Частные реакции и ход анализа катионов I, II, II

3.3. Реакции иодид-иона.

Из иодидов нерастворимы в воде AgJ; PbJ2; Hg₂J₂; HgJ₂; Cu₂J₂. Ион J ^– бесцветен.

3.3.1. Реакция с нитратом  серебра. AgNO₃ образует с ионом бледно-желтый творожистый осадок иодида серебра:

 J ^- + Ag⁺ = ↓AgJ

Осадок нерастворим  в HNO₃ и в NH₄OH, но легко переходит в раствор при добавлении Na₂S₂O₃:

AgJ + 2Na₂S₂O₃ = Na₃[Ag(S₂O₃)₂] + NaJ

От действия цинковой пыли в присутствии воды или 2н H₂SO₄, AgJ разлагается с выпадением серебра:

2AgJ + Zn = ZnJ₂ + 2 Ag↓

Выполнение  реакции. Берут 2-3 капли раствора KJ и добавляют 2-3 капли раствора AgNO₃. Полученный осадок делят на три части и испытывают действием NH₄OH, Na₂S₂O₃, Zn.

3.3.2. Нитрата натрия (или калия) окисляет J ^– в кислой среде до J₂:

2KJ + 2KNO₃ + 2H₂SO₄ = J₂ + 2NO + 2K₂SO₄ + 2H₂O

Выделившийся J₂ обнаруживают по посинению крахмала или по окрашиванию бензина (бензола) в фиолетовый цвет.

Выполнение  реакции. К 1=2 каплям раствора KJ приливают столько же раствора KNO₃, подкисляют 2н H₂SO₄ и добавляют 1-2 капли крахмального клейстера. Синяя окраска адсорбционного соединения йода с крахмалом при нагревании исчезает, при охлаждении снова появляется.

3.3.3. Реакция с солями  свинца. Растворимые соли Pb²⁺ дают с ионами J ^– желтый осадок иодида серебра:

2J ^- + Pb ²⁺ = ↓PbJ₂

PbJ₂ растворяется в воде при нагревании, а при охлаждении снова выпадает в виде красивых золотистых кристаллов.

Выполнение  реакции. Берут 2-3 капли раствора KJ и добавляют 2-3 капли соли Pb(NO₃)₂.

 

4. ЧАСТНЫЕ РЕАКЦИИ  ТРЕТЬЕЙ АНАЛИТИЧЕСКОЙ

ГРУППЫ АНИОНОВ.

К III группе анионов относятся  нитрат-ион NO₃ ^–, нитрит-ион NO₂ ^– . Соли этих ионов, в том числе бариевые и серебряные, хорошо растворимы в воде. Группового реагента на анионы III группы нет.

4.1. Реакции нитрат-иона.

4.1.1. Реакция с сульфатом  двухвалентного железа. FeSO₄ восстанавливает ион NO₃ ^– в кислой среде до окиси азота:

2NaNO₃ + 6FeSO₄ + 4H₂SO₄ = 2NO + Na₂SO₄ + 3Fe₂(SO₄)₃ + 4H₂O

получающаяся NO дает с FeSO₄ комплексное соединение [Fe(NO)SO₄] бурого цвета:

FeSO₄ + NO = [FeNOSO₄]

Выполнение  реакции. К 2-3 каплям раствора NaNO₃ на часовом стекле поместите кристалл FeSO₄•7H₂O и добавьте каплю концентрированной H₂SO₄. Вокруг кристалла появляется бурое кольцо [FeNOSO₄]. Ион NO₂ ^– тоже дает эту реакцию.

4.1.2. Реакция с алюминием  и щелочью. Металлический алюминий в присутствии щелочи восстанавливает ион NO₃ ^– до аммиака:

3NaNO₃ + 8Al + 5NaOH = 3NH₃↑ + 8 NaAlO₂

Выполнение  реакции. К 2-3 каплям раствора NaNO₃ добавляют кусочек алюминия, 1-2 капли раствора NaOH и нагревают. Подносят к отверстию пробирки влажную лакмусовую (или фенолфталеиновую) бумажку. Ион NO₂ ^– также дает эту реакцию. Ион NH₄⁺ предварительно удаляют кмпячением раствора со щелочью.

4.2. Реакции нитрит-иона.

4.2.1. Реакции с кислотами. Разбавленные минеральные кислоты разлагают нитриты с выделением бурой NO₂:

2NaNO₂ + H₂SO₄ = ↑NO₂ + NO + NaSO₄ + H₂O

Выполнение  реакции. К 2-3 каплям раствора NaNO₂ добавляют 2-3 капли раствора 2н HCl.

4.2.2. Реакция с раствором  иодида калия. В слабокислой среде нитриты окисляют ион J ^– до свободного йода.

Выполнение реакции. К 2-3 каплям раствора KNO₂ прибавляют столько же 2н H₂SO₄. 2-3 капли раствора KJ и 1-2 капли бензина (бензола) или раствора крахмала. Бензин окрашивается йодом в фиолетовый цвет, а крахмал дает синее окрашивание.

4.2.3. Реакция с антипирином. В кислой среде нитрит натрия дает с антипирином изумрудно-зеленый окрашивание вследствие образования нитрозоантипирина.

NaNO₂ + HCl = HNO₂ + NaCl

 

Выполнение реакции. Смешивают  каплю раствора нитрита натрия с 10 каплями раствора антипирина и 10 каплями раствора H₂SO₄.

4.2.4. Реакция с сульфаниловой  кислотой и α-нафтиламином.

При взаимодействии сульфаниловой  кислоты с нитритом натрия в нейтральной  среде образуется диазосоединение, вступающее в реакцию азосочетания с α-нафтиламином. В итоге образуется азокраситель, придающий реакционной смеси ярко-красную окраску.

Выполнение  реакции. Смешивают 3 мл воды с каплей раствора нитрита натрия, 3 каплями раствора сульфаниловой кислоты и 3 каплями раствора нафтиламина.

4.2.5. Удаление нитрит-иона. Анион NO₂ имеет много общих реакций с ионом NO₃ ^-. Поэтому нередко ионы NO₂ ^– удаляют пред открытием ионов NO₃^-. Достигается это нагреванием раствора нитрита с твердым NH₄Cl или (NH₄)₂SO₄.

NaNO₂ + NH₄Cl               ↑N₂ + NaCl + 2H₂O

Выполнение реакции. К 3-4 каплям раствора нитрита натрия прибавляют твердого NH₄Cl до насыщения и 4-5 минут нагревают. Полноту удаления иона NO₂ ^– проверяют реакцией с KJ.

4.3. Реакции ацетат-ионов.

4.3.1. Реакции с кислотами.

CH₃COONa + HCl = CH₃COOH + NaCl

При действии кислот на соли уксусной кислоты выделяется свободная уксусная кислота, обладающая характерным запахом.

Выполнение  реакции. 5 капель раствора CH₃COONa  с 5 каплями раствора H₂SO₄, нагревают и определяют запах паров.

4.3.2. Реакция с хлоридом  железа (III) FeCl₃.

FeCl₃ + 3CH₃COONa = Fe(CH₃COO)₃ + 3NaCl

3Fe(CH₃COO)₃ + 2H₂O = [Fe(CH₃COO)₆(OH)₂]CH₃COO + 2CH₃COOH

Сначала образуется осадок красно-бурого ацетата железа (III); при  разбавлении водой он превращается в комплексное соединение.

Выполнение  реакции. Смешивают 10 капель раствора ацетата натрия с 4 каплями раствора FeCl₃ и 10 каплями воды. Смесь подогревают.

 

 

 

 

Контрольная  работа № 4

 

ХОД АНАЛИЗА АНИОНОВ I, II, III ГРУПП.

Исходный раствор делят  на три части – одну для предварительных  испытаний, вторую – для систематического анализа, третью – в качестве запасного раствора.

 

5.1. Предварительные испытания.

5.1.1. Определение реакции  раствора (с помощью индикаторной  бумажки). Если среда кислая (рН 1-2), то возможны два варианта:

а) кислый раствор не имеет  запаха – отсутствуют CO₃ ^2-, S₂O₃ ^2-, SO₃ ^2-, NO₂ ^–;

б) кислый раствор имеет  запах – в растворе нет CO₃ ^2- и S₂O₃ ^2-, но присутствуют SO₃ ^2- или NO₂ ^– (или оба вместе).

Если среда щелочная, возможно присутствие всех рассматриваемых  анионов.

5.1.2. Проба на анионы I группы и открытие иона SO₄ ^2-.

К 2 каплям исходного раствора добавляют 2 капли Ba(OH)₂ (если раствор кислый) или BaCl₂ (если щелочной).

Выпадение белого осадка указывает на присутствие анионов I группы. Добавляют еще 2 капли BaCl₂ и пытаются растворить осадок в избытке 2н HCl. Если осадок растворился в HCl – анион SO₄ ^2- отсутствует, не растворился -  SO₄ ^2- присутствует.

5.1.3. Пробы на анионы  второй группы. К 2 каплям исходного раствора добавляют 2 капли 2н HNO₃ и 3 капли раствора AgNO₃. Выпадение осадка 1 указывает на присутствие анионов II группы. Осадок 1 центрифугируют, промывают и оставляют для анализа по п.5.3.

5.1.4. Проба на анионы  восстановители.

К 2 каплям исследуемого раствора добавляют 4 капли 2н H₂SO₄ и каплю 0,01н KMnO₄, перемешивают. Исчезновение малиновой окраски перманганата указывают на возможное присутствие ионов NO₂ ^-, SO₃ ^2-, S₂O₃ ^2-, Cl ^-, J ^–. Если малиновая окраска перманганата не исчезает, есть основание считать, что эти ионы отсутствуют.

5.1.5. Проба на анионы-окислители (NO₂ ^-).

К 2 каплям исследуемого раствора добавляют 2-3 капли раствора уксусной кислоты и столько же раствора иодистого калия. Появление бурой окраски (ввиду выделения йода) укажет на присутствие в растворе окислителей (в нашем случае NO₂ ^-). Если йод не выделяется,  NO₂ ^– и другие окислители отсутствуют.

 

5.2. Ход анализа I группы.

Если предварительно испытаниями установлено присутствие  анионов I группы, то их открывают последовательно в следующем порядке:

5.2.1. Открытие карбонат-ионов. К 5-6 каплям исследуемого раствора добавляют равный объем перекиси водорода (если присутствуют ионы восстановители, перекиси водорода добавлять не нужно) и открывают с помощью реакции 2.3.2.

5.2.2. Открытие иона S₂O₃ ^2-. Для открытия S₂O₃ ^2- (тиосульфат-иона) к 2-3 каплям исследуемого раствора добавляют 2-3 капли 2н HCl. Образование желтовато-бурой мути указывает на присутствие S₂O₃ ^2-.

5.2.3. Открытие фосфат-иона. Для открытия фосфат-иона сначала окисляют ионы-восстановители нагреванием 2 капель исследуемого раствора с 2 каплями конц. азотной кислоты. Капля полученного раствора добавляется к 5-6 каплям предварительно нагретой молибденовой жидкости. Выпадение желтого осадка указывает на присутствие фосфат-ионов.

5.2.4. Открытие аниона SO₃ ^2- осуществляется либо реакцией с фуксином (оп. 2.6.2.), либо с нитропруссидом (оп. 2.6.3.). При отсутствии этих реактивов к исходной смеси добавляют раствор соли стронция, осадок центрифугируют, промывают, добавляют 3 капли SO₃ ^2- H₂SO₄ и 1 каплю 0,01н KMnO₄. Исчезновение малиновой окраски укажет на присутствие ионов SO₃ ^2-.

5.3. Ход анализа II группы анионов.

Осадок полученный в  оп. 5.1.3 обрабатывают 15% раствором смеси (NH₄)₂CO₃ + NH₄HCO₃. При этом AgCl переходит в центрифугат I, AgBr и AgJ остаются в осадке II:

ОСАДОК I AgCl, AgBr, AgJ

(NH₄)₂CO₃ + NH₄HCO₃

 

         ОСАДОК II AgBr, AgJ                       ЦЕНТРИФУГАТ I [Ag(NH₃)₂]Cl

             

 

ОСАДОК III AgJ        ЦЕНТРИФУГАТ II                  ОСАДОК IV AgCl

   на анализ                     [Ag(NO₃)₂]Br                           не анализируется

                                        HNO₃

 

                              ОСАДОК V

                       не анализируется AgBr

 

К центрифугату I добавляют HNO₃ до явно кислой реакции. Образование белого осадка IV укажет на присутствие ионов Cl ^-.

Осадок II обрабатывают избытком 25% NH₄OH, энергично перемешивают и центрифугируют. В осадке III остается  AgJ, указывающий на присутствие йода, в центрифугате II – аммиачный комплекс [Ag(NH₃)₂]Br. Подкисляют центрифугат II азотной кислотой до явно кислой реакции. Образование желтоватого осадка V укажет на присутствие ионов брома.

Полезно провести реакции  на Br ^– и J ^– с помощью опытов 3.2.2 и 3.3.2 – взяв по 1-2 капли исходного раствора смеси анионов.

5.4. Ход анализа анионов III группы.

Если в оп. 5.3 обнаружены J-ионы, то анионы NO₂ ^– отсутствуют, так как при совместном присутствии они реагируют с окислением J ^– до свободного йода.

5.4.1. Открытие NO₂ ^– производят в отдельных порциях с помощью реакций 4.2.1, 4.2.3, 4.2.4, и затем удаляют его, как описано в оп. 4.2.5.

5.4.2. Открытие NO₃ ^– и CH₃COO ^– производят также из отдельных порций исходного раствора с помощью реакций 4.1.1 (после удаления NO₂) и 4.3.1 соответственно.

 

Оформление  результатов, полученных при выполнении лабораторной работы:

Найдены анионы I аналитической  группы. . . . . . . .

-//- -//-    анионы II аналитической группы. . . . . . .

-//- -//-    анионы III аналитической группы. . . . . . .

 

 

 

Контрольные вопросы:

1. Какие анионы относятся к I аналитической группе?
2. В чем растворяется осадок сульфата свинца?
3. Почему обесцвечивается иод при взаимодействии с сульфитами?
4. Что образуется при воздействии избытка тиосульфата натрия на раствор нитрата серебра?
5. Какое соединение бора окрашивает пламя в зеленый цвет?
6. Какие анионы относятся ко II аналитической группе? Разберите действия группового реактива.
7. Какими реакциями можно обнаружить Cl^-, Br^-, J^-, S^2- в присутствии друг друга?
8. Какие анионы относятся к III аналитической группе?
9. Какими реакциями можно открыть нитрат-ион в присутствии нитрит-иона?
10. Разберите схему открытия при совместном присутствии: SO₄^2-, S₂O₃^2-, SO₃^2-, S^2- ; NO₃^-, NO₂^-, CrO₄^2- ; Cl^-, Br^-, J^- ; CO₃^2-, C₂O₄^2-, PO₄^3-, SO₄^2- ; CH₃COO^-, S^2-, SO₃^2-.