Контрольная задача

ТЕМА: Анализ смеси катионов первой группы

Ход анализа.

Вначале исследуют раствор на присутствие анионов первой группы действием группового реагента (хлорида бария). Для чего в пробирку к 3-5 каплям нейтрального или слабощелочного раствора прибавляют 5-7 капель 0,5н раствора хлорида бария. Образование осадка указывает на присутствие анионов первой группы.

Обнаружение сульфат-ионов. К 4-5 каплям анализируемого раствора прибавьте 6-8 капель 2н раствора азотной кислоты и 3-4 капли 2н раствора хлорида бария. Образование осадка говорит о присутствии сульфат-ионов.

Обнаружение сульфит-иона. В склянку прибора прилейте 4-5 капель анализируемого раствора, прибавьте 2-3 капли раствора хлороводородной кислоты. В ушко нихромовой проволоки поместите каплю разбавленного раствора йода (подкрашенного крахмалом в синий цвет). Склянку закройте пробкой, имеющей небольшую прорезь, и слегка нагрейте. При наличии сульфит-иона синяя капля через некоторое время обесцвечивается.

Обнаружение карбонат-иона. Если в анализируемом растворе обнаружен сульфит-ион, то его необходимо окислить в сульфат-ион, прибавив к раствору 4-5 капель пероксида водорода (8-10%) и осторожно нагреть на водяной бане. После этого приступайте к обнаружению карбонат-иона, для чего в пробирку прибавьте 6-8 капель 2н раствора хлороводородной кислоты и выделяющийся газ СО₂ пропустите через известковую воду. Помутнение последней в пипетке прибора укажет на присутствие карбонат-иона.

Обнаружение силикат-иона. Возьмите пробирку и налейте 6-8 капель анализируемого раствора, бросьте в нее несколько кристалликов хлорида аммония и слегка нагрейте. Образование студенистого осадка поликремниевых кислот говорит о наличии силикат-аниона.

Обнаружение фосфат-иона. Поместите в пробирку 7-8 капель раствора молибдата аммония и 6-7 капель 6н раствора азотной кислоты. К полученной смеси прилейте 5-6 капель анализируемого раствора и слегка нагрейте. В присутствии фосфат-иона появляется осадок молибдофосфата аммония.

Лабораторная работа №11

ТЕМА: Реакции и ход анализа анионов второй и третьей групп

Ко второй аналитической группе анионов относятся хлорид- ион Cl^, бромид-ион Br^, иодид-ион I^ и сульфид-ион S^2.

Эти анионы образуют с катионом Ag⁺ соли, нерастворимые в воде и разбавленной азотной кислоте. Групповым реагентом на анионы второй группы является нитрат серебра AgNO₃ в присутствии азотной кислоты. Хлорид бария BaСl₂ с анионами второй группы осадков не образует.

Частные реакции хлорид-иона Сl^.

1. Нитрат серебра с анионом Cl^ белый творожистый осадок хлорида серебра, нерастворимый в воде и кислотах. Осадок растворяется в аммиаке, пи этом образуется комплексная соль серебра Ag(NH₃)₂Cl. При действии азотной кислоты комплексный ион разрушается, и хлорид серебра выпадает в осадок. Реакции протекают в такой последовательности:

Cl^ + Ag⁺  AgCl

AgCl + 2NH₄OH  Ag(NH₃)₂Cl + 2H₂O

Ag(NH₃)₂Cl + 2H⁺  AgCl + 2NH₄⁺

Опыт. В коническую пробирку к 2-3 каплям раствора хлорида натрия прибавьте 1-2 капли раствора нитрата серебра. Выпавший осадок отделите центрифугированием. К осадку добавьте раствор аммиака до полного растворения. В полученном растворе откройте хлорид-ион действием 3-5 капель 2н раствора азотной кислоты. Однако обнаружение хлорид-иона Cl^ этой реакцией в присутствии бромид-иона Br^ не представляется возможным. В отличие от хлорида серебра AgCl (ПР=1,56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 (ПР= 7,710^13) растворяется в нем и в дальнейшем будет мешать открытию хлорид-иона. Для понижения растворимости бромида серебра осадки AgCl, AgBr, AgI обрабатывают 12% раствором карбоната аммония (NH₄)₂CO₃. Хлорид серебра перейдет в раствор в виде комплексной соли -диаминоаргентахлорида Ag(NH₃)₂Cl. После отделения осадка в центрифугате открывают хлоид-ион действием раствора бромида калия KBr. Появление небольшого светло-желтого осадка укажет на присутствие аниона Сl^ в исследуемом растворе.

Опыт. В центрифужную пробирку внесите по 2 капли раствора хлорида бромида и иодида калия. Смесь подкислите каплей раствора азотной кислоты и прибавьте 5-6 капель раствора нитрата серебра AgNO₃. Осадок после отделения центрифугированием помойте 2-3 раза горячей водой. Прибавьте к нему 6-8 капель 12% раствора карбоната аммония и энергично перемешайте. Отцентрифугируйте осадок. Центрифугат разделите на две части. К одной прибавьте 2 капли раствора бромида калия и наблюдайте появление светло-желтого осадка. К другой части прибавьте по каплям 2н раствор азотной кислоты до кислой реакции. Наблюдайте появление белого осадка.

Условия проведения опыта.

1. Реакцию проводят в азотнокислой среде.

2. Осадок, состоящий из хлорида, бромида и иодида серебра обрабатывают раствором карбоната аммония небольшими порциями, стремясь получить количество фильтрата, достаточное для определения хлорид-иона.

3. Вместо карбоната аммония лучше пользоваться реактивом Фаургольта (раствор, содержащий в 1 л 0,25 моль NH₄OH и 0,01 моль AgNO₃).

2. Оксид марганца MnO₂, оксид свинца PbO₂ и другие окислители при взаимодействии с анионом Cl^ окисляют его свободно до хлора, который легко обнаружить по запаху и посинению бумаги, смоченной раствором иодида калия и крахмального клейстера:

2Cl^ + MnO₂ + 4H⁺  Cl₂ + Mn²⁺ + 2H₂O

Cl₂ + 2I^  I₂ + 2Cl^

Иодид и бромид-ионы мешают протеканию реакции.

Частные реакции бромид-иона Br^.

1. Нитрат серебра AgNO₃ образует с бромид-ионом Br^ желтоватый осадок бромида серебра AgBr, нерастворимый в азотной кислоте и плохо растворимый в аммиаке.

2. Хлорная вода при взаимодействии с бромид-ионами окисляет их дол свободного брома.

Опыт. В пробирку поместите 1-2 капли раствора бромида натрия NaBr, подкислите несколькими каплями 2н раствора серной кислоты, прибавьте 1-2 капли хлорной воды. Вследствие выделения свободного брома раствор буреет. Добавьте 5-6 капель бензола и взболтайте. Бензол окрашивается в красновато-бурый цвет (бензольное кольцо), а при избытке хлорной воды становиться лимонно-желтым вследствие образования хлорида брома.

Условия проведения опыта.

1. Реакция протекает при рН = 5-7.

2. Избыток хлорной воды может вызывать образование хлорида брома BrCl.

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

4. Вместо бензола могут использоваться хлороформ, четыреххлористый углерод, бензин и другие растворители.

Частные реакции иодид-иона I^

1. Нитрат серебра образует с анионами I^ желтый осадок иодида серебра AgI, нерастворимый в азотной кислоте и растворе аммиака (отличие от AgCl):

AgNO₃ + KI  AgI + KNO₃

Ag⁺ + I^  AgI

2. Катионы свинца Pb²⁺ образуют с иодид-ионом золотистый осадок иодида свинца PbI₂.

3. Хлорная вода, как и для бромид-ионов, является важнейшим реактивом на иодид-ионы. При прибавлении ее к ратворам иодидов в кислой среде происходит окисление иодид-ионов I^ до свободного йода, который окрашивает крахмал в синий цвет, а органические растворители – в фиолетовый цвет:

Cl₂ + 2I^  2Cl^ + I₂

При избытке воды фиолетовая окраска исчезает вследствие образования иодноватой кислоты НIO₃:

5Cl₂ + I₂ +6H₂O  2HIO₃ + 10 HCl

Применение в качестве окислителя хлора позволяет открыть как иодид-ион, так и бромид-ион при их совместном присутствии.

Опыт. Смешайте по капле раствора иодида калия KI и бромида калия KBr, разбавьте водой в 2 раза, подкислите 2-3 каплями 2н раствором серной кислоты, прилейте несколько капель бензола и прибавьте по капле хлорную воду, каждый раз хорошо взбалтывая содержимое пробирки. При этом в соответствии с окислительными потенциалами сначала окисляется иодид-ион. Появляется характерная для йода фиолетовая окраска бензольного слоя.

Вслед за исчезновением фиолетовой окраски появляется красно-бурая окраска от брома, сменяющаяся затем на лимонно-желтую. Если в растворе присутствуют анионы S^2 и SO₃^2 (более сильные восстановители чем анионы I^ и Br^), то окисление анионов I^ и Br^ начинается после того, как анионы S^2и SO₃^2 будут окислены. Сделайте вывод из этого опыта. Каковы условия проведения реакции?

Частные реакции сульфид-иона S^2

1. Нитрат серебра образует с анионом S^2 черный осадок сульфида серебра Ag₂S_, который нерастворим в растворе аммиака, но растворяется при нагревании в разбавленной азотной кислоте:

2AgNO₃ + Na₂S  Ag₂S + 2NaNO₃

2Ag⁺ + S^2  Ag₂S

2. Кислоты (серная и соляная) при действии на сульфиды разлагают их с образованием сероводорода:

Na₂S + H₂SO₄  H₂S + Na₂SO₄

Сероводород можно обнаружить по запаху, а также по почернению бумаги, смоченной раствором ацетата свинца Pb(CH₃COO)₂ при поднесению ее к отверстию пробирки:

H₂S + Pb(CH₃COO)₂  PbS + 2CH₃COOH