 6 Реакции и ход анализа катионов группы хлороводородной кислоты (вторая аналитическая группа катионов).

Частные реакции катионов Ag⁺

1. Гидроксиды калия и натрия КОН и NаОН образуют с катионом Ag⁺ бурый осадок оксида серебра Ag₂О:

AgNO₃ + KOH→AgOH↓+KNO₃

Ag⁺ + OH^- → AgOH

2AgOH → Ag₂О↓ + H₂O

Оксид серебра (I) растворяется в растворе аммиака NH₃:

Ag₂О + 4NH₄OH → 2 [Ag(NH₃)₂]OH + H₂O

2. Хромат калия K₂CrO₄ дает с катионом Ag⁺ осадок хромата серебра Ag₂CrO₄ кирпично-красного цвета:

K₂CrO₄ + 2AgNO₃ → Ag₂CrO₄↓ + 2K NO₃

CrO₄^- + 2Ag⁺ → Ag₂CrO₄↓

Опыт. Возьмите в пробирку 2-3 капли дистиллированной воды и 1-2 капли хромата калия. Обратите внимание на цвет осадка и проверьте его растворимость.

Условия проведения опыта.

1. Реакцию следует проводить при рН 6,5 – 7,5.

2. В аммиачной и сильнокислой среде осадок не образуется.

3. Ионы Pb²⁺, Ba²⁺ и др., образующие с CrO₄^- осадки, мешают проведению реакции.

3. Бромид и иодид калия KBr и KI образуют с катионом Ag⁺ бледно-желтый осадок бромида серебра AgBr и желтый осадок иодида серебра AgI:

KBr + AgNO₃ → AgBr↓ + КNO₃

Ag⁺ + Br^- → AgBr↓

KI + AgNO₃ → AgI↓ + КNO₃

Ag⁺ + I^- → AgI↓

Частные реакции катиона Pb²⁺

1. Гидроксиды КОН и NаОН образуют с катионом Pb²⁺ белый осадок Pb(OH)₂, растворимый как в кислотах, так и в концентрированных растворах гидроксидов:

Pb(NO₃)₂ + 2 NаОН → Pb(OH)₂↓ + 2NaNO₃

Pb²⁺ + 2ОН^- → Pb(OH)₂↓

2. Серная кислота и сульфаты осаждают катионы Pb²⁺ , выпадает белый осадок PbSO₄ . При нагревании сульфатов свинца с растворами гидроксидов образуются плюмбиты:

PbSO₄ + 4 КОН → K₂PbO₂ + K₂SO₄ + 2H₂O

PbSO₄ + 4ОН^- → PbO₂^2- + 2Н₂О

Сульфат свинца растворяется также в 30-процентном растворе ацетата аммония:

2PbSO₄ + 2СН₃СОО^- → [Pb (СН₃СОО)₂PbSO₄] + SO₄^2-

Кислоты азотная и хлороводородная повышают растворимость сульфата свинца, так как ионы Н⁺ связываются ионами SO₄^2- с образованием аниона НSO₄^- :

PbSO₄ ↔ Pb²⁺ + SO₄^2-

НNO₃ ↔ NO₃^- + Н⁺ , Н⁺ + SO₄^2- ↔ НSO₄^-

3. Хромат калия K₂CrO₄ и дихромат калия K₂Cr₂O₇ образуют с катионами Pb²⁺ малорастворимый хромат свинца желтого цвета:

Pb²⁺ + CrO₄^2- → PbCrO₄↓

Хромат свинца растворим в гидроксидах, но нерастворим в уксусной кислоте.

4. Ион I^- образует с катионом Pb²⁺ желтый осадок:

Pb²⁺ + 2 I^- → PbI₂↓

Опыт. Получите осадок иодида свинца PbI₂, возьмите часть его ирибавьте несколько капель воды и 2н.раствора уксусной кислоты и нагрейте. Осадок растворяется, но при охлаждении вновь образуется в виде блестящих золотистых кристалликов.

Условия проведения опыта.

1. Реакцию следует проводить при рН 3-5.

2. В избытке KI осадок PbI₂ растворяется, образуя комплексное соединение K₂[PbI₄].

3. Эта реакция катионов Pb²⁺ позволяет открыть их в присутствии катионов всех аналитических групп.

Частные реакции катиона [Hg₂]²⁺

1. Гидроксиды образуют с катионом [Hg₂]²⁺ черный осадок оксида ртути (I):

Hg₂(NO₃)₂ + 2NaOH → Hg₂O + 2Na NO₃ + H₂O

[Hg₂]²⁺ + 2OH^- → Hg₂O + H₂O

2. Хромат калия K₂CrO₄ дает с катионами [Hg₂]²⁺ красный осадок Hg₂CrO₄ ,нерастворимый в гидроксидах и в разбавленной кислоте.

3. Восстановление [Hg₂]²⁺ до металлической ртути. При действии на каплю раствора соли ртути (I) 2-3 каплями свежеприготовленного раствора хлорида олова SnCl₂ образуется белый осадок, который при стоянии темнеет вследствие восстановления ионов [Hg₂]²⁺ до металлической ртути:

[Hg₂]²⁺ + 2 Cl^- → Hg₂Cl₂↓

Hg₂Cl₂ + Sn²⁺ → 2Hg↓ + Sn⁺⁴ +2 Cl^-

Опыт. На медную пластинку поместите каплю раствора соли ртути (I) и дайте постоять. Через некоторое время на пластинке образуется серое пятно – металлическая ртуть. Обмойте пластинку водой и протрите пятно тряпочкой, оно становится блестящим:

Hg₂(NO₃)₂ + Cu → Cu (NO₃)₂ + 2Hg↓

Условия проведения опыта.

1. Медная пластинка должна быть предварительно очищена наждачной бумагой.

2. Через 2-3 мин после нанесения раствора оксида ртути на пластинку полученное серое пятно надо протереть фильтровальной бумагой.

3. Сильные окислители мешают проведению реакции.

4. Ионы [Hg₂]²⁺ , восстанавливающиеся этой реакцией, должны быть удалены.

Опыт. Поместите на предметное стекло каплю исследуемого раствора и прибавьте туда каплю 2-процентного раствора азотной кислоты и каплю дифенилкарбазона. Если в растворе имеются катионы [Hg₂]²⁺ ,то капля окрашивается в синий или фиолетовый цвет.

Условия проведения опыта.

1. Катионы [Hg₂]²⁺ должны быть удалены.

2. В нейтральных и уксуснокислых растворах катионы Cu²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Cr³⁺ , Co²⁺ также дают окрашенные соединения.

Контрольная задача. Анализ смеси катионов второй группы

Ход анализа

Практически нет ни одного реактива, которым можно было бы открывать тот или иной катион второй группы в присутствии других катионов. Поэтому необходимо применить систематический ход анализа, т.е. последовательно выделить каждый катион из этой смеси и затем открывать их.

В коническую колбу поместите 20-30 капель исследуемого раствора и, помешивая, добавьте 2 н. раствор хлороводородной кислоты. Через 1-2 мин осадок отцентифугируйте и промойте холодной водой, содержащей несколько капель 2 н.раствора хлороводородной кислоты. Центрифугат и промывные воды не используются. Осадок обработайте 2-3 раза горячей водой и центрифугируйте. При этом хлорид свинца переходит в раствор, а хлорид серебра и хлорид ртути остаются в осадке.

В центрифугате открывают катион свинца, а в осадке - катионы серебра и ртути.

1. Открытие катиона Pb²⁺. К 3-5 каплям центрифугата добавьте такое же количество раствора иодида калия – образуется желтый осадок иодида свинца, который при нагревании растворяется, а при охлаждении вновь выпадает в виде золотисто-желтых кристаллов.

2. Открытие катиона [Hg₂]²⁺. К оставшемуся осадку в пробирке прилейте 5-7 капель раствора аммиака и перемешайте. Если присутствует катион [Hg₂]²⁺, то осадок чернеет. Хлорид серебра под действием раствора аммиака переходит в раствор в виде комплексной соли, а соль [HgNH₂]Cl и ртуть остаются. Отделите осадок.

3. Открытие катиона Ag⁺. Центрифугат разделите на две части и к одной из них прилейте раствор иодида калия, а к другой – азотной кислоты. При наличии катиона серебра в первой пробирке выпадает желтый осадок хлорида серебра. В том и в другом случае происходит разрушение комплекса:

[Ag(NH₃)₂]Cl↔ [Ag(NH₃)₂]⁺ + Cl^-

[Ag(NH₃)₂]⁺ ↔2 NH₃ + Ag⁺

2 NH₃ + Ag⁺ + 2H⁺ + Cl^- ↔ AgCl↓ +2 NH₄⁺

[Ag(NH₃)₂]Cl + 2HNO₃ → AgCl↓ + 2NH₄NO₃

Схема систематического хода анализа смеси катионов группы