1 курс / Химия / Lab_rab_po_analitich_khimii_kachestv_anz

К онтрольны е вопросы

и

задачи

1.

О характеризуйте

строение

атомов

элем ентов, о б р а зу ю ­

щ их катионы III

аналитической

группы,

их

полож ение в

пе­

риодической системе.

2.

Опиш ите оксиды и гидроксиды

щ елочно-земельны х м е­

таллов, их свойства и способы получения.

3.

О характеризуйте

природны е

соединения

щ елочно-зе­

мельны х металлов.

4.

Учитывая

П Р сернокислы х солей

катионов

III группы,

укаж ите,

в

какой

последовательности

они

осаж даю тся

при

действии сернокислого аммония на раствор,

содерж ащ и й

эти

катионы .

5.

П очем у при

анализе необходим о

отделение ионов

се ­

ребра и свинца от катионов III группы?

6 .

К ак

м ож но

отделить катион бария от

катионов строн ­

ция и кальция?

7.

Вы числите растворимость карбоната кальция, если п ро­

изведение растворимости его при 20° С равно 4 ,8 -

1 0 -9.

8 .

Вычислите произведение растворимости сульфата б а ­

рия, если в 1 л

насы щ енного раствора

содерж ится 0,0025 г

сульф ата

бария.

9.

Вы числите растворимость сульф ата кальция в г/л, если

ПРса-чо,

равно 9,1

• 10 -6 .

10.

В ы падает

ли осадок при сливании равных объем ов

0,01 н.

растворов

хлорида кальция и

сульфата натрия, если

n P caso,

равно 9,1 • 10~в?

11.

Вы числите произведение растворимости оксалата каль­

ция, если

в

100

мл насы щ енного раствора

при

20° С со д ер ­

ж ится 6,0 • 1 0 -4 г этой соли.

1 2 ..

Вы числите ПРсасо, . зная,

что растворимость его рав­

на 0,013 г/л,

..

К а т и о н ы

Реактивы

I

группа

II группа

III

группа

n h 4-

Na'

К’

A g -

РЬ"

Ва-

Sr"

Са"'

НС1

_

__

_

Осадок Осадок

__/

_

__

H 2 S O 4

—

—

—

—

Осадок Осадок Осадок Осадок

C aS 0 4

—

—

—

Осадок Осадок Осадок

—

NaOH

избыток

—

—

Осадок

—

—

—

—

NH4OM избыток

—

—

—

—

Осадок

—

—

—

Na2C0 3

—

—

Осадок Осадок Осадок Осадок Осадок

К2СЮ 4

в

при-

сугсгшш

—

—

Осадок Осадок Осадок

—

—

CH3 COOII

(NH4)2C20 4

—

—

—

Осадок Осадок Осадок Осадок Осадок

NaHC4H40 6

Осадок

—

Осадок

—

—

Осадок

Осадок

KH2S b 0 4

—

Осадок

—

—

Осадок Осадок Осадок Осадок

Na3[Co(N 0 2 )6]

Осадок

—

Осадок Зсадок Осадок

-

—

—

Реактив НесслеОсадок

—

—

Осадок Осадок Осадок Осадок

Осадок

pa

Карми-

Кирпич-

Окрашивание

Ж ел­

Фио­

Ж ел-

пламени

тое

лето­

то-зе-

иово-

но-крас-

красное

иое

вое

лепое

Цвета

осадков указаны в таблицах

реакций

катионов

каждой

группы

в отдельности.

Ход анализа смеси катионов

I, II и III аналитических групп

соо .

ваемый

Операция

(с отдельным^

пробами

анализируемого раствора

=Г

Откры­

=1 ^

катион

в количестве

1 —

2 мл1.)

25

1

NH.

К пробе

анализируемого раствора приливают NaOH и, не

отфильтровывая полученного при этом осадка, кипятят;

в п а -.

рах открывают NH3 а)

красной лакмусовой

бумажкой

(по­

синение бум аж ки); б)

стеклянной палочкой, смоченной соля­

ной кислотой (образование «белого дыма» NH 4O ).

АГ" + 4 ОГГ

А 1 0 2' + 2 Н 20 .

Таким образом , при действии

щ елочей

на растворы солей

данны х

катионов образую щ иеся

вначале

осадки

в избы тке

щ елочи

легко растворяю тся.

П оэтом у избы ток

щ елочи яв­

подвергаю тся гидролизу. Н аи бол ее полном у

гидролизу п од ­

вергаю тся соли олова,

поэтом у оно м ож ет находиться >в ф орм е

катиона только в кислом растворе.

Н а

каж ды й из катионов IV группы имею тся

или специф и ­

ческие,

или

довольно

характерны е реакции

из

общ еаналити ­

ческих.

И з

всех этих

катионов практически

наиболее трудно

2. Ализарин

(I,

2 — диоксиантрахинон С и Н 60 2 ( 0 Н ) 2)

о б ­

р азует

в аммиачной

ср еде

с А 1(О Н ) 3 труднорастворим ое

со е ­

динение ярко-красного цвета,

назы ваем ое алюминиевым

л а ­

ком.

Р еакцию

лучш е

всего

выполнять капельным методом : на

полоску ф ильтровальной

бум аги наносится капля раствора

сол и алю миния, после чего ее несколько минут

д ер ж а т

над

отверстием склянки с концентрированным аммиаком .

П олучив­

ш ееся

влаж ное

пятно обрабаты ваю т каплей спиртового

р а ­

створа

ализарина и снова д ер ж а т в парах ам м иака, после-чего

осторож но

суш ат н ад плам енем горелки.

П ри этом

на

бум аге

получается

розово-красное

пятно алю миниевого

лака

ал и за ­

рина на бледно-ф иолетовом

фоне.

Этой реакции

м еш аю т

ионы F e'" , Cr'",

Zn",

Sn",

такж е

образую щ и е окраш енны е лаки с ализарином .

В и х присутствии

бум аж к у предварительно пропиты ваю т раствором

K4[F e (C N )6]

и 1высуш ивают, после чего

проделы ваю т

на

ней реакцию ,

как

описано выше.

В следствие присутствия

K4[F e(C N )e],

меш аю щ ие ионы оса ­

ж даю тся в виде

труднорастворим ы х

в воде ж ел ези стоси н еро ­

дисты х

солей и

остаю тся

в

центре

получивш егося

влаж ного

пятна. Н аоборот,

ионы алю миния, не осаж даем ы е K4[F e (C N )6],

диф ф ундирую т на периф ерию

пятна,

где и даю т с ализарином

окраш енное

в розово-красны й

цвет

кольцо.

Таким

образом ,

отделение

алю миния от м еш аю щ их

его

открытию

катионов

достигается

автоматически,

благодаря фильтрую щ ей

сп особ ­

ности бумаги.

3. Алюминон (амм онийная соль ауринтрикарбоновой кис­

лоты )

C 22H 1i 0 9 (N H 4)g) д а ет с

катионом

А Г ” внутрикомпле-к-

сную соль,

имею щ ую красную окраску.

В озьм ите в пробирку

2— 3 мл раствора

соли

алюминия,

добавьте 1— 2 мл 2 н. уксусной кислоты

и 2 — 3 мл

раствора

алю минона.

П робирку со

смесью нагрейте на водяной бане,

перем еш айте,

добавьте раствор аммиака д о щ елочной реакции,

а затем 1— 2

мл 2 н. раствора карбоната

аммония

(N H 4) 2C 0 3.

В ы падает

красный

осадок

или появляется красная окраска.

И оны F e ”' и B i" ‘

м еш аю т этой реакции.

растворяю щ ийся в

избы тке щ елочи с образованием хромита

ИаСгОг, имею щ его

красивую ярко-зеленую окраску:

Сг (О Н ) з Н~ О Н ' = С г О / + 2 Н 20 .

Х ромит

натрия

при нагревании гидролизуется

с обр а зо в а ­

нием гидроксида хрома:

С г О / + 2 Н 20

Сг (О Н ) 3 + О Н '.

3. Окисление катиона Сг"'

в С г 0 4"

м ож ет быть осущ еств ­

лено действием различны х окислителей,

например, свободны х

галогенов,

перекиси .водорода,

диоксида свинца

Р Ь 0 2, п ер ­

манганата

калия К М п0 4, персульф ата, аммония (N H 4) 2S 20 8 и

прилейте

избы ток 20% -ного раствора N aO H

до .появления'

ярко-зеленой окраски

(образован и е хром ита)

-и

раствор бр о ­

ма в воде

(бром ную

в о д у ). С месь нагрейте.

Ж елтая

окраска

раствора свидетельствует о присутствии иона

С г 0 4//,

получив­

ш егося при окислении С гО /:

Д л я

доказател ьства

образования

иона

С гО /'

прилейте

к охлаж ден н ом у раствору разбавленной

серной кислоты.

П о ­

является

оранж евая

окраска

вследствие

превращ ения

иона.

С г 0 4" в ион Сг20 7":

2 С г 0 4" + 2 Н- ^ Сг20 7" + Н 20 .

Бихром ат-ион в кислой среде действием перекиси водо ­

рода

Н 20 2

перегруппировы вается

в

надхромову-ю

кислоту

Н 2С г 0 6

(или перекись

хром а

С г 0 5)

синего

цвета,

неустой ­

чивую в водном растворе, но устойчивую в эфире:

N a 2Cr20 7 + 4 Н 20 2 +

H 2S 0 4 = 2 CrOs -1-

N a 2S 0 4 -I- 5 Н 20

,

Ст20 7" + 4 Н 20 2 + 2 Н- - 2 Н 2С г 0 6 + 3 Н 20 .

К

полученному

подкисленном у

ор анж евом у раствору

би ­

хром ата

прилейте

1 —

2

мл см еси эф ира с изоам илавы м

спир­

том и

2— 3

мл Н 20 2. С месь перем еш айте. П оявление

интен­

сивно

синей окраски

верхнего

слоя указы вает

на. образован и е

О бнаруж ение

катиона

Сг

' реакцией

окисления в у к азан ­

ных условиях

м ож но проводить

в присутствии катионов всех

аналитических групп.

Частные реакции

катиона Zn"

1. Раствор аммиака дает с катионом Zn" белый осадок

гидроксида

цинка, растворимый

в

избы тке реагента

с о б р а ­

зованием

комплексного

соединения — ам м иаката

цинка

[Z n (N H 3) 4](O H )2:

Zn"

+

2 N H 4 O H

= Zn (О Н ) 2 +

2 N H ; ;

Zn (О Н ) 2 +

4 N H 4O H =

[Zn (N H S) 4 ] "

+

2 O H ' +

4 H 20 .

Это важ ное

отличие катиона

Zn"

от

других катионов этой

группы.

2.

Сернистый

аммоний

(N H 4) 2S

(или

сернистый

натрий

N a 2S)

о са ж д а ет

катион Zn" в ®иде белого осадк а

ZnS, раство­

римого в разбавленны х сильных кислотах:

Zn" + S" = ZnS.

3.

Раствор

дитизона (диф енилтиокарбазона)

в хл ор оф ор ­

цвета. Эта соль

окраш ивает в щ елочной ср еде не

только

хлороф орм енны й,

но и верхний водный слой.

В озьм ите

в

пробирку 1— 2 мл анализируем ого

раствора,

прибавьте 1 —

2

мл щ елочи и несколько капель раствора дити ­

Если

окраш ивание н аблю дается

только

в

слое

раствори ­

теля, то

это

ещ е не говорит о присутствии

катиона

Z n".

Реакция

с дитизоном

позволяет

открывать катион Zn"

в присутствии др уги х катионов.

Частные реакции катиона Sn"

1. Раствор аммиака дает с катионом

S n "

осадок гидро-

ксида олова,

нерастворимы й в избы тке реактива:

Sn" + 2 N H 4 O H

= Sn (О Н ) 2 +

2 N

H

4 ' .

2. Окисление катиона олова S n " .

Восстановительны е свойства

Sn-' особенно,

характерны

в

щ елочной

среде. О кислителями

могут

быть соли

висмута

и

ртути,

азотная кислота

и др .

Н аи бол ее специфической

явля­

ется реакция с катионом

B i'“ .

К раствору соли Sn * прилейте двукратны й

избы ток

20% -

ного раствора N aO H

и

раствор

B i ( N 0 3) 3. В ы падает черный

бархатисты й осадок висмута:

S nC l2 + 18 N aO H + 2 B i ( N 0 3) 3 = 3 N a 2S n 0 3 + 6 N aG l + :

-I- 6 N a N 0 3 + 2 Bi + 9 H 20 .

Открытие катиона Sn ' этой

реакцией м ож но производить

в присутствии катионов всех аналитических групп.

Сводная таблица реакций

катионов IV' группы

Реактивы

К а т и о н ы

Сг-

■

Zn"

Sn"

Л Г ‘

Едкие щелочи

Раствор

Раствор

Раствор

Раствор

в избытке (груп­

А1СУ

СгСУ

Z n02"

S n 0 2"

повой

реактив)

Едкие щелочи

То же

Сера-зеленый

То же

То же

в

избытке

при

осадок

кипячении

С г(О Н ) 3

NH4OH в при­

Белый

оса­

Серо-зеленый

Раствор

Белый

осадок

сутствии NH4CI

док А1(ОН) 3 осадок Сг(ОН )з [Zn(NH3) 4] "

S n(O H ) 2

Вг2,

К М п04,

В

щелочной

(NH4)2 S20 8,

среде

окраска

Р Ь 0 2 и

другие

раствора

ж ел­

окислители

тая,

в

кислой

среде

оранже­

вая

Соли

висмута

—

—

—

Черный

оса­

в

присутствии

док

металличе­

избытка щелочи

ского висмута

Ализарин

в

Оранжево­ Буроватый

лак

Краснова-

Кирпичного

аммиачной сре­ красный лак

тый лак

цвета лак

де

fit p о д о л ж с и н е

Реактивы

К а т и о н ы

A l-

С г"

Zn”

Sn-

Алюминон

Красный

---

---

осадок

или

красный цвет

раствора

'

Дитизон

в

—

—

Красный

—

присутствии

цвет водного

щелочи

слоя

Ход анализа смеси катионов IV аналитической группы

К аж ды й

из

катионов

этой группы легко

обнаруж ивается

дробны м

м етодом из

отдельны х

порций

анализируем ого

р а ­

створа.

А нализ

реком ендуется

начинать -с открытия катиона ол о ­

ва, так как при стоянии

он «стареет» и

обнаруж ивается

д о ­

вольно трудно.

катионов

олова.

1. Открытие

О лово

откры вается из

от­

дельной

пробы

раствора

восстановлением

солей

висм ута в

производится и з отдельной

пробы

раствора окислением

их

бром ом в сильнощ елочной

ср еде д о

хром ат-иона (С г 0 4")

и

3.

Каковы

важ нейш ие природны е соединения алюминия?

4.

Какими

характерны ми

валентностям и обл адает

хром?

Каковы оксиды , соответствую щ ие этим валентностям ,

и

их

химический характер?

5.

К акие соединения обр азует ш естивалентны й-хром ?

К а ­

ковы их свойства й применение?

6 .

Какими характерны ми валентностями обл адает олово?

Каковы оксиды

и гидроксиды , соответствую щ ие этим валент­

ностям , и их химический характер?

7.

П очем у для анализа сл едует брать только свеж еп ри го­

товленны е растворы солей олова?

8 .

С оставьте молекулярны е и ионные уравнения реакций

катионов IV аналитической группы с групповым реактивом .

9. К акую реакцию среды имею т водные растворы солей:

ZnC l2,

А1(Ы Оз)з. Cr2 ( S 0 4) 3?

П одтвердите это

соответствую ­

щими уравнениями.

10.

П одберите окислители,

которыми м ож но

окислить

ка­

рой ступени, если

К\ диссоциации Z n (O H ) 2 равна 1,5- 10~9.

12. С оставьте

ионные и м олекулярны е уравнения гидро­

ПЯТОЙ

РЕАКЦИИ И Х О Д АНАЛИЗА КАТИОНОВ

АНАЛИТИЧЕСКОЙ Г Р У П П Ы

(Fe , Fe ”, Mn

, M g ”, Bi')

Катионы V

группы ,со щ елочами обр азую т гидроксиды ,

ко­

торы е

в

воде, а такж е в

избы тке

щ елочей

практически

не­

растворимы .

Этим свойством, обл адаю т только

катионы

V

группы.

Гидроксиды

этих

катионов легко

растворяю тся

в

азотной,

соляной и серной кислотах,

так как соответствую щ ие

соли

хорош о

растворимы в воде. Соли висм ута,

а такж е

и

соли

ж ел еза

зам етно

подвергаю тся

гидролизу,

поэтом у

р а ­

створы

их солей им ею т кислую

реакцию .

Если

взятый для

анализа раствор не имеет осадк а

(прозрачен ) и в то ж е время