ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 9 «РЕАКЦИИ И ХОД АНАЛИЗА СМЕСИ АНИОНОВ III АНАЛИТИЧЕСКОЙ ГРУППЫ»

NО₃^-, NО₂^-, СН₃СОО^-

Характерной особенностью этой группы является растворимость солей бария и серебра. Поэтому хлорид бария и нитрат серебра не осаждают анионов третьей группы. Следовательно, группового реагента нет.

Реакции нитрат-иона NО₃^-

1. Дифениламин (C₆H₅)₂NH с анионом NО₃^- обра­зует интенсивно-синее окрашивание.

Опыт. На чистое и сухое часовое стекло поместите 4 — 5 капель раствора дифениламина в концентрирован­ной серной кислоте. Внесите туда же стеклянной палоч­кой каплю испытуемого раствора и перемешайте. В при­сутствии нитрат-иона NО₃^- появляется интенсивно синяя окраска раствора вследствие окисления дифениламина. Аналогичное окрашивание дает и нитрит-ион NO₂^3-.

Условия проведения опыта:

1.Окислители и иодид-ион I^-, который может окисляться серной кислотой до I₂, мешают проведению реакции.

2. Анионы-восстановители SO₃^2-, S^2- и др. также мешают открытию нитрат-иона NO₃^-.

3. Для выполнения реакции лучше брать разбавленные растворы испытуемых веществ.

2. Металлическая медь в концентрированной серной кислоте восстанавливает нитрат-ион до окcида азота (IV):

2NO₃^- + 8H⁺ + 3Cu ® 3Cu²⁺ + 4H₂O + 2NO­

2NO + O₂ (воздух) ® 2NO₂­

Опыт. К 2 — 3 каплям раствора нитрата калия при­лейте несколько капель концентрированной серной кис­лоты, бросьте кусочек металлической меди и нагрейте. Выделяется оксид азота (IV). Смотреть на белом фоне.

Условия проведения опыта:

1.Медные стружки берутся обезжиренные и свободные от загрязнений.

2. При наличии нитрит-ионов их предварительно удаляют нагреванием с хлоридом аммония NH₄Cl, так как мешают проведению реакции.

3. Сульфат железа (II) FeSO₄с нитрат-ионом NО₃^- в концент­рированном растворе серной кислоты образует комп­лексную соль бурого цвета [Fe(NO)]SO₄.

Опыт. Поместите на часовом стекле каплю раство­ра нитрата и туда же внесите маленький кристаллик сульфата железа FeSO₄ и прибавьте каплю концентри­рованной серной кислоты. Вокруг кристалла образуется бурое кольцо вследствие образования комплексного со­единения [Fe(NO)]SO₄:

6FeSO₄ + 2NaNO₃ + 4H₂SO₄ ® 3Fe₂(SO₄)₃ + Na₂SO₄ + 4H₂O + 2NO

2NO + FeSO₄ ® 2[Fe(NO)]SO₄

Анионы I^- и Br^- мешают реакции, так как, выделяясь, они образуют сходные по окраске кольца. Нитрит-ион NO₂^- дает эту реакцию с более разбавленными кислотами.

4. Металлический алюминий в сильнощелочной сре­де восстанавливает нитраты до аммиака:

8А1 + 3NО₃^- + 5OН^- + 2Н₂O ® 3NH₃­ + 8А1O₂^-

Опыт. Поместите в пробирку 4 капли раствора ни­трата калия и добавьте 6 капель 6 н. раствора гидро­ксида натрия. Внесите в раствор кусочек алюминия. От­верстие пробирки закройте влажной красной лакмусо­вой бумажкой. Наблюдайте ее посинение. Дайте объяс­нение.

Условия проведения опыта:

1. Восстановление ведут в умеренно щелочной среде во избежание слишком интенсивного протекания процесса.

2. Пробирку рекомендуется закрыть кусочком ваты (тампоном), для того чтобы задержать брызги раствора щелочи, которые захватываются выделяющимся газом.

3. Обнаружению нитрат-иона NO₃^- мешает катион NH₄⁺, который удаляют предварительным нагреванием со щелочью.

4. Присутствие нитрит-иона NO₂^- также мешает открытию нитрат-иона NO₃^-.

5. Микрокристаллоскопическая реакция. На каплю раствора, содержащего нитрат-ион NO₃^-, подействуйте кап­лей 10%-ного раство­ра нитрона С₂₀Н₁₆O₄ в 5%-ной уксусной кис­лоте. Выпадают характер­ные пучки игл нитрата нит­рона.

Реакции нитрит-иона NO₂^-

Описанные реакции для иона NО₃^- характерны так­же и для аниона NO₂^-.

Анион NO₂^- можно отличить от аниона NО₃^- сле­дующими реакциями:

1. Кислоты разлагают все нитриты с выделением окислов азота:

2NaNO₂ + H₂SO₄ ® Na₂SO₄ + 2HNO₂

2HNO₂ ® NO₂­ + NO­ + H₂O

2. Иодид калия КI в присутствии разбавленной сер­ной кислоты окисляется нитритами до свободного иода:

2I^- + 2NO₂^- + 4H⁺ ® I₂ + 2H₂O + 2NO­

Опыт. К 4 — 5 каплям подкисленного серной кисло­той раствору нитритов прибавьте столько же раствора иодида калия. Выделяется свободный иод, который узнается по посинению крахмальной бумажки.

Условия проведения опыта аналогичны условиям окисления иодид-иона.

3. Сульфаниловая кислота H₂N—С₆Н₄—SO₃Н и a-нафтиламин С₁₀Н₇—NH₂ при взаимодействии с ни­трит-ионом образует окрашенный в красный цвет азо-краситель состава:

Н₂N—С₁₀Н₆—N = N—С_бН₄—SO₃Н

Опыт. К капле нейтрального или уксуснокислого исследуемого раствора, находящегося на часовом стек­ле, прибавьте по одной капле раствора сульфаниловой кислоты и нафтиламина. В присутствии аниона NO₂^- появляется характерная красная окраска.

Условия проведения опыта:

1. Окислители, которые могут окислить нитрит-ион NO₂^-, мешают проведению опыта.

2. Реакцию целесообразно проводить при малых концентрациях аниона NO₂^- в анализируемом растворе.

3. Удаление аниона NO₂^- можно осуществить путем осторожного нагревания раствора с твердым хлоридом аммония NH₄C1 или мочевиной CO(NH₂)₂:

NH₄⁺ + NO₂^- ® N₂­ +2H₂O

CO(NH₂)₂ + 2NO₂^- + 2H⁺® 2N₂­ + CO₂­ + 3H₂O

Опыт. К 4 — 5 каплям исследуемого раствора при­бавьте 5 — 6 капель хлорида аммония и осторожно на­грейте. При этом образовавшийся нитрит аммония пол­ностью разрушается с выделением свободного азота.

Опыт. В 4 каплях раствора, содержащего анион NO₂^-, растворите около 0,1 г мочевины, после чего в полученный раствор прибавьте 2 — 3 капли 2 н. раство­ра серной кислоты. Дайте жидкости некоторое время постоять, после чего сделайте пробу на анион NO₂^- с иодидом калия KI в присутствии крахмала. Обнаружение аниона NO₃^- в присутствии аниона NO₂^- может быть достигнуто только после удаления анионов NO₂^- из раствора вышеописанными методами.

Реакции ацетат-ионов СН₃СОО^-

1. Серная кислота, взаимодействуя с ацетатами, вы­тесняет из них свободную уксусную кислоту, которая, улетучиваясь при нагревании, придает раствору специ­фический запах уксуса

Опыт. В пробирку поместите 5 — 6 капель раствора ацетата натрия н добавьте 2 капли концентрированной серной кислоты. Осторожно нагрейте. Обнаружьте ук­сусную кислоту по запаху.

2. При взаимодействии спиртов с растворами ацетатов образуются эфиры, которые узнаются по запаху:

2CH₃COONa + H₂SO₄ ® Na₂SO₄ + 2СН₃СООН

H₂SO₄

СН₃СООН + С₅Н₁₁ОН « СН₃СООС₅Н₁₁ + Н₂О

Опыт. К нескольким каплям раствора ацетата при­бавьте 3 — 4 капли концентрированной серной кислоты и столько же амилового спирта С₅Н₁₁ОН, смесь нагрейте на водяной бане, после чего содержимое пробирки вы­лейте в стакан с холодной водой. Образуется амилаце­тат характерного запаха.

Условия проведения опыта:

1. Амиловый спирт не следует брать в избытке, так как, обладая резким запахом, он мешает обнаружить запах амилацетата «грушевой эссенции».

2. Нагревание смеси следует проводить 4 – 5 мин (до образования амилацетата).

3. Для ускорения реакции рекомендуется добавить кристаллик нитрата серебра, который играет роль катализатора.

3. Хлорид железа FеС1₃ при взаимодействии с рас­творами ацетатов образует ацетат железа красно-бурого цвета, который при разбавлении и нагревании легко подвергается гидролизу с образованием осадка основной соли ацетата железа (III):

Fe(СН₃СОО) + 2Н₂O ® Fe(OH)₂CH₃COO¯ + 2CH₃COOH

Опыт. К 6 каплям испытуемого раствора прибавьте столько же хлорида железа FеС1₃. При этом обра­зуется ацетат железа красно-бурой окраски. При раз­бавлении раствора водой в 2 — 3 раза и нагревании вы­падает осадок основной соли ацетата железа (III) Fe(OH)₂CH₃COO.

Условия проведения опыта:

1. Проведению реакции мешают анионы СО₃^2-, I^-, SO₃^2-, РO₄^3-, S^2-. Их необходимо осадить хлоридом бария и нитратом серебра.

2. Реакцию проводят при рН 5 – 8.