7. Анализ смеси катионов II группы с сульфатами

Если задача дана в виде раствора с осадком сульфатов катионов II группы, то следует прибавить несколько капель разбавленной H₂SO₄ до полного осаждения, нагревать в течение 3-5 минут и центрифугировать.

7.1. Открытие кальция в центрифугате проделать согласно 6.1.

Анализ осадка

Сульфаты катионов второй группы не растворяются в кислотах, поэтому их сначала переводят в карбонаты выщелачиванием (см. п. 5.4.). Если осадок карбонатов полностью не растворится в уксусной кислоте, то его отделить центрифугированием, а полученный раствор анализировать так, как описано в 6.2.-6.4.

По выполненной работе составить подробный отчет, сделать вывод о составе полученной смеси ионов.

Вопросы для повторения

1. Написать реакции действия группового реагента на катионы II группы. Какой ион может остаться в растворе?

2. Написать реакции действия карбоната натрия на катионы II группы.

3. Написать реакцию взаимодействия хлорида бария с бихроматом калия. Для чего реакцию проводят в присутствии ацетата натрия?

4. При действии бихромата калия на нейтральный раствор смеси катионов II группы не выпадает жёлтый осадок. Какого иона нет в смеси?

5. При добавлении гипсовой воды к смеси катинов II группы осадок не выпадает. Каких ионов нет в смеси?

6. Почему сульфат кальция легко переводится в карбонат, а сульфат бария – очень плохо? Сравнить их произведения растворимости.

7. Почему сульфаты катионов II группы не растворяются в уксусной кислоте, а карбонаты растворяются?

8. Можно ли ион стронция открыть в присутствии иона бария? Почему?

9. К раствору после отделения бария бихроматом добавили раствор соды до щелочной среды. Осадок не выпал. Каких ионов нет в растворе?

10. Свойства гидроксидов II аналитической группы.

11. Сравнить величины произведений растворимости сульфатов и карбонатов II аналитической группы. Указать наименее растворимый осадок.

12. Гидролиз солей катионов II группы.

13. Почему при действии на катион Ba²⁺ бихроматом калия выпадает осадок BaCrO₄, а не BaCr₂O₇?

14. Сущность выщелачивания.

15. Написать реакции действия хромата калия на ионы кальция и стронция.

8. Анализ раствора смеси I и II аналитических групп (без сульфатов)

8.1. Внешний вид смеси:

а) цвет раствора;

б) наличие осадка.

Предварительные выводы:

- если в результате определения рН исследуемой смеси среда кислая, то в растворе могут присутствовать ионы Hg₂²⁺, если среда почти нейтральная, то ионов Pb²⁺, Hg₂²⁺ может не быть в смеси;

- если среда нейтральная или кислая, а полученная задача без осадка, то, следовательно, нет хлоридов и сульфатов.

8.2. Отделение катионов I аналитической группы от II

К смеси прибавляют 6-10 капель 2н раствора НСl, при этом катионы I группы переходят в осадок (1) в виде хлоридов, а катионы II группы остаются в растворе (р-р 1).

Ag⁺ + Cl^-  AgCl

Pb²⁺ + 2Cl^-  PbCl₂

Hg₂²⁺ + 2Cl^-  Hg₂Cl₂

Получившуюся смесь перемешать стеклянной палочкой и, выждав 2-3 минуты (для более полного осаждения), центрифугировать.

Центрифугат (р-р 1), содержащий катионы II группы, перенести в чистую пробирку и, укрепив этикетку, поставить в штатив.

8.3. Отделение ионов Ag⁺ и обнаружение ионов Hg₂²⁺

К осадку (1) прилить 6-8 капель NH₄OH, перемешать, центрифугировать. Раствор (2) перелить в чистую пробирку, а осадок (2) сохранить. Выводы:

• если осадок (2) почернел, значит, в смеси присутствует ион ртути (I);

• если при прибавлении NH₄OH к осадку (1) он остался белым, значит, иона ртути нет, а в осадке ион свинца (II);

• если при добавлении NH₄OH к осадку (1) он полностью растворился, то, значит, в смеси отсутствуют ионы и ртути, и свинца, а ион серебра полностью перешёл в раствор (2):

AgCl + 2NH₄OH  [Ag(NH₃)₂]Cl + 2H₂O

Hg₂Cl₂ + 2NH₄OH  [Hg₂NH₂]Cl + 2H₂O + NH₄Cl и далее

[Hg₂NH₂]Cl  Hg +[HgNH₂]Cl

чёрный белый

PbCl₂ +2NH₄OH  Pb(OH)₂ +2NH₄Cl

белый белый

8.4. Обнаружение ионов Ag⁺

Раствор (2) (центрифугат) разделить на 2 пробирки:

а) в первую пробирку прибавить по каплям HNO₃ до рН5; в присутствии ионов серебра выпадает белая муть:

[Ag(NH₃)₂]Cl + 2HNO₃  AgCl + 2NH₄NO₃;

белый

б) во вторую пробирку прилить раствор KI, в присутствии Ag⁺ выпадает желтоватый осадок AgI:

[Ag(NH₃)₂]Cl + KI + 2H₂O  AgI + 2NH₄OH + KCl

Жёлтый

8.5. Отделение и обнаружение Pb²⁺

К осадку (2) прибавить 8-10 капель концентрированной NaOH до рН10, перемешать стеклянной палочкой, центрифугировать. Слить раствор в чистую пробирку:

Pb(OH)₂ + 2NaOH  Na₂[Pb(OH)₄]

концентрир.

К раствору (3) прибавить раствор K₂CrO₄ и 2н азотную кислоту до рН7. Выпадение жёлтого осадка PbCrO₄ указывает на наличие иона свинца:

Na₂[Pb(OH)₄] + K₂CrO₄ + 4HNO₃  PbCrO₄ + 2KNO₃ + 2NaNO₃ + 4H₂O

8.6. Обнаружение иона бария

Из раствора (1) взять 2-3 капли в отдельную пробирку и внести 2-3 капли СН₃СООNa и 1 каплю K₂Cr₂O₇. Выпадение жёлтого осадка BaCrO₄ говорит о наличии иона бария:

2BaCl₂ + K₂Cr₂O₇ + 2CH₃COONa + H₂O  2BaCrO₄ + 2KCl + 2NaCl + 2CH₃COOH

Если иона бария нет, то пропустить пункт 8.8.

8.7. Обнаружение иона кальция

Если обнаружен ион бария, то к 3-4 каплям раствора (1) прибавить 2-3 капли 2н H₂SO₄, центрифугировать. Одну каплю центрифугата нанести на предметное стекло и, после появления по краю капли кристаллов гипса, рассмотреть их под микроскопом.

Если иона Ba²⁺ нет, то реакцию обнаружения иона Са²⁺ проводят с раствором (1) на предметном стекле с 2н H₂SO₄.

8.8. Отделение иона бария

Если открыт ион бария, то ко всему раствору (1) добавить СН₃СООNа и K₂Cr₂O₇ до оранжевой окраски раствора над образовавшимся осадком, нагреть, центрифугировать.Осадок BaCrO₄ (5) отбросить, а раствор (5) исследовать на наличие ионов стронция.

8.9. Обнаружение иона стронция

К раствору (1) или к раствору (5) прибавить избыток насыщенного раствора (NH₄)₂SO₄ и нагреть на водяной бане 3-5 минут. В присутствии ионов стронция выпадает белый осадок SrSO₄, а ионы кальция остаются в виде растворимого комплекса: t

Sr²⁺ + SO₄^2-  SrSO₄

белый

Ca²⁺ + 2SO₄^2-  [Ca(SO₄)₂]^2-

По выполненной работе составить подробный отчет, сделать вывод о составе полученной смеси ионов.