Добавил:
kiopkiopkiop18@yandex.ru Вовсе не секретарь, но почту проверяю Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

1 курс / Химия / Lab_rab_po_analitich_khimii_kachestv_anz

.pdf
Скачиваний:
31
Добавлен:
23.03.2024
Размер:
2.16 Mб
Скачать

Реакция специфична для N i" , по ей меш аю т катионы F e" .

Сводная таблица реакций катионов VI группы

Реактивы

 

Си-

Едкие щелочи

Темно-голу-

 

бой осадок

 

Си (ОН ) 2

К а т и о н ы

 

.

Со"

Ni-

Синий

осадок ос­

Зеленоватый оса­

новной

соли

док N i(O H ) 2

Раствор

аммиа­

Зелено-синий

То же

Зеленый осадок

ка (не в

избытке)

осадок основной

 

основной соли

 

 

соли

 

 

Раствор

аммиака

Сине-фиолето­ Грязно-зеленый

Сине-краснова-

в избытке (груп­

вый раствор ам ­ раствор аммиаката тый раствор ам ­

повой реактив)

миаката меди

кобальта

миаката никеля

Сероводородная

Черный оса­

—•

вода или

тиосуль­

док CuS

 

 

фат натрия п сла­ бокислой среде

Ж елтая кровя­ ная соль

Na2H P 0 4

NH„CNS, KCNS

Красно-бурый

Серо-зеленый оса­

Зеленоватый оса­

осадок

 

док

Co2[Fe(CNi)6] док Ni2[Fe(CNi)e]

Cu2[Fe(CN )6]

 

 

 

 

Голубой

оса­

Фиолетовый оса­

Зеленый осадок

док Си3 ( Р 0 4) 2

док

Соз ( Р 0 4) 2

№ з(Р 0 4' ) 2

Черный

оса­

Синяя

окраска

Светло-зеленый

док

C u(C N S)2, раствора (при

из­ осадок, растворим

при

стоянии бе­ бытке реактива)

в избытке реактива

леет

 

 

Диметилглиоксим

— •

Ало-красный оса­

 

 

 

док

&од ан ал и за смеси катионов VI группы

В се катионы откры ваются дробны м м етодом из отдельны х порций анализируем ого раствора.

Открытие катиона меди ц ел есообразно производить д е й ­

ствием избытка концентрированного раствора аммиака. В том

случае, если окраска получается недостаточно

характерной

для ам м иаката меди из-за присутствия ионов Ni

катион Си"

сл едует выделить путем обработки анализируем ого раствора

тиосульф атом

натрия

в кислой ср еде при нагревании. П ол у ­

чившийся

при

этом тем но-буры й осадок CuS

отфильтровать,

промыть

и обработать

на фильтре нагретым

до кипения р а з­

бавленным раствором азотной кислоты.

 

 

П олученны й азотнокислы й ф альтрат, содерж ащ и й

катио­

ны меди, по каплям

приливать к раствору аммиака.

Х арак ­

терное лазурно-синее

окраш ивание свидетельствует о

присут­

ствии катионов С и'-.

 

 

 

Открытие катиона кобальта осущ ествляется реакцией с ро­

данидом аммония или калия. В присутствии катионов всех

аналитических групп открытие

катиона

С о" м ож но произво­

дить следую щ им способом : на

полоску

фильтровальной б у ­

маги нанесите каплю концентрированного раствора роданида

аммония

(к али я ), а

на полученное

пятно — одну

каплю

ис­

пы туемого

раствора,

затем бум аж к у

п одер ж и те в

парах

ам ­

миака (н ад горлышком склянки с концентрированным раство­ ром ам м иака) и подсуш ите н ад плам енем горелки. Если им е­ ется катион Со", то периферическая часть пятна окраш ивается в синий цвет.

Открытие катиона никеля осущ ествляется реакцией с ди-

метилглиоксимом . В присутствии катионов Си ' и С о ” реакцию производят капельным методом : на полоску фильтровальной бум аги Наносят каплю раствора N a 2H P 0 4, затем в центр пят­ на— каплю испы туемого раствора (при наличии F e" прибав ­ ляют каплю Н 20 2), ещ е каплю N a 2H P 0 4 и каплю дим етил-

глиоксима. П олученное на бум аге пятно обрабаты ваю т га зо ­ образны м аммиаком . В присутствии N i” все пятно или его периф ерическая часть окраш ивается в розовый цвет.

Контрольные вопросы и задачи

1.К аково строение атомов элем ентов, образую щ их VI

аналитическую группу катионов? О характеризуйте их поло­ ж ение в периодической системе.

42

2 . КакйМи свойствами обл адаю т оксиды и гидроксиды

меди, кобальта и никеля?

3.Каковы важ нейш ие природны е соединения меди, ко­ бальта и никеля?

4.Н апиш ите молекулярны е и ионные уравнения реакций катионов VI группы с групповым реактивом .

5.Что такое константа нестойкости комплексного иона? Как она вычисляется и что характеризует?

6 . Как м ож но разделить

катионы Си", Ш " и

С о"?

Н ап и ­

ш ите уравнения соответствую щ их реакций.

 

 

7 . К акова реакция среды

водны х растворов

солей

C0 CI2,

№ (N 0 3 ) 2, C u S 0 4? П одтвердите это химическими уравнениями.

8 .

Вы числите константу нестойкости комплексного

иона,

если в

1

М растворе [Zn (N H 3) 4]С12 концентрация ионов

цинка

равна

6,0 1 0 “ 3 г-ион/л.

 

 

 

 

9. Вы числите концентрацию ионов серебра в 0,1 М ра ­

створе

[A g (N H 3) 2] N 0 3, если

К нестойкости равна 4 ,0 - 10~8.

10.

Вы числите, будет ли

вы падать

осадок и оди да серебра

при сливании равных объем ов

0,1 М

раствора KJ и 0,1 М

раствора

K [A g (C N )2]?

К

нест.

[A g (C N )2]' = 1,0 • 1 0 -21.

П Р Аел =

1,5- 10 - 16.

 

 

 

 

11.К ак м ож н о открыть ионы никеля в присутствии ионов двухвалентного ж ел еза ?

12.Как откры вают ионы кобальта в присутствии ионов трехвалентного ж ел еза ?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №> 8

АНАЛИЗ СМЕСИ КАТИОНОВ IV, V И VI

АНАЛИТИЧЕСКИХ ГРУПП

 

Н и ж е приводится описание хода анализа см еси

катионов

IV, V и VI групп в виде таблицы .

 

П оследовательность открытия катионов д ан а не

по приз­

наку аналитических групп, а по признаку того, какие из катио­ нов необходим о открывать в первую очередь, так как одни из них с течением времени переходят в иные формы , другие меш аю т в дальнейш ем открытию остальны х ионов.

43

Ход ан ал и за смеси катионов IV, V и VI групп

№ ­операции

1

Катионы

Способ открытия (из отдельных порций раствора объемом

0,5— 1 , 0 мл)

|

Sn", Ri'" К 0,5— 1,0 мл раствора приливают пятикратный объем воды (реакция гидролиза). Образование осадка указывает на на­ личие в растворе катионов или олова, или висмута, или обоих вместе.

i

2

Ре"

К 1,5—2 , 0 мл раствора приливают трехкратный объем кон­

 

 

центрированного раствора аммиака (для

освобождения

от

 

 

ионов Ni" и Си"). Полученный осадок отфильтровывают и про­

 

 

мывают. Затем к осадку на фильтре приливают разбавленную

 

 

НС! и из полученного солянокислого фильтрата

открывают

 

 

Fe" при помощи Кз[Ре (CN;) е]

 

 

 

 

 

3

Sn"

Открывают восстановлением солей висмута в сильнощелоч-

 

 

иой среде.

 

 

 

 

 

 

4

Fe'"

Открывают раствором

K4[Fe(CN )s] —

синий

осадок

или

 

 

NH4C N S — красное окрашивание.

 

 

 

 

5

Мп"

Открывают окислением Мп" до М пО /.

 

 

 

 

6

Со"

Открывают при помощи насыщенного раствора роданистого

 

 

калия или аммония (избытка)

в присутствии амилового спир­

 

 

та и эфира капельным методом

(см. стр.

42).

 

 

7

Си"

К 1 2 мл раствора приливают равный

объем

H 2SO4.,

при­

 

 

бавляют несколько кристалликов Na2S20 3,

2—3 мин. кипятят

 

 

и фильтруют. Осадок на фильтре обрабатывают нагретым до

 

 

кипения разб. раствором FIN03 и получающийся

фильтрат

 

 

приливают к растворам NH4OH или

K4FFe(CN)6]. Л азурно­

 

 

синий цвет раствора в

первом случае

и

коричневый осадок

во втором указывают на ион Си".

8NT

9C r"

иZn"

Открывается диметилглиоксимом капельным методом (см.

стр. 42).

Пробу раствора обрабатывают при нагревании избытком

едкой щелочи

в присутствии

Н20 2

и осадок отфильтровывают.

В фильтрате

могут содержаться

ионы

С г04//, Z n 0 2",

АЮ2',

S n 0 2",

из них -Сг04" открывают

так:

к

небольшой

порции

фильтрата

приливают

3—4 капли

Н20 2,

1—2

мл смеси

эфира

и изоамилового спирта, затем избыток

НС1

или

H N 03; при

наличии

в

фильтрате

С г04"

верхний

слой

окрашивается в

сине-голубой цвет (образование

С г05'),

который

довольно

быстро

исчезает. Катионы Zn" открывают

в щелочном

фильт­

рате хлороформенным раствором дитизона. В присутствии цинка водный слой окрашивается в розовый цвет.

44

 

 

П родолжение

<уа

 

Способ открытия (из отдельных порций раствора

5 ж

Катионы

о

объемом 0,5—1 , 0 мл)

% о.

 

1 0

Bi'"

Открывают щелочным раствором SnCl2.

иАТ" Открывается капельной реакцией с ализарином с примене­

нием [K<iFe(CN)6] (см. стр. 25).

1 2

M g-

К небольшой порции

анализируемого раствора приливают

 

 

NH4OH и, при наличии

Мп" и Fe" , несколько капель Н20 2.

 

 

Осадок отфильтровывают, промывают и обрабатывают на

 

 

фильтре раствором NH 4C1. Из полученного аммиачного ра­

 

 

створа открывают M g"

кислым фосфорнокислым натрием

 

 

Na2HPO„.

 

В отсутствии катионов VI группы Mg" можно открыть из отдельной порции анализируемого раствора магнезоном в сильнощелочной среде.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 9

А Н А Л И З СМЕСИ КАТИОНОВ ШЕСТИ А Н А Л И Т И Ч Е С К И Х ГРУПП

Предварительные испытания анализируемого раствора

1

2

3

4

5

6

П р и з н а к л

 

Отсутствуют катионы

Раствор бесцветный.

1

C r"', С о", N i", Си"

и, воз­

 

 

можно, F e (судить

можно

 

1

ориентировочно).

 

В растворе нет черного или тем­ но-серого осадка.

Раствор имеет нейтральную реак­ цию. Примечание: если раствор кислый, в нем могут присутство­ вать катионы Sn "

Sn" , совместно с катиона­ ми Bi

Ионы Sn ", B i" '.

От прибавления НС1 к отдель­

Ag‘ и, возможно, Pb"

ной порции раствора осадка не

 

образуется.

 

 

 

 

К отдельной

порции

раствора

Ва", S r", Pb" и, возмож ­

прибавляют

разб. H 2S 0 4 — осадка

но, С а"

не образуется.

 

 

 

Отдельную

 

порцию

раствора

Bi"'

приливают

в

щелочной

раствор

 

свежеприготовленного SnCl2 — не образуется черного осадка.

4 5

 

О бработка анализируем ого раствора

Если в анализируем ом растворе имеется осадок , то этот

осадок м ож ет содерж ать в своем составе:

1 )

продукты гидролиза катионов олова и висмута;

2 )

сульфаты бария, стронция, кальция и свинца;

3 )

хлориды серебра и свинца;

4 )

гидроксиды больш инства катионов IV — VI групп, о б р а ­

зовавш иеся

в результате

взаим одействия

этих

катионов с

продуктами гидролиза солей.

 

 

 

 

 

 

 

В

этом случае

к раствору

приливают небольш ое

количе­

ство разбавленной

H N 0 3 и нагреваю т д о

кипения,

в р езул ьта ­

те чего все гидроксиды , кроме незначительной

части

гидрок­

сида

олова,

переходят

в раствор. П осле

такой

обработки

р а ­

створ

фильтрую т

и полученны е

осадок и

фильтрат (раствор)

подвергаю т анализу отдельно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Анализ

осадка

 

 

 

 

 

 

В

осадке

п одл еж ат

открытию: катионы

серебра,

свинца,

бар и я ,строн ц и я и кальция.

 

 

 

 

 

 

 

Открытие

катионов

свинца.

О садок

на

фильтре

о б р а б а ­

тывают

горячей

водой

д о

полного растворения

в

нем РЬСЬ,

и из этого раствора открывают свинец иодистым калием .

 

Открытие

катионов

серебра. П осле

удаления

из

осадка

хлорида

свинца

к

нем у

на фильтре приливаю т

р азб .

р а ­

створ аммиака. К аммиачному фильтрату приливают азотную

кислоту до

слабокйслой реакции. О бразование

при

этом

б е ­

лого

осадка

или мути служ ит

признаком наличия

в нем

ио­

нов

серебра.

 

кальция и свинца.

 

 

 

Открытие бария, стронция,

Эти катионы

могут находиться в осадке в виде сульфатов, которы е нера­

створимы

в

кислотах. П оэтом у их предварительно

переводят

в

карбонаты .

Д л я

этого

оставш ийся

на

фильтре

осадок

(после открытия и удаления

из

него катионов свинца

и сер е­

бра) переносят в стакан или коническую

колбу и подвергаю т

двукратной обработк е раствором

соды или поташ а.

Д л я этого

приливают

40 — 50

мл

0,5

 

или

1,0 н

раствора N a 2C 0 3 или

К 2СО 3 и в течение 5— 7

мин.

кипятят. Затем

содерж и м ое ста ­

кана или

колбы

разбавляю т

водой до

первоначального объ е­

ма,

даю т

осадк у

отстояться

 

и прозрачную

ж идкость

сливают.

П осле этого

к

осадк у

снова

приливаю т

40 — 50 мл

раствора

соды или

поташ а, кипятят

5— 7

мин.. осадок

фильтрую т. По-

46

лученны е карбонаты промы вают,

растворяю т

в уксусной

кис­

лоте, если нуж но

фильтрую т

и

фильтрат

анализирую т

на

катионы РЬ.", В а",

Sr" и Са"

 

 

 

 

Анализ раствора, освобожденного от осадка

Открывае­ мые катионы

NH4\K ',N a '

Agi, р ь -

Ва ", S i ', Са"

Способ открытия

Открываются, как указано в табл. на стр. 22—23.

К небольшой порции анализируемого раствора приливают разб. HCI, полученный при этом осадок хлоридов серебра и свинца отфильтровывают и из осадка открывают серебро и

свинец, как указано в анализе осадка.

объем серной

К 5— 6

мл

раствора приливают равный

кислоты,

5— 10

мин. нагревают до 70—80° и

полученный оса­

док B aS 0 4, S rS 0 4 и C aS 0 4 (а также P b S 0 4) отфильтровывают н промывают. Затем этот осадок переводят в карбонаты,

растворяют в уксусной

кислоте

и

анализируют, как

указано

в

ходе

анализа смеси

катионов

I,

II и III групп

(таблица

ua

стр.

22—23).

 

 

 

 

Катионы

IV,

Все катионы группы щелочей открываются,

как

указано

V, VI групп в

табл. на стр.

44

(ход

анализа

смеси

катионов IV, V и

(группы

ще­ VI гр.

 

 

 

 

 

 

 

лочей) .

 

При открытии

АГ"

необходимо удалить

полностью

Ва", S f

 

 

 

I Са ": Обнаружению Zn " могут мешать ионы свинца. Поэтому,

 

прежде чем приступать к открытию катионов группы щелочей,

 

к раствору рекомендуется прилить небольшое количество разб.

 

НС1 и H 2S 0 4 и

полученный при

этом осадок

AgCl,

P b S 0 4,

 

B aS 0 4, S rS 0 4, C aS 0 4

отфильтровать.

 

 

 

 

 

Нужно учесть,

что

все

остальные катионы

(кроме

А Г" и

 

7n"i) могут быть обнаружены и без удаления из анализируе­

 

мого раствора катионов группы серной кислоты.

 

 

II А Н А Л И З А Н И О Н О В

А Н А Л ИТ ИЧ Е СК А Я К Л А С С И Ф И К А Ц И Я АН ИО Н ОВ

В основе классификации анионов леж ит различная раство­ римость солей бария и серебра .

Анионы обычно откры вают дробны м м етодом . Групповые реактивы использую тся лишь для обнаруж ения присутствия анионов группы,

47

П о

данной

классиф икации

все

анионы

делятся

на

три

группы:

 

 

 

 

 

С 03",

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I группа:

S 0 4", S 0 3",

Р О /" ,

S i 0 3".

Бариевы е соли

анионов I

группы

не растворяю тся

в воде,

но

растворяю тся,

за исключением сульф ата

бария, в

разбавленны х

кислотах.

П оэтом у групповым реактивом

этой

группы

является

хлорид

бария,

в нейтральной или слабощ елочной среде.

 

 

 

 

 

II группа: СГ,

В г',

J',

S".

Групповым

реактивом на анио­

ны II группы является азотнокислое серебро в присутствии

разбавленной азотной кислоты.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

III

группа:

N 0 3', N 0 2 ', С Н 3СОО'.

Х арактерной

особен н о ­

стью III группы является растворимость солей бария

и сер еб ­

ра. Х лорид

бария

и нитрат

серебра

не осаж даю т

анионов

этой группы. Группового реактива III

группа

анионов

не

имеет.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Аналитические

группы

анионов

 

 

 

 

 

 

Группа

Анионы

 

Групгювой

реактив

 

 

Характеристика

группы

I

S O /',

S 0 3",

ВаС1г в нейтральной

Соли

‘бария

нераство­

 

С 0 3",

Р О /" ,

или

слабощелочной

сре­

римы в воде.

 

 

 

S i0 3"

 

 

де.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II

Cl',

Br',

J',

A gN 03

в

присутствии

Соли серебра

нераство­

 

S"

 

 

 

азотной кислоты.

 

 

римы в воде и разбав­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ленной

азотной

кислоте.

III

N 0 3\

N 0 2',

Группового

 

реактива^

Соли

бария и серебра

 

CH3 COO'

 

нет.

 

 

 

 

 

I

растворимы

в воде.

 

 

 

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 10

 

 

 

 

 

 

 

РЕАКЦИИ И ХОД АНАЛИЗА

АНИОНОВ

 

 

 

 

I

АНАЛИТИЧЕСКОЙ

ГРУППЫ

(S O /',

С 0 3",

Р О /" ,

S i0 3")

 

 

 

Частные реакции сульф ат-аниона

S O /'

 

 

 

1.

Соли

бария (катион

В а ” )

при

действии

на

растворы ,

содерж ащ и е

сульфатны й

ион,

осаж даю т

его

в

виде

белого

осадка сернокислого бария , нерастворим ого в

разбавленны х

соляной и азотной

кислотах:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ва" + S O / = B a S 0 4

48

2. Соли стронция (катион Sr ) при действии на растворы ,

содерж ащ и е сульфатны й ион, даю т белый осадок сернокисло­ го стронция, нерастворимы й в разбавленны х кислотах:

S r - + S O / — S r S 0 4

3. Соли свинца (катион РЬ") при действии на растворы ,

содерж ащ и е сульфатны й ион; даю т белый осадок сернокисло­ го свинца, нерастворимы й в разбавленны х кислотах;

 

РЬ" + SO" =

P b S 0 4

 

Частные реакции карбонат-аниОна

С О /

1. Соли бария

(катион В а -/) с

анионом угольной кислоты

обр азую т белы й

осадок углекислого бария,

растворимы й в

разбавленны х кислотах — соляной

и азотной:

Ва" + С О /' =

В аС 0 3

В а С 0 ,4 - 2 Н - = Н 2С 0 3 + Ва-:

2. Кислоты разлагаю т все углекислы е соли с вы делением

углекислого газа (ш ипение, вскипание):

С О / + 2Н - = С О /+ Н 20

, •

Углекислый газ м ож но обнаруж ить по помутнению и звест ­ ковой воды (насы щ енный раствор гидроксида кальция);

С а(0'Н )2 + С 0 2 = С а С 0 , | - ( - Н 20

Частные реакции ф осф ат-аниона Р 0 4///

1. Хлорид бария обр азует с анионами Р О /" белый осадок

гидроф осф ата бария В а Н Р 0 4, растворимы й в к и сл о та х /(к р о ­ ме H 2S 0 4) :

В а " + Н Р 0 / = В а Н Р 0 4

2. Нитрат серебра с анионами Р 0 4/// о бр азует ж елты й о са ­ док ф осф ата серебра A g 3P 0 4, растворимы й в азотной кислоте:

3A g' + Р О / = A g s Р 0 4

3. Магнезиальная смесь

(смесь M gC l2, N H 4OH и N H 4C1)

с анионами Р 0 4'"

о бр азует

белый кристаллический осадок

M g N H 4P

0 4:

 

 

N a 2H P 0

4 '+ N H 40 H

I- M gC l2 -^ J M gN H 4P 0 4 + 2N aC l + H20

4 Зак. 1 2 .

49

К 2 — 3 мл

раствора хлориДа магния прибавьте несколько

мл гидроксида

аммония. О бразовавш ийся осадок M g (О Н ) 2

растворите, добавляя N H 4CI, а затем прибавьте несколько мл раствора N a 2H P 0 4. О бразуется белый осадок .

4.Молибденовая жидкость (раствор молибдата аммония

(N H 4) 2M o 0 4 в азотной кислоте) с

анионами Р О /"

обр азует

ж елты й кристаллический осадок

ф осф орм олибдата

аммония:

Р О /" +

3 N H / f

12 М о О /

+

24 Н ;

(N H J S [Р (М о:.О ]0)41 +

 

 

 

 

+

12 Н аО

 

 

 

 

П ом естите

в пробирку 2 — 3 мл

р аствор а .м ол и бдата

ам м о­

ния и 2 — 3 мл

концентрированной

азотной кислоты .

К смеси

прибавьте 1 — 2 мл раствора

ф осф ата натрия,

перем еш айте

стеклянной палочкой и нагрейте д о

40— 50° С на

водяной б а ­

не. О братите внимание на цвет и характер осадка.

 

 

Этой

реакции

м еш аю т анионы

S 0 3" и S", которые восста­

навливаю т ш естивалентны й

м олибден д о м олибденовой

сини

М а20

5 0 0 з - « Н 20 , и раствор окраш ивается в

синий

цвет.

Д ля

удаления

восстановителей

необходим о

прокипятить

2 — 3

мл

раствора

с 1 — 2 мл концентрированной

азотной кис­

л о т у ,

после чего

провести

реакцию

открытия аниона Р 0 4" /.

Частные реакции силикат-аниона БЮз"

1. Хлорид бария обр азует с анионами БЮз" белый осадок

силиката бария B a S i0 3:

В а - -|- S l0 8" = B a S i0 s

2. Разбавленные кислоты обр азую т с концентрированными

растворам и силикатов белый студенисты й осадок (гель)

крем ­

ниевой кислоты:

 

 

 

 

S i0 8" +

2 Н ‘ =

H ,S i0 3

 

 

Если осадок на хол оде

не обр азуется , то

раствор н еобхо ­

дим о нагреть.

 

 

 

 

3. Соли аммония, из растворов

силикатов

вы деляю т

крем ­

ниевую кислоту, так как усиливается гидролиз в результате связывания образую щ ихся ионов О Н ' ионами NH'„ . Н агр ев а ­ ние способствует процессу гидролиза и ускоряет образован и е осадка.

Si03" + 2 Н ,0 + 2 N H 4- -> H ,SiO s + 2N H 4OH

50