Ход анализа смеси катионов I-III групп

1. Предварительные испытания.

Обратить внимание на цвет раствора, определить рН раствора, если есть осадок, проверить его отношение к кислотам и щелочам. Из исходной смеси обнаружить дробным методом катионы I группы, проверить наличие катионов II-III групп в растворе.

2. Открытие катионов I группы дробным методом.

Анализ смеси начинают с обнаружения NH₄⁺, который мешает открытию К⁺. Обнаружение NH₄⁺ проводят специфической реакцией со щёлочью (условия см. I группу).

Для открытия катиона Na⁺ к части исходного раствора добавить раствор К₂СО₃ до щелочной реакции, отделить осадок фильтрованием и отбросить.В фильтрате открыть Na⁺ с помощью K[Sb(OH)₆] при рН 7-8. Для открытия катионов калия к части исходного раствора добавить раствор карбоната натрия до щелочной реакции, отфильтровать и отбросить осадок. При наличии катионов NH₄⁺ к фильтрату добавить в фарфоровой чашке несколько капель HNO₃ (конц.), выпарить, прокалить до полного удаления NH₄⁺. Контролировать полное отделение катионов аммония реактивом Несслера. К остатку добавить около 1 мл дистиллированной воды, 2М СН₃СООН до рН=4-6 и в растворе открыть ион калия с Na₃[Co(NO₂)₅]. Образование жёлтого осадка, не разлагающегося при нагревании, указывает на присутствие катионов калия.

3. Осаждение катионов II-III групп.

Осаждение можно провести совместно, действием 6М HCl и 2N H₂SO₄, чтобы количественно осадить Pb²⁺, который в осадке будет в виде двух соединений: хлорида и сульфата.

Для этого к 1-2 мл раствора или раствора со взмученным осадком добавить несколько капель 6М HCl до полноты осаждения хлоридов и 2N H₂SO₄ до полного осаждения сульфатов. Избытка HCl следует избегать, чтобы не растворить хлориды II группы и не увеличить растворимость PbSO₄.

Раствор с осадком нагреть на водяной бане при перемешивании, охладить, отфильтровать. Осадок, содержащий катионы II-III групп, промыть холодной водой. Раствор содержит катионы I группы и частично Са²⁺. Открыть ион Са²⁺ реакцией с серной кислотой в присутствии спирта или ацетона и реакцией с оксалатом аммония. Кристаллы CaSO₄ рассмотреть под микроскопом.

4. Анализ осадка.

Осадок, содержащий хлориды и сульфаты катионов II и III групп, анализируют путём последовательной обработки его различными реагентами. Если при действии какого-либо реагента в растворе обнаружен компонент, который растворяется при действии данного реагента, то обработка осадка повторяется несколько раз до полного удаления растворяющегося компонента из осадка.

а) обнаружение катионов Pb²⁺ и удаление PbCl₂.

Осадок на фильтре обработать горячей водой, в которой рас творится PbCl₂. В растворе обнаружить Pb²⁺ реакцией с KJ, К₂CrO₄. Если катионы свинца обнаружены, осадок следует обработать горячей водой до полного удаления из осадка PbCl₂ и отрицательной реакции на Pb²⁺.

б) обнаружение катионов Hg₂²⁺ и удаление Hg₂Cl₂.

Часть осадка после удаления PbCl₂ перенести на часовое стекло или в фарфоровую чашку и обработать раствором аммиака. Почернение свидетельствует о присутствии Hg₂Cl₂. Если ионы ртути есть, тогда ко всему осадку добавляют по 1 мл 0,5М HCl и Br₂+H₂O для растворения хлорида ртути (I). В фильтрате можно обнаружить Hg₂²⁺, что подтверждает наличие Hg₂²⁺ в исходной смеси. Если катионы ртути не обнаружены, обработку осадка смесью растворов HCl и Br₂+H₂O не проводить.

в) обнаружение катионов Ag⁺ и отделение AgCl.

Осадок промыть 25%-ным раствором NH₃. К фильтрату добавить раствор азотной кислоты до кислой среды для разрушения комплекса. В присутствии Ag⁺ обнаруживается образование белого осадка AgCl.

г) отделение PbSO₄.

Если обнаружены катионы Pb²⁺, для удаления сульфата свинца осадок обработать 2М раствором едкого натра до полного удаления PbSO₄ из осадка. Полноту удаления можно проверить следующим образом: подкислить часть фильтрата для разрушения [Pb(OH)₃]^– и открыть катионы свинца одной из характерных реакций (KJ, K₂CrO₄).

д) переведение сульфатов катионов III группы в карбонаты.

Оставшийся осадок перенести в пробирку, добавить насыщенный раствор карбоната натрия и нагреть при перемешивании. Слить раствор, осадок обработать новой порцией Na₂CO₃. Обработку осадка повторять несколько раз до полного перевода сульфатов в карбонаты (повторять 3-4 раза).

е) растворение карбонатов III группы.

К осадку после многократной обработки содой добавить 2М раствор уксусной кислоты и нагреть. Осадок должен раствориться. Если не весь осадок растворился, его нужно отделить, уксуснокислый фильтрат сохранить, осадок вновь обработать содой. Затем растворить в кислоте и присоединить к первому раствору.

В растворе – катионы бария, стронция и следы катионов кальция.

ж) обнаружение и отделение катионов бария.

К части уксуснокислого раствора добавить несколько капель ацетата натрия для создания буферного раствора. Раствор бихромата калия нагреть. В присутствии катионов бария выпадает желтый осадок хромата бария. Если катионы бария обнаружены, то их необходимо удалить из всего уксусного раствора аналогично. Проверить на полноту удаления.

В фильтрате – катионы стронция, следы катионов кальция и бихромат-ионы.

з) отделение и обнаружение катионов стронция.

Добавить к полученному фильтрату насыщенный раствор карбоната натрия до щелочной реакции и нагреть.

Катионы стронция и кальция осаждаются в виде карбонатов. Раствор профильтровать. Осадок, содержащий карбонаты, промыть водой, затем растворить в 2М уксусной кислоте на фильтре.

В отдельной порции фильтрата обнаружить катионы стронция реакцией с гипсовой водой при нагревании на водяной бане. Образование через некоторое время белого необильного осадка указывает на присутствие катионов стронция.

Если катионы стронция обнаружены, то ко всему фильтрату добавить насыщенный раствор сульфата аммония, катионы стронция осаждаются, катионы кальция остаются в растворе в виде комплексной соли (NH₄)₂[Ca(SO₄)₂]. Отфильтровать.

и) открытие катионов кальция.

Фильтрат после отделения катионов стронция разделить на 2 пробирки. В одной подтвердить присутствие катионов кальция реакцией с оксалатом аммония, в другой – добавлением спирта или ацетона, вызывающего осаждение сульфата кальция вследствие уменьшения его растворимости. Рассмотреть образовавшиеся кристаллы под микроскопом.

Сделать вывод о катионном составе осадка.

Проверить решение аналитической экспериментальной задачи у преподавателя. Если задача решена правильно, описать её по рекомендованному плану с уравнениями происходящих реакций или результаты занести в таблицу.

25