1 курс / Химия / analiticheskaya_khimia инфа

Реакция с йодом. К 2-3 каплям раствора J2 добавляют одну каплю крахмала, 3 – 5 капель раствора, содержащего тиосульфат-ионы и2-3 капли1МраствораН2SО4. Синийрастворобесцвечивается:

2S2О32- + J2 = S4О62- + 2J-.

Эта реакция имеет большое значение в количественном титриметрическом анализе.

Реакция с сульфатом меди. В пробирку вносят 2-3 капли тиосульфата натрия, прибавляют 2-3 капли раствора сульфата меди (II) и осторожно нагревают пробирку. Выпадает черный осадок сульфида

меди (I):

2Сu2+ + 3S2О32- → Сu2S2О3 + S4О62-;

Сu2S2О3 + Н2О → Сu2S + Н2SО4.

7.2. Анализ смеси анионов первой группы

Обнаружение анионов можно проводить дробным методом, в отдельных порциях раствора и в произвольной последовательности.

Обнаружение SО42-. Несколько капель исследуемого раствора подкисляют 2М раствором НСl (до кислой реакции) и прибавляют раствор ВаСl2. В присутствии сульфат-ионов выпадает белый осадок ВаSО4, нерастворимый в минеральных кислотах.

Обнаружение S2О32-. Порцию исследуемого раствора подкисляют 2М раствором НСl и нагревают. В присутствии S2О32- появляется беловатая или желтоватая муть (сера). Тиосульфат-ионы можно обнаружить при помощи реакции с АgNО3.

Обнаружение SО32- в присутствии S2О32-. Определяют рН анали-

зируемого раствора до и после прибавления йодной воды. В результате окисления ионов SО32- рН раствора понижается:

SО32- + J2 + Н2О = SО4 2- + 2J- + 2Н+.

При взаимодействии J2 с ионами S2О32- рН раствора остается без изменений:

2S2О32- + J2 = S4О62- + 2J-.

70

Обнаружение СО32-. Если в растворе присутствуют ионы SО32- и S2О32-, то исследуемый раствор обрабатывают сначала избытком КМnО4 до розовой окраски, затем помещают в пробирку с известковой водой и приливают 1М раствор Н2SО4.

ОбнаружениеРО43-. Проводятреакциюсмолибдатомаммония. Схема анализа смеси анионов 1-й аналитической группы пред-

ставлена на рис. 12.

Осаждение анионов 1-й группы Реагент: BAСl2

Рис. 12. Анализ смеси анионов 1-й аналитической группы

71

7.3. Контрольные вопросы

1.На какие аналитические группы можно разделить анионы по их отношению к двум реактивам: хлориду бария и нитрату серебра?

2.Почему проводят реакции с хлоридом бария в нейтральной или

вслабощелочной среде, а с нитратом серебра в присутствии азотной кислоты?

3.Какими способами можно разделить анионы РО43- и SО32-?

4.Каким реагентом и в каких условиях можно обнаружить карбо- нат-ион?

5.Что такое магнезиальная смесь?

6.Почему выпавший белый осадок при действии на тиосульфатионы азотнокислого серебра затем желтеет, потом буреет и в конце становится черным?

7.Какими реакциями можно доказать присутствие в растворе сульфат-иона?

8.О чем свидетельствует помутнение известковой воды при реакции солей угольной кислоты с минеральными кислотами?

9.Почему желтый цвет йодной воды при реакции на сульфитионы обесцвечивается?

10.Почему при действии на тиосульфат-ионы сильной кислоты раствор мутнеет?

11.Что представляет собой молибденовая жидкость?

12.Какие соединения могут образоваться при действии на сульфат свинца щелочей или солей ацетата натрия или аммония?

13.Почему в результате реакции восстановления сульфит-иона металлическим цинком в кислой среде фильтровальная бумага, смоченная азотнокислым свинцом, чернеет?

Лабораторная работа № 8. Анионы второй аналитической группы (Сl-, Вr-, J-, S2-)

Цель работы: ознакомление с основными реакциями на анионы второй аналитической группы.

Ко второй аналитической группе анионов относят хлорид-

ион Сl-, бромид-ион Вr-, иодид-ион J-, сульфид-ион S2-, осаждаемые раствором нитрата серебра АgNО3 в присутствии азотной кислоты. Хлорид бария с анионами второй группы осадков не образует.

72

Осажденные галогениды серебра: АgСl (белый творожистый осадок), АgВr (желтоватый осадок), АgJ (желтый осадок), а также Аg2S (осадок черного цвета) не растворяются в разбавленной азотной кислоте. АgСl растворим в NН4ОН и 12%-м растворе (NН4)2СО3; АgВr – только в концентрированном растворе NН4ОН; АgJ и Аg2S нерастворимы даже в концентрированном растворе аммиака, однако Аg2S при нагревании растворяется в разбавленной азотной кислоте.

8.1. Экспериментальная часть

8.1.1. Реакции хлорид-иона

Реакция с нитратом серебра. К 2-3 каплям раствора, содержащего хлорид-ионы, добавляют 2-3 капли раствора АgNО3. Образуется белый творожистый осадок, нерастворимый в НNО3, но легко растворимый в NН3, (NН4)2СО3, КСN и Nа2S2О3:

Сl- + Аg+ = АgСl↓; АgСl + 2NН3 = [Аg(NН3)2]Сl;

АgСl + 2(NН4)2СО3 = [Аg(NН3)2]Сl + 2NН4НСО3; АgСl + 2КСN = КАg(СN)2 + КСl;

АgСl + 2 Nа2S2О3 = Nа3Аg(S2О3)2 + NаСl.

При подкислении раствора, содержащего Аg(NН3)2Сl, раствором НNО3 снова выпадает осадок АgСl:

Аg(NН3)2Сl + 2НNО3 = АgСl↓ +2NН4NО3.

Осадок АgСl темнеет на свету вследствие выделения элементного серебра:

2 АgСl = 2Аg + Сl2↑.

Реакция с сильными окислителями. В пробирку вносят 2-3 капли раствора NаСl, прибавляют немного диоксида марганца или перманганата калия, или диоксида свинца и 2 капли концентрированной Н2SО4. Нагревают пробирку с этой смесью. Осторожно обнаруживают хлор по запаху и йодкрахмальной бумажкой, поднесенной

73

к отверстию пробирки (на бумаге возникает синее пятно). Реакцию

следует проводить под тягой.

2МnО4- + 10Сl- + 16Н+ → 5Сl2 + 2Мn2+ + 8Н2О; МnО2 + 2Сl- + 4Н+ → Сl2 + Мn2+ + 2Н2О;

Сl2 + 2J- → 2Сl- + J2.

8.1.2. Реакции бромид-иона

Реакция с нитратом серебра. К 2-3 каплям раствора, содержащего бромид-ионы, добавляют 2-3 капли раствора АgNО3. Образуется бледно-желтый осадок. Окраска осадка зависит от размеров частиц.

Аg+ + Вr- → АgВr.

Часто осадок получается белым, он нерастворим в НNО3, малорастворим в NН3, хорошо растворим в Nа2S2О3 с образованием тиосульфатного комплекса серебра (I) [Аg(S2О3)2]3-:

АgВr + 2S2О32- → [Аg(S2О3)2]3- + Вr-.

Предел обнаружения бромида – 5 мкг.

Реакция с сильными окислителями. К 1-2 каплям раствора, содер-

жащего бромид-ионы, прибавляют 2-3 капли 1М раствора Н2SО4 и 1-2 капли хлорной воды, раствор буреет вследствие выделения свободного Вr2. Добавляют несколько капель СНСl3, ССl4 или С6Н6 и встряхивают. Слой органического растворителя окрашивается в оранжевый цвет. Предел обнаружения бромида – 50 мкг.

2Вr- + Сl2 = Вr2 + 2Сl-.

При избытке хлорной воды бурая окраска раствора исчезает, так как Вr2 окисляется до ВrCl:

Вr2 + Сl2 = 2 ВrCl.

В качестве сильных окислителей можно применять КМnО4, МnО2, КВrО3, NаСlО и др.

74

8.1.3. Реакции иодид-иона

Реакция с нитратом серебра. К 2-3 каплям раствора, содержащего иодид-ионы, добавляют 2-3 капли раствора АgNО3. Образуется желтый осадок, нерастворимый в НNО3 и NН3, но хорошо растворимый в КСN и Nа2S2О3:

J- + Аg+ → АgJ↓.

Предел обнаружения иодида – 1 мкг.

Реакция с нитратом свинца. В пробирку вносят 2-3 капли раствора КJ, прибавляют 1-2 капли раствора Рb(NO3)2. Образуется желтый осадок иодида свинца РbJ2:

2J- + Рb2+ → РbJ2↓.

Осадок растворяется в воде при нагревании. При охлаждении раствора иодид свинца выделяется в виде красивых золотистых чешуйчатых кристаллов (реакция «золотого дождя»).

Реакция с сильными окислителями. К 1-2 каплям раствора, содер-

жащего иодид-ионы, добавляют 2-3 капли 1М раствора Н2SО4, 1-2 капли хлорной воды и несколько капель СНСl3, ССl4 или С6Н6 и встряхивают. Слой органического растворителя окрашивается в фиолетово-розовый цвет:

2J- + Сl2 = 2Сl- +J2.

При дальнейшем добавлении хлорной воды окраска исчезает, так как J2 окисляется до иодат-иона:

J2 + 5Сl2 + 6Н2О = 2JО3- + 10Сl- + 12Н+.

Возможно обнаружение Вr- и J- при совместном присутствии. При постепенном действии на раствор, содержащий Вr- и J-, хлорной воды слой органического растворителя вначале окрашивается в фиолетоворозовый цвет (J2), потом обесцвечивается, и, наконец, появляется оранжевая окраска (Вr2).

Предел обнаружения иодида – 40 мкг.

75

8.1.4. Реакции сульфид-иона

Реакция с нитратом серебра. К 1-2 каплям раствора, содержащего сульфид-ионы, прибавляют 1-2 капли раствора АgNО3. Образуется черный осадок Аg2S, нерастворимый в NН3, КСN и Nа2S2О3, но растворимый при нагревании в 2М растворе НNО3.

S2- + 2Аg+ = Аg2S↓;

Аg2S + 4НNО3 = 2АgNО3 + S +2NO2 + 2Н2О.

Реакция с ацетатом свинца. В пробирку помещают 2-3 капли

Nа2S и такой же объем 2М раствора НСl. Ощущается характерный

запах сероводорода.

S2- + 2Н+ ↔ Н2S.

При избытке ионов водорода равновесие смещается вправо, и образующийся сероводород удаляется из сферы реакции.

К отверстию пробирки подносят полоску фильтровальной бумаги, смоченной раствором ацетата свинца. Бумага чернеет вследствие выделения черного сульфида свинца:

Н2S + (СН3СОО)2Рb → РbS + 2СН3СООН.

Реакция с солями кадмия. К 1-2 каплям раствора, содержащего сульфид-ионы, прибавляют 1-2 капли раствора СdSO4, СdCl2 или небольшое количество СdСО3. Образуется желтый осадок, растворимый в концентрированной НСl или разбавленной НNO3:

S2- + Сd2+ = СdS↓;

СdS + 4НСl = Н2СdCl4 + Н2S↑;

3СdS + 8НNO3 = 3Сd(NO3)2 + 3S + 2NО + 4Н2О.

Реакция с нитропруссидом натрия. В пробирку вносят 2-3 капли свежеприготовленного раствора Nа2S или (NН4)2S, прибавляют 3-4 капли раствора NаОН или аммиака и каплю раствора нитропруссида натрия Nа2[Fe(CN)5NO]. Раствор окрашивается в фиолетовый цвет с образованием комплексного аниона состава [Fe(CN)5NOS]4-:

S2- + [Fe(CN)5NO]2- ↔ [Fe(CN)5NOS]4-.

76

8.2. Анализ смеси анионов второй группы

Систематический анализ. Обнаружение S2-. К порции исследу-

емого раствора прибавляют 2М раствор НСl. В присутствии S2- выде-

ляется Н2S, а фильтровальная бумага, смоченная раствором соли свинца и помещенная в пары Н2S, покрывается блестящим коричне-

во-черным налетом РbS.

Отделение S2--ионов. К нейтральному или слабощелочному ис-

следуемому раствору прибавляют при нагревании раствор ZnSO4 до полного осаждения ZnS. Осадок ZnS отделяют и приступают к обна-

ружению в растворе (центрифугате) ионов Сl-, Вr-, J-.

К 2-3 каплям центрифугата прибавляют 3-4 капли 2М раст-

вора НNО3 и 2-3 капли АgNО3, полученный осадок отцентрифугиру-

ют, промывают 1-2 мл 12%-го раствора (NН4)2СО3. В результате ре-

акции комплексообразования хлорид-ионы из осадка в виде

[Аg(NН3)2]Сl перейдут в раствор. Осадок, содержащий ионы Вr- и J-,

отделяют центрифугированием. К центрифугату, разделивегонадвеча-

сти, приливают соответственно несколько капель 2М раствора НNO3 до кислой реакции к одной части и 3-4 капли раствора КВr к другой ча-

сти. Помутнение первого раствора и выпадение желтоватого осадка во втором растворе свидетельствует о присутствии ионов Сl-.

Обнаружение Вr- и J- проводят в отдельной порции исследуемого раствора действием хлорной воды и бензола.

Схема анализа анионов 2-й аналитической группы приведена на рис. 13.

77

Начало

Нет

Выпадение

осадка

Рис. 13. Анализ смеси анионов 2-й и 3-й аналитических групп

78

8.3.Контрольные вопросы

1.На какие группы можно разделить анионы на основании их окислительных или восстановительных свойств? Какие реактивы используют в этом случае в качестве групповых?

2.Какой из анионов будет осаждаться первым при действии на реакционную смесь, содержащую анионы J-, Вr-, Сl-, нитратом серебра?

3.Как можно открыть J--, Вr--, Сl--ионы в присутствии S2--иона? Укажите несколько способов анализа.

Лабораторная работа № 9. Анионы третьей аналитической группы (NО3-, NО2-, СН3СОО-)

Цель работы: ознакомление с основными реакциями на анионы третьей аналитической группы.

К третьей аналитической группе анионов относят нитрат-

ион NО3- и нитрит-ион NО2-, ацетат-ион СН3СОО-. Групповой реактив отсутствует, катионы Ва2+ и Аg+ с анионами 3-й группы осадков не образуют. Большинство нитратов, нитритов и ацетатов растворимо в воде (нитрит серебра АgNО2 растворяется при нагревании).

Для обнаружения ионов NО2- и NО3- применяют реакции окисле- ния-восстановления. Анион NО2- имеет много общих реакций с ионом NО3- (с дифениламином и др.). Открытие аниона NО3- в присутствии NО2- проводят только после полного удаления нитрит-ионов из раствора. Удаление NО2- в виде свободного азота возможно нагреванием раствора с твердым хлоридом аммония NН4Сl:

NН4+ + NО2- → N2↑ +2Н2О.

Полноту удаления ионов NО2- проверяют действием КJ в присутствии крахмала.

Открытие ионов СН3СОО- проводится частными реакциями. Все указанные анионы бесцветны.

79