Категории: ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Систематический ход анализа смеси катионов IVАналитической 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: Fе3+ + 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... |