Анализ смеси анионов второй группы

Систематический анализ.

Обнаружение S^2-. К порции исследуемого раствора прибавляют 2М НСl. В присутствии S^2- выделяется Н₂S, а фильтровальная бумага, смоченная раствором соли свинца и помещенная в пары Н₂S, покрывается блестящим коричнево-черным налетом РbS.

Отделение S^2- ионов. К нейтральному или слабощелочному исследуемому раствору прибавляют при нагревании раствор ZnSO₄ до полного осаждения ZnS. Осадок ZnS отделяют и приступают к обнаружению в растворе (центрифугате) ионов Сl^-, Вr^-, J^-.

К 2 – 3 каплям центрифугата прибавляют 3 – 4 капли 2М НNО₃ и 2 – 3 капли АgNО₃, полученный осадок отцентрифугируйте, промойте 1 – 2 мл 12%-го раствора (NН₄)₂СО₃. В результате реакции комплексообразования хлорид-ионы из осадка в виде [Аg(NН₃)₂]Сl перейдут в раствор. Осадок, содержащий ионы Вr^- и J^- отделяют центрифугированием. К центрифугату, разделив его на две части, приливают соответственно несколько капель 2М НNO₃ до кислой реакции к одной части и 3 – 4 капли раствора КВr к другой части. Помутнение первого раствора и выпадение желтоватого осадка во втором растворе свидетельствует о присутствии ионов Сl^-.

Обнаружение Вr^- и J^- проводят в отдельной порции исследуемого раствора действием хлорной воды и бензола.

Лабораторная работа №9. Анионы третьей аналитической группы

(NО₃^-, NО₂^-, СН₃СОО^-).

Цель работы: познакомить с основными реакциями на анионы третьей аналитической группы.

К третьей аналитической группе анионов относят нитрат-ионов NО₃^- и нитрит-ион NО₂^-, ацетат-ион СН₃СОО^-. Групповой реактив отсутствует, катионы Ва²⁺ и Аg⁺ с анионами 3 группы осадков не образуют. Большинство нитратов, нитритов и ацетатов растворимо в воде (нитрит серебра Аg NО₂ растворяется при нагревании).

Для обнаружения ионов NО₂^- и NО₃^- применяют реакции окисления-восстановления. Анион NО₂^- имеет много общих реакций с ионом NО₃^- (с дифениламином и др.). Открытие аниона NО₃^- в присутствии NО₂^- проводят только после полного удаления нитрит-ионов из раствора. Удаление NО₂^- в виде свободного азота возможно нагреванием раствора с твердым хлоридом аммония NН₄Сl:

NН₄⁺ + NО₂^- → N₂↑ +2Н₂О

Полноту удаления ионов NО₂^- проверяют действием КJ в присутствии крахмала.

Открытие ионов СН₃СОО^- проводятся частными реакциями. Все указанные анионы бесцветны.

9.1 Экспериментальная часть

Реакции нитрат-иона

9.1.1 Реакции восстановления

А) К 3 – 4 каплям нитрата щелочного металла прибавляют несколько капель концентрированной серной кислоты и небольшой кусочек меди. Нагревают пробирку с реакционной смесью (под тягой), выделяются буро-желтые пары диоксида азота:

2NО₃^- + 8Н⁺ + 3Сu → 3Сu²⁺ + 2NO + 4Н₂О

2NO + О₂ ↔ 2NO₂

Б) К 3 – 4 каплям раствора, содержащего нитрат-ионы, прибавляют несколько капель 2М NаОН и 1 – 2 кусочка металлического Аl. Пробирку закрывают не очень плотно ватой, поверх которой помещают влажную красную лакмусовую бумагу и нагревают на водяной бане. Лакмусовая бумага синеет. Металлический алюминий в сильнощелочной среде восстанавливает NО₃^- до NН₃, который можно обнаружить по посинению влажной красной лакмусовой бумаги:

3NО₃^- + 8Аl + 5ОН^- + 18Н₂О = 3NН₃ + 8Аl(ОН)₄^-

9.1.2 Реакция с дифениламином (С₆Н₅)₂NН

В пробирку вносят 3 капли раствора дифениламина в концентрированной серной кислоте, добавляют 1 каплю раствора NаNО₃ и перемешивают. Появляется интенсивная синяя окраска.

9.1.3 Реакция с нитроном (микрокристаллоскопическая реакция)

На предметное стекло наносят каплю раствора, содержащего нитрат-ионы, а на нее каплю раствора нитрона в 5%-ном растворе СН₃СООН. Рассматривают кристаллы под микроскопом. В кислой среде нитрон образует с NО₃^- характерные иглообразные кристаллы (пучки тонких игл) нитрата нитрона С₂₀Н₁₆N₄НNО₃.

Реакции нитрит-иона

9.1.4 Реакция с йодидом калия

К 4 – 5 каплям раствора NаNО₂ добавляют 1 – 2 капли 2М НСl и 2 – 3 капли раствора КJ. Раствор буреет вследствие выделения J₂. При добавлении 1 – 2 капель раствора крахмала появляется темно-синяя окраска. Йодид калия в разбавленных НСl, Н₂SО₄ или уксуснокислой среде окисляется нитритом до J₂:

2NО₂^- +2J^- + 4Н⁺ = J₂ + 2NО + 2Н₂О

9.1.5 Реакция с кислотами

В пробирку помещают 3 – 4 капли раствора NаNО₂ и 1 – 2 капли Н₂SО₄. Выделяются желто-бурые пары оксидов азота.

NО₂^- + Н⁺↔ НNО₂

2НNО₂ → N₂О₃ + Н₂О → NО + N₂О + Н₂О

9.1.6 Реакция с перманганатом калия

В пробирку вносят 1 – 2 капли разбавленного раствора КМnО₄, прибавляют 1 – 2 капли разбавленной Н₂SО₄ и 3 – 4 капли раствора NаNО₂. Розовый раствор перманганата калия обесцвечивается.

5NО₂^- + 2МnО₄^- + 6Н⁺→ 5NО₃^- + 2Мn²⁺ + 3Н₂О

9.1.7 Реакция с реактивом Грисса – Илошвая

(смесью сульфаниловой кислоты НSО₃С₆Н₄NН₂ с 1-нафтиламином С₁₀Н₇NН₂)

На стеклянную пластинку наносят 2 капли нейтрального или уксуснокислого раствора NаNО₂, прибавляют каплю раствора сульфаниловой кислоты и каплю раствора 1-нафтиламина (или 1-амино-2 нафтола). Смесь окрашивается в ярко-красный цвет вследствие образования соответствующего азокрасителя. Данная реакция - одна из наиболее чувствительных на нитрит-ион: предел обнаружения равен ~ 0,01 мкг. Нитрат-ион аналогичной реакции не дает.

Реакции ацетат-иона

Реакция с кислотами

К 6 – 7 каплям раствора СН₃СООNа добавляют 3 капли концентрированной Н₂SО₄ и осторожно нагревают реакционную смесь. Выделяется СН₃СООН, которую обнаруживают по запаху:

СН₃СОО^- + Н₂SО₄ = СН₃СООН + SО₄^2-

Реакция с хлоридом железа (III)

К 6 – 7 каплям раствора СН₃СООNа прибавляют 2 – 3 капли раствора FeCl₃ и нагревают на водяной бане. Появляется красно-бурая окраска. При кипячении из раствора выпадает красно-бурый осадок основного ацетата железа (III):

(СН₃СОО)₃Fe + 2Н₂О ↔ Fe(ОН)₂СН₃СОО + 2СН₃СООН

Реакция образования эфиров

а) К нескольким каплям раствора СН₃СООNа прибавляют по

3 – 4 капли этанола, концентрированной Н₂SО₄ и нагревают. Затем выливают содержимое пробирки в стакан с холодной водой. Появляется запах уксусноэтилового эфира:

СН₃СОО^- + Н⁺→ СН₃СООН

СН₃СООН + С₂Н₅ОН = СН₃СООС₂Н₅ + Н₂О

б) В пробирку вносят 4 – 5 капель концентрированного раствора ацетата натрия, столько же капель Н₂SО₄, 1 – 2 капли раствор АgNО₃ (катализатор) и осторожно нагревают смесь. Ощущается характерный запах этилацетата, усиливающийся при осторожном нагревании смеси.