Лабораторная работа 17 Реакции обнаружения анионов важнейших кислот Реакции сульфат-аниона (so42–)

Ион SO₄^2– бесцветен. Большинство сульфатов хорошо растворяется в воде, за исключением сульфатов бария, кальция, стронция и свинца.

Хлорид бария (ВаС1₂) образует с анионом SO₄^2– белый кристаллический осадок BaSO₄, практически нерастворимый даже в сильных (HCl, hno₃) кислотах:

Ba²⁺ + SO₄^2– → BaSO₄↓.

К 4–5 каплям раствора сульфата прибавьте 2–3 капли ВаС1₂. После этого убедитесь, что осадок BaSO₄ не растворяется в кислотах.

Реакции сульфит-аниона (so32–)

Сульфит-ион является остатком слабой сернистой кислоты, которая неустойчива и в свободном виде быстро разлагается на оксид серы(IV) и воду. Ион SO₃^2– бесцветен, в водных растворах постепенно окислятся до SO₄^2–. Несмотря на то, что он содержит серу в промежуточной степени окисления, чаще всего проявляет свойства восстановителя. Сульфиты большинства катионов малорастворимы в воде, но растворяются в растворах сильных кислот.

1. Хлорид бария образует с ионом SO₃^2– белый осадок сульфита бария:

Ba²⁺ + SO₃^2– → BaSO₃↓.

К 2–3 каплям анализируемого раствора, содержащего растворимые сульфиты, прибавьте столько же раствора ВаС1₂. Наблюдайте образование осадка. Испытайте отношение полученного осадка к раствору соляной кислоты. В отличие от BaSO₄, сульфит бария растворяется в кислоте с образованием SО₂:

BaSO₃↓ + 2Н⁺ → Ba²⁺ + SO₂↑ + Н₂О.

Выделяющийся газ можно распознать по покраснению влажной индикаторной бумаги, а также по резкому запаху.

2. Соляная и серная кислоты разлагают сульфиты с выделением SО₂:

SO₃^2– + 2Н⁺ → SO₂↑ + Н₂О.

Образуемый оксид является восстановителем, что можно подтвердить по обесцвечиванию растворов перманганата калия или йода:

5SO₂ + 2MnО₄^– + 2Н₂О → 5SO₄^2– + 2Mn²⁺ + 4Н⁺ или

SO₂ + I₂ + 2Н₂О → SO₄^2– + 2I^– + 4Н⁺.

К 2–3 каплям раствора, содержащего ионы SO₃^2–, добавьте столько же 1М раствора Н₂SO₄ и 1–2 капли разбавленного раствора КMnО₄ (или I₂). Наблюдайте исчезновение окраски.

Реакции карбонат-аниона (сo32–)

Карбонат-ион является остатком слабой угольной кислоты, которая, как и сернистая, в свободном виде неустойчива и разлагается на оксид углерода(IV) и воду. Данный ион бесцветен. Большинство карбонатов – малорастворимые в воде вещества (за исключением солей щелочных металлов и аммония).

Кислоты, в том числе уксусная, разлагают карбонаты (как кристаллические, так и их водные растворы) с выделением СO₂:

СO₃^2– + 2Н⁺ → СO₂↑ + Н₂О,

который обнаруживается по помутнению известковой воды (насыщенный раствор гидроксида кальция):

Са²⁺ + 2ОН^– + СO₂ → СаСO₃↓ + Н₂О.

При пропускании больших количеств через полученную взвесь, осадок может раствориться с образованием гидрокарбоната:

СаСO₃↓ + СO₂ + Н₂О → Са²⁺ + 2НСO₃^–.

В пробирку поместите 5–8 капель раствора карбоната и такой же объем 2М раствора НСl. Быстро закройте пробирку пробкой с пипеткой, содержащей 2–3 капли свежеприготовленной прозрачной известковой воды. Наблюдайте ее помутнение.

Реакции фосфат-аниона (рo43–)

Фосфат-ион является остатком ортофосфорной кислоты (Н₃РO₄), которая по I ступени диссоциации является кислотой средней силы, а по III – очень слабой (слабее угольной). Вследствие этого средние соли фосфорной кислоты подвергаются гидролизу, их растворы имеют сильнощелочную среду. Из средних солей растворимы только фосфаты щелочных металлов и аммония. Выше растворимость гидрофосфатов и тем более дигидрофосфатов ряда катионов.

1. Магнезиальная смесь (водный раствор, содержащий MgCl₂, NН₄Cl и NН₄ОН) с фосфат-ионами (РO₄^3–, НРO₄^2– и Н₂РO₄^–) образует белый кристаллический осадок двойной соли, например, для дигидрофосфата:

Н₂РO₄^– + 2NН₄ОН + Mg²⁺ → NН₄MgРO₄↓ + 2Н₂О + NН₄⁺.

К 2–3 каплям раствора, содержащего фосфат ионы, прибавьте 2–5 капель раствора магнезиальной смеси. Наблюдайте образование осадка.

2. Молибденовая жидкость (раствор молибдата аммония (NН₄)₂МоО₄ в НNO₃) образует с ионами фосфорной кислоты желтый кристаллический осадок фосфоромолибдата аммония:

РO₄^3– + 3NН₄⁺ + 12МоО₄^2– + 24Н⁺ → (NН₄)₃Р(Мо₃О₁₀)₄↓ + 12Н₂О.

В пробирку поместите 7–8 капель молибдата аммония и 8 капель концентрированной азотной кислоты. Прибавьте к полученной смеси 2–3 капли фосфата натрия, перемешайте и нагревайте на водяной бане. Обратите внимание на характер цвет осадка. Выполнению реакции мешают ионы-восстановители (S₂O₃^2–, SO₃^2–, S^2–), поэтому перед обнаружением фосфат-ионов восстановители окисляют с помощью 6М НNO₃ при кипячении.