Главная Случайная страница


Категории:

ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника






Систематический ход анализа смеси катионов IV

Аналитической группы

Ход анализа катионов четвертой группы распадается на три стадии: выделение и определение катионов алюминия А13+ и. олова Sn+4; выделение и открытие катионов цинка; открытие катионов хрома и мышьяка.

Берут 6 — 7 капель исследуемого раствора, добавляют в пробирку 8 капель гидроксида аммония и 6 — 7 капель пероксида водорода и затем нагревают 6 — 7 мин на водяной бане. Осадок гидроксида алюминия Аl(ОН)3 и гидроксида олова Sn(OH)4 отделяют центрифугированием. Центрифугат отделяют пипеткой и переносят в другую пробирку. Осадок растворяют в 5 — 6 каплях хлороводородной кислоты и из полученного раствора открывают алюминий и олово, разделив раствор пипеткой на две части.

Определение катиона А13+ производят ализарином и нитратом кобальта Со(NО3)2. Катион Sn+4 открывают с нитратом висмута Вi(NO3)3, восстановив его до катиона Sn2+.

Центрифугат, содержащий анионы CrO42-, AsO43- и аммиакат цинка [Zn(NH3)4]2+, нейтрализуют уксусной кислотой (добавляя кислоту по каплям и помешивая стеклянной палочкой) и нагревают на водяной бане 2 — 5 мин, затем добавляют 5 — 6 капель раствора карбоната натрия Nа2СО3 и осаждают цинк в виде основной соли (ZnOH)2CO3. Осадок отде­ляют и растворяют в нескольких каплях уксусной кислоты. Из полученного раствора катион Zn2+ открывают реакцией с дитизоном или микрокристаллоскопическок реакцией.

Фильтрат после отделения основной соли (ZnOH)2CO3 может содержать хромат- и арсенат- анионы CrO42-, AsO43- которые открывают CrO42- в виде СrО5, a AsO43- восстанавливая до АsН3.

Анализ смеси катионов четвертой группы дробным методом

Обычно рекомендуется начинать исследование с определения катиона Sn2+, чтобы избежать влияния процесса «старения».

Определение катионов Sn2+ и Sn+4. Они открывают­ся из отдельной пробы общего раствора реакцией с нитратом висмута Вi(NO3)3. Катион Сг3+ открывают из отдельной пробы исследуемого раствора окислением пероксидом водорода до CrO5 или надхромовой кислоты. Катион Zn2+ может быть открыт реакциями с дитизоном или сероводородом; катионы As3+ и As+5 определяются способом, указанным выше, а алюминий — али­зарином с «подкладкой» из K4{Fe(CN)6 или с алюминоном. Дробный метод определе­ния служит чаще всего для предварительного исследо­вания раствора на катионы IV группы.

Окончательные результаты получают, проверяя на­личие тех или иных катионов систематическим ходом анализа.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5 «РЕАКЦИИ И ХОД АНАЛИЗА СМЕСИ КАТИОНОВ ГРУППЫ ГИДРОКСИДОВ, НЕРАСТВОРИМЫХ В РАСТВОРАХ ГИДРОКСИДОВ NAOH И KOH ( V АНАЛИТИЧЕСКАЯ ГРУППА КАТИОНОВ)»

Fe2+, Fe3+, Мn2+, Mg2+, Bi2+, Sb3+, Sb+5

В атомах элементов этой группы, таких как марганец и железо, происходит достройка третьего электронного сло от 8 до 18 электронов, сурьма и висмут имеют либо законченные 18-электронные внешние слои, либо оболочки, содержащие 18 + 2 электронов в двух наружных слоях.

Эти элементы, за исключением висмута и магния, имеют переменную степень окисления и обладают тенденцией к комплексообразованию. Гидроксиды катионов пятой группы, кроме сурьмы (III), не обладают амфотерностью и не образуют растворимых аминокомплексов. Они количественно осаждаются избытком гидроксидов NaOH и KOH, которые являются групповым реагентом.

Реакции катиона Fe2+

Растворы солей железа (II) окрашены в бледно-зеленый цвет, разбавленные растворы бесцветны.

1. Гидроксиды NaOH, КОНосаждают катион Fe2+ в виде гидроксида железа (II) Fe(OH)2:

Fe2+ + 2OH- « Fe(OH)2¯

Свежеосажденный осадок имеет белый цвет. Однако на воздухе в результате частичного окисления кислородом осадок приобретает грязно-зеленый цвет:

4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 ® 4Fе(ОН)3¯

Опыт. В пробирку налейте 2 — 3 капли раствора сульфата железа (II), добавьте 5 капель дистиллированной воды и 2 капли гидроксида натрия. Обратите внимание на цвет и характер осадка.

2. Раствор аммиака дает с катионом Fe2+ осадок гидроксида железа (II) Fe(OH)2:

2NH4OH + FeSO4 ® Fe (ОН)2¯ + (NH4)2SO4

Условия проведения опыта:

1. Реакция должна проводиться при рН 12 – 13.

2. Присутствие солей аммония препятствует выделению осадка.

3. Кислород воздуха вызывает изменение окраски вследствие частичного окисления катионов Fe2+.

Опыт. В пробирку поместите 2 — 3 капли раствора сульфата железа (II), добавьте 4 — 5 капель 10%-ного раствора хлорида или сульфата аммония, а затем 2 — 3 капли раствора гидроксида аммония. Проверьте, образуется ли осадок.

3. Гексациано-(III) феррат калия К3[Fе(СN)6] дает с катионом Fe2+ синий осадок турнбулевой сини:

[Fe (CN)6]3- + 3Fe2+ ® Fe3[Fe (CN)6]2¯

Осадок не растворяется в кислотах.

Условия проведения опыта:

1. Реакция дает хорошие результаты при рН 3.

2. Свободные гидроксиды NaOH, KOH вызывают разложение турнбулевой сини.

3. Катионы Fe3+ и другие катионы пятой группы не мешают проведению реакции.

Опыт. Налейте в пробирку 2 — 3 капли раствора сульфата железа (II), добавьте 4 — 5 капель дистиллированной воды и 2 капли раствора гексациано-(III) феррата калия. Обратите внимание на цвет осадка. Проверьте растворимость его в кислотах и щелочах.

4. Диметилглиоксим (реактив Чугаева) образует с катионом Fe2+ внутрикомплексную соль карминово-красного цвета состава: [Fe(C4H7N2O2)2] + NH3

Опыт. На предметное стекло поместите каплю ана­лизируемого раствора, добавьте каплю реактива и каплю гидроксида аммония. В присутствии катиона Fe2+ раствор окрашивается в карминово-красный цвет.

Условия проведения опыта:

1. Реакция проводится при рН » 9.

2. Открытию катионов Fe2+ мешают катионы Мn2+, Сu2+, Со2+, Ni2+, Cr3+.

5. a, a/ -Дипиридил с катионом Fe2+ дает в кислых растворах комплексное соединение красного цвета.

Опыт. На предметное стекло поместите 2 капли анализируемого раствора и добавьте 2 — 3 капли 0,1 н. раствора хлороводородной кислоты и каплю раствора реактива. При наличии катиона Fe2+ образуется красное окрашивние.

Условия проведения опыта:

1. Для проведения реакции требуется кислая среда.

2. Катионы Fe3+ не мешают обнаружению Fe2+.

6. Окисление катиона Fe2+ в катион Fe3+.

Опыт. Возьмите 3 — 4 капли раствора соли железа (II) и прибавьте 3 капли 2 н. раствора серной кислоты и 2 — 3 капли раствора азотной кислоты, смесь нагрейте до исчезновения бурой окраски:

6FeSO4 + 3H2SO4 + 2HNO3 ® 3Fe2(SO4)3 + 2NO­ + 4H2O

Условия проведения опыта:

1. Реакция проводится при рН < 7.

2. Для окисления берут 32%-ную азотную кислоту.

3. Реакция протекает лучше при нагревании.

Реакции катиона Fе3+

Растворы солей, содержащих катион Fe3+ имеют жел­тую или красно-бурую окраску.

1. Гидроксиды КОН, NaOH, NH4ОH образуют с катионом Fe3+ красно-бурый осадок Fе(ОН)3:

3+ + 3ОН- ® Fе(ОН)3¯

Гидроксид железа (III) в отличие от гидроксида хрома и гидроксида алюминия не растворяется в избытке щелочи. ПРFе(OH)3 = 3,2 . 10-38. очень мало, следовательно, Fе(ОН)3 не будет растворяться и в солях аммония.

Условия проведения опыта:

1. Реакция проводится при рН > 7.

2. Реакцию можно проводить в присутствии солей аммония.

Опыт. Возьмите 3 — 4 капли раствора хлорида же­леза (III), добавьте 3 — 4 капли дистиллированной воды и 2 — 3 капли щелочи. Обратите внимание на характер и цвет осадка. Половину осадка вместе с жидкостью перенесите в другую пробирку.

В первую пробирку добавите 5 — 7 капель раствора хлорида аммония NH4C1, а во вторую 4 — 5 капель хлороводородной кислоты. Где будет растворяться осадок? Напи­шите уравнения химических реакций.

2. Гексациано-(II) феррат калия К4[Fе(СN)6] образует с ка­тионом Fe3+ темно-синий осадок берлинской лазури. Реакцию лучше вести в слабокислых растворах.

Опыт. Возьмите в пробирку 2—3 капли раствора сульфата железа (III), добавьте 3 — 4 капли дистилли­рованной воды, 1 — 2 капли хлороводородной кислоты и 2 капли раствора гексациано-(II) феррата калия. Образуется синий осадок или окрашивание. Реак­цию можно проводить капельным методом на фильтро­вальной бумаге или предметном стекле (или фарфоро­вой пластинке). Катионы Fe2+ и др. не мешают открытию катионов Fe3+.

Условия проведения опыта:

1. Реакция проводится при рН < 3.

2. Свободные гидроксиды разлагают берлинскую лазурь.

3. Избыток К4[Fе(СN)6] нежелателен, так как может вызвать образование растворимой формы берлинской лазури.

3. Роданид аммония NH4CNS образует с катионом Fe3+ роданид железа кроваво-красного цвета:

Fe3+ + 3CNS- « Fe(CNS)3

Реакция обратима, и прибавление избытка роданида аммония или калия приводит к сдвигу реакции вправо, что усиливает окраску раствора.

Опыт. В пробирку налейте 2 — 3 капли раствора сульфата железа (III), прибавьте 4 капли воды и 2 кап­ли раствора роданида калия. Обратите внимание на окраску раствора.

Условия проведения опыта:

1. Реакция проводится при рН < 3.

2. Для полноты протекания реакции необходимо использовать концентрированные растворы NH4SCN и KSCN.

Реакции катиона Мn2+

Растворы солей марганца имеют бледно-розовую окраску, а разбавленные растворы бесцветны.

1. Гидроксиды КОН, NaOH осаждают катион Мn2+ с образованием белого осадка гидроксида марганца (II), рас­творимого в кислотах, но нерастворимого в щелочах:

Мn2+ + ОН- ® Мn(ОН)2¯

Осадок на воздухе буреет вследствие перехода катиона Мn2+ в Мn+4, при этом образуется марганцоватистая кислота МnО(ОН)2 или Н2МnО3.

Опыт. Возьмите в пробирку 3 — 4 капли раствора сульфата марганца, добавьте 3 — 4 капли воды и 4 — 5 капель раствора щелочи. Образуется белый осадок, который изменяет свою окраску до желто-бурой. Реакция проводится при рН 9 – 10.

2. Аммиак осаждает катион Мn2+ в виде Мn(ОН)2. В присутствии солей аммония осаждение не происходит, Мn(ОН)2 в отличие от MnO(OH)2.

Опыт. Налейте в пробирку 2 — 3 капли раствора сульфата марганца, добавьте 2 — 4 капли воды и 3 кап­ли раствора аммиака. Получается белый осадок, растворимый в минеральных кислотах и избыт­ке гидроксида аммония (особенно в присутствии солей аммония).

Условия проводится опыта:

1.Реакция проводится при рН 9 – 10.

2.Наличие катионов NH4+ способствует растворению осадка.

3. Окисление катиона Мn2+ в анион МnO4-

Эта реакция имеет очень большое значение для обнаружения катиона Mn2+ так как позволяет открывать его в присутствии катионов всех аналитических групп. В качестве окислителей можно использовать оксид свинца РbО2, персульфат аммония (NH4)2S2O4 и другие окислители, окислительно-восстановительный потенциал которых выше 1,51 В.

а) Окисление оксидом свинца.

Опыт. Возьмите в пробирку лопаткой немного двуокиси свинца РbО2, добавьте туда 5 — 7 капель азот­ной кислоты и нагрейте. Через 1 — 2 мин отцентрифугируйте оксид свинца РbО2, обратите внимание на окраску раствора. Если окраска раствора будет мали­новой, то оксид свинца РbО2 содержит следы марганца и для опыта не пригодна. Если же окраска от­сутствует, то прибавьте каплю разбавленного раз в десять исследуемого на катион Мn2+ раствора, перемешайте и нагрейте. Катионы Мn2+ окисляются в марган­цовую кислоту, имеющую характерный малиновый цвет:

2Mn(NO3)2 + 5PbO2 + 6HNO3 ® 2HMnO4 + 5Рb(NО3)2 + 2Н2O

Анионы-восстановители мешают открытию Мn2+ в виде МnO4-, поэтому их следует предварительно уда­лить.

б) Окисление персульфатом аммония (NH4)2S2O8 в присутствии нитрата серебра АgNО3 (катализатор).

Опыт. Возьмите лопаточкой немного персульфата аммония и поместите в пробирку, прибавьте 8 капель 2 н. раствора азотной кислоты, 2 капли раствора нитра­та серебра AgNO3 и нагрейте. В нагретую смесь внеси­те на палочке разбавленного испытуемого на катион Мn2+ рас­твора и перемешайте. Если окраска слабая, то можно еще прибавить исследуемого раствора. Если же, на­оборот, выпадает бурый осадок МnО(ОН)2, то, следо­вательно, концентрация катиона Мn2+ слишком велика. В этом случае опыт необходимо повторить, разбавив испытуемый на катион Мn2+ раствор водой (1 капля раствора и 4 капли воды) и нагрейте.

Уравнение реакции:

2MnSO4 + 5(NH4)2S2O8 + 8H2O ® 2HMnO4 + 5(NH4)2SO4 + 7H2SO4

Условия проведения опыта:

1. Опыт проводить при рН < 2.

2. Реакция протекает в присутствии катализатора (ионов Ag+).

3. Концентрация соли марганца должна быть минимальной.

4. Восстановители Cl-, Br-, I- и др. мешают проведению реакции (хлорид марганца брать нельзя).

Реакции катиона Bi3+

1. Гидролиз — одна из характерных реакций на вис­мут.

Опыт. Возьмите раствор хлорида висмута ВiС13 и сильно разбавьте водой. При этом выпадает белый оса­док основной соли хлорида висмута:

ВiС13 + 2Н2O ® Вi(ОН)2С1¯ + 2НС1

Образовавшаяся основная соль неустойчива, выде­ляет молекулу воды, образуя новую основную соль – хлорид висмутила:

Сl

Bi – OH ® BiOCl¯ + H2O

OH

Условия проведения опыта:

1. Реакция гидролиза лучше проводить с хлоридом висмута ВiС13 , так как хлорид висмутила BiOCl менее растворим, чем нитрат висмутила BiONO3.

2. Если используется нитрат висмута Bi(NO3)3, то необходимо к раствору добавить 2 – 3 капли хлорида аммония NH4Cl.

3. Соли сурьмы мешают проведению реакции.

4. Хлорид висмутила BiOCl не растворяется в винной кислоте (в отличие от хлорида стибила SbOCl).

2. Гидроксиды КОН, NaOH дают с катионом Bi3+ белый осадок гидроксида висмута Вi(ОН)3, раствори­мый в кислотах, но нерастворимы в щелочах:

Вi3+ + 3ОН- ®Bi(OH)3¯

Опыт. В пробирку поместите 3 — 4 капли раствора хлорида висмута BiCl3 и прибавьте 2 — 3 капли раствора щелочи. Выпадает белый осадок.

3. Восстановление катионов Bi3+ до металлического висмута (осадок черного цвета).

Опыт. Возьмите 3 капли раствора хлорида олова (II) SnCl2, прибавьте избыток гидроксида натрия, чтобы первона­чально выпавший осадок растворился:

SnCl2 + 2NaOH ®2NaCl + Sn(OH)2¯ или H2SnО2

H2SnО2 + 2NaOH ® Na2SnО2 + 2H2О

К полученному щелочному раствору прибавьте две капли раствора соли висмута. Выпадает черный осадок металлического висмута:

Bi(NО3)3 + 3NaOH ® Вi(ОН)3¯ + 3NaNО3

2Bi(OH)3 + 3Na2SnO2 ®2Bi¯ + 3Nа2SnО3 + 3Н2O

Условия проведения опыта:

1. Для проведения реакции берется свежеприготовленный раствор хлорида олова (II) SnСl2.

2. Не следует брать большого избытка щелочи.

3. Проведению реакции мешают катионы Ag+, [Hg2]2+ и др.

Последнее изменение этой страницы: 2016-08-11

lectmania.ru. Все права принадлежат авторам данных материалов. В случае нарушения авторского права напишите нам сюда...