close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

2397.Химические методы анализа

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Л.Ф. Попова
ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА
Лабораторный практикум
по аналитической химии
Издание второе
Учебное пособие
Архангельск
2013
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Учебное пособие написано в соответствии с программами курсов «Аналитическая химия» и «Качественный анализ» для студентов
2-го курса отделений химия, химия с дополнительной специальностью биология, биология с дополнительной специальностью химия
института естественных наук и биомедицины САФУ имени М.В. Ломоносова в качестве практикума для подготовки и выполнения лабораторных работ по аналитической химии (химические методы анализа). В работе представлены конкретные методики проведения аналитических исследований по изучению качественного и количественного состава неорганических соединений и отдельных классов органических соединений. Предложенные вопросы для самоконтроля позволяют закрепить, расширить и углубить знания студентов.
Пособие предназначено для студентов химических специальностей вузов, может быть использовано учителями и учащимися гимназий, лицеев и школ с углубленным изучением химии.
4
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ВВЕДЕНИЕ
Аналитическая химия – это раздел химической науки, разрабатывающий на основе фундаментальных законов химии и физики
принципиальные методы и приемы качественного и количественного
анализа атомного, молекулярного и фазового состава вещества.
Методы аналитической химии позволяют отвечать на вопросы о
том, из чего состоит вещество, какие компоненты входят в его состав.
Современная аналитическая химия включает в себя два основных
раздела: качественный анализ – обнаружение элементов, ионов,
функциональных групп, индивидуальных соединений в анализируемом объекте; количественный анализ – определение количественного содержания отдельных составных частей в исследуемом веществе.
Аналитическая химия относится к прикладным наукам, однако,
практическое значение ее весьма огромно и разнообразно. Значение
аналитической химии определяется как уровнем развития общества,
общественной потребностью в результатах анализа, так и уровнем
развития самой аналитической химии. Любой аналитик должен хорошо знать теоретические основы химии и в совершенстве владеть
умениями и навыками проведения качественного и количественного
анализа как неорганических, так и органических соединений. Поэтому задачей курса аналитической химии является закрепление и
углубление знаний по общей и неорганической химии, выработка
умений и навыков в обращении с химической посудой, реактивами,
приборами.
При проведении большинства аналитических исследований сначала определяют качественный, а затем количественный состав анализируемого объекта. При этом широко используются различные методы определения. По характеру измеряемого свойства или по способу регистрации соответствующего сигнала методы определения делятся на физические, физико-химические, химические и биологические.
Химические методы анализа базируются на химических реакциях, которые называются аналитическими. Они сопровождаются аналитическим сигналом, или эффектом, зависящим от природы вещества и его содержания в анализируемой пробе. Химические вещества,
применяемые для проведения аналитических реакций, называются
реагентами.
5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Данное учебное пособие представляет собой лабораторный
практикум, включающий в себя два больших раздела: «Качественный анализ» и «Количественный анализ». Оно содержит сведения об
основных химических методах качественного и количественного анализа. В нем даны конкретные методики проведения аналитических
исследований по определению качественного и количественного состава чистых химических соединений, искусственных смесей и природных объектов.
Примечание: Далее в тексте лабораторного практикума “*” будут отмечены дополнительные опыты, не обязательные к исполнению студентами.
6
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
РАЗДЕЛ 1. КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ
Качественный анализ
сводится к определению отдельных
ионов – катионов и анионов, так как при изучении состава неорганических соединений чаще всего приходится иметь дело с водными
растворами кислот, солей и оснований. Эти вещества являются электролитами и в водных растворах диссоциируют на ионы. Ионы делят
на аналитические группы. Наиболее распространенной классификацией катионов является кислотно-основная классификация. Она основана на различной растворимости хлоридов, сульфатов и гидроксидов. Групповыми реагентами являются серная и соляная кислоты,
щелочи и водный раствор аммиака. По данной классификации все катионы делятся на шесть аналитических групп (см. табл. 1).
Таблица 1
Группа
Первая
Вторая
Третья
Четвертая
Пятая
Шестая
Катионы
Групповой реагент
+
+
+
Na , K , NH4 , Li
Отсутствует
+
2+
2+
Ag , Pb , Hg2 , W (VI)
2N HCl
2+
2+
2+
Ca , Ba , Sr
2N H2SO4
3+
2+
3+
Al , Zn , Cr , Sn (II, IV),
2N NaOH, избыток
As (III, V), V (V), Mo (VI)
2+
Fe , Fe3+, Mg2+, Mn2+, Bi3+, Sb (III, V),
2N NaOH
Ti (IV), Zr (IV)
2+
Cu , Co 2+, Ni2+, Cd 2+, Hg2+
2N NH3•H2O, избыток
+
Классификация анионов более простая. Она основана на различной растворимости солей серебра и бария. По данной классификации все анионы делятся на три аналитические группы (см. табл. 2).
Таблица 2
Группа
Первая
Вторая
Третья
Анионы
SO4 , SO3 , CO32-, С2О42-, PO43-, SiO32-,
S2O32-, B4О72- или BO2-, AsO33-, AsO43S2-, Cl-, Br-, BrO3-, I-, IO3-, SCNNO3-, NO2-, CH3COO2-
2-
7
Групповой реагент
BaCl2 или Ba(NO3)2
AgNO3 + HNO3
Отсутствует
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
§ 1. Лабораторное оборудование
Качественные реакции выполняются преимущественно полумикро- и микрометодом, используя специальное лабораторное оборудование (см. рис. 1).
Центрифуга
Водяная баня
Палетка или капельная пластинка
Стеклянная посуда
Рис. 1. Оборудование для качественного анализа.
8
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ГЛАВА 1. КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ КАТИОНОВ
§ 2. Первая аналитическая группа катионов Na+, K +, NH4+, Li+
Группового реагента НЕТ.
Частные реакции катиона натрия - Na+
Сухой метод
Na+
K[Sb(OH)6]
Zn(UO2)3(CH3COO)8
1. Гексагидроксостибат (V) калия – K[Sb(OH)6] – образует с
солями натрия белый кристаллический осадок гексагидроксостибата
(V) натрия: Na+ + K[Sb(OH)6] = Na[Sb(OH)6]↓ + K+.
ОПЫТ. В пробирку с 2-3 каплями раствора соли натрия прибавьте равный объем реагента, потрите стеклянной палочкой внутреннюю поверхность пробирки (при необходимости пробирку охладите под струей холодной воды). Рассмотрите осадок, убедитесь, что
он кристаллический. Разделите осадок на три части и проверьте его
растворимость в горячей воде, растворах щелочи и HCl.
Данную реакцию можно провести и микрокристаллоскопически.
Для этого на предметное стекло нанесите каплю раствора соли натрия
и на некотором расстоянии 2 капли реагента. Соедините капли стеклянной палочкой, потирая ею по стеклу. Подсушите стекло над пламенем спиртовки, охладите на воздухе и рассмотрите осадок под
микроскопом. Выпавшие кристаллы имеют форму зерен (см. рис. 2).
Рис. 2. Кристаллы Na[Sb(OH)6]
Условия проведения опыта:
1. Полумикрометод, микрокристаллоскопический метод.
2. Среда нейтральная, т.к. в кислой среде осадок и реагент разрушаются с о бразованием аморфного осадка: Na[Sb(OH)6]↓ + HCl = НSbO3↓ + NaCl + 3H2O,
а в щелочной среде полученный осадок растворяется: Na[Sb(OH)6]↓ +
+ 2NaOH = Na3SbO4 + 4H2O. По этим причинам кислый анализируемый рас9
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3.
4.
5.
6.
твор предварительно подщелачивают K2CO3, а щелочной – подкисляют
CH3COOH до рН=7.
Реакцию проводить на холоду, т.к. при нагревании растворимость
Na[Sb(OH)6]↓ резко увеличивается.
Потирание стеклянной палочкой ускоряет выпадение осадка.
Растворы должны быть концентрированными, т.к. реакция малочувствительная.
Отсутствие других катионов, дающих подобные осадки (Li+, NH4+, Mg2+,
Ag+, Pb2+ и др.).
2. Сухой метод (проба на окрашивание пламени). Все летучие
соли натрия окрашивают бесцветное пламя спиртовки в интенсивножелтый цвет.
ОПЫТ. Нихромовую проволоку смочите концентрированным
раствором соляной кислоты, прокалите в пламени спиртовки. Эту
операцию повторите 2-3 раза для того, чтобы убедиться в чистоте
проволоки (пламя должно быть бесцветным). После этого смочите
проволоку раствором соли натрия и внесите сначала в основание
пламени, а затем в самую его горячую часть. Пламя окрасится в желтый цвет.
Условия проведения опыта:
1. Сухой метод.
2. Очищенная нихромовая проволока.
3. Отсутствие катионов, дающих более яркую окраску пламени.
*3. Октаацетат триуранила-цинка – Zn(UO2)3(CH3COO)8 –
при взаимодействии с солями натрия (при рН=7) образует желтозеленые тетраэдрические или октаэдрические кристаллы нонаацетата
триуранила-цинка-натрия (см. рис. 3), растворимые в кислотах и щелочах, обладающие яркой флуоресценцией зеленого цвета:
Na+ + Zn(UO2)3(CH3COO)8 + CH3COOH =
= NaZn(UO2)3(CH3COO)9 ↓ + H+.
Рис. 3. Кристаллы NaZn(UO2)3(CH3COO)9 • 9H2O
ОПЫТ. На предметное стекло поместите каплю соли натрия и
каплю уксуснокислого раствора реагента, дайте постоять и рассмотрите осадок под микроскопом, зарисуйте кристаллы. Обратите вни10
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
мание на цвет осадка и проверьте его растворимость в кислотах и
щелочах. При облучении осадка УФ-светом наблюдайте зеленое свечение.
Условия проведения опыта:
1. Микрометод (микрокристаллоскопия, люминесценция).
2. Уксуснокислая среда.
3. Отсутствие катионов, дающих подобные осадки с реагентом, а также Li+, K+,
NH4+.
Частные реакции катиона калия – K +
Na3[Co(NO2)6]
K+
NaHC4H4O6
Сухой метод
Na2Pb[Cu(NO2)6]
1. Гидротартрат натрия – NaHC4H4O6 – образует с солями
калия белый кристаллический осадок гидротартрата калия:
K+ + NaHC4H4O6 = KHC4H4O6↓ + Na+.
ОПЫТ. В пробирку с 3-5 каплями раствора соли калия добавьте
равный объем реагента, потрите стеклянной палочкой внутреннюю
поверхность стенок пробирки (при необходимости пробирку
охладите). Рассмотрите осадок, убедитесь, что он кристаллический.
Разделите его на 4 части и проверьте растворимость в горячей воде,
щелочи, соляной и уксусной кислотах.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Условия проведения опыта:
Полумикрометод.
Концентрированные растворы. Почему?
Реакцию вести на холоду. Почему?
Механическое воздействие. Зачем?
Нейтральная реакция среды, т.к. полученный осадок растворим в щелочах и
сильных кислотах, но не растворим в уксусной кислоте, поэтому среда может быть и уксуснокислой. Уравнения реакций растворения осадка в кислотах и щелочах напишите самостоятельно.
Отсутствие катионов, дающих подобные осадки (Li+, NH4+, Mg2+ и др.).
2. Гексанитрокобальтат (Ш) натрия – Na3[Co(NO2)6] – образует с солями калия желтый кристаллический осадок гексанитрокобальтата (Ш) калия-натрия:
2K+ + Na3[Co(NO2)6] = K2Na[Co(NO2)6]↓ + 2Na+.
ОПЫТ. К 2-3 каплям раствора соли калия прибавьте 3 капли
свежеприготовленного реагента. Выпадает желтый кристаллический
осадок. Реакция очень чувствительная и может быть проведена капельным методом на предметном стекле, при этом берется по 1 капле
11
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
растворов. Полученный осадок разделите на 3 части и проверьте его
растворимость в щелочи, соляной и уксусной кислотах.
Условия проведения опыта:
1. Микрометод (капельно) или полумикрометод.
2. Среда нейтральная или уксуснокислая, т.к. в щелочной среде осадок и реагент разрушаются с выделением темно-бурого осадка Co(OH)3↓:
K2Na[Co(NO2)6]↓ + 3NaOH = Co(OH)3↓ + 4NaNO2 + 2КNO2;
в кислой среде осадок растворяется с выделением оксидов азота:
2K2Na[Co(NO2)6]↓ + 10HCl = 4KCl + 2NaCl + 2CoCl2 + 5NO↑ + 7NO2↑ + 5H2O.
3. Реагент должен быть свежеприготовленным, т.к. при хранении он разлагается и приобретает розовую окраску солей кобальта (П).
4. Отсутствие ионов, дающих подобный осадок (Li+, NH4+, Mg2+, Ag+, Pb2+ и
др.).
3. Сухой метод (проба на окрашивание пламени). Летучие соли калия окрашивают бесцветное пламя спиртовки в характерный
бледно-фиолетовый цвет, особенно при рассматривании через синее
стекло. Ионы натрия маскируют эту окраску пламени.
ОПЫТ. Проведите опыт по методике, описанной на с. 8, оп. 2.
Определите условия проведения опыта.
*4.
Гексанитрокупрат
(П)
свинца
(П)-натрия
–
– Na2Pb[Cu(NO2)6] – при действии на раствор соли калия образуют
черные или коричневые кубические кристаллы гексанитрокупрата
(П) свинца (П) калия (см. рис. 4), растворимые в кислотах и щелочах:
Na2Pb[Cu(NO2)6] + 2K+ = K2Pb[Cu(NO2)6] ↓ + 2Na+.
ОПЫТ. Проведите опыт капельно на предметном стекле, обратите внимание на цвет осадка, рассмотрите кристаллы под микроскопом и зарисуйте их. Проверьте растворимость осадка в кислотах и
щелочах.
Рис. 4. Кристаллы K2Pb[Cu(NO2)6]
Условия проведения опыта:
1. Микрометод (микрокристаллоскопия).
2. РН=7.
3. Отсутствие Li+, NH4+.
12
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
*Частные реакции катиона лития - Li+
Сухой метод
Li+
8-Оксихинолин
Na2HPO4
1. Сухой метод (проба на окрашивание пламени). Летучие соли лития окрашивают бесцветное пламя спиртовки в характерный
карминово-красный цвет.
ОПЫТ. Проведите опыт по методике, описанной на с. 8, оп. 2.
Определите условия проведения опыта.
2. 8-Оксихинолин – C9H6NOH – с ионами лития в щелочной
среде образует 8-Оксихинолинат лития, который флуоресцирует голубовато-зеленым цветом: C9H6NOH + Li+ = C9H6NOLi + H+.
ОПЫТ. На фильтровальную бумагу поместите каплю соли лития, каплю 2N раствора щелочи и каплю 0,03%-го этанольного раствора реагента. Пятно высушите на воздухе и облучите УФ-светом.
Что наблюдаете?
Условия проведения опыта:
1. Микрометод (люминесценция).
2. Щелочная среда.
3. Отсутствие Al3+, Mg2+, Zn2+, т.к. они образуют подобные соединения.
3. Гидрофосфат натрия – Na2HPO4 – с ионами лития в
нейтральной или слабо щелочной среде образует белый осадок ортофосфата лития, растворимый в кислотах и солях аммония:
3Li+ + Na2HPO4 = Li3PO4↓ + 2Na+ + H+.
ОПЫТ. В пробирку с 5 каплями соли лития добавьте столько же
капель 25%-го раствора аммиака, несколько капель этанола и 8 капель реагента. Что наблюдаете? Проверьте растворимость полученного осадка в HCl, CH3COOH, NaOH, NH4Cl.
1.
2.
3.
4.
Условия проведения опыта:
Полумикрометод.
Нейтральная или слабо щелочная среда.
Отсутствие катионов, образующих осадки с фосфат-ионами.
Добавление этанола. Зачем?
13
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
NH4+
Частные реакции катиона аммония – NH4+
реактив Несслера – K 2[HgI4] + KOH
NaOH + t0
1. Реактив Несслера – смесь тетраиодомеркурата (П) калия
K2[HgI4] с КОН – образует с солями аммония красно-бурый осадок
иодида оксоамидодиртути (П):
NH4+ + 2K2[HgI4] + 4KOH = [Hg2ONH2]I↓ + 7KI + 3H2O + K+.
ОПЫТ. К 1 капле разбавленного раствора соли аммония на
предметном стекле прибавьте 2-3 капли реактива Несслера. Выпадает
красно-бурый осадок, растворимый в избытке солей аммония. Реакция очень чувствительная.
Условия проведения опыта:
1. Микрометод (капельно).
2. Избыток реактива Несслера. Почему?
3. Отсутствие других катионов, дающих цветные осадки со щелочами.
2. Щелочи при нагревании разлагают соли аммония с выделением газообразного аммиака: NH4+ + OH- + t0 = NH3↑ + H2O.
ОПЫТ. В пробирку поместите 0,5 мл раствора соли аммония и 1
мл раствора NaOH или КОН. Смесь слегка нагрейте. Обратите внимание на запах выделяющегося газа. Для обнаружения аммиака поместите над отверстием пробирки, не касаясь ее, влажную индикаторную бумажку. Бумажка окрасится в синий цвет в результате взаимодействия аммиака с водой (рН>7): NH3↑ + H2O = NH4+ + OH-. Данная реакция является специфической, то есть с ее помощью ионы аммония можно обнаружить в задаче в присутствии других катионов.
1.
2.
3.
4.
5.
Условия проведения опыта:
Полумикрометод.
рН>9.
Обязательное нагревание реакционной смеси.
Влажную индикаторную бумажку держать, не касаясь стенок пробирки. Почему?
В качестве индикатора можно использовать фильтровальную бумагу, смоченную реактивом Несслера. Как она изменит свой цвет?
*Способы удаления иона лития из раствора
Ионы лития мешают обнаружению ионов калия и натрия. Почему? Поэтому их необходимо удалять из анализируемого раствора (за14
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
дачи) перед открытием ионов калия и натрия. Удалить ионы лития
можно следующими способами:
 Если в задаче есть ионы аммония: к 20 каплям задачи добавьте
4 капли 2N NH3•H2O, 4-6 капель этанола, 10 капель раствора
(NH4)2HPO4. Полученную смесь нагрейте до кипения и охладите. Отделите образовавшийся осадок от раствора центрифугированием.
Проверьте центрифугат на полноту удаления ионов лития прибавив
каплю HPO42-. При необходимости используйте этот центрифугат для
дальнейшего удаления ионов аммония. Уравнение реакции удаления
ионов лития напишите самостоятельно.
 Если в задаче нет ионов аммония: к 20 каплям задачи добавьте
4 капли 2N раствора щелочи (подумайте какой?), 4-6 капель этанола,
10 капель соответствующего (какого?) раствора HPO42-. Далее поступайте так, как описано выше.
Способы удаления иона аммония из раствора
Ионы аммония мешает обнаружению ионов калия и натрия.
Почему? Поэтому их необходимо удалять из задачи перед открытием
ионов калия и натрия. Удалить ионы аммония можно следующими
способами:
*1. Термическое разложение солей аммония:
NH4Cl + t0 = NH3↑ + HCl↑;
(NH4)2CO3 + t0 = 2NH3↑ + CO2↑ + H2O.
ОПЫТ. В фарфоровую чашку или тигель поместите 20 капель
раствора, содержащего ионы аммония, и, поместив на фарфоровый
треугольник, упарьте раствор досуха осторожным нагреванием над
пламенем спиртовки (под тягой!). Полученный остаток прокалите до
полного прекращения выделения белого дыма. После охлаждения сухой остаток смочите дистиллированной водой и проверьте полученный раствор на полноту удаления ионов аммония реактивом Несслера. Если ионы аммония полностью не удалены, опыт повторите.
*2. Кипячение с едкими щелочами:
NH4+ + OH- + t0 = NH3↑ + H2O.
ОПЫТ. В пробирку поместите 15 капель анализируемого раствора, добавьте 30 капель щелочи (если образовался осадок, отделите
его центрифугированием) и кипятите раствор осторожно над пламенем спиртовки. Проверьте полноту удаления ионов аммония.
15
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3. Действие формалина (СН2О) в щелочной среде. Ионы аммония реагируют с формалином с образованием уротропина –
– (CH2)6N4:
4NH4+ + 6СН2О + 4OH- = (CH2)6N4 + 10H2O.
ОПЫТ. В пробирку поместите 10 капель анализируемого раствора, добавьте 10 капель 40%-го раствора формалина, 1 каплю фенолфталеина. К полученной смеси добавляйте по каплям K 2CO3
(КОН) или Na2CO3 (NaOH) до устойчивой малиновой окраски раствора (рН>10). При необходимости смесь можно слегка подогреть. В результате данной реакции ионы аммония связываются в уротропин, а
все остальные мешающие ионы осаждаются в виде карбонатов или
гидроксидов (образующийся осадок отделите центрифугированием).
Проверьте в растворе полноту удаления ионов аммония реактивом
Несслера.
Примечание. Помните! Если Вы собираетесь открывать в растворе ионы
калия, то при удалении ионов лития необходимо использовать NaOH и
Na2HPO4; а ионов аммония – NaOH и Na2CO3, а при открытии ионов натрия
наоборот использовать КOH и К2HPO4 при удалении ионов лития; КOH и
К2CO3 – при удалении ионов аммония. В противном случае Вы будете открывать катионы, которых в анализируемом растворе (задаче) нет.
Образец оформления лабораторных работ по качественному
анализу представлен в табл. 3.
ЧАСТНЫЕ РЕАКЦИИ ИОНОВ
Таблица 3
(образец оформления таблицы лабораторных работ по качественному анализу, оформляется на развернутом листе тетради)
Ион Реагент
Условия
проведения
опыта
или методика
Аналитический
эффект
16
Уравнения
реакций
Свойства
продуктов реакции
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Анализ контрольной задачи на смесь катионов первой группы
Смотрите схему 1.
Cхема 1
Анализ смеси катионов 1 группы
Дробный
анализ
Задача №
Реактив Несслера
Открытие Li+
Сухой метод;
8-Оксихинолин;
Na2HPO4
K2[HgI4] + KOH
Бурый осадок
ЕСТЬ
Открытие NH4+
Удаление ионов лития
ОН- + HPO42-
Удаление NH4+
CH2O + OH-
Проба на полноту
удаления NH4+ реактивом Несслера
Дробно
Дробно
+
+
РАСТВОР: K , Na
Бурого осадка
нет NH4+–
удален
Проба на полноту
удаления Li+
HPO42-
Белого осадка
нет Li+ – удален
Открытие К+
Открытие Na+
Na3[Co(NO2)6];
Сухой метод;
NaHC4H4O6
K[Sb(OH)6]
17
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Ход анализа смеси катионов 1 группы
1. Открытие ионов лития. Открываются дробно частными реакциями: сухим способом по окраске пламени (методику см. на с. 8) или
другими реакциями (методики см. на с. 11) прямо из задачи в присутствии других катионов I группы.
2. Открытие ионов аммония. Ионы аммония можно открыть дробно
в присутствии других катионов I группы, используя щелочь (при
нагревании) или реактив Несслера. Методики см. на с. 12.
3. Удаление ионов лития и аммония. При наличии ионов лития или
аммония в вашей задаче их необходимо удалить перед открытием
ионов калия и натрия. Ионы лития удаляются по методике, описанной на с. 13, а затем удаляются ионы аммония способом 3, с 14. Для
этого поступают следующим образом: возьмите две пробирки, в каждую поместите по 5-10 капель вашей задачи и этанол, затем добавьте
в первую пробирку NaOH и Na2HPO4, во вторую – КOH и К2HPO4,
согласно методики на с. 13. Далее удаляются ионы аммония. В обе
пробирки добавьте по 5-10 капель 40%-го раствора формалина и
1 каплю фенолфталеина. Затем в первую пробирку прибавьте раствор
Na2CO3 или NaOH, а во вторую – К2CO3 или КOH до устойчивой малиновой окраски. После этого каждый раствор дробно на предметном
стекле проверьте на полноту удаления ионов аммония реактивом
Несслера. Если бурой или желтой окраски раствора нет, то ионы аммония полностью удалены (в противном случае содержимое пробирки нужно слегка подогреть, или добавить еще формалина и затем
снова проверить на полноту удаления ионов аммония).
4. Открытие ионов калия и натрия. После полного удаления ионов
лития и аммония растворы необходимо нейтрализовать уксусной
кислотой (рН=7 проверить по индикатору) и частными реакциями открывать в первой пробирке ионы калия, во второй – ионы натрия
(смотрите схему и частные методики). Если ионы лития или аммония
в вашей задаче отсутствуют, то п. 3 выполнять не надо, а нужно
дробно открывать частными реакциями ионы натрия и калия прямо
из задачи.
5. Сделайте заключение о присутствии катионов 1 группы в вашей
задаче, предварительно оформив результаты работы в таблицу 4.
18
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 4
АНАЛИЗ КОНТРОЛЬНОЙ ЗАДАЧИ
№
операции
Исследуемое вещество
Реагент
Аналитический эффект
Уравнения
реакций
Заключение
Вывод: В задаче № …… присутствуют катионы ……
Вопросы для самоконтроля
1. Чем отличается 1 аналитическая группа катионов от других аналитических
групп кислотно-основной классификации?
2. В какой среде проводят реакции обнаружения катионов 1 группы? Ответ
обосновать.
3. Можно ли обнаружить катионы калия и натрия в присутствии катионов аммония или лития? Ответ мотивируйте.
4. Какая из реакций обнаружения катиона аммония является специфической?
5. Как можно удалить ионы аммония, лития из задачи? Зачем это необходимо
делать?
6. Как проверить полноту удаления ионов аммония, лития?
7. Почему при обнаружении ионов аммония щелочами необходимо нагревание
и применение влажной индикаторной бумаги?
8. Составьте схему анализа смеси Na+, NH4+.
9. Составьте схему анализа смеси K+, Li+.
10. Составьте схему анализа смеси K+, NH4+, Li+.
11. Можно ли использовать сухой метод для открытия катионов 1 группы? Каких? Как это сделать?
12. Общая характеристика катионов 1 группы, их влияние на живой организм.
13. Какие из изученных аналитических реакций можно использовать в школьном курсе химии? В каких темах?
§ 3. Вторая аналитическая группа катионов Ag+, Pb2+, Hg22+
Групповой реагент – 2 N раствор соляной кислоты – HCl
Действие группового реагента на катионы 2 группы
Соляная кислота – HCl – осаждает катионы 2 группы в виде
хлоридов – белых осадков, нерастворимых в разбавленных кислотах:
19
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Ag+ + HCl = AgCl↓ + H+;
Pb2+ + 2HCl = PbCl2↓ + 2H+;
Hg22+ + 2HCl = Hg2Cl2↓ + 2HCl.
Полученные осадки могут растворяться в концентрированных
кислотах с образованием комплексных соединений, например:
PbCl2↓ +2HCl ! = H2[PbCl4]
тетрахлороплюмбат (П) водорода.
PbCl2↓ обладает довольно высокой растворимостью в воде, особенно горячей (это свойство используется на практике для отделения
хлорида свинца от хлоридов серебра и ртути), поэтому для полноты
осаждения данного соединения реакцию проводят на холоду, применяя для снижения растворимости этанол.
Хлорид ртути (I) разрушается водным раствором аммиака до
металлической ртути:
Hg2Cl2↓ + 2NH3•H2O = [Hg2NH2]Cl↓ + NH4Cl + H2O;
[Hg2NH2]Cl↓ = Hg0↓ + [HgNH2]Cl↓.
[Hg2NH2]Cl↓ - хлорид амидодиртути (I) и [HgNH2]Cl↓ – хлорид
амидортути (П), оба белые осадки.
Осадок хлорида серебра полностью растворяется в водном растворе аммиака и карбонате аммония вследствие образования комплексного соединения – хлорида диамминсеребра (I), которое легко
разрушается при действии азотной кислоты или иодида калия:
AgCl↓ + 2NH3•H2O = [Аg(NH3)2]Cl + 2H2O;
[Аg(NH3)2]Cl + 2HNO3 = AgCl↓ + 2NH4NO3;
[Аg(NH3)2]Cl + KI = AgI↓ + KCl + 2NH3↑.
ОПЫТ. Проведите полумикрометодом реакцию осаждения катионов 2 группы соляной кислотой. Что наблюдаете? Если осадок
хлорида свинца образуется плохо, добавьте несколько капель этанола
и смесь охладите. Проверьте растворимость полученных осадков в
горячей воде, HCl!, 2N NH3•H2O. Что наблюдаете? Возьмите чистую
пробирку, поместите в нее 5 капель HNO3! или KI и прибавьте 1-2
капли полученного ранее раствора [Аg(NH3)2]Cl. Что наблюдаете?
Определите условия проведения опытов.
20
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Частные реакции катиона серебра - Ag+
NaOH
Ag+
HCl (три стадии)
K 2CrO4
KBr и KI
1. Соляная кислота – HCl – смотрите опыт “Действие группового реагента на катионы 2 группы”.
2. Щелочи – КОН, NaOH – образуют с солями серебра бурый
осадок оксида серебра (I), растворимый в азотной кислоте и растворе
аммиака:
2Ag+ + 2OH- = Ag2O↓ + H2O;
Ag2O↓ + 4NH3•H2O = 2[Аg(NH3)2]OH + 3H2O.
ОПЫТ. Проведите опыт капельно или полумикрометодом. Что
наблюдаете? Проверьте растворимость полученного осадка в азотной
кислоте, щелочи, растворе аммиака. Определите условия проведения
опыта.
3. Хромат калия – K2CrO4 – образует с солями серебра кирпично-красный осадок хромата серебра, растворимый в азотной кислоте
и растворе аммиака, но нерастворимый в щелочах и уксусной кислоте:
2Ag+ + K2CrO4 = Ag2CrO4↓ + 2K+.
ОПЫТ. Проведите опыт капельно или полумикрометодом. Что
наблюдаете? Проверьте растворимость полученного осадка в азотной
и уксусной кислотах, щелочи, растворе аммиака.
Условия проведения опыта:
1. Микрометод (капельно) или полумикрометод.
2. Среда нейтральная или уксуснокислая. Почему?
3. Отсутствие ионов, дающих подобные осадки (Pb2+, Hg22+, Hg2+, Ba2+ и др.).
4. Бромид и иодид калия – KBr и KI – образуют с солями серебра желтовато-белый осадок бромида серебра, растворимый в 25%м растворе аммиака, и светло-желтый осадок иодида серебра, нерастворимый в 25%-м растворе аммиака, оба осадка не растворяются в
азотной кислоте: Ag+ + KBr = AgBr↓ + K+;
Ag+ + KI = AgI↓ + K+.
ОПЫТ. Проведите данные опыты капельно. Обратите внимание
на цвет осадков, проверьте их растворимость в азотной кислоте и
25%-м растворе аммиака. Определите условия проведения опытов.
21
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Частные реакции катиона свинца – Pb2+
HCl
K 2CrO4
2+
NaOH
Pb
KI (золотой дождь)
H2SO4
дитизон (дифенилтиокарбазон)
1. Соляная кислота – HCl – смотрите опыт “Действие группового реагента на катионы 2 группы”.
2. Щелочи – КОН, NaOH – образуют с солями свинца белый
осадок гидроксида свинца (П), проявляющий амфотерные свойства
(что это такое?):
Pb2+ + 2OH- = Pb(OH)2↓;
Pb(OH)2↓ + 2NaOH = Na2[Pb(OH)4].
ОПЫТ. Проведите опыт полумикрометодом. Проверьте растворимость полученного осадка в кислотах, избытке щелочи. Дайте
название комплексному соединению. Определите условия проведения опыта.
3. Серная кислота – H2SO4 – осаждает ионы свинца из его солей в виде белого осадка сульфата свинца, растворимого в кислотах,
горячих щелочах, 30%-м растворе ацетата аммония при нагревании:
Pb2+ + H2SO4 = PbSO4↓ + 2H+;
PbSO4↓ +2H+ = Pb(HSO4)2;
PbSO4↓ + 4KOH + t0 = K2[Pb(OH)4] + K2SO4;
PbSO4↓ + 4CH3COONH4 + t0 = (NH4)2[Pb(CH3COO)4] + (NH4)2SO4.
Ионы серебра и ртути (I) также дают подобные сульфату свинца
осадки, но они нерастворимы в щелочах и ацетате аммония при
нагревании.
ОПЫТ. Проведите опыт полумикрометодом. Проверьте растворимость полученного осадка в азотной кислоте, щелочи и 30%-м растворе ацетата аммония (без нагревания и при нагревании). Определите условия проведения опыта.
4. Хромат калия – K2CrO4 – образует с солями свинца желтый
осадок хромата свинца, растворимый в азотной кислоте и щелочах, но
нерастворимый в уксусной кислоте и в водном растворе аммиака:
Pb2+ + K2CrO4 = PbCrO4↓ + 2K+.
ОПЫТ. Проделайте опыт капельно или полумикрометодом. Обратите внимание на цвет осадка. Проверьте его растворимость в азотной и уксусной кислотах, щелочи, растворе аммиака.
Условия проведения опыта:
1. Микрометод (капельно) или полумикрометод.
2. Среда нейтральная или уксуснокислая. Почему?
22
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3. Отсутствие ионов серебра, ртути, бария. Почему?
5. Иодид калия – KI – реакция «золотой дождь». KI осаждает
ионы свинца в виде желтого осадка иодида свинца (П), растворимого
в избытке реагента, горячей воде и уксусной кислоте:
Pb2+ + 2KI = PbI2↓ + 2K+; PbI2↓ +2KI = K2[PbI4]
тетраиодоплюмбат (II) калия.
Под микроскопом кристаллы осадка имеют форму треугольников или шестиугольников (см. рис. 5).
Рис. 5. Кристаллы PbI2
ОПЫТ. К 2 каплям раствора соли свинца в пробирке, добавьте
2 капли 2N CH3COOH и 1 каплю раствора KI. Что наблюдаете? Часть
осадка перенесите на предметное стекло и рассмотрите кристаллы
под микроскопом. Оставшийся осадок разделите на две части. К первой части добавьте избыток реагента KI. Что наблюдаете? Ко второй
– несколько капель дистиллированной воды и 2N CH3COOH. Смесь в
пробирке (2) нагрейте до растворения осадка (если осадок не растворился добавьте еще кислоты), затем медленно или быстро охладите.
При этом осадок образуется вновь, но уже в виде золотистых чешуйчатых кристаллов. Эта реакция позволяет открывать ионы свинца в
присутствии катионов из других аналитических групп. Запишите методику проведения опыта, определите условия проведения реакции
«золотой дождь».
6. Дитизон (дифенилтиокарбазон) – (C6H5)2N4H2CS, растворенный в CCl4, образует с солями свинца в нейтральной или слабощелочной среде внутрикомплексное соединение кирпичнокрасного цвета – бис(дифенилтиокарбазон)свинец (П).
ОПЫТ. В пробирку с 2 каплями соли свинца, добавьте 2N щелочи до рН 8-10 и 3 капли 0,05%-го раствора дитизона (зеленого цвета)
в CCl4, содержимое пробирки сильно встряхните. При наличии в растворе ионов свинца капля органического растворителя окрасится в
кирпично-красный цвет. Определите условия проведения опыта.
23
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Частные реакции катиона ртути (I) – Hg22+
NaOH
Hg22+
HCl (две стадии)
KI
K 2CrO4
1. Соляная кислота – HCl – смотрите опыт “Действие группового реагента на катионы 2 группы”.
2. Щелочи – КОН, NaOH – образуют с солями ртути (I) черный
осадок оксида ртути (I), растворимый в азотной кислоте:
Нg22+ + 2OH- = Нg2O↓ + H2O.
ОПЫТ. Проведите опыт капельно, обратите внимание на цвет
осадка, проверьте его растворимость в азотной кислоте и растворе
аммиака. Определите условия проведения опыта.
3. Хромат калия – K2CrO4 – образует с солями ртути (I) красный осадок хромата ртути (I), растворимый в азотной кислоте, но нерастворимый в щелочах и уксусной кислоте:
Нg22+ + K2CrO4 = Нg2CrO4↓ + 2K+.
ОПЫТ. Проведите опыт капельно. Что наблюдаете? Проверьте
растворимость полученного осадка в азотной и уксусной кислотах,
щелочи. Определите условия проведения опыта.
4. Иодид калия – KI – осаждает ионы ртути (I) в виде болотнозеленого осадка иодида ртути (I), легко разрушающегося на воздухе
до металлической ртути, особенно при действии избытка реагента:
Нg22+ + 2KI = Нg2I2↓ + 2K+;
Нg2I2↓ + 2KI = Hg↓ + K2[HgI4]
тетраиодомеркурат (П) калия.
ОПЫТ. Проведите данный опыт капельно. Обратите внимание
на цвет осадка, добавьте еще KI. Что наблюдаете? Определите условия проведения опыта.
Анализ контрольной задачи
на смесь катионов второй группы
Схему анализа смеси катионов 2 аналитической группы смотрите на с. 23 (схема 2).
Ход анализа смеси катионов 2 группы
1. Осаждение катионов 2 группы. В пробирку поместите 15-20 капель задачи, добавьте столько же 2N HCl и 5 капель этанола
(C2H5OH), перемешайте. Через минуту осадок отцентрифугируйте.
24
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Анализ смеси катионов 2 группы
Cхема 2
ЗАДАЧА №
2N HCl, C2H5OH, охлаждение, центрифугирование
Белый осадок: PbCl2, AgCl, Hg2Cl2
H2O, нагревание
РАСТВОР: Pb2+
Белый осадок: AgCl, Hg2Cl2
25%-й раствор NH3•H2O,
центрифугирование
Черный осадок:
Hg↓ +
[HgNH2]Cl↓
Открытие Pb2+:
Центрифугат:
[Ag(NH3)2]Cl
Открытие Hg22+
KI реакция “золотой дождь”
Открытие Ag+:
HNO3! или
KI
Центрифугат (раствор) слейте в отдельную пробирку и проверьте его на полноту осаждения катионов П группы, добавив каплю HCl,
если осадок не образуется, значит в растворе нет катионов П группы,
в противном случае осаждение необходимо повторить. В дальнейшем
этот центрифугат не используется.
2. Отделение и открытие ионов свинца. К осадку добавьте 5-10 капель дистиллированной воды, перемешайте стеклянной палочкой и
осторожно нагрейте до кипения. После кипячения раствор аккуратно
слейте с осадка в горячем виде в чистую пробирку. Повторите эту
25
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
операцию 2-3 раза. При кипячении в горячей воде будет растворяться
хлорид свинца (если он есть в задаче). Поэтому слитый горячий раствор проверьте на присутствие ионов свинца реакцией “золотой
дождь” (методику выполнения см. на с. 21, п. 5.). Если ионы свинца
есть в задаче, их необходимо полностью удалить из осадка, промывая
последний горячей водой до отрицательной реакции на ионы свинца в
сливаемом растворе.
3. Открытие ионов ртути (I). К осадку (после обработки его горячей
водой) добавьте 6N или 25%-й раствор NH3•H2O и хорошо перемешайте. При этом хлорид серебра должен раствориться и перейти в
раствор в виде комплексного соединения [Аg(NH 3)2]Cl. Быстрое почернение осадка при обработке его раствором аммиака указывает на
присутствие в вашей задаче ионов ртути (I). Осадок отделите от раствора центрифугированием.
4. Открытие ионов серебра. Несколько капель центрифугата, полученного в п. 3, поместите в чистую пробирку или на предметное стекло и прибавьте несколько капель концентрированной HNO3. Выпадение белого осадка АgCl или помутнение указывают на присутствие в
вашей задаче ионов серебра, вместо HNO3! можно использовать KI.
5. Результаты работы оформите в таблицу (образец – табл. 4, с. 17),
напишите уравнения необходимых реакций, сделайте вывод о наличии тех или иных катионов П группы в вашей задаче.
Вопросы для самоконтроля
1. Какой реагент является групповым на П группу катионов?
2. Методика выполнения реакции «золотой дождь».
3. На чем основано удаление хлорида свинца из осадка хлоридов катионов П
группы?
4. Если при обработке горячей водой осадок хлоридов катионов П группы растворился полностью, что это значит?
5. На чем основано растворение осадка хлорида серебра в растворе аммиака?
6. Что произойдет при действии раствора аммиака на осадок хлорида ртути (I)?
7. Какой вывод вы сделаете, если осадок хлоридов катионов П группы, отмытый от хлорида свинца, полностью растворится в растворе аммиака?
8. Чем можно разрушить аммиачный комплекс серебра? Что при этом наблюдается?
9. Общая характеристика катионов П группы, их роль в окружающей среде,
действие на живой организм.
10. Какие из изученных реакций можно использовать в школьном курсе химии?
26
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
§ 4. Третья аналитическая группа катионов Ba2+, Sr2+, Ca2+
Групповой реагент – 2 N раствор серной кислоты – H2SO4
Действие группового реагента на катионы 3 группы
Серная кислота – H2SO4 – осаждает катионы 3 группы в виде
сульфатов – белых осадков, нерастворимых в кислотах:
Ba2+ + H2SO4 = BaSO4↓ +2H+;
Ca2+ + H2SO4 = CaSO4↓ +2H+;
Sr2+ + H2SO4 = SrSO4↓ +2H+.
Для полноты осаждения сульфата кальция необходимо использовать смесь серной кислоты с этанолом или ацетоном в соотношении 1:1. Это обусловлено тем, что растворимость сульфата кальция в
воде гораздо выше, чем в органическом растворителе. В отсутствие
органического растворителя ионы кальция могут остаться в растворе.
В отличие от сульфатов бария и стронция, сульфат кальция хорошо
растворяется в насыщенном растворе сульфата аммония вследствие
образования комплексного соединения:
СaSO4↓ + (NH4)2SO4 = (NH4)2[Ca(SO4)2].
С помощью этой реакции можно отделить ионы кальция от других катионов 3 группы.
ОПЫТ. Проведите полумикрометодом реакцию осаждения катионов 3 группы серной кислотой. Что наблюдаете? Везде ли образовался осадок? В пробирку с раствором соли кальция добавьте 5 капель спирта C2H5OH. Есть ли изменения? Проверьте растворимость
полученных осадков в азотной или соляной кислоте, щелочи, насыщенном растворе сульфата аммония. Определите условия проведения опытов.
Действие растворимых карбонатов на катионы 3 группы
Карбонат натрия (калия) – Na2CO3 (K2CO3) осаждает катионы
3 группы в виде карбонатов – белых осадков, растворимых в минеральных кислотах и даже в уксусной кислоте:
(Ba2+, Sr2+, Ca2+) + СО32- = (Ba2+, Sr2+, Ca2+)СО3↓.
ОПЫТ. Проведите полумикрометодом реакцию взаимодействия
катионов 3 группы с поташом или содой. Что наблюдаете? Проверьте
растворимость полученных осадков в соляной и уксусной кислотах.
Определите условия проведения опытов.
Действие оксалата аммония на катионы 3 группы
Оксалат аммония – (NH4)2C2O4 осаждает катионы 3 группы в
виде оксалатов – белых осадков, растворимых в минеральных кисло27
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
тах. В уксусной кислоте оксалат кальция нерастворим, а оксалаты бария и стронция растворяются только при нагревании:
(Ba2+, Sr2+, Ca2+) + С2О42- = (Ba2+, Sr2+, Ca2+)С2О4↓.
ОПЫТ. Проведите полумикрометодом реакцию взаимодействия
катионов 3 группы с оксалатом аммония. Что наблюдаете? Проверьте
растворимость полученных осадков в соляной и уксусной (горячей,
холодной) кислотах. Определите условия проведения опытов.
Частные реакции катиона кальция – Са2+
H2SO4
Са2+
микрокристаллоскопическая
реакция
Na2CO3
Сухой метод
(NH4)2C2O4
1. Серная кислота – H2SO4 – смотрите опыт “Действие группового реагента на катионы 3 группы”.
2. Карбонат натрия – Na2CO3 – смотрите опыт “Действие растворимых карбонатов на катионы 3 группы”.
3. Оксалат аммония – (NH4)2C2O4 – смотрите опыт “Действие
оксалата аммония на катионы 3 группы”.
4. Микрокристаллоскопическая реакция с серной кислотой.
При взаимодействии ионов кальция с серной кислотой образуется осадок сульфата кальция (гипс), кристаллы которого под микроскопом имеют характерную форму отдельных игл или игл, собранных
в пучки (см. рис. 6).
Рис. 6. Кристаллы СaSO4•2Н2О
ОПЫТ. На предметное стекло с каплей соли кальция поместите
2 капли 2N H2SO4, стекло осторожно нагрейте над пламенем спиртовки до появления белой каймы. Рассмотрите кристаллы под микроскопом. По краям капли образуются отдельные игольчатые кристаллы
или пучки игл. Запишите методику проведения опыта, зарисуйте
форму кристаллов.
28
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Условия проведения опыта:
1. Микрокристаллоскопический метод.
2. Отсутствие ионов бария, стронция, свинца. Почему?
3. Легкое нагревание.
5. Сухой метод. Летучие соединения кальция окрашивают бесцветное пламя горелки в кирпично-красный (оранжевый) цвет.
ОПЫТ. Проведите опыт по методике, описанной на с. 8. Определите условия проведения опыта.
Частные реакции катиона бария – Ba2+
H2SO4
Ba2+
K 2CrO4
(NH4)2C2O4
Na2CO3
Сухой метод
1. Серная кислота – H2SO4 – смотрите опыт “Действие группового реагента на катионы 3 группы”.
2. Карбонат натрия – Na2CO3 – смотрите опыт “Действие растворимых карбонатов на катионы 3 группы”.
3. Оксалат аммония – (NH4)2C2O4 – смотрите опыт “Действие
оксалата аммония на катионы 3 группы”.
4. Хромат калия – K2CrO4 – образует с солями бария желтый
осадок хромата бария, нерастворимый в уксусной кислоте. Подобная
реакция идет и при использовании дихромата калия в ацетатном буферном растворе: Ba2+ + K2CrO4 = BaCrO4↓+ 2K+;
2Ba2+ + K2Cr2O7 + H2O = 2BaCrO4↓+ 2K+ +2Н+.
ОПЫТ. Проведите опыт полумикрометодом, обратите внимание
на цвет осадка, проверьте его растворимость в азотной и уксусной
кислотах, щелочи.
1.
2.
3.
4.
5.
Условия проведения опыта:
Полумикрометод.
Нейтральная или уксуснокислая среда. Почему?
Нагревание ускоряет образование осадка.
При использовании в качестве реагента дихромата калия необходимо присутствие ацетата натрия, играющего роль буферного раствора.
Отсутствие катионов 2 группы. Почему?
5. Сухой метод. Летучие соли бария окрашивают бесцветное
пламя горелки в желто-зеленый цвет.
ОПЫТ. Проведите опыт по методике, описанной на с. 8. Определите условия проведения опыта.
29
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Частные реакции катиона стронция – Sr2+
H2SO4
Sr2+
CaSO4 • 2H2O (гипсовая вода)
Na2CO3
(NH4)2C2O4
Сухой метод
1. Серная кислота – H2SO4 – смотрите опыт “Действие группового реагента на катионы 3 группы”.
2. Карбонат натрия – Na2CO3 – смотрите опыт “Действие растворимых карбонатов на катионы 3 группы”.
3. Оксалат аммония – (NH4)2C2O4 – смотрите опыт “Действие
оксалата аммония на катионы 3 группы”.
4. Гипсовая вода – насыщенный водный раствор CaSO4•2H2O
осаждает ионы стронция в виде белого осадка (помутнения) сульфата
стронция:
Sr2+ + CaSO4 • 2H2O = SrSO4↓ + Са2+ + 2H2O.
(Аналогично протекает реакция с насыщенным раствором сульфата аммония).
ОПЫТ. В пробирку с 4 каплями соли стронция добавьте 6 капель гипсовой воды, смесь нагрейте. Через 3-5 минут образуется осадок. Проверьте растворимость осадка в кислотах и щелочах.
1.
2.
3.
4.
Условия проведения опыта:
Полумикрометод.
Отсутствие ионов бария. Почему?
Нагревание.
Время.
5. Сухой метод. Летучие соединения стронция окрашивают
бесцветное пламя горелки в карминово-красный цвет.
ОПЫТ. Проведите опыт по методике, описанной на с. 8. Определите условия проведения опыта.
Анализ контрольной задачи на смесь катионов третьей
группы
Схему анализа смеси катионов 3 аналитической группы смотрите на с. 25 (схема 3).
Ход анализа смеси катионов 3 группы
1. Дробное открытие ионов бария. Для этого к 3 каплям задачи в отдельной пробирке прибавьте 4 капли уксусной кислоты и 5 капель
хромата калия. Вместо уксусной кислоты и хромата калия можно использовать ацетат натрия и дихромат калия. Почему? Образование
желтого осадка, нерастворимого в уксусной кислоте, указывает на
30
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
присутствие в вашей задаче ионов бария, которые необходимо удалить и только после этого открывать ионы стронция и кальция, т.к.
ионы бария будут мешать их открытию.
Схема 3
Анализ смеси катионов 3 группы
ЗАДАЧА №
Дробный
анализ
K2CrO4 (изб.) + CH3COOH,
нагревание, центрифугирование
K2CrO4 + CH3COOH
Желтый
осадок
ЕСТЬ
Открытие
Ba2+
Проба на полноту
удаления Ba2+
Желтый
осадок
BaCrO4
отбросить
Центрифугат:
Ca2+, Sr2+, CrO42-
10N Na2CO3, нагревание,
центрифугирование
Дробно
Белый
осадок:
СaCO3, SrCO3
Центрифугат:
CrO42отбросить
2N CH3COOH
Дробный
анализ
РАСТВОР: Ca2+, Sr2+
(NH4)2SO4!, нагревание, центрифугирование
Гипсовая вода
Белый
осадок
ЕСТЬ
Открытие
Sr2+
Белый
осадок:
SrSO4
отбросить
Центрифугат:
(NH4)2[Ca(SO4)2]
Открытие Са2+:
Микрокристаллоскопия
c H2SO4
31
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2. Удаление ионов бария. В пробирку поместите 20 капель задачи, добавьте 20 капель уксусной кислоты и 25 капель хромата калия, перемешайте стеклянной палочкой (при необходимости слегка нагрейте).
Образовавшийся осадок хромата бария отделите от раствора центрифугированием. Центрифугат проверьте на полноту осаждения ионов
бария действием хромата калия. Если желтый осадок не появился,
ионы бария полностью удалены, в противном случае удаление повторите. Осадок хромата бария отбрасывается, а в центрифугате после
соответствующей обработки открываются ионы стронция и кальция.
3. Осаждение ионов стронция и кальция. Центрифугат после удаления ионов бария содержит избыток хромат-ионов желтого цвета, мешающих дальнейшей работе. Поэтому ионы стронция и кальция осадите из раствора, прибавляя 6N раствор поташа или соды до рН=10.
Образовавшийся осадок карбонатов кальция и стронция отделите от
раствора центрифугированием и промойте несколько раз дистиллированной водой (промывные воды отбросьте). Белый осадок карбонатов обработайте 2N СН3СООН до полного его растворения. Если в
вашей задаче нет ионов бария, то п. 2-3 проводить не надо, а сразу
после п. 1 выполняйте п. 4.
4. Открытие ионов стронция. Дробно гипсовой водой (методику см.
на с. 28) проверьте присутствие стронция в уксуснокислом растворе,
полученном в п. 3, или, при отсутствии ионов бария, прямо в задаче.
Если в вашей задаче есть ионы стронция, то их необходимо удалить.
5. Удаление ионов стронция. К уксуснокислому раствору, полученному в п. 3, или к задаче прибавьте избыток насыщенного раствора
сульфата аммония, смесь нагрейте. Выпавший осадок отделите от
раствора центрифугированием и отбросьте. Центрифугат проверьте
сульфатом аммония на полноту удаления ионов стронция и используйте для открытия ионов кальция.
6. Открытие ионов кальция. Центрифугат, полученный в п. 5, проверьте на присутствие ионов кальция микрокристаллоскопической
реакцией с серной кислотой (методику см. на с. 26).
7. Результаты работы оформите в таблицу (см. табл. 4, с. 17), напишите необходимые уравнения реакций, сделайте вывод о присутствии тех или иных катионов 3 группы в вашей задаче.
Вопросы для самоконтроля
1. Как понизить растворимость сульфата кальция?
32
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2. С помощью какого реагента открывают ионы бария в присутствии других
катионов 3 группы?
3. Почему необходимо удалить ионы бария перед открытием других катионов
3 группы? Как это сделать?
4. Как выполнить микрокристаллоскопическую реакцию на ионы кальция?
5. В чем растворяются карбонаты катионов 3 группы?
6. Каким способом можно открыть ионы стронция?
7. Как провести проверку на полноту удаления иона? Покажите на конкретном
примере.
8. Составьте схему анализа смеси, содержащей ионы бария и стронция.
9. Составьте схему анализа смеси, содержащей ионы бария и кальция.
10. Предложите простейшую методику открытия ионов кальция в присутствии
других катионов 3 группы.
11. Общая характеристика катионов 3 группы, их роль в окружающей среде и
действие на живой организм.
12. Какие реакции из предложенных выше можно использовать в школьном
курсе химии, в каких темах?
§ 5. Анализ смеси катионов 1, 2, 3 аналитических групп
Исследуемый раствор, содержащий смесь катионов первых трех
аналитических групп, может быть с осадком или без него в зависимости от того, какие анионы входят в состав использованных для задачи
солей. Осадок может содержать хлориды катионов 2 группы и (или)
сульфаты катионов 3 группы и свинца. В растворе над осадком могут
находиться катионы 1 группы и частично ионы кальция, не выпавшие
полностью в осадок. При решении контрольной задачи на смесь катионов 1-3 групп различают два случая: а) задача без осадка; б) задача с осадком.
a) Систематический ход анализа смеси катионов 1-3 групп
(задача без осадка)
Схему анализа смеси катионов 1-3 аналитических групп (задача
без осадка) смотрите на с. 33 (схема 4).
Ход анализа смеси катионов 1-3 групп без осадка
1. Открытие иона аммония. Открывается дробно в отдельной пробе
задачи в присутствии всех других катионов реакцией со щелочью при
нагревании (методику см. на с. 12, п. 2).
2. Осаждение катионов 2 группы. В пробирку поместите 20-25 капель задачи, добавьте столько же 2N HCl или 5 капель HCl! и 5 ка33
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
пель этанола, смесь перемешайте стеклянной палочкой, охладите,
осадок отделите от раствора центрифугированием. Центрифугат (1)
проверьте на полноту осаждения катионов 2 группы, добавив несколько капель 2N HCl. Осадок (1), содержащий хлориды катионов 2
группы, промойте дистиллированной водой (10-15 капель), подкисленной несколькими каплями 2N HCl (для понижения растворимости
хлорида свинца).
3. Открытие катионов 2 группы. Осадок (1), содержащий хлориды
катионов 2 группы, анализируются по схеме анализа смеси катионов
2 группы (см. с. 22-24, схема 2).
4. Раствор (1), содержащий катионы 1 и 3 групп, также может содержать некоторое количество ионов свинца. Проверьте его реакцией
«золотой дождь».
5. Осаждение катионов 3 группы. К центрифугату (1), полученному в
п. 2, прибавьте около 1 мл этанола и по каплям 2N H2SO4 до полного
осаждения сульфатов. Отделите раствор (2) от осадка (2) центрифугированием и проверьте центрифугат на полноту осаждения сульфатов 2N H2SO4. В центрифугате (2) – катионы 1 группы и, возможно,
некоторое количество ионов кальция, осадок (2) содержит сульфаты
катионов 3 группы и, возможно, сульфат свинца, если ионы свинца
были открыты при анализе катионов 2 группы.
6. Удаление сульфата свинца. Осадок (2) промойте дистиллированной водой, подкисленной 2N H2SO4, обработайте 30%-м раствором
ацетата аммония (8-10 капель) при перемешивании и нагревании до
полного удаления сульфата свинца (вместо ацетата аммония можно
использовать 4N раствор щелочи). Отделите осадок от раствора центрифугированием. Центрифугат (3) проверьте на присутствие ионов
свинца, а осадок (3), содержащий сульфаты катионов 3 группы, переведите в карбонаты.
7. Перевод сульфатов 3 группы в карбонаты. Осадок (3), полученный
в п. 6, перенесите в фарфоровую чашку или тигель, добавьте 1-2 мл
10N раствора поташа или соды, перемешайте и нагревайте 3-4 мин.,
затем раствор осторожно слейте с осадка, добавьте новую порцию
карбоната и повторите операцию. Проделайте эту операцию 3-4 раза,
после чего осадок перенесите в пробирку, промойте несколько раз
дистиллированной водой и растворите в 2N СН3СООН. Если осадок в
кислоте полностью не растворился, отцентрифугируйте его и вновь
обработайте любым карбонатом.
34
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
8. Открытие катионов 3 группы. Все фракции уксуснокислого раствора, полученного в п. 7, соедините и проанализируйте на присутствие катионов 3 группы по схеме анализа смеси катионов 3 группы
(см. с. 28-30, схема 3).
Схема 4
Анализ смеси катионов 1-3 групп
(задача без осадка)
Открытие NH4+
Щелочь + t0
ЗАДАЧА №
(без осадка)
Дробно
HCl! + C2 H5 OH, центрифугирование
Белый осадок (I):
AgCl, PbCl2, Hg2Cl2
Центрифугат (I):
катионы 1,3 групп,
возможно Pb2+
2N H2 SO4 + C2 H5 OH, центрифугирование
Анализ по
схеме 2 группы
Белый осадок (П):
BaSO4, CaSO4,
SrSO4, PbSO4
Центрифугат (П):
катионы 1 группы,
возможно Са2+
30%-й раствор CH3 COONH4 , t0 ,
центрифугирование
Центрифугат (Ш):
Pb2+
Открытие Pb2+:
KI «золотой
дождь»
Белый осадок (Ш):
BaSO4, CaSO4,
SrSO4
Анализ по схеме
1 группы;
дробное открытие
Са2+
10N K2 CO 3 ,
кипячение в фарфоровой чашке,
центрифугирование
Белый осадок: BaCO3, CaCO3, SrCO3
2N CH3 COOH
РАСТВОР: Ba2+, Ca2+, Sr2+
Анализ по схеме 3 группы
35
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
9. Открытие катионов 1 группы. Центрифугат (2), полученный в п.
5, содержит катионы 1 группы и, возможно, катионы кальция, и анализируется на присутствие катионов 1 группы по схеме анализа смеси
катионов 1 группы (см. с.15-16, схема 1). Предварительно проверьте
присутствие в растворе катионов кальция микрокристаллоскопической реакцией.
10. Результаты работы оформите в табл. 5. Сделайте вывод о наличии
в вашей задаче катионов 1, 2, 3 групп.
Таблица 5
№
п/п
Исследуемое
вещество
Реагент
Аналитический
эффект
Вывод: В задаче № ….. присутствуют катионы:
группа …. ; 3 группа ……
Заключение
1 группа ….. ; 2
б) Систематический ход анализа смеси катионов 1-3 групп
(задача с осадком)
Схему анализа смеси катионов 1-3 аналитических групп (задача
с осадком) смотрите на с. 36 (схема 5).
Ход анализа смеси катионов 1-3 групп с осадком
1. Открытие иона аммония. Открывается дробно в отдельной пробе
задачи в присутствии всех других катионов реакцией со щелочью при
нагревании (методику см. на с. 12, п. 2).
2. Осаждение катионов 2, 3 групп. Раствор с осадком взболтайте и
поместите в пробирку 20-25 капель этой взвеси. Добавьте к содержимому пробирки 5-10 капель 2N HCl и столько же 2N H2SO4 и этанола.
Все перемешайте стеклянной палочкой и разделите центрифугированием раствор (1) и осадок (1). Раствор (1) содержит катионы 1 группы
(и, возможно, кальций), а осадок (1) – хлориды катионов 2 группы и
сульфаты катионов 3 группы и свинца.
3. Открытие катионов 1 группы. Центрифугат (1) анализируется по
схеме анализа смеси катионов 1 группы (см. с. 15-16, схема 1), предварительно проверив микрокристаллоскопической реакцией присутствие ионов кальция.
36
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4. Открытие ионов свинца. Осадок (1) промойте дистиллированной
водой при кипячении 3-4 раза. Горячий раствор аккуратно слейте с
осадка в чистую пробирку и проверьте присутствие в нем ионов
свинца реакцией «золотой дождь» (методику см. на с. 21).
5. Открытие ионов ртути (I). Осадок (П), полученный в п. 4 после
обработки осадка (1) горячей водой, поместите в центрифужную пробирку и добавьте 10-15 капель 25%-го раствора NH3•H2O, перемешайте. При этом хлорид серебра растворится, превратившись в комплексное соединение [Ag(NH3)2]Cl, а хлорид ртути (I) разрушится до
металлической ртути. Быстрое почернение осадка при действии аммиака указывает на наличие в вашей задаче ионов ртути (I). Если осадок не чернеет – ионов ртути (I) в задаче нет.
6. Открытие ионов серебра. Образовавшиеся в п. 5 (после обработки
аммиаком) осадок (Ш) и раствор (Ш) отделите друг от друга центрифугированием. Центрифугат (Ш) проверьте на присутствие в нем
ионов серебра действием HNO3! или KI (методику см. на с. 24, п. 4).
7. Удаление и открытие ионов свинца и ртути(I). Осадок (Ш), полученный в п. 5, содержит сульфаты катионов 3 группы и свинца, а
также соединения ртути (I). Если вы открыли в своей задаче ионы серебра (см. п. 6), то промойте осадок (Ш) 2-3 раза 6N раствором аммиака до полного удаления из осадка ионов серебра. Затем осадок промойте дистиллированной водой и добавьте 15 капель 30%-го раствора
ацетата аммония, перемешайте и нагрейте. При этом сульфат свинца
и соединения ртути (I) растворятся. Повторите обработку несколько
раз до полного удаления из осадка этих ионов. Отделите друг от друга центрифугированием раствор (IV) и осадок (IV). Проверьте присутствие этих ионов в растворе (IV) частными реакциями.
8. Открытие катионов 3 группы. Осадок (IV), полученный в п. 7,
промойте дистиллированной водой. Он может содержать только
сульфаты катионов 3 группы. Сульфаты переведите в карбонаты, обработав осадок (IV) так, как это описано на стр. 32, п.7, и растворите
в уксусной кислоте. Полученный раствор анализируйте по схеме анализа смеси катионов 3 группы (см. с. 24-25, схема 3).
9. Результаты работы оформите в таблицу (образец – табл. 5 на с. 28)
и сделайте вывод по работе, как показано на с. 34, п. 10.
37
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Схема 5
Анализ смеси катионов 1-3 групп
(задача с осадком)
+
Открытие NH4 :
Щелочь + t0
ЗАДАЧА №
(с осадком)
Дробно
2N HCl + 2N H2 SO4 + C2 H5 OH,
центрифугирование
Белый осадок (I):
Хлориды 2 группы, сульфаты
3 группы и PbSO4
Центрифугат (I):
Катионы 1 группы,
возможно Са2+
H2 O, кипячение
Раствор (П): Pb2+
Открытие Pb2+:
KI «золотой
дождь»
Анализ по схеме 1
группы; дробно
открытие Са2+
Белый осадок (П):
AgCl, Hg2Cl2, PbSO4,
сульфаты 3 группы
Открытие Ag+:
HNO3!, KI
25%-й раствор NH3 •H2 O,
центрифугирование
Центрифугат (Ш):
[Ag(NH3)2]Cl
Черный осадок (Ш):
Hg + [HgNH2]Cl,
PbSO4, сульфаты
3 группы
30%-й раствор CH3 COONH4 , t0 ,
центрифугирование
Центрифугат (IV):
Pb2+, Hg22+
Белый осадок (IV):
Сульфаты 3 группы
10N K2 CO3 ,
кипячение в фарфоровой чашке,
центрифугирование
Белый осадок: карбонаты 3 группы
2N CH3 COOH
Раствор: Ba2+, Sr2+, Ca2+
Анализ по схеме 3 группы
38
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вопросы для самоконтроля
1. Какой катион 2 группы осаждается вместе с катионами 3 группы при действии группового реагента? Нужно ли его удалять и как это сделать?
2. Для чего при осаждении катионов 3 группы групповым реагентом необходимо добавлять спирт или ацетон?
3. С какой целью сульфаты переводят в карбонаты? Как это сделать?
4. Почему при переводе сульфатов в карбонаты необходимы: концентрированные растворы поташа или соды, повторное сливание маточного раствора?
5. Почему при открытии иона аммония в задаче на смесь катионов 1-3 групп
дробным методом не используется реактив Несслера, как это описано в первой работе? Что этому мешает? Ответ подтвердите примерами.
6. Предложите схему анализа смеси, содержащей катионы: а) натрия, кальция,
лития; б) серебра, свинца, калия; в) бария, стронция, ртути (I); г) лития, бария, свинца. Дайте мотивированный ответ.
§ 6. Четвертая аналитическая группа катионов Zn2+, Cr3+, Al3+,
Sn (II, IV), As (III, V)
Групповой реагент – 2 N раствор щелочи в избытке – КОН, NaOH
Действие группового реагента на катионы 4 группы
При действии растворов щелочей на растворы солей катионов
4 группы образуются осадки гидроксидов металлов с амфотерными
свойствами. Эти осадки легко растворяются не только в кислотах, но
и в избытке раствора щелочи с образованием комплексных соединений, а Zn(OH)2 растворяется еще и в растворе аммиака:
а) Zn2+ + 2OH- = Zn(OH)2↓ ; Zn(OH)2↓ + 2KOH = K2[Zn(OH)4]
тетрагидроксоцинкат (II) калия;
Zn(OH)2↓ + 4NH3•H2O = [Zn(NH3)4](OH)2 + 4H2O
гидроксид тетраамминцинка (П);
3+
б) Al + 3OH = Al(OH)3↓;
Al(OH)3↓ + KOH = K[Al(OH)4]
тетрагидроксоалюминат (III) калия;
3+
в) Сr + 3OH = Cr(OH)3↓;
Cr(OH)3↓ + 3KOH = K3[Cr(OH)6]
гексагидроксохромат (III) калия;
2+
г) Sn + 2OH = Sn(OH)2↓;
Sn(OH)2↓ + 2KOH = K2[Sn(OH)4]
тетрагидроксостаннат (II) калия;
4+
д) Sn + 4OH = Н4SnO4↓;
Н4SnO4↓ + 2KOH = K2[Sn(OH)6]
гексагидроксостаннат (IV) калия.
Уравнения реакций растворения гидроксидов в кислотах напишите самостоятельно.
39
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Все гидроксиды катионов 4 группы – белые осадки, кроме
Cr(OH)3, имеющего грязно-зеленую, а иногда и фиолетовую окраску.
Гидроксохроматы – довольно неустойчивые соединения и при кипячении подвергаются гидролизу с образованием Cr(OH)3:
K3[Cr(OH)6] + t0 = Cr(OH)3↓ + 3KOH.
Это свойство используется на практике для отделения ионов
хрома (Ш) от других катионов IV группы.
Cr(OH)3 обладает свойством соосаждения с другими гидроксидами (цинка, кобальта, никеля). В присутствии этих катионов образуется соединение, нерастворимое в избытке щелочей. Например: если
в растворе задачи одновременно присутствуют ионы хрома (Ш) и
цинка, то при действии раствора щелочи образуется осадок, нерастворимый в избытке щелочи. Это объясняется тем, что ионы хрома и
цинка соосаждаются, и вместо амфотерных гидроксидов образуется
комплексное соединение – тетрагидроксоцинкат (П) хрома (Ш):
2Cr3+ + 3Zn2+ + 12OH- = Cr2[Zn(OH)4]3↓.
Этот осадок не проявляет амфотерные свойства. Он может быть
получен и действием ацетата натрия на раствор, содержащий ионы
хрома и цинка.
ОПЫТ. 1. Проведите полумикрометодом реакцию осаждения
катионов 4 группы раствором щелочи (взять недостаток щелочи). Что
наблюдаете? Проверьте растворимость полученных осадков в кислотах и щелочах. Что наблюдаете? Проверьте что произойдет с гидроксидом цинка в растворе аммиака. Наблюдения объясните. Определите условия проведения опыта.
2. Соосаждение. Возьмите пробирку со смесью солей хрома и
цинка, добавьте избыток щелочи. Что наблюдаете? Почему? Повторите опыт, взяв вместо щелочи ацетат натрия. Определите условия
проведения опыта.
Действие растворимых карбонатов на катионы 4 группы
Карбонат натрия (калия) – Na2CO3 (K2CO3) – осаждает ионы
алюминия, хрома и олова из их солей в виде гидроксидов, а ионы
цинка – в виде основных солей. Это обусловлено тем, что образуемые
карбонаты сразу же гидролизуются:
2Al3+ + 3K2CO3 + 3H2O = 2Al(OH)3↓ + 6K+ + 3CO2↑;
2Cr3+ + 3K2CO3 + 3H2O = 2Cr(OH)3↓ + 6K+ + 3CO2↑;
Sn2+ + K2CO3 + H2O = Sn(OH)2↓ + 2K+ + CO2↑;
Sn4+ + 2K2CO3 + 2H2O = Н4SnO4↓ + 4K+ + 2CO2↑;
40
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2Zn2+ + 2K2CO3 + H2O = Zn2(OH)2 CO3↓ + 4K+ + CO2↑ или
3Zn2+ + 3K2CO3 + H2O = Zn3(OH)2 (CO3)2↓ + 6K+ + CO2↑.
Все осадки растворимы в кислотах и щелочах, а гидроксокарбонаты цинка еще и в растворе аммиака (лучше в присутствии хлорида
аммония).
ОПЫТ. Проведите полумикрометодом реакцию взаимодействия
катионов 4 группы с поташом или содой. Что наблюдаете? Проверьте растворимость полученных осадков в HCl, KOH, растворе аммиака. Определите условия проведения опытов.
Частные реакции катиона алюминия – Al3+
KOH (изб.)
Al3+
8-Оксихинолин
K 2CO3
Co(NO3)2
ализарин
алюминон
1. Щелочи – КОН, NaOH – в избытке. Смотрите опыт “Действие группового реагента на катионы 4 группы”.
2. Карбонат калия – K2CO3 – смотрите опыт “Действие растворимых карбонатов на катионы 4 группы”.
3. Ализарин (1,2-дигидроксиантрахинон) – C14H6O2(OH)2 – и
его производные образуют в аммиачной среде с солями алюминия
нерастворимое в воде и уксусной кислоте ярко-красное адсорбционное соединение Al(OH)3 и ализарина, называемое «алюминиевый
лак». Присутствие катионов хрома, цинка, железа мешают проведению опыта, поэтому они предварительно маскируются гексацианоферратом (II) калия (желтой кровяной солью) - K4[Fe(CN)6].
ОПЫТ. На кусочек фильтровальной бумаги нанесите каплю
желтой кровяной соли (при использовании чистой соли алюминия эта
операция необязательна), подсушите и в центр пятна поместите каплю исследуемого раствора или соли алюминия (мешающие ионы осядут в центре пятна, а ионы алюминия перейдут на периферию). Полученное влажное пятно обработайте парами аммиака (фильтровальную бумагу подержите над склянкой с 25%-м раствором NH3•H2O).
При этом ионы алюминия перейдут в осадок Al(OH)3. Влажное пятно
по периферии обведите спиртовым раствором ализарина и вновь обработайте парами аммиака. При этом ализарин сначала окрасится в
фиолетовый цвет, т.к. наряду с «алюминиевым лаком» образуется и
ализаринат аммония. Бумажку подсушите над пламенем спиртовки,
фиолетовая окраска исчезнет (ализаринат аммония разрушится),
41
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
кольцо приобретет четкую розовую окраску. На розовое кольцо капните каплю 2N СН3СООН, если розовая окраска не исчезнет, то в
анализируемом растворе есть ионы алюминия. Проведите данный
опыт с чистой солью алюминия, со смесью нескольких солей (например, смесью солей алюминия, цинка, хрома). Определите условия
проведения данного опыта, при этом помните, что при наличии в задаче катионов 3 группы они должны быть предварительно осаждены
групповым реагентом. Методику опыта запишите в таблицу.
4. Алюминон (триаммонийная соль ауринтрикарбоновой
кислоты) образует с солями алюминия комплексное соединение
красного цвета. Реакция протекает медленно. Ее проведению мешают
ионы хрома, железа, кальция и др., которые дают с этим реагентом
аналогичное комплексное соединение, разрушаемое при действии
аммиака или карбоната аммония.
ОПЫТ. В пробирку с 4-5 каплями соли алюминия добавьте
2-3 капли 2N СН3СООН и 4-5 капель 0,1%-го раствора алюминона.
Смесь слегка нагрейте, перемешайте и добавьте раствор аммиака до
рН=9, затем прибавьте еще 3-4 капли карбоната аммония. При наличии в растворе ионов алюминия появится красная окраска или выпадет красный хлопьевидный осадок. Проведите опыт, определите
условия его проведения, методику запишите в тетрадь.
5. Сухой метод с нитратом кобальта – Co(NO3)2. Разбавленный раствор нитрата кобальта (П) образует с солями алюминия алюминат кобальта (П), дающий при сжигании синий пепел, называемый
«Тенаровая синь»:
2Al2(SO4)3 + 2Co(NO3)2 = 2Co(AlO2)2 + 6SO3↑ + 4NO2↑ + O2↑
синий пепел «Тенаровая синь».
ОПЫТ. Возьмите полоску фильтровальной бумаги и сверните ее
в трубочку. На один конец трубочки нанесите по капле соли алюминия и 2N HNO3, подсушите над пламенем спиртовки и добавьте каплю 0,05N раствора нитрата кобальта (П). Смоченный конец трубочки
сначала подсушите, а затем сожгите в пламени спиртовки. При наличии ионов алюминия полученный пепел будет иметь темно-синий
цвет. Проведению опыта мешают ионы цинка, хрома, меди, никеля.
Проделайте опыт, определите условия его проведения, методику запишите в тетрадь.
*6. 8-Оксихинолин – C9H6NOH – образует с солями алюминия
при рН 4,5-10 трис(8-Оксихинолин)алюминий – внутрикомплексное
42
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
соединение, малорастворимое в воде, но хорошо экстрагируемое органическими растворителями. Экстракты окрашены в желтый цвет и
интенсивно флуоресцируют зеленым светом. Мешают катионы Ш и
VI групп, ионы магния, цинка, кадмия, олова (П), железа (Ш).
ОПЫТ. На фильтровальную бумагу нанесите каплю соли алюминия, каплю ацетатного буферного раствора (рН 6,5-9,5) и каплю
0,03%-го этанольного раствора 8-Оксихинолина. Что наблюдаете?
Влажное пятно облучите УФ-светом. Что наблюдаете? Проведите
этот опыт полумикрометодом. Вместо этанольного раствора используйте раствор реагента в хлороформе. Пробирку закройте пробкой и
смесь экстрагируйте 1-2 минуты. Что наблюдаете? Результаты занесите в тетрадь, определите условия проведения опыта.
Частные реакции катиона хрома (Ш) – Cr3+
KOH (изб.)
Cr3+
H2O2
ЭДТА
K 2CO3
KMnO4
1. Щелочи – КОН, NaOH – в избытке. Смотрите опыт “Действие группового реагента на катионы 4 группы”.
2. Карбонат калия – K2CO3 – смотрите опыт “Действие растворимых карбонатов на катионы 4 группы”.
3-4. Действие окислителей. Специфическими реакциями на
ионы хрома (Ш), позволяющими обнаружить их в присутствии других катионов, являются реакции окисления хрома (Ш) до хрома (VI) в
виде хромат-ионов (CrO42-) в щелочной среде или дихромат-ионов
(Cr2O72-) в кислой среде и далее до надхромовой кислоты (H2CrO6).
При этом происходит изменение окраски раствора, так как соли хрома (Ш) – зеленые или фиолетовые, хроматы – желтые, дихроматы –
оранжевые, а надхромовая кислота – синяя.
3) Окисление пероксидом водорода – H2O2 – в щелочной среде:
Cr2(SO4)3 + 3H2O2 + 10KOH = 2K2CrO4 + 3K2SO4 + 8H2O
(составьте ионно-электронные полуреакции);
K2CrO4 + H2O2 + HNO3 = H2CrO6 + KNO3 + H2O
(уравняйте ионно-электронным методом).
ОПЫТ. В пробирку поместите 3 капли раствора соли хрома (III)
и добавьте избыток щелочи до полного растворения появившегося в
начале осадка, прибавьте 3 капли Н2О2 и смесь нагрейте. При этом
зеленая окраска раствора перейдет в желтую. Для получения наибо43
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
лее ярко выраженного аналитического эффекта, особенно при наличии в растворе других окрашенных ионов опыт проводят дальше. После охлаждения желтого раствора добавьте в пробирку 2N HNO3 до
кислой реакции среды (окраска раствора станет оранжевой), прилейте
10 капель изоамилового спирта и 3 капли H2O2. Смесь сильно встряхните. При наличии в растворе ионов Cr3+ верхний органический слой
окрасится в интенсивно-синий цвет вследствие образования надхромовой кислоты. Проведите опыт, определите условия его проведения,
запишите все уравнения реакций и методику проведения опыта в таблицу.
4) Окисление перманганатом калия – KMnO4 – в кислой среде.
Кроме KMnO4 могут быть использованы другие окислители: пероксодисульфат аммония (калия) (NH4)2S2O8, висмутат натрия –
NaBiO3:
5Cr2(SO4)3 + 6KMnO4 + 11H2O =
= 5H2Cr2O7 + 3K2SO4 + 6MnSO4 + 6H2SO4
(составьте ионно-электронные полуреакции);
H2Cr2O7 + H2O2 = H2CrO6 + H2O
(уравняйте ионно-электронным методом).
ОПЫТ. В пробирку поместите 3 капли раствора соли хрома (III)
и добавьте 4 капли 2N H2SO4, 5 капель 0,1N KMnO4 и смесь нагрейте.
При этом малиновая окраска исчезнет, а раствор станет оранжевым.
Для получения наиболее ярко выраженного аналитического эффекта,
особенно при наличии в растворе других окрашенных ионов опыт
продолжите. После охлаждения оранжевого раствора добавьте в пробирку 2-3 капли 2N H2SO4, 10 капель изоамилового спирта и 3 капли
H2O2 . Смесь сильно встряхните. При наличии в растворе ионов Cr3+
верхний органический слой окрасится в интенсивно-синий цвет
вследствие образования надхромовой кислоты. Проведите опыт,
определите условия его проведения, запишите все уравнения реакций
и методику проведения опыта в таблицу.
*5. Этилендиаминтетраацетат динатрия (ЭДТА) –
Na2H2C10H12O8N2 – с ионами хрома (Ш) при рН 4-5 образует комплексное соединение фиолетового цвета, при подщелачивании (рН 7-9) фиолетовая окраска переходит в синюю. Подобные соединения
дают также ионы железа (Ш), катионы VI группы. Обнаружению
ионов хрома (Ш) мешают оксалат- и цитрат-ионы.
44
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ОПЫТ. К 3 каплям раствора соли хрома (III) добавьте 3-5 капель
30%-го раствора CH3COOH, 12-15 капель 5%-го раствора ЭДТА, проверьте рН (рН 4-5) и смесь нагрейте. Что наблюдаете? Добавьте щелочи до рН 7-9. Что изменилось? Определите условия проведения
опыта и результаты работы занесите в таблицу.
KOH (изб.)
K 2CO3
Частные реакции катиона цинка – Zn2+
Zn2+
K 3[Fe(CN)6] и K 4[Fe(CN)6]
H2S
Co(NO3)2
дитизон
(NH4)2[Hg(SCN)4]
1. Щелочи – КОН, NaOH – в избытке. Смотрите опыт “Действие группового реагента на катионы 4 группы”.
2. Карбонат калия – K2CO3 – смотрите опыт “Действие растворимых карбонатов на катионы 4 группы”.
3. Сероводородная вода – H2S – образует с солями цинка белый
осадок сульфида цинка, растворимый во всех кислотах, кроме уксусной:
Zn2+ + H2S = ZnS↓ + 2H+.
ОПЫТ. К 3 каплям соли цинка в пробирке добавьте
2N СН3СООН до рН=5 и несколько капель сульфида натрия. Что
наблюдаете? При использовании в качестве реагента свежеприготовленной сероводородной воды вместо уксусной кислоты добавляется
ацетатный буферный раствор. Проверьте растворимость полученного
осадка в соляной и уксусной кислотах.
4. Гексацианоферрат (III) калия (красная кровяная соль) –
K3[Fe(CN)6]; гексацианоферрат (II) калия (желтая кровяная соль)
– K4[Fe(CN)6] – образуют с солями цинка комплексные соединения в
виде осадков: а) с желтой кровяной солью – белого цвета, растворимого в щелочах, но нерастворимого в кислотах; б) с красной кровяной солью – желто-коричневого цвета, растворимого в соляной кислоте и растворе аммиака:
а) 3Zn2+ + 2K4[Fe(CN)6] = К2Zn3[Fe(CN)6]2↓ + 6K+
гексацианоферрат (II) калия цинка (II);
2+
б) 3Zn + 2K3[Fe(CN)6] = Zn3[Fe(CN)6]2↓ + 6K+
гексацианоферрат (III) цинка (II).
ОПЫТ. Проведите опыт капельно или полумикрометодом. Обратите внимание на цвета осадков и проверьте их растворимость в
HCl, КОН и NH3•H2O. Определите условия проведения опыта, при
45
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
этом помните, что проведению реакции мешают ионы меди, железа,
серебра и др., дающие с этим реагентом цветные осадки.
5. Дитизон (дифенилтиокарбазон) – C13H12N4S – растворенный в CCl4, образует с катионом цинка малиново-красное внутрикомплексное соединение бис(дифенилтиокарбазон)цинк. Это соединение
в щелочной среде окрашивает не только органический, но и водный
слой, что позволяет открывать данной реакцией ионы цинка в присутствии других катионов (например, ионов свинца).
ОПЫТ. 1. В пробирку с 2 каплями соли цинка, добавьте избыток
щелочи до растворения образовавшегося в начале осадка. К полученному раствору добавьте 3 капли дитизона (зеленого цвета) и содержимое пробирки сильно встряхните. При наличии в растворе ионов
цинка капля органического растворителя окрасится в малиновый
цвет, а водный раствор приобретет красную или розовую окраску.
Если окрасится только органический слой, то это не говорит о присутствии в растворе ионов цинка.
2. Опыт можно провести капельно на фильтровальной бумаге.
Для этого приготовьте в пробирке щелочной раствор соли цинка (как
описано в оп. 1) и каплю его нанесите на фильтровальную бумагу.
Влажное пятно по периферии обведите дитизоном. Появление малинового кольца указывает на наличие в растворе ионов цинка.
Проделайте опыт обоими способами, запишите методики в тетрадь, определите условия проведения опыта.
6. Сухой метод с нитратом кобальта – Co(NO3)2. Разбавленный раствор нитрата кобальта (П) образует с солями цинка цинкат
кобальта (П), дающий при сжигании зеленый пепел, называемый «зелень Ринмана»: Zn(NO3)2 + Co(NO3)2 = CoZnO2 + 4NO2↑ + O2↑
зеленый пепел «зелень Ринмана».
ОПЫТ. Проделайте опыт по методике, описанной на с. 40 п. 5.
Обратите внимание на цвет пепла. Проведению опыта мешают ионы
алюминия, хрома, меди, никеля. Определите условия проведения
опыта и методику запишите в тетрадь.
*7. Тетрароданомеркурат (П) аммония – (NH4)2[Hg(SCN)4] –
образует с ионами цинка в слабокислой среде белый кристаллический
осадок тетрароданомеркурата (П) цинка. Кристаллы под микроскопом (см. рис. 7) имеют характерную форму крестов (б), дендритов
(слабокислая среда) или неравносторонних треугольников (а), клиньев (кислая среда): Zn2+ + (NH4)2[Hg(SCN)4] = Zn [Hg(SCN)4]↓ + 2NH4+.
46
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 7. Кристаллы Zn[Hg(SCN)4]
Осадок растворяется в сильных кислотах и разлагается щелочами с образованием желтого осадка HgO. Мешают реакции катионы
VI группы, ионы железа (П, Ш).
ОПЫТ. Проведите опыт полумикрометодом, обратите внимание
на цвет осадка, проверьте его растворимость в кислотах и щелочах.
Проведите микрокристаллоскопическую реакцию. Рассмотрите кристаллы под микроскопом. Определите условия проведения опыта, заполните таблицу.
Частные реакции катиона олова (II, IV)
KOH (изб.)
Sn2+
K 2CO3
H2S
Bi(NO3)2
4+
KOH (изб.)
Sn
K 2CO3
H2S
Fe
NH4Cl
1. Щелочи – КОН, NaOH – в избытке. Смотрите опыт “Действие группового реагента на катионы 4 группы”.
2. Карбонат калия – K2CO3 – смотрите опыт “Действие растворимых карбонатов на катионы 4 группы”.
3. Сероводородная вода - H2S - образует с солями олова (П и IV)
осадки сульфидов: темно-коричневого цвета, растворимый в HCl!, но
нерастворимый в NaOH и Na2S; и желтого цвета, растворимый в Na2S
(с образованием тиосолей), соответственно:
Sn2+ + H2S = SnS↓ + 2H+ ;
Sn4+ + 2H2S = SnS2↓ + 4H+.
ОПЫТ. Проведите опыт полумикрометодом, подкислив 2 капли
солей олова 2N HCl и добавив 3 капли сульфида натрия. Что наблюдаете? Обратите внимание на цвет осадков. Проверьте их растворимость в 2N HCl, HCl!, КОН, Na2S.
5. Нитрат висмута – Bi(NO3)2 – восстанавливается до чистого металла под действием солей олова (П) в щелочной среде. Если к ще47
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
лочному раствору соли олова (П) прибавить нитрат висмута (Ш),
то появится черный осадок металлического висмута:
3SnCl2 + 2Bi(NO3)3 + 18KOH = 2Bi↓ + 3K2[Sn(OH)6] + 6KCl + 6KNO3
(составьте ионно-электронные полуреакции).
ОПЫТ. В пробирку с 2 каплями соли олова (П) прибавьте избыток раствора щелочи до полного растворения образовавшегося в
начале осадка. Что это за осадок? Какова формула полученного раствора? Возьмите чистую пробирку с 2 каплями нитрата висмута и
прибавьте несколько капель раствора из первой пробирки. Что
наблюдаете? Каков цвет выпавшего осадка? О чем это говорит? Запишите методику проведения опыта в тетрадь.
Условия проведения опыта:
1. Полумикрометод.
2. Избыток щелочи.
3. В присутствии солей сурьмы (Ш) открытие ионов олова (П) данным реагентом проводится капельно в присутствии свежеперегнанного анилина. Для этого
на полоску фильтровальной бумаги нанесите каплю нитрата висмута и высушите, затем нанесите по капле задачи и свежего анилина. При наличии в растворе ионов олова (П) через некоторое время на бумаге появится темное пятно: 2Bi3+ + 3Sn2+ = 2Bi0 + 3Sn4+.
*5. Активные металлы – Fe – восстанавливают олово (IV) до
олова (П). Так ведет себя железо в отличие от цинка и магния, которые восстанавливают олово (IV) до чистого металла:
Sn4+ + Fe0 = Sn2+ + Fe2+.
ОПЫТ. В пробирку с 5 каплями соли олова (IV) добавьте 2 капли HCl! и 2 стружки металлического железа или его кусочек. Смесь
нагревайте 3 минуты. Раствор слейте с остатков металла и проверьте
наличие в нем ионов олова (П) по методике, описанной в п. 4. Проведите опыт, напишите все необходимые уравнения реакций и методику проведения опыта в тетрадь. Определите условия проведения опыта.
6. Микрокристаллоскопическая реакция с хлоридом аммония
– NH4Cl. Соли аммония с солянокислым раствором хлорида олова
(IV), содержащим преимущественно комплексные гексахлоростаннат-ионы [SnCl6]2-, образуют комплексное соединение в виде осадка,
кристаллы которого под микроскопом имеют форму октаэдров (см.
рис. 8): [SnCl6]2- + 2NH4+ = (NH4)2[SnCl6]↓.
48
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 8. Кристаллы (NH4)2[SnCl6]
ОПЫТ. На предметное стекло нанесите каплю солянокислого
раствора хлорида олова (IV) и прибавьте каплю 2N NH3•H2O. Если
появится помутнение из-за образования гидроксида, добавьте каплю
2N HCl. Полученный раствор упарьте над пламенем спиртовки до появления белой каймы по периферии капли, охладите и рассмотрите
кристаллы под микроскопом. Определите условия проведения опыта,
учитывая, что ионы серебра, свинца и ртути мешают проведению
опыта.
Анализ контрольной задачи
на смесь катионов четвертой группы
Анализ контрольной задачи можно выполнить как дробно, так и
систематически. Рассмотрим дробный анализ.
Дробный анализ
1. Предварительные испытания. Обратите внимание на цвет анализируемого раствора (задачи) и на присутствие в нем осадка. Если задача бесцветна, то скорее всего в ней нет окрашенных ионов. Если
задача содержит осадок (гидролизованные соли олова), то к нему
необходимо добавить небольшой объем 2N HCl. Если при этом осадок не растворился, его необходимо отцентрифугировать и растворить в концентрированной кислоте. В полученном растворе открывайте ионы олова (II, IV). Если в задаче нет осадка, то каждый катион
4 группы открывается дробно из отдельных проб задачи специфическими или селективными реакциями в любой последовательности.
2. Открытие ионов хрома (Ш). Используйте реакции окисления: а)
пероксидом водорода в щелочной среде, б) перманганатом калия в
кислой среде, с последующим получением в обоих случаях надхромовой кислоты. Методики см. на с. 41-42, п. 3,4. Помните, что если в
задаче есть ионы цинка, то во избежание реакции соосаждения при
49
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
окислении в щелочной среде необходимо сначала добавить H2O2 и
только затем щелочь.
Ионы хрома (Ш) мешают открытию ионов алюминия и цинка, поэтому Cr3+ предварительно лучше перевести в CrO42- действием H2O2 в
щелочной среде и только после этого открывать в полученном растворе другие ионы (Al3+, Zn2+).
3. Открытие ионов цинка. Открывайте дитизоном в щелочной среде
капельным методом или тетрароданомеркуратом (П) аммония микрокристаллоскопически, если задача бесцветная, то любой кровяной солью. Методики см. на с. 43-45, п. 5,7,4.
4. Открытие ионов алюминия. Используйте ализарин капельно с
применением желтой кровяной соли. Методики см. на с. 39-40, п. 3.
5. Открытие ионов олова (П). Открывайте сероводородной водой
или реакцией восстановления висмута в щелочной среде. Методики
см. на с. 45-46, п. 3,4.
6. Открытие олова (IV). Открывайте микрокристаллоскопической
реакцией с солями аммония. Методику см. на с. 46-47, п. 6, или любой другой реакцией открытия (см. с. 45-46, п. 3,5).
7. Результаты работы оформите в таблицу (образец – табл. 4, с. 17) и
сделайте вывод о наличии тех или иных ионов 4 группы в вашей задаче.
Вопросы для самоконтроля
1. Какое свойство катионов 4 группы позволило выделить их в отдельную
группу?
2. Для каких катионов 4 группы характерны окислительно-восстановительные
реакции? Какие?
3. С помощью какого реагента можно отделить ионы цинка от других катионов
4 группы?
4. О чем свидетельствует отсутствие окраски раствора, содержащего смесь катионов 4 группы?
5. В какой среде открывают ионы цинка с помощью дитизона?
6. Что такое соосаждение? Для какого катиона 4 группы характерна эта реакция?
7. С какой целью при открытии ионов алюминия ализарином добавляется желтая кровяная соль?
8. Составьте схему анализа смеси катионов IV группы (систематический анализ).
9. Общая характеристика катионов 4 группы, их роль в окружающей среде и
действие на живой организм.
50
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
10. Какие реакции из предложенных выше можно использовать в школьном
курсе химии, в каких темах?
§ 7. Пятая аналитическая группа катионов Fe2+, Fe 3+, Mg2+,
Mn2+, Bi3+, Sb (III, V)
Групповой реагент – 2 N раствор щелочи – КОН, NaOH
Действие группового реагента на катионы 5 группы
Щелочи – KOH, NaOH – осаждают катионы 5 группы в виде неамфотерных гидроксидов – разноцветных осадков (гидроксиды железа окрашены, гидроксиды других катионов 5 группы белые), легко
растворимых в кислотах, но нерастворимых в избытке щелочи. Солянокислые растворы хлоридов сурьмы (III, V) представляют собой
кислоты – гексахлоросурьмянистую H3[SbCl6] и гексахлоросурьмяную H[SbCl6], соответственно:
Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2↓;
Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3↓;
грязно-белый
красно-бурый
2+
2+
Mn + 2OH = Mn(OH)2↓;
Mg + 2OH = Mg(OH)2↓;
3+
Bi + 3OH = Bi(OH)3↓;
[SbCl6 ]3- + 3OH- = Sb(OH)3↓ + 6Cl-;
[SbCl6 ]- + 5OH- = SbО(OH)3↓ + 6Cl- + H2O.
В отличие от других гидроксидов катионов 5 группы гидроксиды сурьмы (Ш, V) растворимы в избытке щелочи и HCl с образованием комплексных соединений. Напишите необходимые уравнения реакций.
Гидроксиды железа (П) и марганца (П) на воздухе постепенно
меняют свою окраску вследствие окисления:
4Fe(OH)2↓ + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3↓
бурый осадок;
2Mn(OH)2↓ + O2 = 2MnO(OH)2↓
темно-коричневый осадок.
Составьте для данных реакций ионно-электронные полуреакции.
При действии на катионы железа (П), марганца (П), сурьмы (Ш)
щелочью в присутствии окислителей (H2O2) сразу выпадают осадки
Fe(OH)3↓, MnO(OH)2↓, SbО(OH)3↓. Напишите самостоятельно уравнения реакций образования этих осадков и уравняйте их ионноэлектронным методом.
51
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Растворение осадка MnO(OH)2↓ возможно в кислотах только в
присутствии восстановителя (H2O2):
MnO(OH)2↓ + 2H+ + H2O2 = Mn2+ + O2↑ + 3H2O.
Осаждение гидроксидов железа (П), марганца (П) и магния раствором аммиака будет неполным, так как эти гидроксиды довольно
хорошо растворяются в насыщенных растворах солей аммония
(NH4Cl), например: Mg(OH)2↓ + 2NH4Cl = MgCl2 + 2NH3•H2O.
Это свойство используется для отделения катиона магния от
других катионов 5 группы.
Гидроксид висмута (Ш) разлагается при нагревании с образованием желтого осадка метагидроксида висмута (гидроксида висмутила): Bi(OH)3↓ + t0 = BiOOH↓ + H2O.
ОПЫТ. Проведите полумикрометодом реакцию осаждения катионов 5 группы раствором щелочи. Что наблюдаете? Обратите внимание на цвета осадков. Дайте им постоять на воздухе некоторое
время. Есть ли изменения? В пробирках с какими солями? Почему?
Проверьте растворимость полученных осадков в кислотах, щелочах,
растворе аммиака и хлориде аммония. Осадок гидроксида висмута
нагрейте. Что наблюдаете? К осадкам гидроксидов железа (П) и марганца (П) прибавьте по 2 капли 3%-го раствора H2O2, перемешайте.
Что наблюдаете? Почему? Проверьте растворимость полученного
осадка MnO(OH)2↓ в любой минеральной кислоте в присутствии H2O2
и без него. Определите условия проведения опыта. Напишите уравнения необходимых реакций.
Частные реакции катиона железа (П) – Fe2+
KOH
Fe 2+
K 3[Fe(CN)6]
Реакция “бурое кольцо”
диметилглиоксим
1. Щелочи – КОН, NaOH – смотрите опыт “Действие группового реагента на катионы 5 группы”.
2. Гексацианоферрат (III) калия (красная кровяная соль) –
K3[Fe(CN)6] – образует с солями железа (П) синий осадок комплексного соединения «турнбулева синь», нерастворимый в кислотах, но
разрушающийся в щелочах до гидроксида железа (П), при избытке
реагента осадок приобретает зеленый оттенок. Реакция специфична:
Fe2+ + K3[Fe(CN)6] = KFe[Fe(CN)6]↓ + 2K+
гексацианоферрат (Ш) калия железа (П).
52
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ОПЫТ. Проведите опыт капельно или полумикрометодом. Обратите внимание на цвет осадка, проверьте его растворимость в кислотах и щелочах, избытке реагента. Определите условия проведения
опыта.
*3. Реакция «бурого кольца» – это реакция окисления железа
(П) при действии смеси концентрированных кислот азотной и серной:
6FeSO4! + 2HNO3! + 3H2SO4! = 3Fe2(SO4)3 + 2NO↑ + 4H2O.
Составьте ионно-электронные полуреакции.
FeSO4! + NO↑ = Fe(NO)SO4
нитрозосульфат железа (П) или «бурое кольцо».
ОПЫТ. В пробирку поместите 3-4 капли охлажденного концентрированного раствора сульфата железа (П) или несколько кристалликов сухой соли и добавьте 2-3 капли охлажденной концентрированной азотной кислоты. Пробирку со смесью охладите снегом или
льдом, затем аккуратно прилейте по стенке пробирки охлажденную
концентрированную серную кислоту из другой пробирки. При этом
реакционную смесь продолжайте охлаждать. Наблюдайте появление
«бурого кольца», которое быстро исчезает при сильном встряхивании пробирки или нагревании реакционной смеси до комнатной температуры. Почему? Проделайте опыт, определите условия его проведения, методику запишите в тетрадь.
4. Реактив Чугаева (диметилглиоксим) – C4H6N2(OH)2 – в аммиачной среде образует с солями железа (П) внутрикомплексное соединение карминово-красного цвета. Проведению реакции мешают
ионы никеля (П), дающие подобное соединение. Мешающее влияние
Fe (Ш) устраняется добавлением лимонной, винной или щавелевой
кислоты.
ОПЫТ. На предметное стекло поместите по капле соли железа
(П), раствора аммиака и реактива Чугаева, перемешайте. Что наблюдаете? Определите условия проведения опыта.
Частные реакции катиона железа (ПI) – Fe3+
KOH
Fe 3+
K 4[Fe(CN)6]
NH4SCN
сульфосалициловая кислота
1. Щелочи – КОН, NaOH – смотрите опыт “Действие группового реагента на катионы 5 группы”.
53
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2. Гексацианоферрат (II) калия (желтая кровяная соль) –
K4[Fe(CN)6] – образует с катионом железа (Ш) синий осадок комплексного соединения «берлинская лазурь», нерастворимый в кислотах, но разрушающийся в щелочах до гидроксида железа (Ш), в избытке реагента осадок заметно растворяется:
Fe3+ + K4[Fe(CN)6] = KFe[Fe(CN)6]↓ + 3K+
гексацианоферрат (П) калия, железа (Ш).
По составу «турнбулева синь» и «берлинская лазурь» – аналогичны.
ОПЫТ. Проведите опыт капельно или полумикрометодом. Обратите внимание на цвет осадка, проверьте его растворимость в кислотах и щелочах, избытке реагента. Определите условия проведения
опыта.
3. Роданид (тиоцианат) аммония – NH4SCN – образует с солями железа (Ш) кроваво-красный раствор комплексного соединения
роданида железа (Ш): Fe3+ + 3SCN- = [Fe(SCN)3]. Реакция обратима,
поэтому реагент берется в избытке. Проведению реакции мешают
сильные окислители (H2O2, KMnO4). Роданид железа (Ш), устойчивый к действию кислот, разрушается под действием фторидов, фосфатов, оксалатов, тартратов калия (натрия), образующих с ионами
железа более прочные бесцветные комплексные соединения:
[Fe(SCN)3] + 6F- = [FeF6]3- + 3SCN-.
ОПЫТ. Проведите опыт капельно или полумикрометодом. Обратите внимание на цвет раствора, проверьте его отношение к кислотам, щелочам, фториду или фосфату натрия. Определите условия
проведения опыта.
*4. Сульфосалициловая кислота – (ОН)(SO3)C6H3COOH – реагирует с солями железа (Ш) с образованием окрашенных комплексов.
В зависимости от рН среды и соотношения реагирующих компонентов состав и окраска образующихся комплексов могут быть различными. При рН 2 – красного цвета, при рН 4-8 – бурого, при рН 9-12 –
желтого цвета. Наиболее устойчив комплекс желтого цвета с мольным соотношением железо (Ш) : сульфосалицилат-ион = 1: 3.
ОПЫТ. В пробирку внесите 3 капель соли железа (Ш), добавьте
0,5 мл 25%-го раствора NH3•H2O и 10 капель раствора сульфосалициловой кислоты. Что наблюдаете? Повторите опыт, но вместо раствора
аммиака добавьте раствор HCl (1:1). Что наблюдаете? Запишите результаты опыта в таблицу, определите условия его проведения.
54
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Частные реакции катиона марганца (П) – Mn2+
KOH
Mn2+
(NH4)2S2O8
Бензидин
1. Щелочи – КОН, NaOH – смотрите опыт “Действие группового реагента на катионы 5 группы”.
2. Пероксодисульфат (персульфат) аммония – (NH4)2S2O8 –
окисляет ионы марганца (П) до перманганат-ионов (MnO4-) в кислой
среде при нагревании в присутствии нитрата серебра, катализирующего реакцию и препятствующего окислению Mn2+ до MnO(OH)2.
Реакция идет по схеме:
2MnSO4 + 5(NH4)2S2O8 + 8H2O = 2HMnO4 + 5(NH4)2SO4 + 7H2SO4.
Составьте ионно-электронные полуреакции.
Реакция окисления ионов марганца (П) специфичная и может
быть использована при дробном обнаружении этих ионов в задаче.
ОПЫТ. В пробирку поместите несколько кристалликов персульфата аммония (калия), прибавьте 3-5 капель 2N HNO3 или H2SO4
и 1-2 капли 1% -го раствора нитрата серебра, смесь нагрейте до 70 0 С.
В нагретую смесь внесите палочкой 1 каплю исследуемого раствора
(соли марганца). Смесь можно снова подогреть. При наличии в растворе ионов марганца (П) раствор становится розовым или малиновым. При большой концентрации ионов марганца в растворе могут
выпасть бурые хлопья MnO(OH)2. В этом случае опыт повторите,
предварительно разбавив анализируемый раствор дистиллированной
водой в 2-5 раз. Проведите опыт, запишите его методику, условия
проведения, необходимые уравнения реакций.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Условия проведения опыта:
Полумикрометод.
Кислая среда.
Недостаток ионов марганца (П).
Катализатор – AgNO3.
Нагревание.
Отсутствие анионов-восстановителей (MnCl2 брать нельзя! Почему?).
В качестве окислителя наряду с пероксодисульфатом аммония
можно использовать диоксид свинца - PbO2. Реакцию проводят при
нагревании в присутствии НNO3!. Напишите уравнение реакции и
уравняйте ее ионно-электронным методом.
3. Бензидин – C12H8(NH2)2 – образует с солями марганца (П)
бензидиновую синь вследствие окислительно-восстановительной ре55
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
акции. Проведению реакции мешают другие окислители, например:
ионы хрома (Ш).
ОПЫТ. На фильтровальную бумагу нанесите каплю соли марганца, обработайте полученное влажное пятно парами аммиака и добавьте каплю уксуснокислого раствора бензидина. Что наблюдаете?
Определите условия проведения опыта.
Частные реакции катиона магния – Mg2+
KOH
Mg2+
Na2HPO4
Магнезон
8-оксихинолин
хинализарин
1. Щелочи – КОН, NaOH – смотрите опыт “Действие группового реагента на катионы 5 группы”.
2. Микрокристаллоскопическая реакция с гидрофосфатом
натрия – Na2HPO4. В присутствии аммонийного буферного раствора
(NH4Cl + NH3•H2O) гидрофосфат натрия образует с ионами магния
белый кристаллический осадок двойной соли (фосфата аммония магния), хорошо растворимый в кислотах. Под микроскопом кристаллы
этого соединения имеют форму шестилучевых звезд или снежинок
(см. рис. 9):
Mg2+ + NH3•H2O + Na2HPO4 = (NH4)MgPO4↓ + 2Na+ + H2O.
Рис. 9. Кристаллы (NH4)MgPO4•6Н2О
ОПЫТ. Проведите реакцию полумикрометодом. Каплю полученного осадка нанесите стеклянной палочкой на предметное стекло
тонким слоем и рассмотрите под микроскопом форму кристаллов.
При наличии в растворе ионов магния под микроскопом хорошо будут видны шестилучевые звезды или снежинки. Запишите методику
проведения опыта, зарисуйте форму кристаллов.
Условия проведения опыта:
1. Микрометод (микрокристаллоскопия).
2. Добавление аммонийного буферного раствора, т.к. рН должна быть 8-10, что
препятствует образованию аморфного осадка гидроксида магния.
56
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3. Отсутствие катионов из всех других групп, кроме 1. Почему?
3.
Магнезон
I
(пара-нитробензолазорезорцин)
–
O2N-C6H4-N=N-C6H3(OH)2, магнезон П (пара-нитробензолазо-αнафтол) – O2N-C6H4-N=N-C10H6OH – с ионами магния в щелочной
среде образует комплексное соединение синего цвета, сорбирующееся на осадке гидроксида магния. Мешают многие катионы (Cd2+,
Sn2+, Cr3+, Fe2+, Co2+, Ni2+ и др.).
ОПЫТ. На предметное стекло поместите каплю соли магния и
добавьте каплю щелочного раствора магнезона. Появится синяя
окраска раствора или синий осадок. Если раствор окрасится в желтый
цвет добавьте к нему каплю щелочи.
1.
2.
3.
4.
Условия проведения опыта:
Микрометод (капельно).
рН 10-14.
Мешают ионы железа (П), хрома (Ш), олова (П) и др.
Отсутствие ионов аммония. Почему?
*4. 8-Оксихинолин – C9H6N(OH) – образует с солями магния в
аммиачной среде (рН 8-13) при нагревании желто-зеленый кристаллический осадок бис(8-Оксихинолин)магния – внутрикомплексного
соединения, растворимого в кислотах. Осадок флуоресцирует зеленым светом. Мешают другие катионы, дающие с этим реагентом
окрашенные комплексы.
ОПЫТ. 1. В пробирку внесите 2 капли соли магния, добавьте 2
капли 10%-го раствора аммиака и прибавляйте по каплям раствор
хлорида аммония до растворения первоначально выпавшего белого
осадка Mg(OH)2. К полученному раствору прибавляйте по каплям
раствор 8-оксихинолина до образования осадка. Обратите внимание
на цвет осадка, проверьте его растворимость в щелочи, в соляной и
уксусной кислотах.
2. Проведите опыт микрометодом. На фильтровальную бумагу
нанесите каплю соли магния, каплю этанольного раствора реагента и
1-2 капли 10%-го раствора аммиака. Влажное пятно осветите
УФ-светом. Что наблюдаете? Результаты опытов занесите в таблицу,
определите условия их проведения.
*5. Хинализарин (1,2,5,8-тетрагидроксиантрахинон) –
C14H4O2(OH)4 – с ионами магния в щелочном растворе образует малорастворимое соединение синего цвета – «хинолизариновый лак»,
являющийся адсорбционным соединением гидроксида магния с реа57
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
гентом. Весьма вероятно образование внутрикомплесного соединения. При низких концентрациях ионов магния в растворе осадок не
образуется, а раствор окрашивается в васильково-синий цвет. Открытию магния этой реакцией мешают ионы аммония. Почему?
ОПЫТ. К 1-2 каплям соли магния добавьте каплю реагента и
2 капли 30%-го раствора щелочи. Что наблюдаете? Определите условия проведения опыта. Результаты занесите в таблицу.
Частные реакции катиона висмута – Bi3+
KOH
Bi3+
KI
SnCl2
Гидролиз
1. Щелочи – КОН, NaOH – смотрите опыт “Действие группового реагента на катионы 5 группы”.
2. Гидролиз. Соли висмута (Ш), в меньшей степени нитраты,
подвергаются гидролизу при разбавлении их водой с образованием
белого осадка основной соли. Формула оксохлорида висмута BiOCl
(хлорид висмутила) отражает не реальный, а формальный состав
осадка, так как иона BiO+ не существует:
BiCl3 + 2H2O = Bi(OH)2Cl↓ + 2HCl;
Bi(OH)2Cl↓ = BiOCl↓ + H2O.
Полученный осадок хорошо растворяется в сильных кислотах
(соляной, азотной): BiOCl↓ + 3HNO3 = Bi(NO3)3 + HCl + H2O.
ОПЫТ. 1-2 капли соли висмута сильно разбавьте дистиллированной водой. Что наблюдаете? Проверьте растворимость полученного осадка в соляной, азотной и винной (H2C4H4O6) кислотах.
1.
2.
3.
4.
Условия проведения опыта:
Полумикрометод.
Реакция гидролиза легче протекает с хлоридом висмута, чем с нитратом, так
как BiOCl менее растворим, чем BiONO3, поэтому при гидролизе нитрата
висмута необходимо добавить 1-2 капли соляной кислоты или хлорида аммония.
Отсутствие солей сурьмы (Ш,V), т.к. они очень хорошо гидролизуются.
BiOCl в отличие от SbOCl нерастворим в винной кислоте, но растворим в
азотной, что позволяет отделить их друг от друга.
3. Иодид калия – KI – осаждает ионы висмута (Ш) в виде черного
осадка иодида висмута, растворимого в избытке реагента вследствие
образования темно-оранжевого раствора комплексного соединения –
тетраиодовисмутата (Ш) калия: Вi3+ + 3KI = BiI3↓ + 3K+;
BiI3↓ + KI = K[BiI4].
58
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
При незначительном разбавлении водой из раствора вновь выпадает черный осадок иодида висмута, а при сильном разбавлении –
оранжевый осадок оксоиодида висмута (иодида висмутила):
K[BiI4] + H2O = BiOI↓ + KI + 2HI.
Проведению реакции мешают ионы железа (Ш), меди (П), которые окисляют иодид-ионы до свободного иода, в результате чего раствор окрашивается в бурый цвет. Выделившийся иод можно восстановить до иодид-ионов хлоридом олова (П).
ОПЫТ. Проведите опыт полумикрометодом, добавляя реагент
по каплям. Что наблюдаете? Полученный раствор разбавьте водой до
появления сначала черного, а затем оранжевого осадка. Определите
условия проведения опыта.
4. Реакция двух пробирок, или восстановление висмута (Ш)
до висмута(0) хлоридом олова (П) - SnCl2. Данную реакцию можно
представить следующим образом:
а) 1 пробирка: Bi3+ + 3OH- = Bi(OH)3↓;
б) 2 пробирка: SnCl2 + 4KOH (изб.) = K2[Sn(OH)4] + 2KCl;
в) 1 пробирка + 2 пробирка:
2Bi(OH)3↓ + 3K2[Sn(OH)4] = 2Bi↓ + 3K2[Sn(OH)6]
(черный осадок).
Составьте ионно-электронные полуреакции.
ОПЫТ. Возьмите две пробирки. В первую поместите по 2 капли
соли висмута (Ш) и щелочи. Что наблюдаете? Каков химический состав образовавшегося осадка? Во вторую пробирку к 1-2 каплям хлорида олова (П) прибавьте избыток щелочи до полного растворения
появившегося вначале осадка. Какие реакции произошли? Что при
этом образовалось? Затем при перемешивании раствор из второй
пробирки аккуратно прилейте к осадку в первой пробирке. Что
наблюдаете? Почему?
Условия проведения опыта:
1. Полумикрометод.
2. Свежеприготовленный раствор хлорида олова (П).
3. Отсутствие ионов серебра и ртути, мешающих проведению опыта.
59
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Частные реакции катиона сурьмы (Ш, V)
KOH
[SbCl6 ]3Na2S; Na2S2O3
Активные металлы
Гидролиз
KOH
*[SbCl6 ]гидролиз
Na2S
1. Щелочи – КОН, NaOH – смотрите опыт “Действие группового реагента на катионы 5 группы”.
2. Гидролиз. Все соли сурьмы (Ш, V), легко гидролизуются даже
при небольшом разбавлении их водой с образованием белых осадков
основных солей. Помните, что в солянокислом растворе ионы сурьмы (Ш, V) присутствуют в виде комплексных ионов [SbCl6] 3- и
[SbCl6] -, соответственно: [SbCl6]3- + H2O = SbOCl↓ + 2H+ + 5Cl-;
[SbCl6] - + 2H2O = SbO2Cl↓ + 4H+ + 5Cl-.
Полученные осадки хорошо растворяются в соляной и винной
кислотах, но не растворяются в азотной кислоте, что позволяет в задачах отделить ионы сурьмы (Ш, V) и висмута (Ш) друг от друга:
SbOCl↓ + H2C4H4O6 = SbOHC4H4O6+ HCl.
ОПЫТ. 3-4 капли соли сурьмы (Ш и V) разбавьте дистиллированной водой. Что наблюдаете? Проверьте растворимость полученных осадков в соляной, азотной и винной (H2C4H4O6) кислотах. Определите условия проведения опыта.
3. Сульфид натрия – Na2S; тиосульфат натрия – Na2S2O3 –
образуют с солями сурьмы (Ш, V) при нагревании красные осадки
сульфидов сурьмы (Ш, V):
2[SbCl6]3- + 3Na2S2O3 + 3H2O = Sb2S3↓ + 3H2SO4 + 6NaCl + 6Cl-;
2[SbCl6]3- + 3Na2S = Sb2S3↓ + 6NaCl ;
2[SbCl6]- + 5Na2S = Sb2S5↓ + 10NaCl.
Осадки растворимы при нагревании в щелочи, избытке сульфида натрия, концентрированной HCl, но нерастворимы в карбонате
аммония: Sb2S3↓ + 4NaOH = NaSb(OH)4 + Na3SbS3;
Sb2S3↓ +3Na2S = 2Na3SbS3.
При нагревании осадков с концентрированной HNO3 выделяется
белый осадок Sb(OH)3.
Ионы висмута (Ш), меди (П), ртути (П) мешают проведению
опыта, т.к. образуют черные осадки сульфидов, маскирующие красную окраску.
60
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ОПЫТ. К 2 каплям раствора, содержащего ионы сурьмы, добавьте 2 капли 2N H2SO4 и 5 капель воды, в полученную смесь бросьте кристаллик тиосульфата натрия и смесь нагрейте. Что наблюдаете?
Проверьте растворимость полученного осадка в щелочи, сульфиде
натрия, концентрированных кислотах. Повторите опыт, добавив к 2
каплям соли сурьмы по 1 капле HCl! и Na2S. Что наблюдаете? Результаты занесите в таблицу. Определите условия проведения опыта.
*4. Активные металлы – Al, Zn, Fe – восстанавливают ионы
сурьмы (Ш) до металлической сурьмы (0):
2[SbCl6]3- + 3Zn0 = 2Sb0 + 3Zn2+ + 12Cl-.
ОПЫТ. На хорошо очищенную наждачной бумагой цинковую
пластинку или пластинку из другого активного металла нанесите
каплю, предварительно подкисленного соляной кислотой, анализируемого раствора, содержащего ионы сурьмы (Ш). Через некоторое
время пластинка под каплей станет черной. Это образуется металлическая сурьма.
1.
2.
3.
4.
5.
Условия проведения опыта:
Микрометод (капельно).
рН=2.
Пластинка должна быть очищенной.
Время.
Отсутствие сильных окислителей. Почему?
Анализ контрольной задачи на смесь катионов пятой группы
Анализ контрольной задачи можно выполнять как дробно, так и
систематически. Рассмотрим дробный анализ.
Дробный анализ
1. Предварительные испытания. Обратите внимание на цвет анализируемого раствора (задачи) и на присутствие в нем осадка. Если задача бесцветна, то скорее всего в ней нет окрашенных ионов. Если
задача содержит осадок [гидролизованные соли сурьмы или (и) висмута], то его необходимо отцентрифугировать и использовать после
соответствующей обработки для открытия ионов сурьмы (Ш, V) и
висмута (Ш). Если в задаче нет осадка, то каждый катион 5 группы
открывается дробно из отдельных проб задачи специфическими или
селективными реакциями в любой последовательности.
61
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2. Открытие ионов железа (П). Используйте реакцию с красной кровяной солью в присутствии HCl. Методику см. на с. 50-51, п. 2.
3. Открытие ионов железа (Ш). Используйте реакцию с желтой кровяной солью или роданидом аммония в присутствии HCl. Методики
см. на с. 51-52, п. 2,3.
4. Открытие ионов марганца (П). Открывайте пероксодисульфатом
аммония или другим окислителем. При этом поступают следующим
образом: к 5 каплям задачи добавьте избыток раствора щелочи, осадок гидроксидов отцентрифугируйте, промойте 2-3 раза дистиллированной водой и растворите в азотной или серной кислотах (зачем?) и
только в полученном растворе открывайте ионы марганца пироксодисульфатом аммония. Методику см. на с. 53, п. 2.
5. Открытие ионов висмута (Ш). Используйте реакцию двух пробирок или с KI. Открытие проводят прямо из задачи или после обработки ее по следующей методике: к 5 каплям задачи добавьте 2-3 капли
винной кислоты и раствор разбавьте водой. Выпадение осадка указывает на присутствие ионов висмута (Ш), т.к. образуется BiOCl, нерастворимый в винной кислоте. Отделите осадок от раствора центрифугированием, растворите его в соляной или азотной кислоте и уже в
полученном растворе открывайте ионы висмута перечисленными
выше реакциями. Методики см. на с. 56-57, п. 3,4. Если ваша задача
с осадком, то используйте его для открытия ионов висмута, растворив в соответствующей кислоте. Какой? Почему?
6. Открытие ионов сурьмы (Ш). Проводите по следующей методике:
к 5 каплям задачи добавьте 2-3 капли 2N HNO3 и раствор разбавьте
водой. Выпадение осадка указывает на присутствие ионов сурьмы
(Ш), т.к. образуется SbOCl, нерастворимый в азотной кислоте. Отделите осадок от раствора центрифугированием, растворите его в соляной или винной кислоте и уже в полученном растворе открывайте
ионы сурьмы действием сульфида или тиосульфата натрия. Методику
см. на с. 58, п. 3. Если ваша задача с осадком, то используйте его
для открытия ионов сурьмы, растворив в соответствующей кислоте. Какой? Почему?
7. Открытие ионов магния. Проводите по следующей методике: к
5 каплям задачи добавьте 7-10 капель щелочи и 5 капель пероксида
водорода (зачем?), смесь нагревайте 2-3 минуты. Выпавший осадок
после охлаждения отцентрифугируйте, центрифугат отбросьте, а осадок растворите в насыщенном растворе хлорида аммония. Получен62
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ный раствор отделите от осадка центрифугированием и используйте
для открытия в нем ионов магния микрокристаллоскопической реакцией с гидрофосфатом натрия или другими реакциями. Методики см.
на с. 54-56, п. 2-5.
8. Результаты работы оформите в таблицу (образец – табл. 4, с. 17) и
сделайте вывод о наличии тех или иных ионов 5 группы в вашей задаче.
Вопросы для самоконтроля
1. Какими свойствами обладают гидроксиды катионов 5 группы?
2. Почему при разделении катионов 4 и 5 групп помимо избытка раствора щелочи необходимо добавлять и пероксид водорода?
3. На чем основано отделение ионов магния от остальных катионов 5 группы?
4. Какие катионы 5 группы можно открывать в задаче дробно без дополнительной обработки?
5. Какие катионы 5 группы открываются окислительно-восстановительными
реакциями? Какими?
6. При действии щелочи на смесь катионов 5 групы выпал белый осадок. Какие
катионы этой группы отсутствуют в растворе?
7. Какую роль играет пероксид водорода при растворении осадка MnO(OH)2 в
кислотах?
8. Какова роль нитрата серебра при открытии ионов марганца (П) пероксодисульфатом аммония?
9. Какой ион образуется при окислении иона марганца (П) сильными окислителями в кислой среде? Какова его окраска?
10. Если ваша задача на катионы 5 группы с осадком, о чем это говорит? Каков
химический состав этого осадка? В результате какой реакции он образуется?
11. С помощью какого реагента можно разделить основные соли сурьмы (Ш) и
висмута (Ш)?
12. Составьте схему анализа катионов V группы (систематический анализ).
13. Общая характеристика катионов 5 группы, их роль в окружающей среде и
действие на живой организм.
14. Какие реакции из предложенных выше можно использовать в школьном
курсе химии, в каких темах?
63
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
§ 8. Шестая аналитическая группа катионов Cu2+, Co2+,
Ni2+, Cd2+, Hg2+
Групповой реагент – 2 N раствор аммиака в избытке –
NH3•H2O
Действие группового реагента на катионы 6 группы
Водный раствор аммиака – NH3•H2O, взятый в эквивалентных
количествах, осаждает катионы 6 группы в виде цветных осадков основных солей, гидроксидов или амидокомплексов, легко растворимых в кислотах и в избытке раствора аммиака, в последнем случае
образуются цветные растворы амминокомплексов (аммиакаты кобальта и ртути образуются только в присутствии солей аммония при
нагревании):
1. Cu2+ + NH3•H2O = [CuOH]+↓ + NH4+ - зеленовато-голубой осадок;
[CuOH]+↓ + 4NH3•H2O = [Cu(NH3)4]2+ + 4H2O + OHярко-синий раствор;
2+
2. Cо + NH3•H2O = [CоOH]+↓ + NH4+ - синий осадок;
[CоOH]+↓ + 5NH3•H2O + NH4+ = [Cо(NH3)6]2+ + 6H2O
желтый раствор;
2+
+
3. Ni + NH3•H2O = [NiOH] ↓ + NH4+ - зеленый осадок;
[NiOH]+↓ + 6NH3•H2O = [Ni(NH3)6]2+ + 6H2O + OHфиолетовый раствор;
2+
4. Cd + 2NH3•H2O = Cd(OH)2↓ + 2NH4+ - белый осадок;
Cd(OH)2↓ + 4NH3•H2O = [Cd(NH3)4]2+ + 4H2O + 2OHбесцветный раствор;
2+
5. Hg + 2NH3•H2O = [HgNH2]+↓ + NH4+ + 2H2O - белый осадок;
[HgNH2]+↓ + NH4+ + 2NH3•H2O = [Hg(NH3)4]2+ + 2H2O
бесцветный раствор.
Дайте химические названия всем комплексным соединениям.
Все аммиакаты устойчивы, кроме аммиаката кобальта (П), который на воздухе постепенно окисляется и переходит в аммиакат кобальта (Ш) – [Cо(NH3)6]3+– вишнево-красного цвета (пероксид водорода ускоряет эту реакцию):
2CoCl2 + 10NH3•H2O + 2NH4Cl + H2O2 = 2[Co(NH3)6]Cl3 + 12H2O.
ОПЫТ. Проведите полумикрометодом реакцию осаждения катионов 6 группы раствором аммиака (взять недостаток раствора аммиака). Что наблюдаете? Обратите внимание на цвет осадков. Добавьте еще раствора аммиака. Какие произошли изменения (при
64
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
необходимости в пробирку с солью кобальта добавьте хлорид аммония)? Обратите внимание на цвет полученных растворов. Дайте растворам постоять на воздухе. Есть ли изменения? Добавьте к аммиакату кобальта пероксид водорода. Что произошло? Определите условия
проведения опытов, напишите уравнения реакций, дайте названия
полученным соединениям.
Действие щелочей – KOH, NaOH – на катионы 6 группы
Все катионы 6 группы при действии эквивалентных количеств
щелочи образуют разноцветные осадки, растворимые в минеральных
кислотах: Cu2+ + 2OH- = Cu(OH)2↓;
Cd2+ + 2OH- = Cd(OH)2↓;
голубой
белый
2+
2+
Ni + 2OH = Ni(OH)2↓;
Hg + 2OH = HgO↓ + H2O;
светло-зеленый
желтый
2+
+
Co + OH = [Co(OH)] ↓.
синий
В отличие от гидроксидов кадмия (П), никеля (П) и оксида ртути
(П) гидроксид меди заметно растворим в избытке щелочи с образованием комплексного соединения: Cu(OH)2↓ + 2OH- = [Cu(OH)4]2-. При
нагревании этот гидроксид легко разлагается с образованием черного
осадка оксида меди (П): Cu(OH)2↓ + t0 = CuO↓ + H2O.
Основная соль кобальта (П) при добавлении избытка щелочи
при нагревании превращается в розовый осадок гидроксида кобальта
(П), который на воздухе окисляется до гидроксида кобальта (Ш) В
присутствии окислителей (H2O2) реакция происходит мгновенно и
образуется темно-бурый осадок: [Co(OH)]+↓ + OH- + t0 = Co(OH)2↓;
4Co(OH)2↓ + O2 + 2H2O = 4Co(OH)3↓;
2Co2+ + H2O2 + 4OH- = 2Co(OH)3↓.
Гидроксид кобальта (Ш) нерастворим в кислотах.
Основная соль кобальта (П), гидроксиды меди, кадмия и никеля
хорошо растворяются в 25%-м растворе NH3•H2O. Напишите уравнения этих реакций, дайте названия получившимся соединениям.
ОПЫТ. Проведите полумикрометодом реакцию осаждения катионов 6 группы раствором щелочи (взять недостаток реагента). Что
наблюдаете? Обратите внимание на цвет осадков. Проверьте растворимость полученных осадков в избытке щелочи и 25%-м растворе
аммиака, HCl, сравните цвета осадков и растворов. Получите гидроксид меди (П) и нагрейте его. Что наблюдаете? Почему? Получите
гидроксид кобальта в присутствии пероксида водорода. Что наблюда65
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ете? Объясните. Определите условия проведения опытов, напишите
уравнения реакций, дайте названия полученным соединениям. Для
окислительно-восстановительных
реакций
составьте
ионноэлектронные полуреакции.
Частные реакции катиона меди (П) – Cu2+
NH3•H2O (изб.)
Cu2+
K 4[Fe(CN)6]
Щелочи
Сухой метод
Na2S2O3
(NH4)2[Hg(SCN)4]
диэтилдитиокарбаминат натрия
1. Раствор аммиака – NH3•H2O – в избытке. Смотрите опыт
“Действие группового реагента на катионы 6 группы”.
2. Щелочи – KOH, NaOH – смотрите опыт « Действие щелочей
на катионы 6 группы».
3. Сухой метод. Летучие соли меди окрашивают бесцветное
пламя горелки в голубовато-зеленый цвет.
ОПЫТ: Проведите опыт по методике, описанной на с. 8. Определите условия проведения опыта.
4. Гексацианоферрат (II) калия (желтая кровяная соль) –
K4[Fe(CN)6] – образует с солями меди (П) красно-бурый осадок комплексного соединения, нерастворимый в кислотах, но растворимый в
растворе аммиака и разрушающийся в щелочах до Cu(OH)2↓:
2Сu2+ + K4[Fe(CN)6] = Cu2[Fe(CN)6]↓ + 4K+
гексацианоферрат (П) меди (П).
ОПЫТ. Проведите опыт капельно или полумикрометодом. Обратите внимание на цвет осадка, проверьте его растворимость в кислотах, щелочах, растворе аммиака. Определите условия проведения
опыта, напишите необходимые уравнения.
*5. Тетрароданомеркурат (П) аммония – (NH4)2[Hg(SCN)4] –
образует с солями меди (П) в уксуснокислой среде желтоватозеленый осадок тетрароданомеркурата (П) меди (П), кристаллы которого под микроскопом имеют форму игольчатых звездочек (см. рис.
10): Cu2+ + (NH4)2[Hg(SCN)4] = Cu[Hg(SCN)4]↓ + 2 NH4+.
В присутствии солей цинка образуются изоморфные кристаллы
фиолетового цвета звездчатой формы. Мешают ионы Fe3+, Co2+, Ni2+.
66
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 10. Кристаллы Cu[Hg(SCN)4]
ОПЫТ: 1. К капле соли меди (П) на предметном стекле прибавьте каплю 30%-го раствора CH3COOH и 1 каплю раствора реагента. Что наблюдаете? Рассмотрите осадок под микроскопом.
2. К капле соли меди (П) на предметном стекле прибавьте каплю 1%-го раствора ацетата или сульфата цинка и 1-2 капли раствора
реагента. Что наблюдаете? Рассмотрите осадок под микроскопом. Зарисуйте кристаллы. Определите условия проведения опыта.
*6. Тиосульфат натрия – Na2S2O3 – осаждает ионы меди (П) в
виде черного осадка сульфида меди:
Cu2+ + Na2S2O3 + H2O = CuS↓ + Na2SO4 + 2H+.
При избытке реагента подкисленный раствор соли меди (П)
обесцвечивается вследствие образования тиосульфатного комплекса
меди. При нагревании комплекс разрушается с образованием темнобурого осадка смеси сульфида меди (I) и серы:
2CuSO4 + 4Na2S2O3 = Cu2S↓ + S↓ + 3Na2S4O6 + Na2SO4 + SO2↑.
Эта реакция может быть использована для отделения ионов меди (П) от ионов кадмия (П), так как последние не осаждаются тиосульфатом натрия.
ОПЫТ. Возьмите 2 пробирки с 3 каплями соли меди (П) в каждой, добавьте в них по 5 капель воды и по 3 капли раствора серной
кислоты. В первую пробирку бросьте 1 кристаллик тиосульфата
натрия, а во вторую – 5. Что наблюдаете? Обе пробирки нагрейте.
Что изменилось? Почему? Определите условия проведения опыта.
*7. Диэтилдитиокарбаминат натрия – (C2H5)2NCS2Na – образует с солями меди (П) при рН 4-11 бис(диэтилдитиокарбаминато)
медь (П) – комплексное соединение желто-коричневого цвета, хорошо экстрагируемое CHCl3 и CCl4. В присутствии лимонной или винной кислот и ЭДТА при рН 8-9 реагент весьма селективен на медь
(определению мешает висмут).
ОПЫТ. К 1-2 каплям анализируемого раствора прибавьте
1-2 капли 20%-го раствора лимонной кислоты, 2-3 капли 10%-го рас67
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
твора ЭДТА, раствором аммиака доведите рН до 8-9, добавьте 1-2
капли 1%-го раствора реагента и 1 мл CCl4. Смесь закройте пробкой и
экстрагируйте. В присутствии ионов меди (П) органический слой
окрасится в желто-коричневый цвет. Определите условия проведения
опыта.
Щелочи
Частные реакции катиона кобальта (П) – Cо2+
NH3•H2O (изб.)
Cо2+
NH4SCN
1-нитрозо-2-нафтол
KNO2
нитрозо-R-соль
1. Раствор аммиака – NH3•H2O – в избытке. Смотрите опыт
“Действие группового реагента на катионы 6 группы”.
2. Щелочи – KOH, NaOH – смотрите опыт « Действие щелочей
на катионы 6 группы».
3. Роданид (тиоцианат) аммония – NH4SCN – образует с солями кобальта (П) комплексное соединение голубого цвета, неустойчивое в водном растворе, но устойчивое в органическом растворителе
(изоамиловый спирт):
Co2+ + 4NH4SCN = (NH4)2 [Co(SCN)4] + 2NH4+
тетрароданокобальтат (П) аммония.
Проведению опыта мешают ионы меди (П), железа (Ш), висмута
(Ш).
ОПЫТ. 1. В пробирку с 3 каплями соли кобальта (П), добавьте
6 капель изоамилового спирта и 8 капель концентрированного раствора роданида аммония. Содержимое пробирки хорошо встряхните.
Что наблюдаете? Какой слой приобретает окраску? Определите условия проведения опыта.
2. В присутствии других катионов, которые мешают открытию
ионов кобальта (П), опыт целесообразно проводить капельно на
фильтровальной бумаге. Это можно выполнить двумя способами:
а) На полоску фильтровальной бумаги нанесите каплю реагента,
подсушите, добавьте каплю задачи, подержите полоску над парами
аммиака и подсушите над пламенем спиртовки. При наличии в задаче
ионов кобальта (П) периферийная часть пятна окрасится в синий
цвет.
б) На полоску фильтровальной бумаги нанесите по капле реагента и
фторида натрия, бумажку подсушите и нанесите в центр пятна каплю
задачи. Появление синего пятна указывает на присутствие ионов ко68
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
бальта (П). Вместо фильтровальной бумаги можно использовать газету, содержащую лигнин. Проделайте опыты используя чистую соль
кобальта и смесь соли кобальта с солями меди или железа (Ш). Запишите методики в тетрадь.
*4. Нитрит калия – KNO2 – с солями кобальта (П) в уксуснокислой среде образует желтый кристаллический осадок гексанитрокобальтата (Ш) калия: Сo2+ + 7NO2- + 3K+ + 2CH3COOH =
= K3[Co(NO2)6]↓ + NO↑+ 2CH3COO- + H2O. Эта реакция дает возможность открывать ионы кобальта (П) в присутствии ионов никеля (П).
ОПЫТ. Проведите опыт полумикрометодом при рН=5 с избытком реагента. Если осадок не выпадает, смесь нагрейте и дайте постоять. Определите условия проведения опыта.
*5. Реактив Ильинского (1-нитрозо-2-нафтол) – C10H6NOOH
– и его изомер (2-нитрозо-1-нафтол) образуют с ионами кобальта
(П) объемные пурпурно-красные или оранжевые осадки внутрикомплексных соединений со степенью окисления кобальта +3. Они хорошо растворяются в органических растворителях и не разрушаются
минеральными кислотами. Мешают ионы меди (П). В присутствии
фторид-ионов и лимонной кислоты реакция селективна. Ионы, дающие подобные комплексы с реагентом могут быть удалены реэкстракцией 2N HCl.
ОПЫТ. 1. Полумикрометод: в пробирку с 2 каплями соли кобальта (П) добавьте 1 каплю CH3COOH, 2 капли 1%-го раствора реагента и осторожно нагрейте. Что наблюдаете?
2. Микрометод: на фильтровальную бумагу нанесите каплю соли кобальта (П) и каплю 1%-го раствора реагента в CH3COOH. Что
наблюдаете? Определите условия проведения опытов.
3. В задаче, в присутствии других ионов: к 2 каплям задачи добавьте немного твердого NaF, 1 каплю 10%-го раствора лимонной
кислоты. Раствора аммиаком доведите рН среды до 4. Затем добавьте
2 капли 3%-го раствора H2O2 и 1 каплю 1%-го раствора реагента в
50%-ной CH3COOH, экстрагируйте комплекс хлороформом 5-10 минут. Экстракт отделите и встряхните сначала с 2N HCl, затем с
2N NaOH для удаления избытка реагента. В присутствии солей кобальта органическая фаза окрасится в оранжевый цвет. Выполните
опыт, методику и результаты опыта занесите в таблицу.
*6. Нитрозо-R-соль – C10H3NO(SO3H)2OH – с солями кобальта
(П) образует внутрикомплексное соединение красного цвета со сте69
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
пенью окисления кобальта +3. При очень больших концентрациях из
раствора выпадает красный осадок внутрикомплексного соединения.
Реакцию проводят в кислой среде при нагревании.
ОПЫТ. В пробирку внесите 3 капли соли кобальта (П), 3 капли
2N HCl, смесь нагрейте до кипения и прибавьте 3 капли свежеприготовленного раствора нитрозо-R-соли в 50%-ном растворе CH3COOH.
Смесь снова нагрейте до кипения. Что наблюдаете? Запишите методику, определите условия проведения опыта.
Частные реакции катиона никеля (П) – Ni2+
NH3•H2O (изб.)
Ni2+
Диметилглиоксим
Щелочи
1. Раствор аммиака – NH3•H2O – в избытке. Смотрите опыт
“Действие группового реагента на катионы 6 группы”.
2. Щелочи – KOH, NaOH – смотрите опыт « Действие щелочей
на катионы 6 группы».
3. Диметилглиоксим (реактив Чугаева) – C4H8N2O2 – в аммиачной
среде
образует
с
солями
никеля
(П)
бис(диметилглиоксим)никель (П) – внутрикомплексное соединение
красно-алого цвета, растворимое в сильных кислотах и 25%-м растворе NH3•Н2О. Проведению опыта мешают ионы меди (П), железа
(П), кобальта (П), поэтому их предварительно связывают в нерастворимые фосфаты.
ОПЫТ. 1. В пробирку с 3 каплями соли никеля (П), добавьте
раствор аммиака до полного растворения образовавшегося в начале
осадка. Каплю полученного раствора поместите на предметное стекло
и прибавьте каплю реактива Чугаева. Что наблюдаете? Проверьте
растворимость получившегося осадка в 25%-м растворе NH3•H2O и
2N HCl.
2. В задаче, где есть другие катионы, кроме никеля (П), опыт
лучше проводить на фильтровальной бумаге по следующей методике.
На полоску фильтровальной бумаги нанесите по капле Na2HPO4 и
H2O2 (для окисления Fe2+ в Fe3+), затем в центр пятна внесите стеклянной палочкой каплю задачи, добавьте еще каплю Na2HPO4 , затем
каплю реактива Чугаева (при необходимости бумажку можно обработать еще и парами аммиака). При наличии в задаче ионов никеля (П)
все пятно или его периферийная часть окрасятся в красный цвет.
70
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Проведите опыт обеими методиками, используя как чистую соль
никеля (П), так и смесь этой соли с солями железа или меди. Запишите методики в тетрадь.
Частные реакции катиона кадмия (П) – Cd2+
NH3•H2O (изб.)
Cd2+
дифенилкарбазид
Щелочи
H2S
тиомочевина
1. Раствор аммиака – NH3•H2O – в избытке. Смотрите опыт
“Действие группового реагента на катионы 6 группы”.
2. Щелочи – KOH, NaOH – смотрите опыт « Действие щелочей
на катионы 6 группы».
3. Сероводородная вода – H2S – в уксуснокислой среде образует с солями кадмия (П) желтый осадок сульфида кадмия, растворимый в минеральных кислотах, но нерастворимый в уксусной кислоте:
Cd2+ + H2S = CdS↓ + 2H+. Открытию ионов кадмия этим способом
мешают другие катионы 6 группы и окислители.
ОПЫТ. 1. В пробирку с 2 каплями соли кадмия (П) прибавьте 4
капли 2N СН3СООН и 3 капли свежеприготовленной сероводородной
воды (вместо нее можно использовать сульфид аммония или натрия).
Что наблюдаете? Обратите внимание на цвет осадка, проверьте его
растворимость в соляной и уксусной кислотах.
2. В пробирку с 3 каплями задачи добавьте 6 капель 2N H2SO4 и
1-3 кристаллика тиосульфата натрия, смесь нагрейте. Сульфид меди
(П), если ионы меди есть в задаче, выпадет в осадок, а в растворе
останутся другие катионы 6 группы. Раствор отделите от осадка центрифугированием и проверьте на полноту удаления ионов меди (П). В
другой пробирке приготовьте смесь уксусной кислоты с сероводородной водой или сульфидом натрия (аммония). На фильтровальную
бумагу поместите каплю центрифугата (из первой пробирки) и каплю
реакционной смеси (из второй пробирки). При наличии в задаче
ионов кадмия (П) фильтровальная бумага окрасится в желтый цвет.
Проведите опыт обеими методиками, используя как чистую соль
кадмия (П), так и смесь этой соли с солями меди. Запишите методики
в тетрадь.
4. Тиомочевина – [CS(NH2)2] – образует с солями кадмия (П)
растворимое комплексное соединение, легко разрушающееся сероводородом даже при избытке тиомочевины:
71
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Cd2+ + 4[CS(NH2)2] = [Cd(CSN2H4)4]2+;
[Cd(CSN2H4)4]2+ + H2S = CdS↓ + 4[CS(NH2)2] + 2H+.
Эта реакция позволяет открывать ионы кадмия (П) в присутствии ионов меди (П), дающих с тиомочевиной прочное комплексное
соединение, неразрушающееся сероводородом.
ОПЫТ. В пробирку с 3 каплями соли кадмия (П) прибавьте
4 кристаллика тиомочевины, хорошо перемешайте и дайте постоять
2-3 минуты. К полученному раствору добавьте смесь уксусной кислоты и сульфида натрия (аммония). В присутствии ионов кадмия (П)
выпадет желтый осадок. Проведите опыт, используя как чистую соль
кадмия (П), так и смесь этой соли с солями меди. Определите условия
проведения опыта.
5. Дифенилкарбазид – (C6H5)2N4H4CO – образует с ионами кадмия (П) в нейтральной и слабокислой среде внутрикомплексное соединение сине-фиолетового цвета или красно-фиолетовый осадок.
Проведению опыта мешают ионы меди (П), кобальта (П), свинца,
ртути (П), которые устраняют, внося KI или KSCN.
ОПЫТ. На фильтровальную бумагу нанесите каплю насыщенного спиртового раствора дифенилкарбазида и каплю соли кадмия
(П), подержите ее над парами аммиака 2-3 минуты. Что наблюдаете?
Если в задаче есть мешающие ионы, то сначала к насыщенному этанольному раствору реагента добавляются твердые KI и KSCN до
насыщения. Этим раствором пропитывается фильтровальная бумага и
высушивается. Далее проводят опыт как указано выше. Проведите
опыт, используя как чистую соль кадмия (П), так и смесь этой соли с
солями кобальта, меди или свинца. Определите условия проведения
опыта. Методику запишите в тетрадь.
*Частные реакции катиона ртути (П) – Hg2+
NH3•H2O (изб.)
Hg2+
Na2S2O3
Щелочи
KI
восстановители
1. Раствор аммиака – NH3•H2O – в избытке. Смотрите опыт
“Действие группового реагента на катионы 6 группы”.
2. Щелочи – KOH, NaOH – смотрите опыт « Действие щелочей
на катионы 6 группы».
3. Тиосульфат натрия – Na2S2O3 – образует с солями ртути (П)
при рН=2 и нагревании черно-коричневый осадок сульфида ртути
72
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
(П), нерастворимый в азотной кислоте, но растворимый в царской
водке (HCl!+ HNO3!) и в смесях HCl+H2O2, HCl+ KI:
Hg2+ + Na2S2O3 + H2O = HgS↓ + Na2SO4 + 2H+;
3HgS↓ + 6HCl ! + 2HNO3 ! = 3HgCl2 + 2NO↑ + 3S↓ + 4H2O.
Подобный осадок образуется при взаимодействии солей ртути
(П) с сероводородом и сульфидами щелочных металлов. Реакция протекает в несколько стадий. Вначале образуется белый осадок состава
HgS•HgCl2, постепенно изменяющий свою окраску при избытке
сульфид-ионов через желто-красную и бурую до коричнево-черной
(HgS). Уравнения этих реакций напишите самостоятельно.
ОПЫТ. Проведите опыт полумикрометодом: 1. В пробирку поместите 2 капли соли ртути (П), добавьте 2N H2SO4 до рН=4 и внесите несколько кристалликов тиосульфата натрия. К смеси добавьте 5
капель воды и нагрейте. Что происходит? Определите условия проведения опыта.
2. В пробирку внесите 2 капли раствора хлорида ртути (П) и прибавляйте по каплям раствор Na2S или сероводородную воду. Что
наблюдаете? Проверьте растворимость осадка в HNO3!, царской водке, смеси HCl и KI. Результаты занесите в таблицу, определите условия проведения опытов.
4. Иодид калия – KI – образует с солями ртути (П) оранжевокрасный осадок иодида ртути (П), растворимый в избытке реагента с
образованием бесцветного раствора комплексного соединения – тетраиодомеркурата (П) калия. При действии на последний аммиака или
ионов аммония и концентрированного раствора щелочи, выпадает характерный красно-бурый осадок. Это реакция Несслера (уравнение
этой реакции напишите самостоятельно): Hg2+ + 2KI = HgI2↓ + 2K+;
HgI2↓ +2KI = K2[HgI4].
ОПЫТ. Проведите опыт полумикрометодом или капельно на
предметном стекле или фильтровальной бумаге. Обратите внимание
на цвет осадка, проверьте его растворимость в избытке реагента.
Проведите реакцию Несслера. Результаты опытов занесите в таблицу,
определите условия их проведения.
5. Восстановители – SnCl2, Cu и др. – восстанавливают ионы
ртути (П) вначале до ионов ртути (I), а затем – до металлической ртути: 2HgCl2 + SnCl2 = Hg2Cl2 ↓+ SnCl4; Hg2Cl2 ↓+ SnCl2 = Hg↓ + SnCl4.
белый
черный
Мешают катионы серебра, ртути (I), сурьмы (П), висмута (Ш).
73
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ОПЫТ. В пробирку с 2 каплями соли ртути (П) прибавьте вначале равный объем, а потом избыток свежеприготовленного раствора
SnCl2. Что наблюдаете? Дайте раствору некоторое время постоять.
Что изменилось? Определите условия проведения опыта.
Анализ контрольной задачи
на смесь катионов шестой группы
Анализ контрольной задачи можно выполнить как дробно, так и
систематически. Рассмотрим дробный анализ.
Дробный анализ
1. Предварительные испытания. Обратите внимание на цвет анализируемого раствора (задачи). По окраске раствора сделайте предположение о присутствии тех или иных катионов 6 группы. Если задача
бесцветна, то скорее всего в ней нет окрашенных ионов. Каждый катион 6 группы открывается дробно из отдельных проб задачи специфическими или селективными реакциями в любой последовательности.
2. Открытие ионов меди (П). Используйте 25%-й раствор NH3•H2O (в
избытке). Методику см. на с. 62-63. Если окраска получается недостаточно характерной, можно провести проверку. Для этого возьмите
3 капли задачи, прибавьте 2 капли щелочи и образовавшийся осадок
нагрейте. При наличии в задаче ионов меди осадок почернеет из-за
образования CuO. К смеси добавьте избыток насыщенного раствора
хлорида аммония или аммиака, перемешайте и отцентрифугируйте.
Осадок промойте дистиллированной водой и растворите в азотной
кислоте. К полученному раствору добавьте избыток 25%-го раствора
NH3•H2O. В присутствии ионов меди (П) раствор станет ярко-синим.
Можно использовать и другие реакции (см. с. 64-66).
3. Открытие ионов кадмия (П). Открывайте тиомочевиной или сероводородной водой с соблюдением методик (см. с. 69-70).
4. Открытие ионов кобальта (П). Используйте насыщенный раствор
роданида аммония. Методики см. на с. 66, п. 3. Можно использовать
и другие реакции (см. с. 66-68).
5. Открытие ионов никеля (П). Открывайте реактивом Чугаева капельно на фильтровальной бумаге. Методику см. на с. 68, п. 3 (2).
6. Открытие ионов ртути (П). Используйте любую частную реакцию. Методики см. на с. 70-72.
74
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
7. Результаты работы оформите в таблицу (образец – табл. 4, с. 17) и
сделайте вывод о наличии тех или иных ионов 6 группы в вашей задаче.
Вопросы для самоконтроля
1. Какое свойство катионов 6 группы позволило выделить их в отдельную
группу?
2. В какой цвет окрашены амминокомплексы катионов 6 группы?
3. Как с помощью группового реагента отделить ионы кобальта от других катионов 6 группы? Почему?
4. Что произойдет при подкислении амминокомплекса меди (П)? Как при этом
изменится цвет раствора?
5. При помощи какого реагента можно осадить ионы меди в виде сульфидов?
6. Каковы условия образования комплексного соединения (NH4)2 [Co(SCN)4]?
7. При действии 25%-го раствора аммиака на смесь катионов 6 группы был получен бесцветный раствор. О чем это говорит?
8. Каким способом лучше открывать ионы никеля (П) в задаче? Поясните.
9. Предложите схему анализа смеси катионов VI группы (систематический
анализ). Дайте пояснения.
10. Общая характеристика катионов 6 группы, их роль в окружающей среде и
действие на живой организм.
11. Какие реакции из предложенных выше можно использовать в школьном
курсе химии, в каких темах?
§ 9. Анализ смеси катионов 4, 5, 6 аналитических групп
Каждый катион 4-6 аналитических групп может быть обнаружен
в задаче дробным или систематическим методом. Дробно они открываются или непосредственно прямо из задачи, или после соответствующей предварительной обработки и удаления мешающих ионов.
Дробный анализ
1. Предварительные испытания. Обратите внимание на цвет анализируемого раствора (задачи) и на присутствие в нем осадка. Если задача бесцветна, то скорее всего в ней нет окрашенных ионов. Если
задача содержит осадок (гидролизованные соли олова, сурьмы, висмута), то его необходимо отцентрифугировать и использовать после
соответствующей обработки для открытия этих ионов. Если в задаче
нет осадка, то каждый катион 4-6 групп открывается дробно из от75
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
дельных проб задачи специфическими или селективными реакциями
в любой последовательности.
2. Открытие ионов железа (П). Используйте реакцию с красной кровяной солью в присутствии HCl. Методику см. на с. 50-51, п. 2.
3. Открытие ионов железа (Ш). Используйте реакцию с желтой кровяной солью или роданидом аммония в присутствии HCl. Методики
см. на с. 51-52, п. 2,3.
4. Открытие ионов марганца (П). Открывайте пероксодисульфатом
аммония или другим окислителем. Методику см. на с. 53, п. 3.
5. Открытие ионов висмута (Ш). Может быть открыт по методике,
описанной на с. 60, п. 5. Или по следующей методике: к 5 каплям задачи добавьте 7 капель 2N H2SO4 и бросьте 3 кристаллика тиосульфата натрия, смесь нагрейте. Осадок отделите от раствора центрифугированием и обработайте 10 каплями 2N HNO3, затем снова отцентрифугируйте. В азотнокислом растворе (центрифугате) открывайте ионы висмута (Ш) действием KI или реакцией двух пробирок. Методики см. на с. 56-57, п. 3,4. Если ваша задача с осадком, то используйте его для открытия ионов висмута, растворив в соответствующей кислоте. Какой? Почему?
6. Открытие ионов сурьмы (Ш). Проводите гидролизом в азотнокислой среде с последующим растворением образовавшегося осадка в
винной или соляной кислотах и действием на полученный раствор
тиосульфата натрия. Методику см. на с. 58, п. 5. Если ваша задача с
осадком, то используйте его для открытия ионов сурьмы, растворив в соответствующей кислоте. Какой? Почему?
7. Открытие ионов магния. Проводите по методике, описанной на с.
60-61, п. 7.
8. Открытие ионов хрома (Ш). Используйте реакции окисления: а)
пероксидом водорода в щелочной среде, б) перманганатом калия в
кислой среде, с последующим получением в обоих случаях надхромовой кислоты. Методики см. на с. 41-42, п. 3,4. Помните, что если в
задаче есть ионы цинка, то во избежание реакции соосаждения при
окислении в щелочной среде необходимо сначала добавить H2O2 и
только затем щелочь.
9. Открытие ионов цинка. Открывайте дитизоном в щелочной среде
капельным методом. Методику см. на с. 44, п. 5, или по следующей
методике: к 3 каплям задачи прибавьте 1 мл ацетатного буферного
раствора, 5 капель 1N раствора тиосульфата натрия и 1 мл дитизона.
76
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Смесь хорошо перемешайте и при наличии в задаче ионов цинка органический слой окрасится в красный цвет.
10. Открытие ионов алюминия. Используйте ализарин капельно на
фильтровальной бумаге с применением желтой кровяной соли. Методику см. на с. 39-40, п. 3.
11. Открытие ионов олова (П). Открывайте нитратом висмута (Ш)
капельно на фильтровальной бумаге в присутствии анилина или полумикрометодом. Методику см. на с. 45-46, п. 4.
12. Открытие олова (IV). Открывайте микрокристаллоскопической
реакцией с солями аммония. Методику см. на с. 46-47, п. 6.
13. Открытие ионов меди (П). Проводите по методике, описанной на
с. 72, п. 2.
14. Открытие ионов кадмия (П). Проводите по методике, описанной
на с. 72, п. 3.
15. Открытие ионов кобальта (П). Проводите по методике, описанной на с. 72, п. 4.
16. Открытие ионов никеля (П). Проводите по методике, описанной
на с. 72, п. 5.
17. Открытие ионов ртути (П). Проводите по методике, описанной
на с. 72, п. 6.
18. Результаты работы оформите в таблицу (образец – табл. 5, с. 34) и
сделайте вывод о наличии тех или иных ионов 4-6 групп в вашей задаче.
Вопросы для самоконтроля
1. Какими реагентами можно разделить следующие ионы: а) цинк и медь (П);
б) алюминий и никель (П); в) магний и кадмий (П); г) железо (Ш) и магний;
д) медь (П) и кадмий (П)?
2. Присутствие каких катионов 4-6 групп возможно в задаче, если она содержит белый осадок? Почему? Его состав.
3. При действии на смесь катионов 4-6 групп избытка щелочи и пероксида водорода образовался темно-бурый осадок. Присутствие каких катионов возможно в задаче?
4. Как можно растворить осадки гидроксидов железа (Ш), магния, кадмия (П)?
5. Предложите методику анализа смеси катионов: а) алюминия, магния, никеля (П); б) марганца (П), хрома (Ш), кобальта (П); в) цинка, железа (П), меди
(П).
6. Какие катионы 4-6 групп останутся в растворе, а какие перейдут в осадок
после обработки смеси: а) 2N раствором аммиака; б) 25%-м раствором аммиака; в) карбонатом натрия при нагревании в присутствии пероксида водо77
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
рода; г) избытком 2N раствора щелочи в присутствии пероксида водорода
при нагревании; д) разбавить водой в 5 раз.
7. Предложите схему анализа смеси катионов 4-6 групп (систематический анализ). Дайте необходимые пояснения.
§ 10. Анализ смеси катионов всех шести аналитических групп
(первый способ)
При анализе контрольной задачи на смесь катионов всех шести
аналитических групп необходимо в первую очередь провести предварительные испытания и ориентировочно определить отсутствующие
катионы.
Предварительные испытания. Проведите предварительные испытания (см. табл. 6).
Предварительные испытания задачи
№
п/п
1
2
3
4
5
6
7
Признаки
Раствор бесцветный
Нет черного или серого осадка
рН=7
рН меньше7
+ HCl (в отдельной пробе)
осадок не образовался
+ H2SO4 (в отдельной пробе)
осадок не образовался
+ SnCl2 + избыток щелочи (в отдельной пробе) черный осадок не образовался
Таблица 6
Ориентировочно
отсутствующие катионы
Cr3+, Co 2+, Cu2+, Fe3+, Ni2+
Sn2+ вместе с Bi3+ и Hg (I, II)
Sb (III), Sn2+, Bi3+, Hg (I, II)
Могут быть ионы, перечисленные в п.3.
Катионы 2 группы
Катионы 3 группы
и Pb 2+
Bi3+, Hg (I, II)
Анализируемая задача может быть с осадком и без него. Если в
задаче имеется осадок, то он может содержать:
1. Продукты гидролиза сурьмы (Ш, V), висмута (Ш), возможно
олова (П, IV), если рН раствора задачи меньше 7.
2. Хлориды катионов 2 группы.
3. Сульфаты катионов 3 группы и сульфат свинца.
4. Возможно, гидроксиды катионов 4-6 групп.
78
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Если к части задачи добавить 2N HNO3 и смесь нагреть до кипения, то все гидроксиды и продукты гидролиза перейдут в раствор,
кроме SbOCl.
а) Анализ смеси катионов всех шести групп
(задача без осадка)
Схему анализа смеси катионов всех шести аналитических групп
(задача без осадка) смотрите на с. 78 (схема 6).
Ход анализа смеси катионов 1-6 групп без осадка
1. Дробное открытие ионов железа и аммония. После предварительных испытаний открывайте дробно из отдельных проб задачи ионы
железа (П, Ш), методики см. на с. 50-51, п. 2, 51-52, п. 2,3 и ионы аммония, методику см. на с. 12, п. 2.
2. Осаждение, отделение и открытие катионов 2 группы. Возьмите
20 капель задачи, добавьте равный объем 2N HCl и несколько капель
этанола, смесь перемешайте и осадок (1) отделите от раствора (1)
центрифугированием. Осадок (1) содержит катионы 2 группы. Проанализируйте его по схеме анализа смеси катионов 2 группы (см. с.
23, схема 2). Ход анализа см. на с. 22-24. Центрифугат (1) содержит
катионы 1, 3, 4-6 групп и, возможно, ионы свинца, которые полностью не осадились соляной кислотой.
3. Осаждение, отделение и открытие катионов 3 группы. К центрифугату (1), полученному в п. 2, добавьте равный объем смеси
2N H2SO4 и этанола (1:1), смесь перемешайте и отделите осадок (2) от
раствора (2) центрифугированием. Осадок (2), содержащий сульфаты
катионов 3 группы и, возможно, сульфат свинца, обработайте несколько раз 30%-м раствором ацетата аммония при кипячении для
удаления ионов свинца (методику см. на с. 32, п. 6), отделите осадок
(3) от раствора (3) центрифугированием. Центрифугат (3) проверьте
на присутствие ионов свинца реакцией «золотой дождь» с KI. Осадок
(3), содержащий сульфаты катионов 3 группы, переведите в карбонаты обработкой 10N раствором поташа или соды (методику см. на
с. 32, п. 7), растворите в уксусной кислоте и анализируйте по схеме
катионов 3 группы (см. с. 29, схема 3). Ход анализа смеси катионов
3 группы см. на с. 28-30.
79
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Схема 6
Анализ смеси катионов всех шести групп
(задача без осадка)
Открытие:
Fe , Fe3+, NH4+
ЗАДАЧА №
(без осадка)
Дробно
2+
2N HCl, C2 H5 OH, центрифугирование
Центрифугат (I):
Катионы 1, 3, 4-6 групп,
возможно Pb2+
Белый осадок (I):
Хлориды 2 группы
2N H2 SO4 , C2 H5 OH (1:1), центрифугирование
Анализ по схеме
2 группы
Центрифугат (П):
Катионы 1, 4, 5, 6 групп,
возможно Са2+
Белый осадок (П):
сульфаты 3 группы,
PbSO4
30%-й раствор CH3 COONH4 ,
t0 , центрифугирование
Осадок (Ш):
сульфаты
3 группы
K 2 CO 3 ,
кипячение в фарфоровой
чашке
Осадок:
карбонаты
3 группы
Разделите на две части:
Щелочью
нейтрализовать
Дробный анализ смеси катионов 4-6 групп
NH3 •H2 O + (NH4 )2 CO3 ,
центрифугировать
Центрифугат (Ш):
Pb2+ (проверка KI)
Осадок: карбонаты и
гидроксиды 4-6 групп,
растворить в HCl
Центрифугат:
катионы 1 группы (анализ по
схеме 1 группы
с удалением
NH4+)
2N CH3 COOH
Раствор: катионы 3 группы
(анализ по схеме 3 группы)
80
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4. Центрифугат (2), полученный в п. 3, содержит катионы 1, 4-6 аналитических групп и, возможно, ионы кальция, которые полностью не
были осаждены серной кислотой. Разделите его на две части.
5. Открытие катионов 4-6 групп. Одну часть центрифугата (2)
нейтрализуйте щелочью до рН 7 и открывайте в нем дробно катионы
4-6 групп. Методики см. на с. 73-75.
6. Открытие катионов 1 группы. Вторую часть центрифугата (2)
нейтрализуйте 25%-м раствором аммиака до рН 8-9 и добавьте 8 капель карбоната аммония. Смесь перемешайте, осадок (4) отделите от
раствора (4) центрифугированием. Осадок (4) после растворения в 2N
HCl можно использовать для открытия катионов 4-6 групп (см. п. 5),
а центрифугат (4), содержащий катионы 1 группы, анализируйте по
схеме анализа смеси катионов 1 группы (см. с. 15, схема 1). Ход анализа смеси катионов 1 группы см. на стр. 15-16. При этом помните,
что удаление ионов аммония из цетрифугата (4) обязательно, т.к.
они были внесены в раствор при обработке его карбонатом аммония и
раствором аммиака.
7. Центрифугат (2) можно получить и другим способом: для этого
возьмите 15 капель задачи, добавьте соляную, серную кислоты и этанол. Содержимое пробирки перемешайте и отцетрифугируйте. В
осадке будут хлориды и сульфаты катионов 2, 3 групп, а все остальные катионы будут в растворе, который может быть использован для
работы вместо центрифугата (2).
8 Сделайте вывод о наличии катионов каждой группы в вашей задаче.
б) Анализ смеси катионов всех шести аналитических групп
(задача с осадком)
Схема анализа смеси катионов всех шести групп (задача с осадком)
представлена на схеме 7, с. 80.
Ход анализа смеси катионов 1-6 групп с осадком
1. Дробное открытие ионов железа и аммония. После предварительных испытаний открывайте дробно из отдельных проб задачи ионы
железа (П, Ш), методики см. на с. 50-51, п. 2, 51-52, п. 2,3 и ионы аммония, методику см. на с. 12, п. 2.
2. Осаждение катионов 2-3 группы. Возьмите 2 мл задачи (раствор
вместе с осадком) и добавьте 10 капель 2N HNO3, перемешайте и
нагрейте. Если осадок не растворился, смесь охладите, добавьте 5 ка81
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
пель HCl! и 15 капель смеси (1:1) 2N H2SO4 и этанола, снова перемешайте, дайте постоять 2 минуты и отцентрифугируйте.
Анализ смеси катионов всех шести групп
(задача с осадком)
Открытие:
Fe2+, Fe3+, NH4+
Схема 7
ЗАДАЧА №
(с осадком)
Дробно
2N HNO 3 + t0 , охладить,
+ HCl! + 2N H2 SO4 + C2 H5 OH (1:1),
центрифугирование
Осадок:
Хлориды 2 группы,
сульфаты 3 группы,
PbSO4
Центрифугат:
катионы 1, 4, 5, 6 групп
Дробный анализ или
анализ по схеме смеси
катионов 1-6 групп
(задача без осадка)
Анализ по схеме смеси
катионов 1-3 группы
(задача с осадком)
3. Открытие катионов 2-3 группы. Осадок, полученный в п. 2, анализируйте по схеме анализа смеси катионов 1-3 групп (задача с осадком). См. с. 36, схема 5. Ход анализа смеси катионов 1-3 групп (задача с осадком) см. на с. 34-35.
4. Открытие катионов 1, 4-6 групп. Центрифугат, полученный в п. 2,
анализируйте по схеме анализа смеси катионов всех шести групп (задача без осадка). См. с. 78, схема 6. Ход анализа смеси катионов
1-6 групп (задача без осадка) см. на стр. 77-79.
5. Проведите анализ вашей задачи и сделайте вывод о наличии катионов всех шести групп. Укажите каждую группу и катионы в них входящие и присутствующие в вашей задаче.
Вопросы для самоконтроля
1. Какие катионы можно открыть дробно при анализе смеси катионов 1-6
групп? Какими реагентами?
82
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2. Как выделить из смеси катионы 2 группы? 3 группы?
3. В чем можно растворить сульфат свинца?
4. С какой целью переводят сульфаты катионов 3 группы в карбонаты? Как это
сделать?
5. С какой целью перед открытием катионов 1 группы в задаче на смесь катионов всех шести групп проводят обработку раствора карбонатом аммония?
6. Предложите методику анализа смеси катионов: а) натрия, никеля (П), железа (П); б) ртути (I), хрома (Ш), бария; в) цинка, свинца (П), аммония; г) меди
(П), серебра, марганца (П); д) калия, кальция, магния.
7. Какие катионы относятся к группе микроэлементов? Какова их роль для живого организма?
8. Какие из изученных катионов обладают токсическим действием? В чем заключается их отравляющее действие на живой организм?
*Анализ смеси катионов кислотно-щелочным методом
(второй способ)
Анализируемый образец может представлять собой смесь твердых солей (возможно присутствие оксидов), раствор или раствор с
осадком. Половину образца отделяют и сохраняют до конца анализа.
Это неприкосновенный запас, который используют в случае повторения анализа.
Прежде чем приступать к систематическому ходу анализа, выполняют некоторые предварительные испытания, которые помогают
при интерпретации результатов. Следует также обнаружить ряд катионов дробным методом, используя специфические и селективные реакции, маскируя мешающие ионы.
Предварительные испытания
1. Обратите внимание на окраску образца, сделайте предварительные
выводы о возможном присутствии или отсутствии окрашенных катионов.
2. Определите рН с помощью универсального индикатора (если анализируете раствор).
3. Проверьте отношение образца к действию кислот и щелочей. Для
этого возьмите немного твердого образца или 1-2 капли раствора с
осадком, добавьте 2-3 капли 6N HCl. Если осадок растворился полностью, в его состав вероятно, входят карбонаты и гидроксиды катио83
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
нов. Если полного растворения не происходит, возможно присутствие
SbOCl, BiOCl, PbCl2, AgCl, BaSO4, PbSO4. Аналогично проверьте отношение образца к действию избытка 2N NaOH или КОН. Если осадок растворяется, в его состав входят гидроксиды Al, Zn, Cr, Pb, Sn.
4. Анализируемый образец поместите в пробирку и растворите в минимальном количестве 2N HCl. В отдельных порциях полученного
раствора открывайте катионы дробным методом.
Дробное открытие катионов
1. Обнаружение NH4 . Ион аммония в дальнейшем может быть внесен в анализируемую смесь с групповыми реагентами, поэтому его
обязательно обнаруживают предварительно. Для обнаружения NH4+
используйте специфическую реакцию выделения аммиака при действии щелочей (методику см. на с. 12).
2. Обнаружение Li+. Открывается из задачи сухим способом (методику см. на с. 8).
3. Обнаружение К+. Используйте реакцию с Na3[Co(NO2)6] и микрокристаллоскопическую реакцию с Na2[PbCu(NO2)6] (см. с. 9-10). Мешающие ионы предварительно осадите в виде карбонатов. Для этого
к 1-2 каплям задачи добавьте 6N Na2CO3 до щелочной реакции среды.
Отделите осадок от раствора центрифугированием. В центрифугате
после подкисления его 2N CН3СООН до рН 4-6 открывайте К+. Если в
задаче есть ионы лития или аммония, предварительно удалите их (см.
с. 12-14) и только после этого открывайте К+.
4. Обнаружение Na+. Используйте микрокристаллоскопическую и
люминесцентную реакции с Zn(UO2)3(CH3COO)8 (см. с. 8). Мешающие ионы предварительно осадите в виде карбонатов. Для этого к
1-2 каплям задачи добавьте 6N К2CO3 до щелочной реакции среды.
Отделите осадок от раствора центрифугированием. В центрифугате
после подкисления его 2N CН3СООН до рН 4-6 открывайте Na+. Если
в задаче есть ионы лития или аммония, предварительно удалите их
(см. с. 12-14) и только после этого открывайте Na+.
5. Обнаружение Са 2+. Используйте микрокристаллоскопическую реакцию образования гипса СаSO4•2H2O (см. с. 26). Катионы Ш группы
и Pb2+ образуют малорастворимые сульфаты, затрудняя обнаружение
Са2+. Поэтому предварительно мешающие ионы отделите в виде
сульфатов, используя сравнительно большую растворимость СаSO4 в
воде. К 2-3 каплям задачи прибавьте каплю H2SO4 (1:4). Осадок от+
84
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
делите центрифугированием. Каплю центрифугата поместите на
предметное стекло, выпарите до появления белой каймы и рассмотрите кристаллы под микроскопом.
6. Обнаружение Fe3+, Fe2+. Их необходимо открывать в исходном
растворе, т.к. в ходе анализа степень окисления железа изменяется.
Для обнаружения Fe3+ используйте реакции с K4[Fe(CN)6]
или
2+
NH4SCN (см. с. 51-52), для обнаружения Fe - реакцию с K3[Fe(CN)6]
(см. с. 50-51).
7. Обнаружение Со 2+. К 2-3 каплям задачи добавьте немного сухого
NH4F (если обнаружены ионы железа), немного твердого NH4SCN и
5 капель изоамилового спирта. Смесь хорошо встряхните. В присутствии ионов кобальта (П) органический слой окрасится в голубой
цвет.
8. Обнаружение Mn2+. Используйте реакцию окисления до MnO4(см. с. 53). В присутствии больших количеств Fe3+, желтую окраску
раствора устраните добавлением 1-2 капель H3PO4, связывающей Fe3+
в бесцветный комплекс.
9. Обнаружение Ni2+. К 1-2 каплям задачи добавьте 2-3 капли раствора винной кислоты, 2 капли этанольного раствора диметилглиоксима
и аммиак до появления запаха. В присутствии Ni2+ образуется алокрасный осадок. Реакции мешает Fe2+. Если Fe2+ обнаружен в задаче,
окислите его до Fe3+, добавляя к задаче 1-2 капли HNO3! при нагревании.
10. Обнаружение Cr3+. Cr3+ открывайте в уксуснокислом растворе по
реакции с ЭДТА (см. с. 42-43).
11. Обнаружение Mg2+. К 10 каплям задачи добавьте немного порошка металлического цинка, встряхните, нагрейте, добавьте 5 капель
насыщенного раствора (NH4)2SO4 (для осаждения сульфатов Ш группы и свинца) и снова нагрейте. Осадок отделите от раствора центрифугированием и отбросьте. К центрифугату добавьте по 5 капель
насыщенных растворов карбоната и оксалата аммония, 25%-го раствора NH3•Н2О до щелочной реакции среды и 3-5 капель 3%-го раствора H2О2, перемешайте и нагревайте на кипящей водяной бане 1
минуту. Осадок отделите центрифугированием и отбросьте. В центрифугате останутся катионы 1 группы, Mg2+, CrO42-, аммиачные
комплексы катионов 6 группы и цинка, которые не мешают открытию Mg2+. Из полученного раствора Mg2+ открывайте микрокристаллоскопически (см. с. 54-55).
85
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Систематический ход анализа
Систематический ход анализа смеси катионов всех шести аналитических групп проводится по схеме 8 (см. с. 86).
1. К 2 мл задачи (с осадком) добавьте по 3-4 капли 6N HCl и
2N H2SO4 (избытка кислот следует избегать из-за частичного растворения хлоридов катионов 2 группы и PbSO4). Раствор с осадком слегка нагрейте на водяной бане при перемешивании, охладите, отделите
раствор 1 (катионы 1, 4-6 групп и Са2+) от осадка 1 (AgCl, PbCl2,
Hg2Cl2, PbSO4, BaSO4, SrSO4, CaSO4, BiOCl, SbOCl). Обратите внимание на поведение Са2+. Вследствие достаточно хорошей растворимости в водных растворах CaSO4 осаждается не полностью и Са2+ остается в растворе. Для полного его осаждения добавьте несколько капель этанола. Осадок 1 промойте 1-2 мл холодной воды, содержащей
2-3 капли 2N HCl (для понижения растворимости PbCl2), и анализируйте.
2. Анализ осадка 1
2.1. Обнаружение свинца и удаление PbCl2. К осадку 1 добавьте
10 капель воды и нагрейте на водяной бане. PbCl2, хорошо растворимый в горячей воде, перейдет в раствор. Отделите осадок центрифугированием. В центрифугате открывайте Pb2+ реакциями с KI,
K2CrO4, дитизоном (см. с. 20-21). Если Pb2+ обнаружен, обработайте
осадок горячей водой до полного удаления PbCl2 (отрицательная реакция с K2CrO4или KI в промывной воде).
2.2. Обнаружение Hg22+и удаление Hg2Cl2. К части осадка после
удаления PbCl2 добавьте 1-2 капли 25%-го раствора NH3•H2O. Почернение осадка свидетельствует о присутствии Hg22+. Только в этом
случае ко всему осадку добавьте несколько капель 0,5N HCl и бромной воды. Hg2Cl2 растворится с образованием HgCl2. Осадок отделите
от раствора центрифугированием. В центрифугате открывайте Hg2+
реакцией с SnCl2 (см. с. 71-72), подтверждая тем самым наличие Hg22+
в осадке.
2.3. Обнаружение Ag+ и удаление AgCl. К осадку после удаления
PbCl2 и Hg2Cl2 добавьте 6-8 капель 25%-го раствора NH3•H2O и перемешайте. Осадок отделите от раствора центрифугированием. К части
центрифугата добавьте HNO3! До кислой реакции (по индикатору) и
еще 1-2 капли избытка. В присутствии Ag+ образуется белый осадок
или муть AgCl. К другой части центрифугата добавьте несколько капель раствора KI. В присутствии Ag+ выпадет осадок AgI.
86
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2.4. Удаление SbOCl и BiOCl. К осадку после удаления AgCl добавьте несколько капель 6N HCl и нагрейте при перемешивании.
Осадок отделите от раствора центрифугированием. Центрифугат, содержащий [SbCl6]3- и Bi3+, присоедините к раствору 1 (см. схему 8,
с. 86).
2.5. Удаление PbSO4 и обнаружение Pb2+. Осадок после удаления хлоридов П группы обработайте несколькими каплями 2N NaOH
при нагревании. Осадок отделите от раствора центрифугированием.
Центрифугат, содержащий [Pb(OH)4]2-, подкислите 2N CH3COOH до
кислой реакции (по индикатору) и открывайте Pb2+ реакциями с KI,
K2CrO4 (см. с. 20-21). Если Pb2+ обнаружен, обработайте осадок
2N NaOH при нагревании до полного удаления PbSO4 (отрицательная
реакция с K2CrO4или KI в промывном растворе).
2.6. Перевод сульфатов Ш группы в раствор. Осадок, содержащий только сульфаты Ш группы, обработайте насыщенным раствором Na2CO3 для перевода сульфатов в карбонаты, растворимые в кислотах. Для этого к осадку добавьте 20 капель насыщенного раствора
Na2CO3 и нагревайте при перемешивании несколько минут. Осадок
отделите от раствора центрифугированием, центрифугат отбросьте.
Повторите обработку 2-3 раза до полного перевода сульфата бария в
карбонат. К осадку добавьте 5 капель 2N CH3COOH и нагрейте. Если
осадок растворился не полностью, обработайте его насыщенным раствором Na2CO3 еще раз, отцентрифугируйте осадок, добавьте к нему
3 капли 2N CH3COOH. Объедините оба уксуснокислых раствора.
2.7. Обнаружение и отделение Ва 2+. К нескольким каплям полученного уксуснокислого раствора добавьте несколько капель раствора CH3COONa и раствор K2Cr2O7. В присутствии Ва2+ выпадет желтый осадок BaCrO4, нерастворимый в CH3COOH. Если Ва2+ обнаружен, удалите его, добавляя ко всему раствору CH3COONa до рН 4-5 и
раствор K2Cr2O7 по каплям до полноты осаждения BaCrO4. Раствор с
осадком нагревайте 1-2 минуты и центрифугируйте.
87
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Схема 8
Анализ смеси катионов кислотно-щелочным методом
Задача №
6N HCl, 2N H2SO4 центрифугирование
Раствор 1. Катионы 1,
4-6 групп, Са2+
Осадок 1. Хлориды и сульфаты
катионов 2, 3 групп,
BiOCl, (SbOCl)
избыток 2N NaOH, 3%-й раствор H2O2
Осадок 2. Гидроксиды, основные карбонаты катионов 5-6
групп, Са2+
2N HNO3, центрифугирование
Осадок 3.
Sb(OН)3
Раствор 2. Катионы 1 группы, гидроксокомплексы катионов 4 группы, CrO 4 2-
Раствор 3. Катионы 5-6 групп,
Са2+
25%-й раствор NH3•Н2О, 1N NH4Cl,
центрифугирование
Осадок 4. Гидроксиды катионов
5 группы, BiOCl
Раствор 4. Амминокомплексы катионов
6 группы, Mg2+, Ca2+
Кристаллы Na2S2O3,
центрифугирование
Осадок 5.
HgS, Cu2 S
Раствор 5.
Cd , Co2+, Ni2+, Ca2+, Mg2+
2+
88
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2.8. Обнаружение и отделение Sr2+. К 2-3 каплям центрифугата
добавьте несколько капель гипсовой воды и нагрейте на водяной
бане. В присутствии Sr2+ через несколько минут появляется белая
муть. Если Sr2+ обнаружен, осадите его в виде SrSO4 добавлением к
другой части центрифугата насыщенного раствора (NH4)2SO4. Осадок
отделите от раствора центрифугированием.
2.9. Обнаружение Са 2+. В центрифугате, полученном после удаления Sr2+, открывайте Са2+ микрокристаллоскопически с H2SO4 или
реакцией с (NH4)2C2O4 (см. стр. 26-27).
3. Анализ раствора 1
3.1. К раствору 1 (катионы 4-6 групп, Са2+) прибавьте 2N NaOH
до щелочной реакции (по индикатору) и еще 10 капель избытка. Постепенно при перемешивании добавьте 5 капель 3%-го раствора Н2О2.
После прекращения бурной реакции нагрейте смесь на водяной бане
несколько минут. Центрифугированием отделите осадок 2 (гидроксиды, основные карбонаты катионов 5, 6 групп и Са2+) от раствора 2
(катионы 1 группы и гидроксокомплексы катионов 4 группы).
4. Анализ раствора 2
4.1. Отделение гидроксидов алюминия и олова. К раствору 2 (катионы 1 и 4 групп) добавьте при перемешивании твердый NH4Cl до
насыщения и нагрейте. Отделите раствор от осадка центрифугированием. Центрифугат, содержащий [Zn(NH3)4]2+ и CrO42-, анализируйте,
как описано ниже. К осадку, содержащему Al2O3•xH2O и SnO2•xH2O,
добавьте 2N HCl при нагревании до полного его растворения. В полученном растворе открывайте Sn4+ и Al3+.
4.2. Обнаружение и отделение Sn4+. Используйте любую реакцию открытия (см. с. 45-47). Если Sn4+ обнаружен, к 1 мл раствора
добавьте немного металлического цинка, взболтайте. В случае помутнения раствора добавьте по каплям 2N HCl до просветления. Отделите получившееся металлическое олово и избыток цинка центрифугированием. В центрифугате открывайте Al3+.
4.3. Обнаружение Al3+. Используйте реакцию с ализарином (см.
с. 39-40).
4.4. Обнаружение CrO42-. Если в задаче присутствовал Cr3+, то
центрифугат, содержащий [Zn(NH3)4]2+ и CrO42-, будет окрашен в
желтый цвет. Для доказательства присутствия CrO42- используйте реакцию получения надхромовой кислоты (см. с. 41-42).
89
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4.5. Обнаружение Zn2+. Используйте любую реакцию открытия
(см. с. 43-45). Для этого часть аммиачного раствора нагрейте с насыщенным раствором поташа (если далее будете определять Na+) или
соды (если далее будете определять К +) до полного удаления аммиака. Выпавший осадок основного карбоната цинка - Zn2(OH)2CO3 отделите центрифугированием, промойте разбавленным раствором поташа или соды и растворите в 2N CH3COOH. В полученном растворе
открывайте Zn2+.
4.6. Определение Na+, K+. Если результаты дробного обнаружения Na+ и К+ вызывают сомнения, то в центрифугате, полученном после осаждения Zn2+, повторите определение, используя известные реакции (см. с. 7-10).
5. Анализ осадка 2
5.1. Отделение Sb(OH)3 от катионов 5-6 групп и Са 2+. Осадок 2,
содержащий гидроксиды, основные карбонаты катионов V и VI групп
и Са2+, промойте 2N NaOH, добавьте 2 мл 2N HNO3 и 2-3 капли 3%го раствора Н2О2. Смесь нагрейте на водяной бане и отделите осадок
3 [Sb(OH)3] от раствора 3 (катионы 5, 6 групп, Са2+) центрифугированием.
6. Анализ осадка 3
6.1. Обнаружение Sb. Осадок Sb(OH)3 промойте 2N HNO3 и растворите в 5-6 каплях HCl!. Полученный раствор разбавьте в 2 раза
водой и открывайте в нем Sb (Ш) реакцией с Na2S (см. с. 58-59).
7. Анализ раствора 3
7.1. Отделение гидроксидов катионов 5 группы. К раствору 3,
содержащему катионы 5, 6 групп и Са2+, добавьте 25%-й раствор
NH3•H2O до щелочной реакции, несколько капель раствора NH4Cl и
1-2 капли 3%-го раствора Н2О2. Смесь нагрейте при перемешивании,
центрифугированием отделите осадок 4 [Fe2O3•xH2O, BiOCl,
MnO(OH)2] от раствора 4 (амминокомплексы катионов 6 группы,
Mg2+, Ca2+).
8. Анализ осадка 4
8.1. Отделение MnO(OH)2 и обнаружение Mn2+. К осадку 4
[Fe2O3•xH2O, BiOCl, MnO(OH)2] добавьте 5-6 капель 2N HNO3. Отделите осадок MnO(OH)2 от раствора центрифугированием. В центрифугате, содержащем Fe3+ и Bi3+, открывайте только Bi3+. Осадок растворите в 2N HNO3 и 2-3 каплях 3%-го раствора Н2О2. Избыток Н2О2
90
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
удалите нагреванием смеси на водяной бане. В полученном растворе
открывайте Mn2+ реакцией с (NH4)2S2O8 (см. с. 53).
8.2. Обнаружение Bi3+. Используйте реакцию с SnCl2 (см. с. 57).
При отсутствии в задаче Fe3+ можно использовать реакцию с KI (см.
с. 56-57).
9. Анализ раствора 4
9.1. Аммиачные коммплексные соединения меди и никеля
окрашены в синий цвет, кобальта (Ш) – в бурый. По цвету раствора
можно определить наличие указанных катионов.
9.2. Отделение Cu2+ и Hg2+от других катионов 6 группы и Са 2+.
К раствору 4 добавьте 4N H2SO4 до кислой реакции, перенесите раствор в фарфоровую чашку и упарьте досуха на песчаной бане для
удаления нитрат-ионов. К сухому остатку добавьте несколько капель
воды, перенесите смесь в пробирку и постепенно внесите несколько
кристалликов Na2S2O3•5H2O. Нагрейте смесь на водяной бане. Отделите осадок 5 (Cu2S, HgS) от раствора 5 (Cd2+, Co2+, Ni2+, Mg2+, Ca2+)
центрифугированием.
10. Анализ осадка 5
10.1. Отделение и обнаружение Cu2+. Осадок сульфидов (Cu2S,
HgS) обработайте 5-6 каплями 3N HNO3 при нагревании. В растворе
открывайте Cu2+ реакциями с NH3 и K4[Fe(CN)6] (см. с. 65), в осадке –
Hg2+.
10.2. Обнаружение Hg2+. Часть осадка HgS обработайте 5-6 каплями царской водки и выпарьте раствор досуха на водяной бане для
удаления кислот. Остаток разбавьте несколькими каплями воды и открывайте в растворе Hg2+ реакциями с KI или SnCl2 (см. с. 71-72).
11. Анализ раствора 5
11.1. Отделение и обнаружение Са 2+. К раствору прибавьте
10%-й раствор NH3•H2O до появления запаха, раствор NH4Cl до растворения осадка и раствор (NH4)2CО3. Раствор с осадком нагрейте,
осадок отделите от раствора центрифугированием, растворите в нескольких каплях 2N CH3COOH, добавьте раствор (NH4)2C2О4 и раствор NH3•Н2О (1:1) до рН 8-9. Образуется белый осадок оксалата
кальция.
11.2. Отделение и обнаружение Mg2+. К центрифугату (после
осаждения СаСО3) добавьте немного NH4Cl, Na2HPO4 и раствор
NH3•H2O. Выпадает белый кристаллический осадок MgNH4PO4 (рассмотрите его под микроскопом). Отделите осадок от раствора цен91
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
трифугированием. В растворе открывайте Cd2+, Co2+, Ni2+ (можно использовать метод бумажной хроматографии).
11.3. Обнаружение Cd2+. К нескольким каплям центрифугата
прибавьте 4N H2SO4 до сильнокислой реакции и 1-2 капли раствора
Na2S. По каплям добавьте 10%-й раствор NH3•H2O до рН 0,5-1,0 (по
индикатору). В присутствии Cd2+ выпадает желтый осадок CdS.
11.4 .Обнаружение Ni2+, Co2+. Используйте те же реакции, что и
при дробном открытии.
12. Проведите анализ вашей задачи, результаты работы занесите в табл. 7.
Таблица 7
Исследуемый объект
Реагент
Аналитический эффект
Заключение
Состав фазы после
разделения
Осадок
Раствор
Вывод: задача № …… содержит ионы ………..
Вопросы для самоконтроля
Предложите схему анализа смеси катионов:
 Литий, кобальт, сурьма, кальций, алюминий, натрий.
 Серебро, барий, медь, железо (П, Ш), магний.
 Аммоний, натрий, свинец, марганец, стронций, хром (Ш).
 Калий, ртуть (I, П), висмут, олово (П, IV).
 Цинк, кальций, магний, кобальт, никель, литий.
 Свинец, цинк, кадмий, медь, аммоний, калий.
 Барий, серебро, олово (П), сурьма, ртуть (П), магний.
 Марганец, литий, медь, кадмий, свинец.
 Ртуть (I, П), кальций, сурьма (Ш), магний.
 Цинк, алюминий, висмут, стронций, кадмий.
 Натрий, барий, хром (Ш), никель, олово (IV).
Ответ подтвердите необходимыми уравнениями реакций.
92
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ГЛАВА 2. КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ АНИОНОВ
§ 11. Первая аналитическая группа анионов SO42-, SO32-, S2O32-,
CO32-, C2O42-, SiO32-, PO43-, B 4O72- (BO2-), AsO33-, AsO43Групповой реагент – 2 N раствор нитрата или хлорида бария
– Ba(NO3)2 или BaCl2 – в нейтральной или слабощелочной среде
Действие группового реагента на анионы 1 группы
Анионы 1 группы осаждаются 2N раствором нитрата или хлорида бария [Ba(NO3)2 или BaCl2] в нейтральной или слабощелочной
среде в виде белых осадков бариевых солей: SO42- + Ba2+ = BaSO4↓ ;
SO32- + Ba2+ = BaSO3↓;
SiO32- + Ba2+ = BaSiO3↓ ;
CO32- + Ba2+ = BaCO3↓;
S2O32- + Ba2+ = BaS2O3↓;
2PO43- + 3Ba2+ = Ba3(PO4)2↓;
C2O42- + Ba2+ = BaC2O4↓;
B4O72- + Ba2+ + 3H2O = Ba(BO2)2↓ + 2H3BO3;
2AsO33- + 3Ba2+ = Ba3 (AsO3)2↓; 2AsO43- + 3Ba2+ = Ba3 (AsO4)2↓.
Ba3 (AsO3)2↓ и Ba3 (AsO4)2↓ образуются только в аммиачной среде.
Все полученные осадки, кроме сульфата бария (BaSO4↓ ни в
чем нерастворим), растворимы в минеральных кислотах, а некоторые
даже в уксусной. BaCO3↓ и BaSO3↓ реагируют с кислотами с выделением соответствующих газов: CO2↑ и SO2↑. Напишите уравнения
этих реакций самостоятельно. BaS2O3↓ растворим в кипящей воде, но
нерастворим в серной кислоте. BaC2O4↓ растворим в СН3СООН
только при кипячении.
ОПЫТ. (Осторожно! AsO33-, AsO43- ядовиты). Проведите опыт
полумикрометодом со всеми имеющимися анионами 1 группы. Обратите внимание на цвет осадков. Проверьте растворимость полученных осадков в азотной, серной и уксусной кислотах, щелочи, горячей
воде. Все ли осадки растворились? Наблюдалось ли выделение газов?
В каких пробирках? Определите условия проведения опыта.
Действие нитрата серебра – AgNO3 – на анионы 1 группы
Все анионы 1 группы в нейтральной среде образуют с нитратом
серебра – AgNO3 – белые осадки серебрянных солей (исключение –
Ag3PO4 и Ag3AsO3 – желтые осадки, Ag3AsO4 – шоколадный осадок),
растворимые в азотной, но нерастворимые в соляной и уксусной кислотах: C2O42- + 2Ag+ = Ag2C2O4↓;
SO42- + 2Ag+ = Ag2SO4↓;
SO32- + 2Ag+ = Ag2SO3↓;
93
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
SiO32- + 2Ag+ = Ag2SiO3↓ ;
CO32- + 2Ag+ = Ag2CO3↓ ;
S2O32- + 2Ag+ = Ag2S2O3↓;
PO43- + 3Ag+ = Ag 3PO4↓;
AsO33- + 3Ag+ = Ag3AsO3 ↓;
AsO43- + 3Ag+ = Ag3AsO4 ↓.
Ag2SO4↓ – малорастворимое соединение, поэтому оно образуется только при взаимодействии концентрированных растворов или кипячении.
Ag2S2O3↓ растворим в избытке тиосульфат-ионов с образованием комплексных дитиосульфатоаргентат (I)-ионов:
Аg2S2O3↓ + 3S2O32- = 2[Ag(S2O3)2]3-.
Ag2S2O3↓ подвергается гидролизу вследствие чего цвет осадка
меняется с белого на желтый, бурый и затем на черный. Реакция протекает по схеме: Ag2S2O3↓ + H2O = Ag2S↓ + H2SO4.
Ag2C2O4↓, Ag3AsO3↓ и Ag3AsO4↓ растворимы в 25%-м растворе
NH3•Н2О.
ОПЫТ. (Осторожно! AsO33-, AsO43- ядовиты). Проведите опыт
полумикрометодом со всеми имеющимися анионами 1 группы. Обратите внимание на цвет осадков. Что происходит с цветом осадка
Ag2S2O3↓ при стоянии на воздухе? Если осадок сульфата серебра не
образовался, то смесь в пробирке прокипятите. Проверьте растворимость полученных осадков в азотной, соляной и уксусной кислотах,
тиосульфате натрия и NH3•Н2О. Определите условия проведения
опыта.
Частные реакции сульфат - иона – SO42BaCl2
SO42CaCl2
AgNO3
Pb(NO3)2
1. Хлорид или нитрат бария – BaCl2 или Ba(NO3)2 – смотрите
опыт “Действие группового реагента на анионы 1 группы”.
2. Нитрат серебра – AgNO3 – смотрите опыт “Действие нитрата серебра на анионы 1 группы”.
3. Хлорид кальция – CaCl2 – c cульфат-ионами образует белый
осадок сульфата кальция (гипса), кристаллы которого под микроскопом имеют форму отдельных игл или игл, собранных в пучки (см.
рис. 6, с. 26). Уравнение реакции напишите самостоятельно.
ОПЫТ. На предметное стекло нанесите каплю сульфата натрия,
добавьте каплю хлорида кальция, смесь перемешайте и рассмотрите
94
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
под микроскопом. Что наблюдаете? Определите условия проведения
опыта.
*4. Нитрат свинца (П) – Pb(NO3)2 – с сульфат-ионами образует
белый кристаллический осадок сульфата свинца, растворимый в кислотах, горячем растворе щелочи и 30%-м растворе ацетата аммония
при нагревании. Уравнения реакций напишите самостоятельно (см.
частные реакции ионов свинца).
ОПЫТ. Проведите опыт полумикрометодом. Проверьте растворимость полученного осадка в кислотах, щелочах, 30%-м растворе
ацетата аммония. Определите условия проведения опыта.
Частные реакции сульфит - иона – SO32BaCl2
SO32НCl
AgNO3
окислители
фуксин
Al (Zn)
1. Хлорид или нитрат бария – BaCl2 или Ba(NO3)2 – смотрите
опыт “Действие группового реагента на анионы 1 группы”.
2. Нитрат серебра – AgNO3 – смотрите опыт “Действие нитрата серебра на анионы 1 группы”.
*3. Фуксин (трифенилметановый краситель) – мгновенно
обесцвечивается сульфит-ионами, вследствие образования фуксинсернистой кислоты (рН 3-6).
ОПЫТ. К 3 каплям сульфита натрия прибавьте каплю фенолфталеина и по каплям прибавляйте 2N СН3СООН до исчезновения
малиновой (розовой) окраски раствора. Затем прибавьте каплю малинового раствора фуксина и смесь сильно встряхните. Что наблюдаете? Определите условия проведения опыта.
4. Соляная кислота – НCl – разлагает сульфиты (при нагревании) с образованием газа – оксида серы (IV) с запахом спичек:
SO32- + 2НCl = SO2↑ + H2O + 2Cl-. Выделяющийся газ можно определить используя его свойство обесцвечивать растворы иода или перманганата калия в кислой среде: SO2↑ + I2 + 2H2O = H2SO4 + 2HI;
5SO2↑ + 2KMnO4 + 2H2O = 2MnSO4 + K2SO4 + 2H2SO4.
Составьте ионно-электронные полуреакции.
ОПЫТ. Соберите прибор, как показано на рис. 11, с. 94. В пробирку налейте несколько капель сульфита натрия и 5 капель 2N НCl.
Пипетку заполните смесью: а) иода и серной кислоты; б) перманганата калия и серной кислоты. В случае (а) – раствор желтый, в случае
95
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
(б) – розовый. Пипеткой, закрепленной в пробке, не плотно закройте
пробирку и слегка ее нагрейте. При нагревании начнет выделяться газ
SO2↑, который будет обесцвечивать содержимое пипетки. Методику
запишите, прибор зарисуйте.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Рис. 11. Прибор для получения газов
Условия проведения опыта:
Полумикрометод.
Концентрированный раствор сульфита натрия.
Отсутствие восстановителей (анионов 2 группы). Почему?
Среда кислая.
Нагревание.
Вместо пробки с пипеткой можно использовать фильтровальную бумагу,
смоченную одной их указанных выше смесей.
5. Окислители – I2, KMnO4 – могут обесцвечиваться при непосредственном взаимодействии с сульфитами в кислой среде, как и в
п.
4
(без
нагревания).
Уравнения
этих
окислительновосстановительных реакций составьте самостоятельно и уравняйте
ионно-электронным методом.
ОПЫТ. Возьмите две пробирки в каждой из которых находится
по 5 капель сульфита натрия и 2N H2SO4. В первую пробирку добавьте 2 капли раствора иода, во вторую – 2 капли раствора KMnO4. Что
наблюдаете? Определите условия проведения опыта. Опыт можно
проводить и в обратной последовательности: добавлять раствор
сульфита к смеси кислоты с окислителем.
*6. Алюминий или цинк – Al, Zn – в солянокислой среде восстанавливают сульфит-ионы до сероводорода: SO32- + 3Zn + 8HCl =
= 3Zn2+ + H2S↑ + 3H2O + 8Cl-. Составьте ионно-электронные полуреакции. Напишите уравнение реакции с алюминием. Выделившийся
сероводород обнаруживают по почернению фильтровальной бумажки, смоченной ацетатом свинца (П):
H2S↑ + (CH3COO)2Pb = 2CH3COOH + PbS↓
черный осадок.
96
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ОПЫТ. К 3 каплям сульфита натрия добавьте 6 капель 2N HCl и
кусочек цинка или алюминия. При этом будет выделяться газ – сероводород, который можно определить по запаху или по почернению
фильтровальной бумаги, смоченной ацетатом свинца и поднесенной к
отверстию пробирки. Если газ выделяется плохо, смесь подогрейте.
1.
2.
3.
4.
5.
Условия проведения опыта:
Полумикрометод.
Отсутствие восстановителей. Почему?
Использование химически чистых металлов.
рН=4.
Фильтровальная бумага не должна касаться стенок пробирки.
Частные реакции карбонат - иона – СO32BaCl2
СO32НCl
AgNO3
1. Хлорид или нитрат бария – BaCl2 или Ba(NO3)2 – смотрите
опыт “Действие группового реагента на анионы 1 группы”.
2. Нитрат серебра – AgNO3 – смотрите опыт “Действие нитрата серебра на анионы 1 группы”.
3. Соляная кислота – НCl – разлагает карбонаты с образованием углекислого газа – оксида углерода (IV). Выделение газа довольно
бурное, «вскипание» заметно даже без нагревания: СO32- + 2НCl =
= СO2↑ + H2O +2Cl-. Выделяющийся газ можно определить с помощью известковой воды – Ca(OH)2 (по ее помутнению): СO2↑ +
+ Ca(OH)2 = CaCO3↓ + H2O. Опыт требует тщательного выполнения,
так как аналитический эффект реакции слабо выражен. Карбонаты,
поглощая СO2↑, легко переходят в гидрокарбонаты, при этом помутнение известковой воды исчезает из-за реакции:
СO2↑ + CaCO3↓ + H2O = Ca(НCO3)2.
ОПЫТ. Соберите прибор, как показано на рис. 11, с. 94. В пипетку наберите известковую воду. В пробирку налейте по 5 капель
Na2CO3 и 2N НCl. Пробирку быстро закройте пробкой, с вставленной
в нее пипеткой. Что наблюдаете? В пипетку вместо известковой воды
можно поместить смесь карбоната натрия и фенолфталеина (раствор
должен быть розовым). В этом случае при выделении СO2↑ смесь в
пипетке будет обесцвечиваться, т.к. пойдет реакция: Na2CO3 + CO2 +
+ H2O = 2NaHCO3. Проведению опыта мешают SO32-, S2O32-, поэтому
97
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
их предварительно переводят в SO42-, S4O62-, соответственно, действием H2O2. Проведите опыт, определите условия его проведения.
Частные реакции фосфат - иона – PO43BaCl2
PO43AgNO3
Молибденовая жидкость
магнезиальная смесь
1. Хлорид или нитрат бария – BaCl2 или Ba(NO3)2 – смотрите
опыт “Действие группового реагента на анионы 1 группы”.
2. Нитрат серебра – AgNO3 – смотрите опыт “Действие нитрата серебра на анионы 1 группы”.
3. Микрокристаллоскопическая реакция с магнезиальной смесью – MgCl2 + NH4Cl + NH3•H2O. Магнезиальная смесь, состоящая из
хлорида магния и аммонийного буферного раствора, образует с фосфат-ионами белый осадок фосфата аммония-магния, растворимый в
HCl, CH3COOH, но нерастворимый в аммиаке, кристаллы его под
микроскопом имеют форму шестилучевых звезд или снежинок (см.
рис. 9, с. 54): PO43- + MgCl2 + NH4Cl = (NH4)Mg PO4↓ + 3Cl-.
Мешают AsO43-, SiO32-.
ОПЫТ. На предметное стекло нанесите каплю магнезиальной
смеси, затем каплю соли, содержащей фосфат-ионы, перемешайте и
рассмотрите осадок под микроскопом. Что наблюдаете? Проведите
опыт полумикрометодом, проверьте растворимость осадка в кислотах, растворе аммиака. Определите условия проведения опыта.
4. Молибденовая жидкость (смесь молибдата аммония с
концентрированной азотной кислотой) – (NH4)2MoO4 + HNO3! –
образует с фосфат-ионами желтый кристаллический осадок додекамолибдофосфата аммония, растворимый в избытке фосфат-ионов, в
щелочах и аммиаке. Мешают AsO43-, SiO32-:
PO43- + 12(NH4)2MoO4 + 24HNO3! =
= (NH4)3[PMo12O40]↓ + 12H2O + 21NH4NO3 + 3NO3-.
ОПЫТ. К 10 каплям молибденовой жидкости прибавьте 3 капли
фосфата натрия, перемешайте, слегка подогрейте. Что наблюдаете?
Проверьте растворимость осадка в фосфате натрия, щелочи,
растворе аммиака. Если в задаче есть сульфит-ионы, то их необходимо сначала перевести в сульфаты, добавив 4 капли HNO3!. Проведению опыта мешают анионы-восстановители. Определите условия
проведения опыта.
98
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Частные реакции силикат - иона – SiO32BaCl2
SiO32НCl
AgNO3
NH4Cl (сухой)
1. Хлорид или нитрат бария – BaCl2 или Ba(NO3)2 – смотрите
опыт “Действие группового реагента на анионы 1 группы”.
2. Нитрат серебра – AgNO3 – смотрите опыт “Действие нитрата серебра на анионы 1 группы”.
3. Соляная кислота – НCl – с концентрированными растворами
силикатов образует белый студенистый осадок (гель) метакремниевой кислоты: SiO32- + 2HCl = H2SiO3↓ + 2Cl-.
ОПЫТ. Проведите опыт получения геля полумикрометодом.
Для ускорения реакции смесь можно нагреть. Проверьте растворимость полученного осадка в растворе щелочи. Определите условия
проведения опыта.
4. Хлорид аммония – NH4Cl – в сухом виде выделяет из растворов солей-силикатов белый студенистый осадок (гель) метакремниевой кислоты, так как соли аммония усиливают гидролиз силикатов:
SiO32- + 2NH4+ + 2H2O = H2SiO3↓ + 2NH3•H2O.
ОПЫТ. К 5 каплям силиката натрия добавьте 5 капель дистиллированной воды и 3 кристаллика хлорида аммония, смесь нагрейте.
Что наблюдаете? Определите условия проведения опыта.
Частные реакции тиосульфат - иона – S2O32BaCl2
S2O32НCl
AgNO3
окислители
1. Хлорид или нитрат бария – BaCl2 или Ba(NO3)2 – смотрите
опыт “Действие группового реагента на анионы 1 группы”.
2. Нитрат серебра – AgNO3 – смотрите опыт “Действие нитрата серебра на анионы 1 группы”.
3. Соляная кислота – НCl – разрушает тиосульфаты с выделением тиосерной кислоты, которая разлагается на SO2 и S:
S2O32- + 2H+ = Н2S2O3;
Н2S2O3 = SO2↑ + S↓+ Н2О.
В растворе появляется белая муть серы. SO2↑ обнаруживают либо по характерному запаху спичек, либо по обесцвечиванию растворов KMnO4 или I2. Реакция специфическая.
99
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ОПЫТ. Соберите прибор, как показано на рис. 11, с. 94. В пробирку налейте несколько капель тиосульфата натрия и 5 капель
2N НCl. Пипетку заполните смесью: а) иода и серной кислоты;
б) перманганата калия и серной кислоты. В случае (а) – раствор желтый, в случае (б) – розовый. Пипеткой, закрепленной в пробке, не
плотно закройте пробирку и слегка ее нагрейте. При нагревании
начнет выделяться газ SO2↑, который будет обесцвечивать содержимое пипетки. Как изменится содержимое пробирки? Почему? Методику запишите, прибор зарисуйте, напишите уравнения всех реакций.
*4. Окислители – I2, KMnO4 – могут обесцвечиваться при непосредственном взаимодействии с тиосульфатами в кислой среде:
Na2S2O3 + I2 = Na2S4O6 + NaI.
Уравнение окислительно-восстановительной реакции с KMnO4
составьте самостоятельно. Уравняйте их ионно-электронным методом, дайте названия продуктам реакций. Обнаружению S2O32- мешают SO32- и S2-.
ОПЫТ. Возьмите две пробирки в каждой из которых находится
по 5 капель тиосульфата натрия и 2N H2SO4. В первую пробирку добавьте 2 капли раствора иода, во вторую – 2 капли раствора KMnO4.
Что наблюдаете? Определите условия проведения опыта. Опыт можно проводить и в обратной последовательности: добавлять раствор
тиосульфата к смеси кислоты с окислителем.
Частные реакции борат - ионов – В4O72-, ВО2-, [B(OH)4]BaCl2
В 4O72Куркумин
Окраска пламени AgNO3 Кармин
Хинализарин
1. Хлорид или нитрат бария – BaCl2 или Ba(NO3)2 – смотрите
опыт “Действие группового реагента на анионы 1 группы”.
2. Нитрат серебра – AgNO3 – смотрите опыт “Действие нитрата серебра на анионы 1 группы”.
3. Окраска пламени. Летучие соединения бора (H3BO3, BF3,
эфиры H3BO3) окрашивают пламя горелки в зеленый цвет. Мешают
соли бария, меди, фосфаты и молибдаты. Перевод боратов в борноэтиловый эфир позволяет значительно повысить избирательность реакции:
В4О72- + 2Н+ + 5Н2О = 4H3BO3;
H3BO3 + 3С2Н5ОН = В(ОС2Н5)3 + 3Н2О.
100
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ОПЫТ. В фарфоровой чашке выпарьте 4-6 капель раствора, содержащего борат-ионы. Сухой остаток (после охлаждения) смочите
2-3 каплями H2SO4!, добавьте 5-6 капель этанола, смесь перемешайте
и подожгите. Что наблюдаете? Определите условия проведения опыта и запишите методику его выполнения.
*4. Хинализарин (1,2,5,8-тетрагидроксиантрахинон) –
С14Н4О2(ОН)4 – в присутствии концентрированной серной кислоты
образует с борной кислотой комплексное соединение синего цвета.
Открытию мешают окрашенные ионы.
ОПЫТ. В фарфоровой чашке выпарьте 4-6 капель раствора, содержащего борат-ионы, или поместите твердый борат натрия. К сухому остатку (после охлаждения) добавьте 2-3 капли раствора хинализарина и 5-6 капель H2SO4!. Что наблюдаете? Определите условия
проведения опыта и запишите методику его выполнения.
*5. Куркумин – [С6Н3(ОН)(ОСН3)СН=СНСО]2СН2. Борная кислота и бораты при взаимодействии с красителем куркумином в кислой среде образуют куркуминовый комплекс розового или темнокрасного цвета, который в щелочной среде изменяет свою окраску на
зеленовато-черную или синевато-черную. Реакцию проводят обычно
с помощью куркумовой бумаги. Ее готовят, пропитывая плотную
фильтровальную бумагу спиртовым раствором куркумина (спиртовой
настойкой куркумы) и затем высушивая ее в защищенном от света
месте в атмосфере, не содержащей паров кислот и аммиака.
ОПЫТ. В пробирку с 5 каплями раствора буры (Na2B4O7) добавьте 2 капли 2N HCl. Погрузите в этот раствор куркумовую бумагу,
выдержите минуту, выньте и высушите. Как изменилась желтая
окраска куркумина? Затем бумагу смочите раствором аммиака. Как
изменился ее цвет? Запишите методику проведения опыта и наблюдения.
*6.
Кармин
(8-метил,
2,5-карбокси,
1,3,4,6тетрагидроксиантрахинон) – С14НО2(ОН)4(СН3)(СООН)2 – в присутствии H2SO4! образует с борной кислотой комплексное соединение фиолетового цвета. Открытию мешают окрашенные ионы.
ОПЫТ. В фарфоровой чашке выпарьте 4-6 капель раствора, содержащего борат-ионы, или поместите твердый борат натрия. К сухому остатку (после охлаждения) добавьте 2-3 капли раствора кармина в H2SO4!. Что наблюдаете? Определите условия проведения опыта
и запишите методику его выполнения.
101
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
*Частные реакции оксалат - иона – С2O42BaCl2
С2O42СаCl2
AgNO3
KMnO4
1. Хлорид или нитрат бария – BaCl2 или Ba(NO3)2 – смотрите
опыт “Действие группового реагента на анионы 1 группы”.
2. Нитрат серебра – AgNO3 – смотрите опыт “Действие нитрата серебра на анионы 1 группы”.
3. Хлорид кальция – СаСl2 – осаждает оксалат-ионы в виде белого осадка СаС2О4, растворимого в минеральных кислотах, но нерастворимого в СН3СООН. Под микроскопом (см. рис. 12) кристаллы
имеют октаэдрическую форму (форму почтовых конвертов). Уравнение реакции напишите самостоятельно.
Рис. 12. Кристаллы СаС 2О4
ОПЫТ. Проведите опыт полумикрометодом и микрокристаллоскопически. Проверьте растворимость осадка в HNO3, HCl,
CH3COOH. Определите условия проведения опыта.
4. Перманганат калия – KMnO4 - окисляет оксалат-ионы в
кислой среде при нагревании до СО2; сам KMnO4 при этом обесцвечивается вследствие реакции восстановления: 5С2О42- + 2MnO4- +
16H+ = = 10CO2↑ +2Mn2+ + 8H2O. Напишите уравнение реакции в молекулярном виде и уравняйте его ионно-электронным методом.
ОПЫТ. Проведите опыт полумикрометодом, при нагревании
раствора до 80 0С. Что наблюдаете? Почему? Проведите опыт повторно, используя прибор для получения газов (см. рис. 11, с. 94). Пробирку заполните смесью оксалата калия (аммония), 2N H2SO4 и
KMnO4. Пипетку заполните известковой водой Са(ОН)2. Пипеткой,
закрепленной в пробке, не плотно закройте пробирку и слегка ее
нагрейте. При нагревании начнет выделяться газ СO2↑, который вызовет помутнение содержимого пипетки. Почему? Напишите уравнение реакции. Как изменится цвет раствора в пробирке? Почему?
Определите условия проведения опыта.
102
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
*Частные реакции арсенит - иона – AsO33BaCl2
AsO33I2
AgNO3
Na2S
CuSO4
Zn
1. Хлорид или нитрат бария – BaCl2 или Ba(NO3)2 – смотрите
опыт “Действие группового реагента на анионы 1 группы”.
2. Нитрат серебра – AgNO3 – смотрите опыт “Действие нитрата серебра на анионы 1 группы”.
3. Cульфид натрия – Na2S – с арсенитами в сильнокислой среде
образует желтый осадок сульфида мышьяка (Ш), нерастворимый в
HCl, но растворимый в щелочах, NH3, (NH4)2CO3, в избытке реагента:
2H3AsO3 + 3H2S = As2S3↓ + 6H2O;
As2S3↓ + 6NaOH = Na3AsS3 + Na3AsO3 + 3H2O.
Уравнения реакций с аммиаком и карбонатом аммония напишите самостоятельно.
ОПЫТ. В пробирку внесите 3 капли арсенита натрия, 5 капель
2N HCl и по каплям добавляйте раствор Na2S или H2S. Что наблюдаете? Проверьте растворимость полученного осадка в HCl, NaOH, NH3,
избытке реагента и (NH4)2CO3. Определите условия проведения опыта.
4. Иод – I2 – окисляет арсениты до арсенатов в нейтральной или
слабощелочной среде, при этом раствор иода обесцвечивается. Уравнение реакции напишите самостоятельно. Реакция обратима. Для
смещения равновесия вправо добавляется твердый NaHCO3. Аналогично протекают реакции с хлорной и бромной водой.
ОПЫТ. Проведите опыт полумикрометодом. Что наблюдаете?
Почему? Определите условия проведения опыта.
5. Сульфат меди – CuSO4 – образует с арсенитами в слабощелочной среде желто-зеленый осадок Сu3(AsO3)2, растворимый в избытке щелочи с образованием комплексного соединения синего цвета. При кипячении этого раствора происходит окислительновосстановительная реакция и выпадает красный осадок Cu2O (уравнения реакций напишите самостоятельно).
ОПЫТ. В пробирку с 3 каплями разбавленного раствора CuSO4
прибавьте 2 капли Na3AsO3 и 1-2 капли 2N NaOH. Что наблюдаете? К
смеси прибавляйте щелочь до растворения осадка. Как изменился
цвет? Почему? Полученный раствор прокипятите. Что наблюдаете?
Почему?
103
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
6. Восстановление арсенит-ионов до AsH3 – проводят металлическим Zn или Mg в кислой среде: AsO33- + 3Zn0 + 9H+ = AsH3↑ +
+ 3Zn2+ + 3H2O. Обнаружить AsH3↑ можно по образованию окрашенных соединений с AgNO3. Сначала образуется желтый осадок, который затем чернеет: AsH3↑ + 6AgNO3 = AsAg6(NO3)3 ↓ + 3HNO3;
AsAg6(NO3)3 ↓ + 3H2O = H3AsO3 + 6Ag↓ + 3HNO3.
ОПЫТ. К 3-4 каплям анализируемого раствора добавьте кусочек
цинка, несколько капель 4N HCl. Накройте пробирку фильтровальной
бумагой, смоченной раствором AgNO3. Что наблюдаете? Почему?
Определите условия проведения опыта.
Zn
*Частные реакции арсенат - иона – AsO43BaCl2 AsO43магнезиальная смесь
АgNO3
KI Na2S
молибденовая жидкость
1. Хлорид или нитрат бария – BaCl2 или Ba(NO3)2 – смотрите
опыт “Действие группового реагента на анионы 1 группы”.
2. Нитрат серебра – AgNO3 – смотрите опыт “Действие нитрата серебра на анионы 1 группы”.
3. Cульфид натрия – Na2S – с арсенатами в сильнокислой среде
образует желтый осадок сульфида мышьяка (V), нерастворимый в
HCl, но растворимый в HNO3!, щелочах, NH3, (NH4)2CO3, в избытке
реагента: 2H3AsO4 + 5H2S = As2S5↓ + 8H2O.
ОПЫТ. В пробирку внесите 3 капли арсената натрия, 5 капель
2N HCl и по каплям добавляйте раствор Na2S или H2S. Что наблюдаете? Проверьте растворимость полученного осадка в HCl, HNO3,
NaOH, NH3, избытке реагента и (NH4)2CO3. Определите условия проведения опыта.
4. Магнезиальная смесь – MgCl2 + NH4Cl + NH3•H2O – с арсенат-ионами образует белый кристаллический осадок двойной соли –
арсената аммония-магния (NH4MgAsO4•6Н2О), растворимый в HCl,
CH3COOH, но нерастворимый в аммиаке. Уравнение реакции напишите самостоятельно. Мешают РO43-, SiO32-.
ОПЫТ. Проведите опыт полумикрометодом, проверьте растворимость осадка в кислотах, растворе аммиака. Определите условия
проведения опыта.
104
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
5. Молибденовая жидкость (смесь молибдата аммония с
концентрированной азотной кислотой) – (NH4)2MoO4 + HNO3! –
образует с арсенат-ионами желтый кристаллический осадок додекамолибдоарсената аммония, растворимый в избытке арсенатов, в щелочах и аммиаке, но нерастворимый в HNO3: AsO43- + 12(NH4)2MoO4
+
+ 24HNO3! = (NH4)3[AsMo12O40]↓+ 12H2O + 21NH4NO3 +
3NO3 .
ОПЫТ. К 3 каплям арсената натрия прибавьте 10 капель молибденовой жидкости, насколько кристалликов NH4NO3, перемешайте,
слегка подогрейте. Что наблюдаете? Проверьте растворимость осадка
в арсенате натрия, щелочи, растворе аммиака. Проведению опыта
мешают анионы-восстановители, РО43-, SiO32-. Определите условия
проведения опыта.
6. Иодид калия – KI – восстанавливает в кислой среде арсенатионы до арсенит-ионов, сам при этом окисляясь до иода. Мешают открытию окислители (NO2-, NO3-, BrO3-). Уравнение реакции напишите самостоятельно. Как при этом можно обнаружить образование иода?
ОПЫТ. К 3 каплям арсената натрия прибавьте 1-2 капли HCl!,
5 капель органического растворителя (бензол, толуол) и 3-4 капли
раствора KI. Смесь встряхните. Что наблюдаете? Почему? Опыт повторите, но вместо бензола добавьте 2 капли крахмала. Что наблюдаете? Почему? Определите условия проведения опыта.
7. Восстановление арсенат-ионов до AsH3 – проводят металлическим Zn или Mg в кислой среде: AsO43- + 4Zn0 + 11H+ = AsH3↑ +
+ 4Zn2+ + 4H2O. Как обнаружить AsH3↑ описано на с. 102, п. 6.
ОПЫТ. К 3-4 каплям анализируемого раствора добавьте кусочек
цинка, несколько капель 4N HCl. Накройте пробирку фильтровальной
бумагой, смоченной раствором AgNO3. Что наблюдаете? Почему?
Определите условия проведения опыта.
*Анализ контрольной задачи на смесь анионов первой группы
Обычно анионы определяются дробным методом.
Дробный анализ
1. Исследование задачи на групповую принадлежность. К 5 каплям
нейтрального или слабощелочного раствора задачи прибавьте 5-7 ка105
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
пель хлорида бария. Образование характерного осадка указывает на
присутствие анионов первой группы.
2. Проба на присутствие анионов нестойких кислот. К 4 каплям задачи добавьте 6 капель 2N H2SO4. Бурное выделение пузырьков газа
указывает на присутствие CO32-. Помутнение раствора и выделение
газа с характерным запахом спичек указывает на присутствие S2O32-.
Подкисленный раствор слегка подогрейте. Выделение газа с запахом
спичек указывает на присутствие SO32-, а образование геля – SiO32-.
Дробное открытие отдельных анионов I группы
1. Открытие сульфат-ионов. К 2 каплям задачи добавьте 6 капель
2N HNO3 или HCl и 2 капли BaCl2. Выпадение белого осадка, нерастворимого в кислотах, указывает на присутствие SO42-. Для проверки
проведите микрокристаллоскопическую реакцию с CaCl2. Методику
см. на с. 92-93, п. 3.
2. Открытие тиосульфат-ионов. Открывайте прямо из задачи действием кислоты или нитрата серебра. Методики см. на с. 97-98.
3. Открытие сульфит-ионов. Из задачи открывайте SO32-, как это
описано на с. 93-94, п. 4, используя прибор для обнаружения газов.
Для проверки можно использовать другие реакции открытия SO32(см. с. 93-95). Если в задаче есть S2O32-, то SO32- вначале переведите в
осадок сульфита стронция SrSO3, прибавив к 10 каплям задачи любую имеющуюся соль стронция до полного осаждения SrSO3. Осадок
отделите от раствора, промойте водой. К осадку добавьте 2-3 капли
HCl и затем по каплям раствор иода в KI. Смесь перемешайте. Осадок
растворится, а раствор иода при наличии в задаче SO32- обесцветится.
4. Открытие карбонат-ионов. Открывайте прямо из задачи, как это
описано на с. 95-96, п. 3. При наличии в задаче SO32-, S2O32- перед открытием СO32- удалите их действием 8-10%-го раствора Н2О2 при
нагревании (SO32- переходит в SO42-, а S2O32- – в S4O62-). В полученном растворе открывайте СO32-, как это описано на с. 95-96, п. 3.
5. Открытие силикат-ионов. Открывайте прямо из задачи сухим
хлоридом аммония или 2 N HCl до получения геля. Методики см. на
с. 97, п. 3, 4.
6. Открытие ортофосфат-, арсенаит- и арсенат-ионов:
а) При отсутствии AsO33- и AsO43-, РО43- открывайте прямо из задачи микрокристаллоскопической реакцией с магнезиальной смесью
или с помощью молибденовой жидкости (методики см. на с. 96, п. 3,
4). Если в задаче есть анионы-восстановители, их необходимо окис106
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
лить действием HNO3! при нагревании и только после этого использовать молибденовую жидкость. Для этого в микротигель поместите
по 5 капель задачи и HNO3!, осторожно выпарьте досуха. К полученному сухому остатку добавьте 3 капли HNO3!, кристаллик NH4NO3 и
10 капель молибдата аммония.
б) При наличии в задаче силикат-ионов поступайте следующим
образом: к 5 каплям задачи прибавьте 5 капель BaCl 2, образовавшийся осадок отцентрифугируйте, промойте водой и растворите в
2N HCl. Полученный раствор нейтрализуйте раствором аммиака до
рН 8 и добавьте несколько кристалликов хлорида аммония, смесь
нагрейте. Появившийся гель отцентрифугируйте и отбросьте, а в растворе открывайте PO43- любой реакцией открытия.
в) В присутствии в задаче AsO33-, AsO43- поступайте следующим
образом: в пробирку поместите 8 капель задачи, прибавьте 8 капель
магнезиальной смеси и потрите стенки пробирки стеклянной палочкой.
Через
10-15
мин
выпадет
белый
осадок
смеси
NH4MgPO4+NH4MgAsO4. Разделите осадок (1) и раствор (1) центрифугированием. Осадок (1) промойте 2-3 раза водой, содержащей
2-3 капли NH3•Н2О, и разделите на 2-е части. Одну часть используйте
для открытия PO43- молибденовой жидкостью (см. с. 96). Предварительно растворите осадок в 2N HNO3 и добавьте перед открытием
2-3 капли винной кислоты. Другую часть осадка используйте для открытия AsO43- реакцией с KI (см. с. 103). Предварительно осадок растворите в 2N HCl. AsO33- открывайте из центрифугата (1), полученного выше, любой реакцией открытия (см. с. 101-102).
7. Открытие борат-ионов. Открывайте прямо из задачи любой реакцией открытия. Методики см. на с. 98-99.
8. Открытие оксалат-ионов. При отсутствии в задаче СО32- и анионов-восстановителей, открывайте реакцией с KMnO4 в приборе для
получения газов (методику см. на с. 100). Если задача содержит мешающие ионы, то С2О42- открывайте по следующей методике: к
10 каплям задачи прибавьте 2N СН3СООН до рН 4-5 (проверьте по
индикатору), 10 капель CaCl2 и нагрейте пробирку на водяной бане.
Осадок отделите от раствора центрифугированием, промойте 2-3 раза
горячей водой. К отмытому осадку прибавьте 8-10 капель 2N H2SO4 и
нагрейте смесь на водяной бане. Горячий раствор слейте с осадка и
прибавьте к нему KMnO4. Если задача содержит С2О42-, то раствор
обесцветится.
107
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
9. Результаты работы оформите в таблицу (образец – табл. 4, с. 17) и
сделайте вывод о наличии анионов первой группы в вашей задаче.
§ 12. Вторая аналитическая группа анионов: S2-, Cl-, Br-, I-,
IO3 -, BrО3-, SCNГрупповой реагент – 2 N раствор нитрата серебра
– AgNO3 – в азотнокислой среде
Действие группового реагента на анионы 2 группы
Анионы 2 группы осаждаются 2N раствором нитрата серебра –
AgNO3 – в виде цветных осадков серебрянных солей, нерастворимых
в азотной кислоте (только AgBrO3 и AgIO3 растворимы в HNO3, а
Ag2S растворяется в НNO3 при нагревании). Это отличает их от анионов 1 группы, которые образуют с нитратом серебра осадки, растворимые в азотной кислоте:
Cl- + AgNO3 = AgCl↓+ NO3- белый творожистый осадок;
Br- + AgNO3 = AgBr↓+ NO3- желтовато-белый осадок;
I- + AgNO3 = AgI↓+ NO3- бледно-желтый осадок;
S2- + 2AgNO3 = Ag2S↓+ 2NO3- черный осадок
BrО3- + AgNO3 = AgBrО3↓+ NO3- бледно-желтый осадок;
IО3- + AgNO3 = AgIО3 ↓+ NO3- белый творожистый осадок;
SCN- + AgNO3 = Ag SCN↓+ NO3- белый осадок.
AgCl↓ растворим в 2N NH3•Н2О, 12%-м растворе (NH4)2CO3 и
реактиве Фаургольда (это раствор, содержащий NH3•H2O, AgNO3,
KNO3), Na2S2O3 и KCN. Напишите уравнения реакций растворения
хлорида серебра в первых двух реагентах. AgBr↓ растворяется только в 25%-м растворе NH3•Н2О, а AgI↓ нерастворим в NH3•Н2О.
Ag2S↓ нерастворим в NH3•Н2О, Na2S2O3 и KCN, но растворим в
горячей HNO3.
AgSCN↓ растворим в NH3•Н2О и Na2S2O3, но нерастворим в минеральных кислотах и (NH4)2CO3. Напишите уравнение реакции растворения осадка в NH3•Н2О.
AgIО3↓ растворим в NH3•Н2О, Na2S2O3 и KCN, азотной и серной
кислотах. Напишите уравнение реакции растворения осадка в
NH3•Н2О.
AgBrО3↓ растворим в азотной и серной кислотах, NH3•Н2О и
Na2S2O3. Напишите уравнение реакции растворения осадка в
NH3•Н2О.
108
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ОПЫТ. Проведите опыт полумикрометодом. Обратите внимание на цвет осадков, проверьте их растворимость в 2N и 25%-м растворах аммиака, азотной и серной кислотах, 12%-м карбонате аммония, тиосульфате натрия и реактиве Фаургольда. Определите условия
проведения опыта.
Окислители
Частные реакции хлорид – иона – ClClAgNO3 (в три стадии)
1. Нитрат серебра – AgNO3 – смотрите опыт “Действие группового реагента на анионы 2 группы”. Реакция идет в три стадии:
а) получение хлорида серебра; б) растворение хлорида серебра в
2N растворе аммиака или 12%-м растворе карбоната аммония с образованием одно и того же комплексного соединения [Ag(NH3)2]Cl;
в) разрушение комплексного соединения [Ag(NH3)2]Cl азотной кислотой или KI.
ОПЫТ. Проделайте опыт полумикрометодом. Напишите уравнения реакций всех трех стадий самостоятельно (см. 2 группу катионов, с. 18).
2. Окислители – KMnO4, MnO2 – окисляют хлорид-ионы до
свободного хлора, который легко обнаружить по посинению влажной
йодокрахмальной бумажки: 10KCl + 2KMnO4 + 8H2SO4 = 5Cl2↑ +
+ 2MnSO4 + 6K2SO4 + 8H2O. Составьте ионно-электронные полуреакции. Напишите уравнение реакции окисления хлорид-ионов MnO2.
Посинение йодокрахмальной бумажки обусловлено следующей
реакцией: Cl2↑ + 2I- = I2↓ + 2Cl-.
ОПЫТ. К 3 каплям хлорида натрия (калия) добавьте по 3 капли
2N H2SO4 и KMnO4. К отверстию пробирки, не касаясь стенок, поднесите влажную йодокрахмальную бумажку. Что наблюдаете? Если газ
выделяется плохо, смесь нагрейте. Повторите опыт используя в качестве окислителя сухой порошок MnO2. (Опыт проводите под тягой.
Почему?) Другие анионы 2 группы мешают проведению данной реакции. Определите условия проведения опыта.
109
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Частные реакции бромид - иона – BrCl2
BrAgNO3
1. Нитрат серебра – AgNO3 – смотрите опыт “Действие группового реагента на анионы 2 группы”.
2. Хлорная вода (хлорная известь) – Cl2 – в кислой среде окисляет бромид-ионы до свободного брома, который окрашивает раствор
в желтый или бурый цвет. Чувствительность этой реакции повышается в присутствии органического растворителя (бензол, толуол): 2Br- +
Cl2 = Br2↓ + 2Cl-. Восстановители мешают проведению опыта. Почему? Кроме хлора в качестве окислителей можно использовать
KMnO4.
ОПЫТ. В пробирку с 3 каплями бромида натрия добавьте 2 капли 2N H2SO4, 0,5 мл органического растворителя и 2 капли хлорной
воды, смесь сильно встряхните. Что наблюдаете? Какой слой окрасился: водный (нижний) или органический (верхний)? В какой цвет?
Почему? Повторите опыт снова, но вместо хлорной воды используйте раствор перманганата калия. Что наблюдаете? Как изменилась
окраска водного и органического слоев? Напишите уравнение этой
реакции и уравняйте ее ионно-электронным методом. Запишите методику в тетрадь, определите условия проведения опыта.
Частные реакции иодид - иона – ICl2
IAgNO3
Pb(NO3)2 реакция «Золотой дождь»
KNO2
1. Нитрат серебра – AgNO3 – смотрите опыт “Действие группового реагента на анионы 2 группы”.
2. Хлорная вода (хлорная известь) – Cl2 – окисляет иодид-ионы
в кислой среде до свободного иода, который окрашивает раствор органического растворителя (бензол, толуол) в малиновый цвет: 2I- +
+ Cl2 = I2↓ + 2Cl-. Избытком хлорной воды иод окисляется до йодноватой кислоты (бесцветная): I2↓ + 5Cl2 + 6H2O = 2HIO3 + 10HCl. Восстановители мешают проведению опыта. Почему? Кроме хлора в качестве окислителей можно использовать KMnO4.
ОПЫТ. Проведите опыт по методике описанной в п. 2 на с. 108.
В качестве исходной соли вместо бромида натрия возьмите иодид калия (натрия). Что наблюдаете? Какой слой окрасился: водный (ниж110
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ний) или органический (верхний)? В какой цвет? Почему? Добавьте
избыток Cl2, что изменилось? Повторите опыт снова, но вместо Cl2
используйте раствор KMnO4. Что наблюдаете? Как изменилась
окраска водного и органического слоев? Напишите уравнение этой
реакции и уравняйте ее ионно-электронным методом. Запишите методику в тетрадь, определите условия проведения опыта.
3. Нитрат свинца – Pb(NO3)2 – образует с иодид-ионами желтый кристаллический осадок иодида свинца, растворимый в избытке
KI, горячей воде и уксусной кислоте. Реакция получила название «золотой дождь».
ОПЫТ. Проведите опыт по методике, описанной на с.21, п. 5.
Определите условия проведения опыта. Напишите самостоятельно
уравнение реакции.
*4. Нитрит калия – KNO2 – в кислой среде окисляет I- до I2:
KI + KNO2 + HCl = I2↓ + NO↑ + H2O + KCl (уравняйте реакцию
ионно-электронным методом). Мешают SO32-, S2O32-, S2-.
ОПЫТ. 1. Проведите опыт капельно (на фильтровальной бумаге
или предметном стекле), добавляя последовательно реактивы: крахмал, кислоту, иодид калия, нитрит калия. Что наблюдаете?
2. Проведите опыт полумикрометодом добавляя в пробирку по
2 капли KI, HCl, KNO2, несколько капель бензола или толуола. Смесь
встряхните. Что наблюдаете? Вместо бензола добавьте крахмал. Что
наблюдаете? Определите условия проведения опыта, запишите методики.
Частные реакции сульфид - иона – S2НCl
S2AgNO3
(CH3COO)2Pb
1. Нитрат серебра – AgNO3 – смотрите опыт “Действие группового реагента на анионы 2 группы”.
2. Соляная кислота – HCl – разлагает сульфиды с выделением
газа – сероводорода: S2- + 2HCl = H2S↑ + 2Cl-. H2S↑ можно обнаружить по характерному запаху тухлых яиц и по почернению фильтровальной бумажки, смоченной ацетатом свинца (из-за образования
черного осадка сульфида свинца), при поднесении ее к отверстию
пробирки. Уравнение реакции напишите самостоятельно.
111
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ОПЫТ. Проведите опыт полумикрометодом, определите условия его проведения (помните, что нельзя касаться фильтровальной
бумажкой стенок пробирки).
3. Ацетат свинца – (CH3COO)2Pb – образует с сульфид-ионами
черный осадок сульфида свинца, как и с сероводородом. Уравнение
реакции напишите самостоятельно.
ОПЫТ. Проведите опыт капельно на фильтровальной бумаге
или предметном стекле, обратите внимание на цвет осадка, проверьте
его растворимость в азотной и уксусной кислотах. Определите условия проведения опыта.
*Частные реакции бромат - иона – BrО3Br-, IBrО3AgNO3
1. Нитрат серебра – AgNO3 – смотрите опыт “Действие группового реагента на анионы 2 группы”.
2. Бромид-ионы и иодид-ионы – Br-, I – – окисляются броматионами до свободного брома и иода, соответственно. Чувствительность этой реакции повышается в присутствии органического растворителя (бензол, толуол): BrО3- + +5Br- + 6Н+ = 3Br2↓ + 3Н2О;
BrО3- + 6I- + 6Н+ = 3I2↓ + 3Н2О + Br-. Восстановители, также реагирующие с бромат-ионами, мешают проведению опыта. Почему?
ОПЫТ. В каждую из 2-х пробирок с 3 каплями бромата натрия
(калия) добавьте по 2 капли 2N H2SO4, 0,5 мл органического растворителя. В первую пробирку прибавьте 4 капли KBr, а во вторую –
4 капли KI и обе пробирки сильно встряхните. Что наблюдаете? Какой слой окрасился: водный (нижний) или органический (верхний)? В
какой цвет? Почему? Запишите методику в тетрадь, определите условия проведения опыта.
*Частные реакции иодат - иона – IО3KI
IО3AgNO3
Na2S2O3
1. Нитрат серебра – AgNO3 – смотрите опыт “Действие группового реагента на анионы 2 группы”.
112
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2. Иодид калия – КI – в кислой среде восстанавливает иодатионы до свободного иода. Также ведет себя и тиоцианат (роданид)
калия:
IО3- + 5I- + 6Н+ = 3I2↓ + 3Н2О;
6IО3- + 5SCN- + 6Н+ + 2Н2О = 3I2↓ + 5HSO4- + 5HCN.
Мешают проведению опыта NO2-, ClO3-. Почему?
ОПЫТ. К 2 каплям раствора, содержащего иодат-ионы, добавьте
5-6 капель KI и 2-3 капли 2N СН3СООН. Что наблюдаете? Добавьте
2-3 капли крахмала. Как изменилась окраска? Почему? Запишите методику в тетрадь, определите условия проведения опыта.
3. Тиосульфат натрия – Na2S2O3 – восстанавливает IO3- до I2, а
при избытке реагента до I-: 2IО3- + 10S2О32- + 12Н+ = I2↓ + 5S4O62- +
+ 6Н2О; I2↓ + 2S2О32- = 2I- + S4O62-.
ОПЫТ. К 2 каплям раствора, содержащего иодат-ионы, добавьте
по 1 капле 2N CH3COOH, растворов крахмала и Na2S2O3. Что наблюдаете? Прибавьте еще 4 капли Na2S2O3. Как изменился цвет раствора?
Почему? Запишите методику в тетрадь, определите условия проведения опыта.
Частные реакции тиоцианат (роданид) - иона – SCNFeCl3
SCNAgNO3
1. Нитрат серебра – AgNO3 – смотрите опыт “Действие группового реагента на анионы 2 группы”.
2. Хлорид железа (Ш) – FeCl3 – образует с тиоцианат-ионами
комплексное соединение кроваво-красного цвета, разрушающееся
фторидами и фосфатами, экстрагируемое органическими растворителями: 3SCN- + Fe3+ = [Fe(SCN)3]. Мешают щавелевая, винная, лимонная кислоты и ацетат-ионы.
ОПЫТ. К 2 каплям раствора, содержащего тиоцианат-ионы, добавьте по 1-2 капли 4N H2SO4 и хлорида железа (Ш). Что наблюдаете? Добавьте 10 капель амилового спирта и встряхните. Что изменилось? Добавьте к полученному комплексу фторид или фостат натрия.
Как изменился цвет раствора? Почему? Запишите методику в тетрадь,
определите условия проведения опыта.
113
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
§ 13. Третья аналитическая группа анионов: NO2-, NO3-, CH3COOГруппового реагента НЕТ.
Частные реакции нитрит - иона – NO2H2SO4
NO2антипирин
KI
дифениламин
этакридин
реактив Грисса
1. Серная кислота – H2SO4 – разрушает нитриты с выделением
газообразных оксидов азота (в том числе и бурого газа NO2):
2NaNO2 + H2SO4 = Na2SO4 + NO↑ + NO2↑ + H2O.
Составьте ионно-электронные полуреакции.
ОПЫТ. (Опыт проводите под тягой, т.к. бурый газ ядовит). В
пробирку с 3 каплями раствора нитрита натрия добавьте 4 капли 2N
H2SO4. Что наблюдаете? Если реакция идет плохо смесь слегка подогрейте или используйте концентрированную кислоту. Определите
условия проведения опыта.
2. Дифениламин – (C6H5)2NH – окисляется нитрит-ионами до
хиноидного соединения (дифенилдифенохинондиимин) интенсивносинего цвета, который затем необратимо разрушается, поэтому при
стоянии цвет раствора меняется от синего через бурый до желтого.
Подобную реакцию с дифениламином дают нитрат-ионы.
ОПЫТ. В пробирку с 2 каплями нитрита натрия прибавьте по
стенке каплю дифениламина. (Осторожно! Реактив приготовлен на
концентрированной серной кислоте). Появление синей окраски по
стенке пробирки указывает на присутствие в растворе нитрит-ионов.
Условия проведения опыта:
1. Полумикрометод.
2. Отсутствие нитрат-ионов, анионов-окислителей, анионов-восстановителей.
3. Использовать разбавленный анализируемый раствор.
3. Антипирин – C11H12N2O – образует с нитрит-ионами в кислой среде изумрудно-зеленый раствор нитрозоантипирина. Мешают
нитрат-ионы.
ОПЫТ. К 2 каплям 5%-го раствора антипирина прибавьте
1-2 капли 2N HCl или H2SO4 и 2 капли раствора, содержащего нитрит-ионы (нитрита натрия). Что наблюдаете? Определите условия
проведения опыта.
114
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4. Этакридин – C13H10N3OC2H5 – образует в солянокислой среде с нитрит-ионами вишнево-красный раствор хлорида этакридиндиазония.
ОПЫТ. К 2 каплям раствора, содержащего нитрит-ионы (нитрит
натрия) прибавьте 1 каплю 2N HCl и 2 капли раствора этакридина.
Что наблюдаете? Определите условия проведения опыта.
*5. Реактив Грисса (смесь равных объемов сульфаниловой
кислоты – H2NC6H4SO3H и α-нафтиламина – C10H7NH2) – образует с нитрит-ионами окрашенный в красный цвет азокраситель состава: H2N-C10H6-N=N-C6H4-SO3H.
ОПЫТ. К капле нейтрального или уксуснокислото раствора, содержащего нитрит-ионы, добавьте по капле растворов сульфаниловой
кислоты и α-нафтиламина или, 2 капли реактива Грисса. Что наблюдаете? Проведению опыта мешают окислители. Определите условия
проведения опыта.
*6. Иодид калия – KI – в сернокислой среде окисляется нитритионами до свободного иода, который можно определить крахмалом:
2KI + 2KNO2 + 2H2SO4 = I2↓ + 2NO↑ + 2K2SO4 + 2H2O. Составьте
ионно-электронные полуреакции. Проведению реакции мешают
сильные окислители и восстановители.
ОПЫТ. К 5 каплям подкисленного серной кислотой нитрита калия (натрия) прибавьте столько же раствора KI. Что наблюдаете? Добавьте каплю крахмала. Как изменилась окраска? Определите условия проведения опыта.
Способы удаления нитрит-ионов из раствора
При решении контрольных задач на смесь анионов требуется
удаление нитрит-ионов, т.к они мешают открытию нитрат-ионов. Их
можно удалить из задачи нагреванием раствора в твердыми хлоридом
аммония (NH4Cl) или мочевиной [CO(NH2)2]:
NH4Cl + NO2- = N20↑ + 2H2O + Cl-;
[CO(NH2)2] + 2NO2- + 2H+ = 2N20↑ + CO2↑ + 3H2O.
ОПЫТ. 1. К 5 каплям задачи прибавьте несколько кристалликов
хлорида аммония и смесь нагрейте. 2. К 5 каплям задачи прибавьте
несколько кристалликов мочевины и 3 капли 2 N H2SO4. Смесь
нагрейте. В обоих случаях происходит выделение азота. Проверьте
раствор после этого на полноту удаления нитрит-ионов любой реакцией открытия (дробно).
115
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Частные реакции нитрат - иона – NO3Cu + H2SO4 !
NO3дифениламин
“Бурое кольцо”
Al (Zn)
антипирин
1. Дифениламин – (C6H5)2NH – с нитрат-ионами, так же, как и с
нитрит-ионами, дает интенсивно-синее окрашивание.
ОПЫТ. В пробирку с 2 каплями нитрата натрия прибавьте по
стенке каплю дифениламина. (Осторожно! Реактив приготовлен на
концентрированной серной кислоте). Что наблюдаете? Определите
условия проведения опыта.
2. Медь в присутствии концентрированной серной кислоты –
Cu + H2SO4! – восстанавливает нитрат-ионы до оксида азота (IV)
или бурого газа NO2↑:
NaNO3 + Cu + H2SO4! = CuSO4 + NO2↑ + Na2SO4 + H2O.
Данную реакцию уравняйте ионно-электронным методом.
ОПЫТ. (Опыт проводите под тягой, т.к. бурый газ ядовит). В
пробирку с 3 каплями раствора нитрата натрия прибавьте 6 капель
концентрированной серной кислоты и небольшой кусочек медной
проволоки. Что наблюдаете? Если реакция идет плохо смесь можно
слегка подогреть. Рассмотрите окраску выделяющегося газа. Каков
его состав?
1.
2.
3.
4.
5.
Условия проведения опыта:
Полумикрометод.
Медь должна быть чистой и обезжиренной.
Отсутствие нитрит-ионов. Почему?
Концентрированная серная кислота.
Нагревание.
*3. Реакция «бурого кольца» с сульфатом железа (П) – FeSO4
– основана на восстановлении нитрат-ионов сульфатом железа (П) до
оксида азота (П), который с избытком реагента образует комплексное
соединение – нитрозосульфат железа (П) в виде “бурого кольца”, легко разрушающегося при нагревании и сильном встряхивании:
6FeSO4! + 2КNO3 + 4H2SO4! = 3Fe2(SO4)3 + 2NO↑ + 4H2O + К2 SO4.
Составьте ионно-электронные полуреакции.
FeSO4! + NO↑ = [FeNO]SO4.
ОПЫТ. В пробирку с 2-3 каплями охлажденного нитрата калия
(натрия) бросьте несколько кристалликов сухой соли сульфата железа
116
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
(П). Пробирку со смесью охладите снегом или льдом, и аккуратно
прилейте по стенке пробирки охлажденную концентрированную серную кислоту из другой пробирки. При этом реакционную смесь продолжайте охлаждать. Наблюдайте появление «бурого кольца», которое быстро исчезает при сильном встряхивании пробирки или нагревании реакционной смеси до комнатной температуры. Почему? Проведению опыта мешают нитрит-, бромид- и иодид-ионы. Определите
условия проведения опыта, методику запишите в тетрадь.
4. Алюминий или цинк – Al, Zn – в сильнощелочной среде восстанавливают нитрат-ионы до аммиака:
8Al0 + 3KNO3 + 5KOH + 18H2O = 3NH3↑ + 8K[Al(OH)4].
Составьте ионно-электронные полуреакции. Напишите уравнение с цинком.
ОПЫТ. К 2 каплям нитрата калия (натрия) добавьте 5 капель
6N раствора щелочи и бросьте кусочек алюминия или цинка. Пробирку закройте ватным тампоном, чтобы задержать брызги щелочи, и
над ее отверстием, не касаясь стенок, поместите влажную фенолфталеиновую или красную лакмусовую бумажку. Что наблюдаете? Если
газ выделяется плохо, реакционную смесь аккуратно нагрейте. Проведению опыта мешают нитрит-ионы и ионы аммония. Определите
условия проведения опыта.
5. Антипирин – C11H12N2O – образует с нитрат-ионами в сильно
кислой среде ярко-красный раствор нитроантипирина. Мешают нитрит-ионы.
ОПЫТ. К 2 каплям 5%-го раствора антипирина прибавьте 2 капли раствора, содержащего нитрат-ионы (нитрата натрия), и осторожно по каплям при встряхивании прибавьте 10-15 капель H2SO4!. Что
наблюдаете? Определите условия проведения опыта.
Частные реакции ацетат – иона – CH3COOH2SO4
CH3COOFeCl3 (гидролиз)
спирты
KHSO4 (твердый)
1. Серная кислота – H2SO4 – вытесняет уксусную кислоту (с
характерным запахом) из ее солей – ацетатов:
2CH3COO- + H2SO4! + t0 = 2CH3COOH↑ + SO42-.
117
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ОПЫТ. К 5 каплям ацетата натрия добавьте 2 капли H2SO4! и
осторожно нагрейте. Аккуратно понюхайте смесь, что чувствуете?
Определите условия проведения опыта.
2. Реакция этерификации (со спиртами – C5H11OH и др.) – это
образование сложных эфиров, обладающих специфическим запахом,
при взаимодействии ацетат-ионов со спиртами в присутствии концентрированной серной кислоты при нагревании:
2CH3COO- + H2SO4! + 2C5H11OH + t0 =2CH3COOC5H11 + 2H2O + SO42запах «грушевой эссенции».
ОПЫТ. К 5 каплям ацетата натрия прибавьте 3 капли H 2SO4! и
3 капли амилового спирта. Смесь осторожно нагревайте на водяной
бане в течение 3-х минут, затем быстро вылейте горячую смесь в стакан с холодной водой и аккуратно понюхайте. Что ощущаете?
1.
2.
3.
4.
Условия проведения опыта:
Полумикрометод.
Спирт не следует брать в избытке, это мешает обнаружить эфир.
Нагревание на водяной бане.
Добавление концентрированной серной кислоты. Какова ее роль?
3. Хлорид железа (Ш) – FeCl3 – образует с ацетат-ионами в
нейтральной среде растворимое в воде комплексное соединение
красно-бурого цвета, которое при разбавлении водой и нагревании
разрушается с образованием бурого осадка основного ацетата железа
(Ш):
6CH3COO- + 3FeCl3 + 2H2O = [Fe3(ОН)2 (CH3COO)6]Cl +2HCl +6Cl-;
[Fe3(ОН)2 (CH3COO)6]Cl + t0 = Fe3О(OH)(CH3COO)6 ↓ + HCl.
ОПЫТ. К 3 каплям ацетата натрия прибавьте столько же хлорида железа (Ш). Что наблюдаете? Разбавьте полученный раствор дистиллированной водой в 2-3 раза и смесь нагрейте. Что наблюдаете?
Проведению опыта мешают анионы 1-2 групп., которые необходимо
предварительно осадить нитратом серебра в нейтральной среде.
Определите условия проведения опыта.
*4. Твердые гидросульфаты калия или натрия – KHSO4;
NaHSO4 – при растирании с твердыми ацетатами вызывают выделение летучей СН3СООН, легко обнаруживаемой по запаху: СН3СОО- +
+ HSO4- = СН3СООН↑ + SO42-. Обнаружению СН3СОО- мешают
большие количества Cl-, Br-, I-, SO32-, S2O32-, которые при растирании
с реагентом образуют HCl, Br2, I2, SO2, имеющие резкий запах. В та118
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ком случае СН3СОО- открывают после осаждения 1 и 2 групп анионов.
ОПЫТ. В фарфоровую ступку поместите сухой остаток, полученный после выпаривания раствора, содержащего ацетат-ионы, добавьте твердый реагент, хорошо перемешайте и разотрите пестиком.
Что наблюдаете? Определите условия проведения опыта.
*Анализ контрольной задачи
на смесь анионов второй и третьей групп
Обычно анионы определяются дробным методом.
Дробный анализ
Предварительные испытания
1. Определение групповой принадлежности аниона. Используя групповые реагенты, определите принадлежность аниона к той или иной
аналитической группе, для этого проведите следующие реакции:
 Проба на анионы 2 группы. Реакция с AgNO3 в азотнокислой среде. Получение характерного осадка, нерастворимого в азотной кислоте, указывает на наличие аниона из 2 группы (помните об исключениях!).
 Проба на анионы 3 группы. Если характерных осадков с групповыми реагентами нет – это анион из 3 группы.
2. Проба на разложение кислотой. Действие кислот (HCl, H2SO4)
сначала без нагревания, затем при нагревании позволит определить
присутствие или отсутствие: нитритов, сульфидов, ацетатов. Методику см. с. 104, п.2.
3. Проба на присутствие анионов-восстановителей. 3 капли задачи
подкислите 2 каплями 2N H2SO4 и добавьте 1-2 капли раствора
KMnO4. Обесцвечивание раствора указывает на присутствие в растворе задачи анионов-восстановителей (I-, Cl-, Br-, NO2-, S2-). При
наличии в растворе I-, Br- раствор из малинового превращается в желтый или бурый из-за выделения свободного брома или иода.
4. Проба на присутствие анионов-окислителей. 2 капли задачи подкислите каплей 2N H2SO4, добавьте 1 мл органического растворителя
(бензол, толуол) и 2 капли 5%-го раствора KI, смесь встряхните. Если органический слой станет малиновым, то в растворе задачи есть
анионы-окислители (NO3-, NO2-).
Дробное открытие отдельных анионов
119
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1. Открытие сульфид-ионов. Открывайте дробно прямо из задачи
действием кислоты. Методику см. на с. 109, п. 2.
2. Удаление сульфид-ионов. Прежде чем открывать другие анионы
2 группы необходимо удалить S2-, если они есть в задаче. Для этого к
10 каплям задачи добавьте 15 капель 2N H2SO4 или HNO3 и смесь кипятите несколько минут до полного удаления сероводорода. Сделайте
пробу на полноту удаления S2- ацетатом свинца. В полученном растворе открывайте анионы 2 группы. Есть другой способ удаления S2-:
к 6 каплям задачи с рН 8, если раствор кислый, нейтрализуйте его
щелочью, добавьте раствор сульфата цинка и нагрейте. Образовавшийся сульфид цинка отделите от раствора центрифугированием и
отбросьте, а центрифугат, после проверки его на полноту удаления
S2-, используйте для открытия анионов 2 группы.
3. Открытие иодид- и бромид-ионов. Открываются дробно прямо из
задачи (в присутствии S2- используйте раствор, полученный в п. 2)
действием Cl2 (методику см. п. 2, с. 108). Если в задаче есть иодидионы, то при действии Cl2 органический слой окрасится в малиновый
цвет. Добавьте избыток Cl2 и хорошо встряхните. Малиновая окраска
исчезает (почему?) и, если в задаче есть Br-, то органический слой
станет желтым. Если в задаче только Br-, то органический слой сразу
же окрасится в желтый цвет. Таким образом, данной методикой можно открыть сразу два аниона 2 группы (I-, Br-).
4. Открытие бромат-ионов. Проводится прямо из задачи или раствора, полученного в п. 2, реакцией восстановления с KBr или KI.
Методику см. на с. 110.
5. Открытие тиоцианат-ионов. Открывается прямо из задачи или
раствора, полученного в п. 2, реакцией с Fe3+. Если в задаче есть иодид-ионы, то открытие проводится следующим образом: к 6-8 каплям
задачи или раствора из п. 2 прибавьте 2-3 капли HCl, 5 капель бензола или толуола, 6-8 капель FeCl3. Смесь энергично встряхните. Если
в задаче есть тиоцианат- и иодид-ионы, то водный слой окрасится в
кроваво-красный цвет, а органический – в малиновый. При отсутствии SCN- водный слой будет желтым. При отсутствии I- органический слой будет бесцветным, а водный – кроваво-красным.
6. Осаждение и открытие галогенид-ионов. К 10 каплям задачи или
раствора, полученного в п. 2 (при наличии в задаче S2-), добавьте равный объем нитрата серебра и 2N HNO3. Отметьте цвет осадка. Отде120
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
лите осадок от раствора центрифугированием и промойте 2 раза дистиллированной водой, подкисленной HNO3.
а) Отделение и открытие иодат-ионов. К осадку, полученному в п.
6, прибавьте 5-6 капель H2SO4 (1:4), перемешайте, смесь подогрейте и
отцентрифугируйте. В центрифугате открывайте IO3-. Для этого добавьте кусочек цинка или цинковую пыль. Через 5 минут слейте раствор, добавьте к нему 5-6 капель хлорной воды и 0,5 мл бензола.
Смесь сильно встряхните. Если в задаче есть IO3-, то органический
слой окрасится в малиновый цвет.
б) Отделение и открытие хлорид-ионов. Осадок из п. 6а промойте
водой и прибавьте 10 капель 12%-го раствора карбоната аммония или
реактива Фаургольта, тщательно перемешайте и отцентрифугируйте.
В осадке окажутся AgBr, AgI, AgCSN, а в растворе – комплексное соединение, содержащее хлорид-ионы. Центрифугат добавьте к нескольким каплям HNO3! или к раствору KI. Появление помутнения
или осадка (в обоих случаях) указывает на присутствие в задаче Cl-.
в) Отделение и открытие бромид-ионов. Осадок, полученный в п. 6б
и содержащий AgBr, AgI, AgCSN, обработайте 25%-м раствором аммиака и хорошо перемешайте. Раствор отделите от осадка центрифугированием и открывайте в нем Br- реакцией с хлорной водой (методику см. на с. 108, п. 2).
7. Открытие нитрит-ионов. Проводите дробно из задачи любой
частной реакцией (методики см. на с.112-113). Перед открытием
нитрат-ионов NO2-, если они есть в задаче, необходимо удалить (способы удаления см. на с. 113).
8. Открытие нитрат-ионов. Проводится дробно из задачи любой
частной реакцией (методики см. на с. 114-115) или (если в задаче есть
NO2-) из раствора, оставшегося после удаления нитрит-ионов.
9. Открытие ацетат-ионов. Открываются реакцией этерификации
или действием FeCl3 (методики см. на с. 116) из раствора, полученного после удаления анионов 2 группы. Для этого к 6 каплям задачи с
рН 7 прибавьте раствор нитрата серебра, осадок отделите от раствора
центрифугированием и отбросьте, а раствор используйте для открытия CH3COO-.
10. Результаты работы оформите в таблицу (образец – табл. 4, с. 17) и
сделайте вывод о наличии анионов 2-3 группы в вашей задаче.
121
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Анализ контрольной задачи на один анион
Обычно анионы определяются дробным методом.
Дробный анализ
1. Определение групповой принадлежности аниона. Используя групповые реагенты, определите принадлежность аниона к той или иной
аналитической группе, для этого проведите следующие реакции:
 Проба на анионы 1 группы. Реакция с BaCl2 в нейтральной или
слабощелочной среде. Образование характерного белого осадка указывает на наличие аниона из 1 группы.
 Проба на анионы 2 группы. Реакция с AgNO3 в азотнокислой среде. Получение характерного осадка, нерастворимого в азотной кислоте, указывает на наличие аниона из 2 группы.
 Проба на анионы 3 группы. Если характерных осадков с групповыми реагентами нет – это анион из 3 группы.
2. Проба на разложение кислотой. Действие кислот (HCl, H2SO4)
сначала без нагревания, затем при нагревании позволит определить
присутствие или отсутствие: карбонатов, нитритов, сульфитов, сульфидов, ацетатов, силикатов. Методику см. с. 104, п. 2.
3. Открытие отдельных анионов. Дробно, реакциями открытия
определяйте анионы в любой последовательности.
Оформите результаты работы в таблицу (образец – табл. 4 на с.17),
сделайте вывод по работе.
Вопросы для самоконтроля
1. Почему анионы 1 группы нельзя осаждать хлоридом бария в кислой среде?
2. Почему анионы 2 группы необходимо осаждать азотнокислым раствором
нитрата серебра?
3. Какие анионы 1-3 групп разлагаются сильными кислотами с выделением газообразных продуктов? Каких? Как можно определить эти газы?
4. Как можно открыть карбонат-ионы в присутствии сульфит- и тиосульфатионов?
5. Как можно открыть сульфит-ионы в присутствии тиосульфат-ионов?
6. Как можно открыть фосфат-ионы в присутствии силикат-ионов?
7. Как можно открыть галогенид-ионы в присутствии сульфид-ионов?
8. Как можно открыть хлорид-ионы в присутствии тиоцианат- и иодид-ионов?
9. Как можно открыть бромид-ионы в присутствии иодид-ионов?
10. Как можно открыть нитрат-ионы в присутствии нитрит-ионов?
11. Какие два аниона 2 группы можно обнаружить в задаче одной реакцией? Какой?
122
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
12. Общая характеристика анионов 1-3 групп, их роль в окружающей среде и
действие на живой организм.
13. Какие реакции из предложенных выше можно использовать в школьном
курсе химии, в каких темах?
14. Почему при открытии нитрат-ионов действием алюминия в щелочной среде
должны отсутствовать ионы аммония?
15. Почему при обнаружении ацетат-ионов мешающие ионы удаляются нитратом серебра в нейтральной среде?
16. При добавлении к задаче раствора нитрата серебра выпал черный осадок. О
чем это говорит?
17. При открытии фосфат-ионов для удаления анионов-восстановителей используется концентрированная азотная кислота. Что будет наблюдаться, если в
задаче присутствуют иодид-ионы?
18. При действии на раствор задачи хлорной водой органический слой окрасился в желтый цвет. О чем это говорит?
19. Как открывать хлорид-ионы в присутствии бромид-ионов?
20. Как открыть карбонат-ионы в присутствии сульфит- или сульфид-ионов?
21. Как открыть фосфат-ионы в присутствии арсенат-ионов; в присутствии арсенат- и арсенит-ионов?
22. Какие анионы можно открыть микрокристаллоскопически? Как это сделать?
23. Какие анионы можно обнаружить действием кислот? Какой аналитический
эффект при этом вы будете наблюдать?
§ 14. Анализ смеси анионов всех трех аналитических групп
Обнаружение анионов проводится как дробным методом из отдельных порций задачи, так и дробно-систематическим методом
(часть анионов открывается дробно, а часть анионов – в результате
систематического анализа). Но как и при анализе контрольной задачи
на смесь катионов всех шести аналитических групп, при анализе смеси анионов трех групп необходимо в первую очередь провести предварительные испытания и ориентировочно определить отсутствующие или присутствующие анионы.
Предварительные испытания
1. Определение рН раствора. Если рН > 7 (щелочная среда), в задаче
возможно присутствие всех анионов, но не могут одновременно
находиться IO3- и S2-. Если рН< 7 (кислая среда), то в растворе отсутствуют анионы слабых кислот: CO32-, SO32-, S2O32-, S2-, SiO32-, а также,
123
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
возможно, NO2-, CH3COO-. В кислой среде не могут одновременно
находиться I- и NO2-, SCN- и IO3-, I- и IO3-. Если рН=7, можно предположить присутствие в задаче анионов только сильных кислот:
SO42-, NO3-, Cl-, Br-.
2. Проба на совместное присутствие окислителей и восстановителей. К 4 каплям задачи добавьте 2N CН3СООН до кислой реакции.
При одновременном присутствии I- и NO2-, I- и IO3 раствор становится красно-бурым из-за выделившегося иода (при добавлении крахмала раствор синеет). К 3 каплям задачи добавьте 2N HCl до кислой реакции. В присутствии S2O32- или смеси SO32- и S2- раствор медленно
мутнеет из-за выделения серы.
3. Проба на присутствие анионов-восстановителей. К 3 каплям задачи добавьте 1 каплю 2N NaOH и 1-2 капли раствора KMnO4.
Нагрейте смесь на водяной бане. В присутствии анионоввосстановителей S2O32-, SO32-, SCN-, I- выпадает бурый осадок. Если
анионы-восстановители обнаружены, то к 2 каплям задачи добавьте
3-4 капли 2N H2SO4 и 1-2 капли раствора I2. Обесцвечивание раствора
указывает на присутствие в растворе задачи таких анионоввосстановителей, как SO32-, S2O32-, S2-. С раствором KMnO4 в сернокислой среде можно обнаружить такие анионы-восстановители, как
I-, Cl-, Br-, NO2-. При этом раствор из малинового превращается в
бесцветный (желтый или бурый из-за выделения Br2 или I2).
4. Проба на присутствие анионов-окислителей. 5 капель задачи подкислите 2-3 каплями 2N H2SO4, добавьте 1 мл органического растворителя (бензол, толуол) и 2 капли раствора KI, смесь встряхните. Если органический слой окрасится в малиновый цвет, то в растворе задачи есть анионы-окислители (BO3-, IO3-, NO3-, NO2-). Вместо органического растворителя можно взять крахмал. Что тогда будете наблюдать? Следует помнить, что при одновременном присутствии окислителей и восстановителей нельзя делать окончательные выводы об отсутствии тех или иных анионов на основании отрицательных результатов предварительных испытаний.
5. Проба на присутствие анионов нестойких кислот. К 4 каплям задачи добавьте 6 капель 2N раствора H2SO4. Бурное выделение пузырьков газа указывает на присутствие CO32-. Помутнение раствора и
выделение газа с характерным запахом спичек указывает на присутствие S2O32-. Подкисленный раствор слегка подогрейте. Выделение
газа с запахом спичек указывает на присутствие SO32-, с запахом тух124
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
лых яиц – S2-, с запахом уксуса – CH3COO-, выделение “бурого газа”
указывает на присутствие NO2-, а образование геля – SiO32-.
6. Проба на присутствие анионов 1 группы. К 3 каплям задачи (рН 79) добавьте 2 капли раствора хлорида бария. Если раствор задачи
кислый, то его необходимо нейтрализовать щелочью. Образование
характерного белого осадка указывает на присутствие в задаче анионов 1 группы. Следует помнить, что BO2-, S2O32- осаждаются только
из концентрированных растворов.
7. Проба на присутствие анионов 2 группы. К 2 каплям задачи прибавьте 2 капли раствора нитрата серебра и 5 капель 2N HNO3. Образование характерного осадка указывает на присутствие в задаче анионов 2 группы (обратите внимание на цвет осадка). Следует помнить,
что BrO3-, IO3- осаждаются только из концентрированных растворов.
Если среда раствора недостаточно кислая, то возможно осаждение
анионов 1 группы.
Дробный анализ смеси анионов всех трех групп
1. Открытие анионов первой группы. Проводится по методике, описанной на с. 103-105 (анализ смеси анионов 1 группы).
2. Открытие анионов втрой и третьей групп. Проводится по методике, описанной на с. 117-119 (анализ смеси анионов 2-3 групп).
3. Проведите анализ смеси анионов 1-3 групп дробным методом, результаты оформите в таблицу ( см. образец – табл. 5, с. 34) и сделайте
выводы по работе.
*Дробно-систематический анализ смеси анионов
Систематический ход анализа анионов основан на различной
растворимости солей бария и серебра в воде и разбавленных минеральных кислотах.
Предварительные испытания
Проводятся так же как описано выше (см. с. 121-123).
Дробное открытие отдельных анионов
1. Обнаружение СО32-. Открывайте по помутнению известковой воды
(см. с. 95, п. 3). Реакции мешают S2O32-, SO32-, дающие подобную реакцию. Удалите их действием 8-10%-го раствора Н2О2 при нагревании (SO32- переходит в SO42-, а S2O32- – в S4O62-), и только после удаления открывайте СO32-. Для обнаружения СO32- в сухом веществе
125
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
поместите на предметное стекло несколько крупинок и накройте их
другим стеклом. На границу раздела стекол нанесите каплю 2N HCl,
которая проникает между стеклами. В присутствии СO 32-появляются
пузырьки газа. Реакции таким способом мешают NO2-.
2. Обнаружение РО43-, AsO33-, AsO43-. Открывайте по методикам, описанным на с. 104-105, п. 6.
3. Обнаружение В(ОН)4-. Открывайте сухим способом по окраске
пламени
(см. с. 98-99). Если при добавлении серной кислоты выделяются бурые пары, то смесь осторожно нагрейте до прекращения
выделения газов, охладите, затем добавляйте спирт и поджигайте.
4. Обнаружение СН3СОО-. Поместите твердое вещество в фарфоровую ступку (раствор предварительно выпарьте досуха в фарфоровой
чашке) и разотрите с твердым КНSO4 или NaHSO4. В присутствии
СН3СОО- появится запах уксуса. Если при растирании выделяются
другие газы с резким запахом, то открытие СН3СОО- проводят только
после удаления всех анионов 1 и 2 групп.
5. Обнаружение SCN-. Открывайте реакцией с солями железа (Ш) (см.
с. 111).
6. Обнаружение SiO32-.Используйте реакцию с солями аммония (см. с.
97).
7. Обнаружение S2-. Открывайте любой частной реакцией (см. с. 109110).
Систематический ход анализа
21. Удаление SiO3 и S2-. Для этого к 1-2 мл задачи добавьте раствор [Zn(NH3)4]2+ до прекращения выделения осадка. Осадок отделите
от растворы центрифугированием и отбросьте. Центрифугат используйте для систематического хода анализа. Чтобы приготовить раствор
[Zn(NH3)4]2+ нужно к раствору соли цинка добавлять по каплям
10%-й раствор NH3•Н2О до образования осадка; полученный осадок
промойте водой и растворите в нескольких каплях 10%-го раствора
NH3•Н2О.
2. Осаждение и обнаружение анионов 1 группы. К 15-20 каплям
задачи, нагретой до 70 0 в водяной бане (среда нейтральная или слабощелочная), добавьте насыщенный раствор Sr(NO3)2 до прекращения выделения осадка и дайте отстояться 30 минут. Осадок 1 содержит SrSO4, SrCO3, SrSO3, SrHPO4. Раствор 1, содержащий S2O32-,
B(OH)4-, анионы 2 и 3 групп, не анализируется.
126
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2.1. Обнаружение SO42-. К части осадка 1 добавьте несколько капель раствора BaCl2 для превращения SrSO4 в ВаSO4. Добавьте
2N HCl до кислой реакции. Если осадок не растворился, то в задаче
есть SO42-.
2.2. Обнаружение SO32-. К части осадка 1 добавьте несколько капель 2N HCl и по каплям раствор I2. В присутствии SO32- йод обесцветится. К другой части осадка 1 добавьте 2-3 капли 4N H2SO4 и по
каплям раствор KMnO4. В присутствии SO32- розовая окраска исчезнет.
3. Осаждение и обнаружение анионов 2 группы. К 1-2 мл задачи
добавляйте на холоду по каплям раствор AgNO3, подкисленный
2N HNO3, до прекращения выделения осадка. Осадок отделите от
раствора центрифугированием. Осадок 2 содержит AgCl, AgBr, AgI,
AgIO3, Ag2S2O3, AgSCN; раствор 2 (анионы 1 и 3 групп) не анализируется. Систематический анализ анионов 2 группы проводится по
схеме 9 (см. с. 126).
Если задача содержала S2O32-, осадок 2 темнеет вследствие образования Ag2S из Ag2S2О3.
3.1. Обнаружение SCN-. Часть осадка 2 поместите на предметное
стекло, добавьте по капле H2SO4 (1:4) и FeCl3. При наличии в задаче
SCN- появится розовая окраска.
3.2. Обнаружение и отделение IO3-. К основной массе осадка 2
прибавьте 5-6 капель H2SO4 (1:4), перемешайте, подогрейте на водяной бане и отцентрифугируйте. Осадок 2.1. содержит AgCl, AgBr,
AgI, AgSCN, Ag2S; центрифугат 2.1. – IO3-. Для открытия IO3- используйте реакцию с цинком и хлорной водой. Центрифугат 2.1. разбавьте равным объемом воды, добавьте цинк. Через 5-10 минут отделите раствор, добавьте к нему 5-6 капель хлорной воды и немного
бензола и встряхните. Если в задаче есть IO3-, то органический слой
окрасится в малиновый цвет.
3.3. Обнаружение Cl- и отделение AgCl. Осадок 2.1. промойте два
раза водой, добавьте 10%-й раствор (NH4)2CO3 и перемешайте. Осадок отделите от раствора центрифугированием. Осадок 2.2. содержит
AgBr, AgI, AgSCN; центрифугат 2.2. – Cl- и [Ag(NH3)2]+.
К 3-4 каплям раствора 2.2. добавьте HNO3! до кислой реакции. В
присутствии Cl- появится муть. Вместо HNO3 можно добавить 3-4
капли раствора KI. В присутствии Cl- появится желтый осадок.
127
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Схема 9
Систематический анализ смеси анионов
Задача №
AgNO3, подкисленный 2N HNO3, центрифугирование
Раствор 2.
Анионы 1, 3
групп
Раствор 2.1.
IO3 -
Осадок 2. AgCl, AgBr, AgI, AgIO 3 ,
Ag2 S2 O3 , AgSCN (Ag2 S)
H2SO4, центрифугирование
Осадок 2.1. AgCl, AgBr, AgI, AgSCN, Ag2 S
(NH4)2CO3, центрифугирование
Раствор 2.2.
[Ag(NH3 )2 ]Cl
Осадок 2.2.
AgBr, AgI, AgSCN, Ag2 S
Zn + H2SO4, центрифугирование
Осадок 2.3. Ag, Ag2 S.
Не анализируется
Раствор 2.3.
Br-, I-
Cl2 + бензол, экстракция
Раствор 2.4.
Br-
Экстракт: I2
3.4. Растворение AgBr и AgI. К осадку 2.2. добавьте несколько капель 4 N H2SO4 и немного цинка. Смесь поставьте под тягу на
15-20 минут до полного прекращения выделения газов. Отделите раствор от осадка центрифугированием. Осадок 2.3., содержащий Ag и
Ag2S, не анализируется. Раствор 2.3. содержит Br- и I-.
3.5. Обнаружение Br- и I-. В растворе 2.3. иодид-ионы открывайте
реакцией с KNO2 (см. с. 109) или Cl2; бромид-ионы – Cl2. Для этого к
3-4 каплям раствора 2.3. добавьте бензол или CCl4, затем по каплям
при постоянном встряхивании добавляйте свежеприготовленную
хлорную воду. В присутствии йода органический слой окрасится в
малиновый цвет. Продолжайте прибавлять хлорную воду, малиновая
окраска исчезнет. Добавьте еще несколько капель Cl2. В присутствии
128
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Br2 органический слой окрасится в желтый или желто-оранжевый
цвет.
4. Отделение и обнаружение анионов 3 группы. К 1 мл задачи
добавляйте по каплям насыщенный раствор Ag2SO4 до прекращения
выделения осадка. Осадок отделите от раствора центрифугированием
и отбросьте. Анионы 3 группы открывайте в центрифугате.
4.1. Проба на присутствие анионов-окислителей (NO2-, NO3-). В
пробирку поместите 3-4 капли раствора из п. 4., и прибавьте по стенке 1-2 капли раствора дифениламина. При наличии анионовокислителей появится интенсивно синее окрашивание.
4.2. Обнаружение и удаление NO2-. Используйте любую реакцию
открытия (см. с. 112-113).
Для удаления NO2- используйте реакцию с NH4Cl (см. с. 113). Обязательно сделайте пробу на полноту удаления NO2-.
4.3. Обнаружение NO3-. Открывайте в растворе после удаления
NO2- любой реакцией открытия (см. с. 114-115).
4.4. Обнаружение СН3СОО-. Открывается в растворе после удаления NO2- любой реакцией открытия (см. с. 116-117).
5. Проведите анализ вашей задачи, результаты работы занесите в
табл. 7 (см. с. 90) и сделайте выводы.
Вопросы для самоконтроля
Составьте схему анализа смеси анионов:
 NO2-, CO32-, Cl-;
 SiO32-, PO43-, Br-;
 S2-, SO42-, CH3COO-;
 B(OH)4-, F-, S2O32-;
 PO43-, AsO33-, AsO43-;
 Сульфат-, иодат-, ацетат-;
 Сульфит-, карбонат-, силикат-;
 Хлорид-, бромид-, иодид-;
 Нитрат-, нитрит-, сульфид.
§ 15. Анализ смеси растворимых солей
При анализе контрольной задачи на смесь солей необходимо в
первую очередь провести предварительные испытания и ориентировочно определить отсутствующие или присутствующие ионы.
129
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Предварительные испытания
Проведите предварительные испытания (см. табл. 8).
Предварительные испытания задачи
№ п/п
1.
2.
а.
б.
в.
Проба
Таблица 8
Заключение
Раствор задачи
В задаче нет: Cr3+, Co2+, Cu2+, Fe3+, Ni2+
бесцветный
Реакция среды раствора:
В задаче:
рН гораздо меньше7
Есть соль сильной кислоты и слабого
основания
рН гораздо больше7
Есть соль слабой кислоты и сильного
основания
рН меньше7,
Возможно присутствие: Bi3+, Sb3+,
в задаче есть осадок
Sn (II, IV)
Открытие катионов
Из отдельных порций задачи с помощью групповых реагентов
определите, ориентировочно, катионы каких групп присутствуют в
задаче.
1. Проба на катионы 1 группы и их открытие. К 3 каплям задачи добавьте равный объем раствора поташа (K2CO3) или соды (Na2CO3).
 Если осадок не образуется, то в задаче присутствуют только катионы 1 группы, т.к. катионы всех других групп осаждаются растворимыми карбонатами. В этом случае анализируйте задачу по схеме анализа смеси катионов 1 группы (схема 1). Ход анализа см. на с. 15-16.
 Если осадок образуется, то в задаче могут быть катионы из любых
групп в различном сочетании, в том числе и катионы 1 группы. В
этом случае поступайте следующим образом: возьмите две пробирки
с 5 каплями задачи в каждой и прибавьте в первую пробирку 5 капель
карбоната натрия, во вторую – 5 капель карбоната калия. Образовавшийся осадок в обеих пробирках отделите от растворов центрифугированием и отбросьте. В центрифугатах открывайте катионы
1 группы: в первой пробирке – Li+, NH4+, K+; во второй - Li+, NH4+,
Na+, по схеме анализа смеси катионов 1 группы (схема 1). Ход анализа см. на с. 15-16. Li+ и NH4+ можно открывать и дробно прямо из задачи по методикам, описанным на с. 11-12.
2. Проба на катионы 2 группы и их открытие. К 10 каплям задачи
добавьте 10 капель 2N HCl или 3-4 капли HCl! и 5 капель этанола.
130
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Если выпадет осадок, то это значит, что наряду с другими группами в
вашей задаче есть катионы 2 группы. Осадок отделите от раствора
центрифугированием (центрифугат сохраните для дальнейшей работы), промойте дистиллированной водой, подкисленной HCl, и анализируйте по схеме анализа смеси катионов 2 группы (схема 2). Ход
анализа см. на с. 22-24. Если осадок с HCl не образовался, в вашей задаче нет катионов 2 группы.
3. Проба на катионы 3 группы и их открытие. К 10 капелям задачи
или центрифугата, полученного в п. 2, добавьте равный объем смеси
2N H2SO4 с этанолом (1:1). Если выпадет осадок, то в вашей задаче
наряду с другими есть катионы 3 группы (если вы брали раствор задачи, то это может быть и осадок сульфата свинца). Осадок отделите
от раствора центрифугированием, промойте дистиллированной водой, подкисленной H2SO4, переведите сульфаты в карбонаты (см. с.
32, п. 7). Если в задаче есть ионы свинца, то перед переводом сульфатов в карбонаты его необходимо удалить ацетатом аммония (см. с. 32,
п. 6). Карбонаты растворите в уксусной кислоте и анализируйте по
схеме анализа смеси катионов 3 группы (схема 3). Ход анализа см. на
с. 28-30. Если осадок с H2SO4 не образовался, в вашей задаче нет катионов 3 группы (присутствие ионов кальция проверьте микрокристаллоскопической реакцией с H2SO4 прямо из задачи, см. с. 26, п. 4).
4. Проба на катионы 4-6 групп. К 10 каплям задачи, не содержащей
катионов 2-3 групп, прибавьте 5-7 капель 2N раствора щелочи. Появление осадка указывает на присутствие в задаче катионов 4-6 групп.
Если в задаче есть катионы 2-3 групп, поступают следующим образом: к 20 каплям задачи добавьте по 10 капель соляной, серной кислот и этанола, смесь перемешайте, осадок отделите от раствора центрифугированием и отбросьте. Центрифугат нейтрализуйте щелочью
до рН 7, а затем добавьте еще 10 капель щелочи. Осадок, полученный
после действия щелочи, отцентрифугируйте и разделите на две части.
а. Проба на катионы 4 группы и их открытие. К первой части осадка
добавьте избыток щелочи, если осадок растворился полностью, то
значит в задаче из 4-6 групп есть только катионы 4 группы. Открытие
катионов 4 группы проводится дробно из самой задачи, если нет катионов 2-3 группы, или из раствора, полученного в п. 4 после отделения катионов 2-3 группы. Ход анализа см. на с. 47-48.
б. Проба на катионы 6 группы и их открытие. Ко второй части осадка прибавьте избыток 25%-го раствора аммиака и несколько кристал131
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ликов хлорида аммония. Если осадок растворился полностью, то значит в задаче из 4-6 групп есть только катионы 6 группы (исключение
составляют ионы цинка и магния, которые необходимо проверить дополнительно). Открытие катионов 6 группы проводится дробно из
самой задачи, если нет катионов 2-3 группы, или из раствора, полученного в п. 4 после отделения катионов 2-3 группы. Ход анализа см.
на с. 72. Ионы цинка и магния открывайте из аммиачного раствора
частными реакциями (см. с. 48, п. 3; с. 60-61, п. 7).
в. Проба на катионы 5 группы и их открытие. Если осадок не растворился или частично растворился в опытах 4а, 4б, значит в задаче
присутствуют или только катионы 5 группы, или вместе с катионами
4, 6 групп. В этом случае требуется анализ задачи или раствора, полученного в п. 4 после отделения катионов 2-3 группы, по схеме анализа смеси катионов 4-6 групп (см. с. 73-75).
Открытие катионов можно выполнить по методике “Анализ смеси катионов кислотно-щелочным методом” (см. с 81-90).
Открытие анионов
Если ваша задача содержит только растворимые соли, то после
открытия катионов, пользуясь таблицей растворимости, определите
присутствие возможных анионов в задаче.
Обнаружению анионов не мешают только катионы 1 группы.
Если в Вашей задаче присутствуют только катионы 1 группы, то анионы можно открывать прямо из задачи без предварительной ее обработки. Если в задаче присутствуют другие катионы, то перед открытием анионов они должны быть удалены из задачи, так как будут мешать многим определениям.
Удаление тяжелых металлов и открытие анионов. Удаление
проводится кипячением с Na2CO3 или К2СО3 по следующей методике: к 2 мл задачи добавьте поташ или соду до прекращения образования осадка. Смесь слегка нагрейте, осадок отделите от раствора центрифугированием и отбросьте, а центрифугат (раствор) проверьте на
полноту осаждения катионов тяжелых металлов, добавив еще 1-2
капли раствора соды. Если осаждение неполное, то его необходимо
повторить. Полученный прозрачный раствор разделите на две неравные части. Большую нейтрализуйте азотной кислотой и в полученном
растворе открывайте все анионы, кроме нитрит- и нитрат-ионов.
Меньшую часть раствора нейтрализуйте уксусной кислотой и ис132
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
пользуйте для открытия нитрит- и нитрат-ионов. Нейтрализацию
проводите следующим образом: к раствору добавляйте по каплям при
постоянном перемешивании азотную или уксусную кислоту и проверяйте универсальным индикатором рН. Нейтрализованный раствор
должен иметь рН=5-6. После этого раствор слегка нагрейте до полного удаления CO2. В полученных после нейтрализации растворах открывайте анионы, как описано на с. 106-111.
Выполните работу практически и сделайте вывод о наличии в
вашей задаче катионов и анионов каждой аналитической группы.
§ 16. Анализ сухой соли
Предварительные испытания и подготовка вещества к анализу
Для анализа отберите не более 0,1 г сухого вещества. Пробу рассмотрите и обратите внимание на:
1. Цвет и характер кристаллов. По цвету кристаллов можно предположить наличие или отсутствие отдельных ионов. Если кристаллы
белые, то вещество не содержит цветных ионов.
2. Запах. Важный признак некоторых солей слабых оснований или
кислот.
3. Проверка на окраску пламени. Проведите проверку окраски пламени сухим кристалликом соли (методику см. на с. 8). Можно использовать реакцию образования окрашенных перлов (см. лекции).
4. Действие 2N H2SO4. Проверьте действие 2N H2SO4 на часть сухой
пробы без нагревания и при нагревании (или концентрированным
раствором). При этом возможно выделение газов: CO2, SO2, H2S,
CH3COOH, NO2, Cl2, HCl, HBr, Br2.
5. Растворение сухой пробы. Проверьте растворимость сухого вещества в различных растворителях, используя небольшие порции вещества (10-15 мг). Сначала проверьте растворимость вещества в воде
(без нагревания, при нагревании). Если вещество в воде не растворяется, то проверьте последовательно его растворимость (без нагревания, при нагревании) в следующих растворителях (в перечисленной
последовательности): 2N CH3COOH, 2N HCl, 2N H2SO4, 2N HNO3, затем HCl!, H2SO4!, HNO3!, и «царская водка». В качестве растворителей могут быть использованы также растворы щелочи, аммиака, некоторых солей.
Растворимость сухого вещества в воде
133
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
и предварительные испытания раствора
1. Растворимость в воде. Может быть хорошая и плохая. Вещество
может не растворяться, или растворяться в воде при нагревании. Если
вещество не растворяется в воде, растворите его в подходящем растворителе, раствор упарьте, остаток растворите в воде и анализируйте
как описано ниже.
2. Цвет раствора. Окраска раствора может указать на присутствие
или отсутствие тех или иных ионов.
3. рН раствора. Определяется универсальным индикатором.
 Если рН < 7 – вещество или кислая соль, или соль, образованная
сильной кислотой и слабым основанием. Если рН=2, в растворе не
может быть солей слабых кислот, солей щелочных и щелочноземельных металлов с уксусной и фосфорной кислотами.
 Если рН > 7 – вещество или основная соль, или соль, образованная
слабой кислотой и сильным основанием. Если рН=12, в растворе не
может быть солей слабых оснований.
 Если рН=7 – вещество соль, образованная сильными или слабыми
и кислотами и основаниями. Если среда нейтральная и раствор без
осадка, в нем не может быть катионов, склонных к гидролизу.
Открытие катиона
1. Проба на катионы 1 группы и их открытие. Катионы 1 группы
есть, если не образуется осадок при добавлении к раствору задачи поташа или соды. Анализ проводится по схеме 1 группы (схема 1).
2. Проба на катионы 2 группы и их открытие. Катионы 2 группы
есть, если образуется осадок при добавлении к раствору задачи
2N HCl и нескольких капель этанола. Анализ проводится по схеме 2
группы (схема 2).
3. Проба на катионы 3 группы и их открытие. Катионы 3 группы
есть, если образуется осадок при добавлении к раствору задачи смеси
2N H2SO4 и этанола (1:1). Анализ проводится по схеме 3 группы
(схема 3).
4. Проба на катионы 4 группы и их открытие. Катионы 4 группы
есть, если образуется осадок, растворимый в избытке щелочи, при
добавлении к раствору задачи КОН или NaOH. Катионы 4 группы открываются дробно.
5. Проба на катионы 6 группы и их открытие. Катионы 6 группы
есть, если образуется осадок, нерастворимый в избытке щелочи, но
растворимый в избытке раствора аммиака, при добавлении к раствору
134
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
задачи КОН (NaOH) и NH3•H2O. Катионы 6 группы открываются
дробно.
6. Проба на катионы 5 группы и их открытие. Катионы 5 группы
есть, если образуется осадок, нерастворимый в избытке щелочи и
раствора аммиака, при добавлении к раствору задачи КОН (NaOH) и
NH3•H2O. Катионы 5 группы открываются дробно.
Открытие аниона
Пользуясь таблицей растворимости, можно заранее предсказать
наличие или отсутствие тех или иных анионов в задаче. Пример: если
в задаче есть катион бария, то в ней не может быть анионов 1 группы.
1. Удаление катиона тяжелого металла из раствора задачи. Удаление катиона тяжелого металла (если это необходимо) проводится по
методике, описанной на с. 130-131.
2. Определение аниона в растворе задачи. Проводится как анализ
контрольной задачи на присутствие одного аниона (см. с. 120). При
этом используется раствор задачи или раствор после удаления катиона тяжелого металла.
Оформление результатов
Результаты работы оформите в табл. 9 и сделайте вывод по работе.
№ п/п
Что делали?
Что наблюдали?
Таблица 9
Заключение
Вывод: в задаче № ….. находится в качестве неизвестного вещества ………….. (название его и формула).
*§ 17. Анализ искусственной смеси твердых веществ
Предварительные испытания
1. Обнаружение катионов, способных окрашивать пламя. Небольшое
количество анализируемой смеси поместите на предметное стекло
или в пробирку, смочите HCl! и на тщательно очищенной нихромовой проволоке внесите в пламя горелки. Наблюдайте окраску пламени (см. табл. 10).
Таблица 10
135
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Окраска пламени горелки
Могут присутствовать
Желтая, исчезающая при рассматривании пламени
через синее стекло
Na
Фиолетовая или пурпурная при рассматривании
пламени через синее стекло
K
Буро-красная
Ca
Карминовая
Sr, Li
Желто-зеленая
Ba*
Зеленовато-голубая, голубая
Cu, Pb, Sb, As
* если пламя горелки окрасилось в зеленый цвет, вывод о присутствии
бария можно сделать лишь при отсутствии солей меди, борной кислоты и ее солей.
2. Обнаружение анионов, способных при действии кислот образов ывать летучие продукты. При действии кислоты на анализируемую
смесь твердых веществ в зависимости от природы и концентрации
кислоты могут выделяться: CO2, SO2 (2N CH3COOH); CO2, SO2, H2S
(2N HCl, H2SO4); CO2, SO2, HCl, I2, NO2 (H2SO4!). Если при обработке
анализируемой смеси кислотой замечено выделение газа, для его
идентификации следует воспользоваться характерными реакциями
обнаружения анионов.
3. Обнаружение окислителей. При наличии в смеси окислителей
(например, MnO2, PbO2) и галогенид-ионов при обработке сильными
кислотами будет наблюдаться выделение Cl2, Br2, I2.
4. Обнаружение некоторых ионов. Непосредственно из смеси полезно обнаружить следующие ионы: NH4+ – по реакции выделения аммиака; В(ОН)4- – по реакции образования борноэтилового эфира;
СН3СОО- – по реакции с твердым KHSO4.
Растворение анализируемого образца
Воспользуйтесь методом отдельных вытяжек, т.е. проведите последовательную обработку объекта: водой, 2N CH3COOH, 2N HCl,
HNO3!. В отдельных случаях нерастворимый в HNO3 остаток можно
обработать 25%-м раствором NH3•Н2О, концентрированной щелочью,
насыщенным раствором (NH4)2CO3.
1. Приготовление вытяжек. Следует внимательно наблюдать за
изменениями при использовании указанных реагентов и не торопиться перейти к следующему, прежде чем окончательно не убедились,
что в предыдущем образец не растворяется или растворение какой-то
составной части закончилось.
136
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Каждую из вытяжек исследуют отдельно.
Общая схема анализа вытяжек: проводят дробное обнаружение катионов характерными реакциями, затем с помощью групповых
реагентов обнаруживают отдельные группы катионов и разделяют на
группы по кислотно-щелочной схеме. После разделения из полученных растворов или осадков обнаруживают те катионы, которые нельзя обнаружить дробно. Попутно проверяют присутствие катионов,
обнаруженных дробным методом (см. с.81-90).
1.1. Водная вытяжка. Небольшое количество анализируемой
смеси обработайте водой при нагревании и перемешивании. Если
полного растворения не произошло, отделите осадок центрифугированием, 2-3 капли прозрачного центрифугата выпарьте досуха на
предметном стекле и сравните количество сухого остатка с остатком
после выпаривания 2-3 капель дистиллированной воды. Надежными
признаками частичного растворения смеси в воде является появление
окрашивания раствора и изменение рН по сравнению с рН воды. Если
анализируемая смесь полностью растворяется в воде, то, взяв уже необходимое количество образца, растворите его в 25-30 каплях воды
при нагревании. В случае частичного растворения смеси в воде обрабатывайте ее свежими порциями до тех пор, пока налет при выпаривании центрифугата не будет отличаться от налета, полученного при
выпаривании воды. Объединенные водные вытяжки выпарьте в песочной бане до небольшого объема и перенесите в пробирку. Обратите внимание на окраску и рН полученного водного раствора. Это дает
предварительные сведения о наличии или отсутствии окрашенных
ионов, о присутствии анионов слабых кислот (если рН>7). Если в
водной вытяжке присутствуют CrO42- или Cr2O72-, их восстанавливают формальдегидом в присутствии HCl. Для удаления избытка НСНО
раствор нужно прокипятить.
В водную вытяжку извлекается довольно большое количество
катионов и анионов, поэтому для их обнаружения необходимо разделение ионов на аналитические группы. Помните, что K+, Na+, Li+,
NH4+, NO2-, NO3- могут находиться только в водной вытяжке. Открытие катионов и анионов в водной вытяжке проводят по известным
методикам (см. с. 81-90, 121-127).
1.2. Уксуснокислая вытяжка. Не растворившийся в воде остаток
(или исходную смесь, если растворения в воде не происходит) обработайте 2N CH3COOH при нагревании. В раствор переходят карбона137
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ты (внимательно следите за выделением пузырьков газа) практически всех катионов, фосфаты 2-х зарядных катионов. Могут растворяться также хромат стронция, оксиды магния и цинка. Катионы открывайте по известной схеме (см. с. 81-90). Из анионов имеет смысл
обнаруживать только СО32-, РО43-.
1.3. Солянокислая вытяжка. Остаток после обработки
CH3COOH обработайте при нагревании 2N HCl. В этих условиях растворяются фосфаты 3-х зарядных катионов, сульфиды Mn, Zn, Fe (II);
оксиды Fe, Ni, Co, Pb (на присутствие Pb укажет белый осадок, выпадающий при охлаждении и исчезающий при нагревании). Частично
растворяются оксиды Cu, Bi; хроматы Ag, Pb. Нерастворившийся
остаток обработайте HCl! при нагревании. В раствор перейдут сульфиды Cd, Sn, Sb (следите за выделением H2S); MnO2, PbO2 (следите
за выделением Cl2); оксиды Bi, Sb. Выпадение белого осадка, растворяющегося при кипячении, практически однозначно указывает на
присутствие ионов свинца. Обе солянокислые вытяжки объедините и
используйте для обнаружения катионов. Из анионов здесь могут быть
только S2-, PO43-, CrO42- (если вытяжка окрашена). Если в дальнейшем
необходима обработка остатка в HNO3, его нужно хорошо промыть
водой.
1.4. Азотнокислая вытяжка. Готовится только в том случае, когда после обработки смеси HCl остается остаток темного цвета. Он
может состоять из сульфидов Co, Ni, Cu, Bi, Pb, растворимых в HNO3.
Хорошо промытый водой темный остаток обработайте HNO3! при
нагревании. Полученный раствор выпарьте досуха, остаток растворите в воде, отделите серу центрифугированием, а центрифугат используйте для открытия катионов. В полученном растворе открывайте из
анионов только SO42-, для подтверждения того, что перешедшие в
азотнокислую вытяжку катионы были в смеси в виде сульфидов.
Иногда после обработки перечисленными реагентами может
остаться красный или белый остаток. Тогда используйте другие растворители.
1.5. Обработка царской водкой (смесь HCl c HNO3) проводится
тогда, когда остаток, полученный в п. 1.4, красного цвета. Скорее
всего это HgS. Полученный раствор упарьте досуха, растворите в 2N
HCl и используйте для обнаружения Hg2+.
Если остался белый остаток, то это могут быть сульфаты Ba, Sr,
Pb, либо галогениды Ag.
138
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1.6. Щелочная вытяжка. Остаток нагрейте с 30%-м раствором
щелочи, при этом в раствор перейдет PbSO4. Раствор подкислите и
используйте для открытия Pb2+ и SO42-.
1.7. Аммиачная вытяжка. Если белый остаток не растворился
(частично растворился) в щелочи, обработайте его 25%-м раствором
NH3•Н2О. При этом в раствор перейдут AgCl, AgBr.
1.8. Обработка насыщенным раствором Na2CO3. Белый осадок,
оставшийся после аммиачной вытяжки, возможно BaSO4 или SrSO4.
Для его растворения осуществите перевод сульфатов в карбонаты с
последующим растворением остатка в СН3СООН. Полученный раствор проанализируйте.
Вопросы для самоконтроля
1. Какие нерастворимые в воде соли растворяются в уксусной кислоте? В
соляной кислоте? В растворе аммиака?
2. В каком растворителе можно растворить сульфат свинца?
3. Что необходимо предпринять, если при растворении соли в воде раствор
мутнеет? Почему это происходит?
4. Какая соль белого цвета не растворяется в холодной, но растворяется в горячей воде?
5. При растворении соли в воде идет бурное выделение газа. О чем это говорит?
6. В составе растворимой соли обнаружены ионы бария. Какие анионы в этом
растворе заведомо отсутствуют?
7. В составе растворимой соли обнаружены ионы серебра. Какие анионы в
этом растворе заведомо отсутствуют?
8. Соль растворима в воде. При действии на нее щелочи образуется белый ос адок, растворимый в избытке щелочи и в растворе аммиака. Какой катион
входит в состав этой соли?
9. Соль растворима в воде. При действии на нее соляной и серной кислот выпадает белый осадок. Какой катион входит в состав этой соли?
10. Водный раствор соли имеет рН=7. Какие анионы могут входить в состав
этой соли, если в ней уже обнаружен ион аммония?
139
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
*ГЛАВА 3. КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ ПРИРОДНЫХ
ОБЪЕКТОВ
§ 18. Анализ сплавов
Для выбора способа растворения сплава и схемы последующего
его анализа предварительно определите тип сплава характерными для
основного элемента сплава реакциями.
Определение сплава
1. Сплавы алюминия. Кусочек сплава поместите в пробирку, прибавьте несколько капель 30%-го раствора NaOH. Если сплав содержит Al, через некоторое время начнется обильное выделение пузырьков газа. Эта реакция характерна только для алюминиевых сплавов.
2. Сплавы магния. Кусочек сплава обработайте 2 каплями 3%-го раствора Fe2(SO4)3, подкисленного H2SO4. Если сплав содержит Mg,
очень быстро начинается выделение газа, а через 2-5 минут появляется бурый осадок основного сульфата железа (Ш).
3. Сплавы железа. Кусочек сплава обработайте 2-3 каплями HCl! при
нагревании, затем прибавьте по капле 6N HNO3 и 10%-го раствора
NH4SCN. Если сплав содержит Fe, появится ярко-красная окраска.
4. Сплавы цветных металлов. Сюда включаются сплавы меди (латуни, бронзы), олова и свинца (баббит), олова, сурьмы, свинца (типографские сплавы). Кусочек сплава нагрейте с 2-3 каплями HNO3!. Если раствор окрасится в синий или голубой цвет, сплав скорее всего
содержит Cu (латунь, бронза). Для проверки к капле полученного
раствора добавьте 2-3 капли 25%-го раствора NH3•Н2О. Появление
ярко-синей окраски подтверждает присутствие Cu. Если при действии
HNO3! выпадает белый осадок, сплав может содержать Sn или Sb.
Отделите осадок от раствора центрифугированием. К капле центрифугата прибавьте 2-3 капли воды и 1-2 капли 4N H2SO4. Образование
обильного белого осадка указывает на присутствие Pb.
Анализ сплавов
1. Анализ сплавов алюминия. Стружки или опилки сплава растворите в 10 каплях 30%-го раствора NaOH на холоду, а затем при
осторожном нагревании в водяной бане. Добавьте 2-3 капли насыщенного раствора Na2CO3 для осаждения кальция.
140
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1.1. Анализ осадка. Осадок (гидроксиды и основные карбонаты
или карбонаты Cu, Fe, Mn, Ni, Ca, Mg) отделите от раствора центрифугированием, промойте водой и растворите в 10-15 каплях HNO3
(1:1). Из отдельных порций полученного раствора открывайте Cu2+,
Fe3+, Mn2+, Ni2+. К оставшемуся раствору прибавьте раствор Na2S или
(NH4)2S, нагрейте, отделите осадок сульфидов Cu, Fe, Mn и Ni от раствора центрифугированием и отбросьте. В полученном центрифугате
открывайте Ca2+, Mg2+. Катионы открывайте частными методиками.
1.2. Анализ щелочного раствора. В растворе кроме [Al(OH)4]могут содержаться [Zn(OH)4]2-, [Sn(OH)4]2-. Раствор анализируйте по
кислотно-щелочной схеме анализа катионов (см. с. 81-90).
2. Анализ сплавов магния. Опилки или стружки сплава растворите в HCl (1:1). После прекращения выделения газа прибавьте
1-2 капли HNO3! для растворения Cu, нагрейте до полного растворения и прекращения выделения оксидов азота, разбавьте до 1-2 мл водой. Осадок кремниевой кислоты отбросьте. Сплавы Mg обычно содержат Al, Zn, Fe, Mn, Cu, Si. Открывайте Fe3+, Mn2+, Cu2+ частными
реакциями, а Al3+, Zn2+ – после разделения катионов по кислотнощелочной схеме.
3. Анализ сплавов железа. В сталях и чугунах обычно определяют Mn, Ni, Co, Cu, Al и редкие металлы Ti, V, Mo, W. Сплав растворите в H2SO4 (1:5) при нагревании на песочной бане. Черный осадок (графит, кремний, карбиды) можно отбросить, если не требуется
открывать неметаллы (C, P, Si, S). После полного прекращения выделения Н2, прибавьте HNO3! и нагревайте до исчезновения черных точек (карбиды). Раствор с осадком перенесите в пробирку, отделите
осадок вольфрамовой кислоты центрифугированием.
3.1. Анализ осадка. Осадок промойте горячей водой. К промытому осадку прибавьте 1-2 капли HCl! и кусочек Zn или 2-3 капли
SnCl2. На присутствие W указывает образование вольфрамовой сини.
3.2. Анализ раствора. Раствор после отделения осадка вольфрамовой кислоты может содержать Fe, Mn, Cr, Ni, Co, Al, Cu, Ti, Mo, V.
К раствору очень осторожно добавьте раствор Na2S или (NH4)2S
(необходимо, чтобы после прибавления этих реагентов раствор
остался кислым), нагрейте, отделите центрифугированием осадок
сульфидов Cu и Mo. Осадок растворите в 3-5 каплях 6N HNO3, отделите серу, раствор выпарьте в фарфоровой чашке на песочной бане с
2-5 каплями 8N H2SO4 до появления белых паров. После охлаждения
141
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
перенесите смесь в пробирку, разбавьте водой и из отдельных порций
открывайте Cu2+ и Mo (VI).
Раствор после отделения сульфидов Cu и Mo подкислите 2 каплями 6N HNO3 и 4 каплями 8N H2SO4, выпарьте на песчаной бане до
появления белых паров; после охлаждения перенесите в пробирку,
разбавив 5-10 каплями воды. К полученному раствору прибавьте
30%-й раствор NaOH до щелочной реакции и 4-5 капель избытка,
нагрейте, охладите, осадок отцентрифугируйте. К центрифугату, содержащему VO3- и [Al(OH)4]- , прибавьте 4N HCl до рН 3-5 и из отдельных порций открывайте V (V), Al3+.
Осадок, содержащий Fe, Mn, Cr, Ni, Co, Ti, растворите в 10 каплях 8N H2SO4 (для растворения MnO2•xH2O прибавьте несколько кристалликов KNO2). Из отдельных порций раствора открывайте Mn2+,
Cr3+, Ni2+, Co2+, Ti (IV).
4. Анализ сплавов цветных металлов
4.1. Сплавы меди. К ним относятся латуни (сплав Cu с Zn) и
бронзы (сплав Cu c Sn). Различить их можно с помощью капельной
реакции с (NH4)2[Hg(SCN)4]. Если сплав – латунь, то образуется темно-фиолетовый осадок изоморфных кристаллов CuZn[Hg(SCN)4], если сплав – бронза, то образуется зеленый осадок Cu[Hg(SCN)4]. В качестве примесей латуни содержат Sn, Pb, Fe, Mn, Al; бронзы – Zn, Al,
Fe, Ni.
Сплав растворите в 10 каплях 6N HNO3 в фарфоровой чашке при
нагревании на песочной бане, добавляя кислоту порциями. По окончании бурного выделения газа добавьте 20-25 капель HNO3! и
нагрейте до полного растворения сплава. Если сплав содержит Sb и
(или) Sn, выделившийся белый осадок отделите центрифугированием
и промойте горячим раствором NH4Cl.
4.1.1. Анализ осадка. Осадок растворите в нескольких каплях
HCl! при нагревании и в отдельных порциях раствора открывайте Sb
и Sn частными реакциями.
4.1.2. Анализ раствора. Азотнокислый раствор сплава после отделения осадка выпарьте в фарфоровой чашке на песочной бане, прибавьте 2-3 капли H2SO4 (1:1), выпарьте до появления белых паров,
охладите, осторожно прибавьте 20-30 капель воды, перенесите в пробирку. Если выпадет белый осадок, отделите его центрифугированием, растворите в CH3COONH4 и подтвердите присутствие Pb2+.
142
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Раствор после отделения осадка PbSO4 кроме Cu2+ может содержать Cd2+, Al3+, Zn2+, Mn2+, Fe3+, Ni2+. Открывайте Mn2+ и Fe3+ частными реакциями сразу из раствора, а остальные катионы – после разделения на аналитические группы.
4.2. Сплавы олова и свинца. Сплав растворите в 10-15 каплях
6N HNO3 в фарфоровой чашке при нагревании на песочной бане. По
окончании бурного выделения газа прибавьте по 5 капель воды и раствора NH4NO3, нагрейте до полного растворения. Если образуется
осадок оловянной и сурьмяной кислот, отделите его центрифугированием и анализируйте, как описано в п. 4.1.
К центрифугату добавьте 10 капель 8N H2SO4, отделите осадок
PbSO4, растворите в CH3COONH4 и подтвердите присутствие Pb2+.
Раствор после отделения осадка PbSO4 может содержать Cu2+,
Cd2+, Zn2+, Fe3+. Открывайте Cu2+и Fe3+ частными реакциями сразу из
раствора, а остальные катионы – после разделения на аналитические
группы.
§ 19. Анализ минералов
Для выбора способа перевода минерала в раствор и составления
схемы анализа целесообразно предварительно определить тип минерала по его способности растворяться в воде, 2N HCl, HNO3!.
Типы минералов
 Минерал растворяется в воде – вероятно, это природная соль;
 Минерал растворяется в 2N HCl с выделением СО2 – это карбонат;
 Минерал растворяется в 2N HCl без выделением СО2 – возможно,
это фосфат или борат;
 Минерал растворяется в HCl! с выделением H2S – это сульфид;
 Минерал растворяется в HNO3! с выделением S – это сульфид;
 Минерал не растворяется в HNO3! – возможно, это сульфат (минерал светлого цвета) или сульфид (минерал темного цвета, например, HgS, FeS2).
Качественный анализ минералов
Открытие некоторых анионов. Следует подтвердить присутствие: СО32-, РО43-, ВО2-, S2- характерными для них реакциями (методики см. на с.121-127).
143
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Анализ природных солей. Они представлены главным образом
хлоридами и сульфатами, реже нитратами K, Na, Mg. Основные из
них: арканит K2SO4, галит NaCl, сильвин KCl, тенардит Na2SO4,
эпсомит MgSO4•7H2O, мирабилит Na2SO4•10H2O, карналлит
KCl•MgCl2•6H2O,
глауберит
Na2SO4•СаSO4,
полигалит
K2SO4•MgSO4 •2СаSO4 •2H2O. Основные примеси Ca, Na, Fe, SO42-.
Анализ соляной породы включает обнаружение главных составляющих минералов: Ca2+, Mg2+, K+, Na+, Cl-, NO3-, SO42-. Обнаружение
проводят из водного раствора минерала после отделения нерастворимого осадка. Если нерастворимый остаток велик, целесообразно водную вытяжку не делать, а для перевода минерала в раствор использовать 2N HCl. В этом случае Cl- открывайте из отдельной пробы, растворив немного минерала в воде. Поскольку набор ионов ограничен,
схема анализа будет довольно простой. Сначала открывайте катионы,
а затем анионы.
Анализ карбонатов. Чаще всего встречающиеся в природе карбонаты: кальцит СаСО3, доломит СаСО3•MgCО3, магнезит MgCО3.
В качетве примеси они могут содержать карбонаты Fe, Mn, Zn, Sr и
SiO2. Из других карбонатов известны: витерит ВаСО3 (содержит
примесь PbSO4), смитсонит ZnCO3 (Fe, Mn, Mg, Cu, Cd), родохрозит
MnCO3 (Al, Fe, Mg), анкерит Ca(Mg,Fe)(CO3)2, церуссит PbСО3, сидерит FeCO3 (Pb, Cu, Mn, S).
Почти все карбонаты легко растворяются в кислотах, но с разной скоростью: кальцит – легко растворяется в разбавленных минеральных кислотах и СН3СООН без нагревания; доломит – медленно
растворяется в разбавленных минеральных кислотах и СН 3СООН на
холоду и легко при нагревании; магнезит – медленно растворяется в
минеральных кислотах при нагревании. Труднее растворяются карбонаты, содержащие значительное количество силикатов или сульфидов (сидерит). При анализе таких минералов оставшийся после
растворения в 2N HCl остаток отбросьте. Из полученного раствора
открывайте основные элементы и примеси.
Анализ
фосфатов.
Основной
минерал
–
апатит
3Ca3(PO4)2•Ca(Na,F,Cl)2. Са может частично замещаться на Mn, Fe(II),
Mg. Реже встречающиеся фосфаты – вивианит Fe3(PO4)2•8H2O и продукт его окисления – керченит (FeOH)2•(Mn,Ca,Mg)(PO4)2•6H2 O.
Анализируемый фосфат растворите в 2N HCl при нагревании.
Нерастворившийся остаток (силикаты) отбросьте. Частными реакци144
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ями определяйте главные элементы (Ca, Fe), а затем примесные элементы Mn, Mg, Ca, Fe.
Анализ боратов. Наиболее распространенные минералы бора –
это гидроборацит MgCaB6O11•6H2O (примеси Na, K), улексит
NaCaB5O9•8H2O (примеси Na, Mg, Fe), иньоит Ca2B6O11•13H2O и калиборит KMg2B11O9•9H2O.
Все минералы бора практически нерастворимы в воде и легко,
особенно при нагревании, растворяются в 2N HCl. В полученном растворе открывайте катионы 1, 3 групп, входящие в состав этих минералов.
Анализ сульфидов. Природные сульфиды, как правило имеют
характерную окраску: киноварь HgS – ярко-красную; галенит PbS –
от светло-стальной до черной, с металлическим блеском; сфалерит
ZnS (Fe, Mn, Cd) – чаще всего черную; халькопирит CuFeS2 (Mn, Sb,
As) – латунно-желтую; пирит FeS2 – золотистую; арсенопирит
FeAsS2 (Co, Ni) – оловянно-белую; халькозин Cu2S (Ag, Fe) – свинцово-серую; ковеллин CuS (Fe, Ag) – индигово-синюю.
Сульфиды – наиболее труднорастворимые соединения, поэтому
их растворяйте в концентрированных кислотах при нагревании. В
HCl! сравнительно легко растворяется только сфалерит. Для других
сульфидов применяют HNO3! или даже царскую водку.
Анализ сульфатов. В природе кроме сульфатов щелочных металлов (см. природные соли) встречаются: барит BaSO4, гипс
CaSO4•2H2O, целестин SrSO4, мелантерит FeSO4•7H2O. За исключением последнего все эти минералы трудно растворяются в кислотах.
Природные сульфаты трудно перевести в карбонаты кипячением
с содой. Для этого лучше воспользоваться сплавлением с Na2CO3.
Плав выщелачивается водой. Не растворившийся в воде остаток отделите центрифугированием, промойте 2%-м раствором соды и дватри раза водой. В центрифугате после отделения осадка открывайте
SO42-. Осадок карбонатов растворите в 2N СН3СООН при нагревании,
и в полученном растворе открывайте Ca2+, Ba2+, Sr2+.
§ 20. Анализ руд
Руды марганца. Основными минералами марганцевых руд являются: пиролюзит MnO2 (черный), гаусманит Mn3O4 (черный), родонит (Mn,Ca)SiO3 (черный), родохрозит MnCO3 (розовый). Всегда
145
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
присутствуют также оксиды Fe, Al, SiO2, карбонаты и силикаты Ca,
Mg, и иногда барит BaSO4.
Указанные минералы и оксиды Mn растворяются в HCl!, при
этом выделяется Cl2 и образуется Mn2+. HCl легко растворяет также
оксиды Fe и карбонаты примесных элементов. Если после действия
HCl! осадок не велик, отбрасьте его и анализируйте только полученный раствор. Если осталось много темного осадка, отделите его, промойте и сплавьте с Na2CO3. Плав обработайте 2N HCl, выпарьте для
выделения SiO2•nH2O, осадок отделите от раствора. Центрифугат
присоедините к основному солянокислому раствору и открывайте в
нем Fe3+, Ca2+, Mg2+. Для обнаружения Mn2+ солянокислый раствор не
пригоден, поэтому выпарьте его несколько раз с HNO3 (1:1) до полного удаления Cl2, затем открывайте Mn2+.
Руды хрома. Хромовые руды слагаются из хромитов (хромшпинелидов) общей формулы (Mg,Fe)(Cr,Al,Fe)2O4. Хромиты очень трудно разлагаются кислотами. Можно использовать Н 3РО4 или смесь
HClO4 и H2SO4. Наиболее удобный способ разложения хромитов –
сплавление с Na2O2 и KNaCO3. Разложение хромитов протекает практически полностью при нагревании в пламени горелки. В процессе
разложения хром полностью окисляется до Cr (VI) и при обработке
плава водой отделяется от Al3+, Fe3+, Mg2+, переходя в раствор. Полученный водный раствор используйте для открытия Cr (VI). Осадок
гидроксидов растворите в HCl (1:4) и в растворе открывайте Al3+,
Fe3+, Mg2+.
Руды железа. Наиболее ценная железная руда содержит безводные оксиды железа – магнетит Fe3O4 и гематит Fe2O3. Основные
примеси SiO2, TiO2. Вторая по значению железная руда – бурые железняки, содержащие гидратированные оксиды. Основные минералы
этих руд – гидрогематит Fe2O3•nH2O (n<1), гетит Fe2O3•H2O, гидрогетит 3Fe2O3•4H2O, лимонит 2Fe2O3•3H2O. Основные примеси SiO2,
Al2O3, MgO.
Лучше всего эти руды растворять в HCl (1:1) при нагревании.
Сопутствующие силикаты довольно легко растворяются в смеси HCl
и H2SO4 при нагревании до выделения паров SO3.
Задание: Возьмите у преподавателя конкретный объект (минерал, сплав, руду) и проведите его качественный анализ. Результаты
оформите в табл. 11 (см. с. 145) и сделайте выводы по работе.
146
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 11
№ п/п
Что делали?
Что наблюдали?
Заключение
Вывод: выданное для анализа вещество является ……. и содержит………
Вопросы для самоконтроля
1. Составьте схему анализа сплава.
2. Составьте схему анализа минерала.
3. Составьте схему анализа искусственной смеси твердых веществ.
4. Составьте схему анализа природной руды.
5. Как отличить сплавы алюминия от сплавов магния?
6. Как отличить сплавы железа от сплавов цветных металлов?
7. Как отличить сплавы меди от сплавов олова и свинца?
8. Как отличить карбонаты от фосфатов?
9. Как отличить сульфиды от боратов?
10. Технология приготовления вытяжек.
11. Как приготовить водную вытяжку?
12. Как приготовить уксуснокислую вытяжку?
13. Как приготовить солянокислую и азотнокислую вытяжки?
147
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
РАЗДЕЛ 2. КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ
Количественный анализ – область деятельности аналитиков,
которая связана с определением концентраций или количества химических веществ, входящих в состав анализируемых объектов. Количественный анализ имеет значение для биологии и медицины, металлургии и химической промышленности, почвоведения и агрохимии,
сельского хозяйства и экологии. Методы количественного анализа
широко используются при контроле за загрязнением окружающей
среды, технологическими выбросами и сбросами вредных веществ.
Задача количественного анализа состоит в получении информации о содержании элементов, ионов, радикалов, функциональных
групп в анализируемом соединении, соединений или фаз в изучаемом
объекте и разработке методов, с помощью которых получают эту информацию. Цель количественного анализа – получение достоверных
результатов. Для этого необходимо знать все возможные погрешности, которые возникают на той или иной стадии анализа, и способы
их устранения. Статистическая обработка результатов анализа позволяет учесть влияние случайных погрешностей и найти интервал значений, в которых с заданной доверительной вероятностью содержатся найденные значения количеств или концентраций анализируемых
веществ.
Химические методы количественного анализа базируются на законах постоянства состава и сохранения массы вещества, законе эквивалентов.
Химические методы количественного анализа делятся на гравиметрические и титриметрические методы. Гравиметрический
анализ основан на точном определении массы вещества. Гравиметрические методы подразделяют на методы отгонки и осаждения.
Титриметрический анализ основан на точном измерении количества
(объема) реагента, израсходованного на реакцию с определяемым
веществом. Титриметрические методы можно разделить на методы нейтрализации, редокс-методы, методы осадительного и комплексонометрического титрования.
148
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 1. ОСНОВЫ ГРАВИМЕТРИЧЕСКОГО АНАЛИЗА
Гравиметрический анализ основан на определении массы вещества. В ходе гравиметрического анализа определяемое вещество или
отгоняется в виде какого-либо летучего соединения (метод отгонки),
или осаждается из раствора в виде малорастворимого соединения
(метод осаждения).
§ 1. Лабораторное оборудование
Оборудование, используемое в гравиметрическом анализе
представлено на рисунках 12-14.
Рис. 12. Аналитические весы
Правила работы на аналитических весах:
1. Перед каждым взвешиванием проверьте состояние весов (отсутствие пыли) и нулевую точку.
2. Неисправности сами не устраняйте.
3. Не прикасайтесь к неарретированным (включенным) весам. Арретир опускайте и поднимайте плавно.
4. Не облокачивайтесь на столик, не сдвигайте весы с занимаемого
места.
5. Запрещается взвешивать вещество прямо на чашке весов. Взвешивание производите только в бюксе, тигле или закрытой бумажной
капсуле.
6. Перед взвешиванием на аналитических весах сделайте предварительную прикидку веса на технических весах.
7. Температура взвешиваемого вещества должна быть комнатной.
8. Взвешивайте постоянно на одних и тех же весах.
149
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
9. По окончании взвешивания весы должны быть арретированы (выключены), нагрузка снята, дверки полностью закрыты.
Рис. 13. Эксикатор и тигельные щипцы
Рис. 14. Сушильный шкаф и муфельная печь
§ 2. Основные понятия гравиметрического анализа
1. Средняя проба – это небольшая часть анализируемого объекта, средний состав и свойства которой должны быть идентичны во
всех отношениях среднему составу и свойствам исследуемого объекта. Средняя проба бывает генеральная, лабораторная и аналитическая.
2. Навеска – g – это строго определенная масса вещества (взятая из средней пробы), необходимая для выполнения анализа. Навески бывают: точные (взвешенные на аналитических весах) и приблизительные (взвешенные на технических весах).
3. Осаждаемая форма – ОФ – соединение в виде которого
определяемый компонент осаждается из раствора.
4. Гравиметрическая форма – ГФ – соединение, в виде которого производят взвешивание. Его получают в результате прокаливания осаждаемой формы.
150
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
5. Аналитический фактор (множитель) – F – численно равен
массе определяемого вещества (компонента) в граммах, соответствующей одному грамму гравиметрической формы.
§ 3. Расчеты в гравиметрическом анализе
1. Расчет аналитического фактора (множителя) – Fоп/гф
p  M îï
F оп/гф =
, где p, n – стехиометрические коэффициенты;
n  M ãô
Моп – молярная масса определяемого вещества (иона); Мгф – молярная
масса гравиметрической формы.
2. Расчет навески – g
g = F оп/гф • a, где Fоп/гф – аналитический множитель; а = 0,1 – для
аморфного осадка; а = 0,5 – для кристаллического осадка.
M 1  0,1
g (кристаллогидрата) =
, где М1 – молярная масса кристалn Ì 2
логидрата; М2 – молярная масса Н2О; n – число молекул Н2О в кристаллогидрате.
3. Расчет массовой доли элемента в веществе, чистого вещества в смеси – W%
m ãô  Fîï / ãô  100%
W% =
где mгф - масса гравиметрической
,
gîï
формы; gоп – навеска определяемого вещества; Fоп/гф – аналитический
множитель.
4. Расчет средних значений - Х ср , d ср.
X  X ñð.
Õ
Х ср. =  i ; │dср.│ =  i
,
n
n
где Хi – единичный результат, n - число повторностей.
5. Расчет погрешностей – D
Dàáñ.  100%
D абс. = Х практ. – Х теор. ;
D отн. =
.
X òåîð .
151
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 2. ОСНОВНЫЕ ГРАВИМЕТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
Основными гвавиметрическими методами анализа являются:
методы отгонки и методы осаждения.
§ 4. Методы отгонки
В ходе гравиметрического анализа с применением методов отгонки определяемое вещество отгоняется в виде какого-либо летучего
соединения и в дальнейшем определяется прямым или косвенным
способом.
Лабораторная работа 1. Определение содержания
кристаллизационной воды в кристаллогидрате
Ход работы
1. Подготовка бюкса к работе
1.1. Возьмите чистый бюкс, занумеруйте его простым карандашом на
пришлифованной части.
1.2. Чистый пронумерованный бюкс поместите в сушильный шкаф,
предварительно поставив крышку бюкса на ребро, и сушите
45-60 мин. при температуре высушивания кристаллогидрата.
1.3. Выньте бюкс из сушильного шкафа с помощью тигельных щипцов и, не закрывая крышку, поместите в эксикатор для охлаждения до
комнатной температуры (~15 мин).
1.4. Закройте остывший бюкс крышкой и взвесьте его сначала на технических весах (далее ТВ), а затем на аналитических весах (далее
АВ).
1.5. Повторите высушивание бюкса еще несколько раз по 15-20 мин,
чтобы довести его до постоянной массы. Высушивание закончите,
когда результаты двух последних взвешиваний будут отличаться
между собой не более чем на 0,0002 г. Результаты взвешиваний занесите в табл. 12, с. 152.
2. Расчет навески кристаллогидрата
Сделайте расчет навески выданного вам кристаллогидрата, используя
необходимую для этого формулу (см. с. 149, п. 2).
3. Взятие навески
3.1. Взвесьте рассчитанную вами навеску кристаллогидрата на ТВ.
3.2. В подготовленный бюкс перенесите навеску кристаллогидрата,
взвешенную на ТВ, и быстро закройте бюкс крышкой. Взвесьте закрытый бюкс с веществом на АВ.
152
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4. Удаление кристаллизационной воды
4.1. Поместите бюкс с веществом в сушильный шкаф, предварительно поставив крышку на ребро, и сушите кристаллогидрат 1,5-2,0 часа
при заданной температуре.
4.2. Бюкс с открытой крышкой перенесите в эксикатор для охлаждения.
4.3. Остывший до комнатной температуры бюкс закройте крышкой и
взвесьте на АВ.
4.4. Повторите высушивание еще несколько раз по 15-20 мин, чтобы
довести его до постоянной массы.
Примечание. Если масса начнет увеличиваться, работу прекратите и делайте расчеты по наименьшему результату.
4.5. Если вы не успели окончить работу сегодня, оставьте открытый
бюкс в эксикаторе, высушивание будет происходить вследствие поглощения водоотнимающим веществом паров воды из воздуха в эксикаторе.
5. Расчеты и оформление результатов
Рассчитайте содержание кристаллизационной воды в кристаллогидрате, абсолютную и относительную погрешности. Расчеты произведите в тетради, а окончательные результаты занесите в табл. 1, с. 144.
g1 =
g2 =
( g  g 2 )  100%
W%пр., (H2O) = 1
=
g1
n  M H 2 O  100%
W%теор., (H2O) =
=
M êðèñò .
Dабс. = W%пр.,
Dотн. =
(H2 O) -
W%теор., (H2O) =
Dàáñ. 100%
=
WH 2 Oòåîð
153
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
154
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
*Лабораторная работа 2
Определение влажности почвы
Ход работы
При определении влажности почвы, кормов, навоза берут из
средней пробы навеску массой 2-5 г и высушивают в бюксе до постоянной массы при температуре 101-1050. Однако следует иметь в виду,
что высушивание их до постоянной массы в обычном смысле невозможно. Некоторые вещества, входящие в состав этих природных объектов, окисляются при нагревании. Поэтому высушивание таких проб
заканчивают, когда результаты двух последних взвешиваний будут
отличаться между собой не более чем на 0,002 г.
Результаты определения влажности выражают в массовых долях
(W%).
Методика определения влажности почвы аналогична методике
определения содержания кристаллизационной воды в кристаллогидрате и подробно описана в Л.Р. № 1. Самостоятельно определите
влажность почвы, сделайте расчеты, результаты работы оформите в
табл. 13.
№
п/
п
Вес пустого
бюкса до
сушки
Взвешивания
1
2
3
Вес бюкса с почвой до
сушки
g
почвы
до
сушки
Вес бюкса с
g
почвой после почвы
сушки
после
Взвешивания сушки
1
2
3
Таблица 13
Влажность
почвы
§ 5. Методы осаждения
В ходе гравиметрического анализа методами осаждения определяемый компонент осаждается из раствора в виде малорастворимого
соединения, которое после соответствующей обработки (отделение от
раствора, промывание, просушивание или прокаливание) взвешивают.
Лабораторная работа 3
Определение содержания бария
в кристаллогидрате хлорида бария
Определение содержания бария в хлориде бария – BaCl2•2H2O
основано на реакции: Ba2+ + H2SO4 = BaSO4↓ + 2H+. Определению
155
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
мешают ионы свинца (П), которые осаждаются серной кислотой. При
значительных концентрациях осаждаются также и ионы кальция. При
малых концентрациях кальция и значительных концентрациях железа
(Ш) и хрома (Ш) наблюдается их соосаждение с сульфатом бария.
Ход работы
1. Расчет навески соли
Расчет навески осуществляется по формуле g = F оп/гф • a, где а = 0,5.
Самостоятельно рассчитайте gтеор.
gтеор. BaCl2•2H2O =
2. Взятие навески
2.1. Взвесьте пустую капсулу сначала на ТВ, затем на АВ.
2.2. Рассчитайте gтеор. + mпуст. капс. =
2.3. Взвесьте капсулу с навеской (ориентируйтесь на данные п. 2.2.)
сначала на ТВ, затем на АВ.
2.4. Соль количественно перенесите в занумерованный стакан емкостью 200-250 мл.
2.5. Взвесьте на АВ капсулу с остатками соли.
2.6. Рассчитайте gпракт. = mкапс. + соль - mпуст. капс. с ост. =
Полученные результаты занесите в табл. 14, с. 152.
3. Растворение навески
3.1. Налейте в стакан с навеской 100-150 мл дистиллированной воды,
перемешайте стеклянной палочкой. Палочку после этого уже не вынимайте из стакана до конца работы, т.к. на ней могут остаться капли
раствора, потеря которых может сказаться на результатах анализа.
3.2. Прилейте в стакан 3-5 мл 2N HCl, чтобы предотвратить образование коллоидных частиц сульфата бария, и получить более крупные
кристаллы.
4. Расчет количества осадителя
4.1. Напишите уравнение реакции осаждения. Рассчитайте по уравнению реакции массу осадителя, необходимую для осаждения вашей
практической навески.
4.2. Сделайте пересчет полученной массы кислоты на объем для
2N H2SO4.
4.3. Для полноты осаждения увеличьте полученный объем кислоты в
1,5 раза.
156
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
5. Приготовление осадителя
В чистый стакан емкостью 50-100 мл налейте с помощью мерной
пробирки рассчитанный вами объем осадителя. Добавьте 30 мл дистиллированной воды.
6. Осаждение бария в виде сульфата бария (получение осаждаемой
формы)
6.1. Оба стакана с растворами нагрейте на электрической плитке до
кипения (кипячения не допускать!).
6.2. Горячий раствор осадителя (H2SO4) медленно по каплям приливайте к горячему раствору соли, все время перемешивая смесь стеклянной палочкой (палочку из стакана не вынимать!). После добавления кислоты смесь снимите с плитки и поставьте отстаиваться.
6.3. Когда раствор над осадком станет совершенно прозрачным, сделайте пробу на полноту осаждения (что это такое?). Для этого прибавьте в стакан 1-2 капли H2SO4. Если при этом не появится муть, то,
значит, осаждение полное. В противном случае необходимо дополнительное добавление горячего раствора осадителя и повторная проба
на полноту осаждения.
6.4. После этого, не вынимая палочки из стакана, накройте его листом
бумаги и оставьте до следующего занятия для “созревания осадка”.
Что это такое? Его практическое назначение?
7. Подготовка тигля к работе
7.1. Выданный вам занумерованный тигель взвесьте на ТВ и на АВ.
7.2. Прокалите тигель в муфельной печи при t=8000С несколько раз
по 15-30 мин и тем самым доведите его до постоянной массы. После
каждого прокаливания охлаждайте тигель в эксикаторе и взвешивайте на АВ. Допустимая разница в весе не должна превышать 0,0002 г.
Результаты занесите в табл. 14, с. 152.
8. Фильтрование и промывание осадка
8.1. Возьмите беззольный фильтр «синяя лента», хорошо подгоните
его к воронке, смочите дистиллированной водой. Воронку поместите
в кольцо штатива, под воронку подставьте емкость для сбора фильтрата.
8.2. Осторожно по стеклянной палочке декантируйте прозрачную
жидкость с осадка на фильтр. Осадок не взмучивайте. Стеклянную
палочку положите обратно в стакан.
8.3. Слив всю жидкость с осадка, приступайте к его промыванию. Для
этого налейте в стакан с осадком 20-30 мл промывной жидкости (для
157
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
BaSO4 – это дистиллированная вода, подкисленная 2N H2SO4 из расчета 2-4 мл кислоты на 100 мл воды). Осадок перемешайте палочкой,
дайте ему отстояться и декантируйте жидкость на фильтр.
8.4. Промывание повторите 2-3 раза. Перенесите осадок полностью
на фильтр используя небольшие порции промывной жидкости.
8.5. На фильтре осадок промойте 1%-м раствором NH4NO3 (3 мл 33%го раствора NH4NO3 на 100 мл дистиллированной воды) до полного
удаления хлорид-ионов. Если осадок промыт хорошо, то промывные
воды не дадут помутнения с раствором AgNO3. Почему?
9. Высушивание и прокаливание осадка (получение гравиметрической
формы)
9.1. Воронку с осадком поместите в сушильный шкаф при t=1100С и
слегка подсушите (фильтр должен легко выниматься из воронки).
Осторожно! Не пересушите фильтр.
9.2. Подсохший фильтр перенесите в подготовленный тигель, тигель
поставьте на фарфоровый треугольник и обуглите фильтр над пламенем спиртовки (до прекращения выделения дыма).
9.3. После этого тигель перенесите в муфельную печь и прокалите
при t=8000С 30-45 мин.
9.4. Перенесите тигель в эксикатор, охладите, взвесьте на АВ.
9.5. Повторите прокаливание несколько раз по 15-20 мин до получения постоянной массы. Результаты занесите в табл. 14, с. 152.
10. Расчеты и оформление результатов
Рассчитайте содержание бария (W%), абсолютную и относительную
погрешности. Заполните табл. 14. Сделайте выводы.
g1 =
g2 =
F (Ba2+ / BaSO4) =
W% теор. (Ba2+) =
W% практ. (Ba2+) =
Dабс. =
Dотн. =
*Лабораторная работа 4
Определение железа в железо-аммонийных квасцах
Определение основано на реакциях:
Fe3+ + 3NH3•H2O = Fe(OH)3↓ + 3NH4+;
2Fe(OH)3 + t0 = Fe2O3 + 3H2O.
158
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Определению мешают многие катионы (Al3+, Cr3+, Cu2+, Zn2+,
Co2+, Ni2+ и др.), анионы (SiO32-, PO43-).
Ход работы
1. Подготовка тигля к работе
1.1. Выданный вам занумерованный тигель взвесьте на ТВ и на АВ.
1.2. Прокалите тигель в муфельной печи при t=1000 0С несколько раз
по 15-30 мин и тем самым доведите его до постоянной массы. После
каждого прокаливания охлаждайте тигель в эксикаторе и взвешивайте на АВ. Допустимая разница в весе не должна превышать 0,0002 г.
2. Расчет навески соли
Расчет навески осуществляется по формуле g = F • a, где а = 0,1. Самостоятельно рассчитайте gтеор.
gтеор. (NH4)Fe(SO4)2•12H2O =
3. Взятие навески
Cм. Л.Р. № 3 (с. 154, п. 2).
4. Растворение навески
К навеске добавьте 20-30 мл дистиллированной воды, 5 мл HCl! и
3 мл HNO3! для подавления гидролиза и для образования электролита-коагулянта (NH4NO3), перемешайте стеклянной палочкой. Палочку
после этого уже не вынимайте из стакана до конца работы, т.к. на ней
могут остаться капли раствора, потеря которых может сказаться на
результатах анализа. Раствор осторожно нагревайте при t=900С до
полного растворения навески, затем охладите и разбавьте его
100-150 мл дистиллированной воды.
5. Осаждение железа в виде гидроксида железа (получение осаждаемой формы)
5.1. Стакан с раствором квасцов нагрейте на электрической плитке
(водяной бане) до 80 0С (кипячения не допускать!).
5.2. Осадитель (10%-й раствор аммиака) приливайте быстро к горячему раствору соли, все время перемешивая смесь стеклянной палочкой (палочку из стакана не вынимать!). Прибавление аммиака заканчите тогда, когда над раствором появится слабый, но ясный запах
аммиака. Содержимое стакана тщательно перемешайте, прибавьте
100 мл горячей дистиллированной воды. Еще раз перемешайте и дайте раствору отстояться на водяной бане 5-10 мин.
5.3. Когда раствор над осадком станет совершенно прозрачным, сделайте пробу на полноту осаждения (что это такое?). Для этого прибавьте в стакан 1-2 капли NH3•H2O. Если при этом не появится муть,
159
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
то, значит, осаждение полное. В противном случае необходимо дополнительное добавление раствора осадителя и повторная проба на
полноту осаждения.
6. Фильтрование и промывание осадка
6.1. Возьмите беззольный фильтр «красная» или «белая лента», хорошо подгоните его к воронке, смочите дистиллированной водой.
Воронку поместите в кольцо штатива, под воронку подставьте емкость для сбора фильтрата.
6.2. Осторожно по стеклянной палочке декантируйте прозрачную
жидкость с осадка на фильтр. Осадок не взмучивайте. Стеклянную
палочку положите обратно в стакан.
6.3. Слив всю жидкость с осадка, приступайте к его промыванию. Для
этого налейте в стакан с осадком 20-30 мл промывной жидкости [для
Fe(OH)3 – это горячий 2%-й раствор NH4NO3 (7 мл 33%-го раствора
NH4NO3 на 100 мл дистиллированной воды) с небольшим количеством аммиака], осадок перемешайте палочкой, дайте ему отстояться
и декантируйте жидкость на фильтр.
6.4. Промывание повторите 2-3 раза. Перенесите осадок полностью
на фильтр используя небольшие порции горячей промывной жидкости.
6.5. На фильтре осадок промойте несколько раз той же самой горячей
промывной жидкостью до полного удаления хлорид-ионов. Если осадок промыт хорошо, то промывные воды не дадут помутнения с раствором AgNO3 + HNO3. Почему? Осаждение, фильтрование и промывание необходимо закончить за одно занятие.
7. Высушивание и прокаливание осадка (получение гравиметрической
формы)
7.1. Воронку с осадком поместите в сушильный шкаф при t=1100С и
слегка подсушите (фильтр должен легко выниматься из воронки).
Осторожно! Не пересушите фильтр.
7.2. Подсохший фильтр перенесите в подготовленный тигель, тигель
поставьте на фарфоровый треугольник и обуглите фильтр над пламенем спиртовки (до прекращения выделения дыма).
7.3. После этого тигель перенесите в муфельную печь и прокалите
при t=10000С 30-45 мин. При прокаливании может частично восстанавливаться оксид железа (Ш). В этом случае к охлажденному осадку
прибавьте 1 каплю HNO3! И осторожно нагрейте. Восстановленное
железо вновь окислится.
160
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
7.4. Перенесите тигель в эксикатор, охладите, взвесьте на АВ.
7.5. Повторите прокаливание несколько раз по 15-20 мин до получения постоянной массы.
8. Расчеты и оформление результатов
Рассчитайте содержание железа (W%), абсолютную и относительную
погрешности. Заполните таблицу (см. образец - табл. 14, с. 152). Сделайте выводы.
g1 =
g2 =
F (Fe3+ /Fe2O3) =
W%теор. (Fe3+) =
W%практ. (Fe3+) =
Dабс. =
Dотн. =
*Лабораторная работа 5
Определение содержания магния 8-Оксихинолином
8-Оксихинолин – C9H6NOН при рН 9,5-12,7 количественно осаждает магний в виде желтого кристаллического осадка оксихинолината магния – Mg(C9H6NO)2•2H2O. Это соединение может являться
гравиметрической формой, если осадок высушивать при 105 0С. При
1300С осадок теряет воду и гравиметрической формой станет
Mg(C9H6NO)2. При осаждении магния в растворе должны отсутствовать все катионы, кроме катионов щелочных металлов.
Ход работы
1. Подготовка фильтрующего тигля Шотта
Высушивается до постоянной массы при 105-1100С.
2 Расчет и взятие навески
См. Л.Р. № 3 (с. 154, п. 2).
3. Растворение навески
Рассчитанную навеску анализируемой соли растворите в 100-150 мл
дистиллированной воды. Добавьте 5 мл HCl!, 5-7 капель фенолфталеина.
4. Расчет количества осадителя
Напишите
уравнение
реакции
анализируемой
соли
с
8-Оксихинолином (C9H6NOН). Рассчитайте массу осадителя для полного осаждения магния. Сделайте пересчет с массы на объем 5%-го
раствора 8-Оксихинолина в 2N СН3СООН.
161
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
5. Осаждение (получение осаждаемой формы)
Растворенную навеску нагрейте до 80 0С. К горячему раствору добавьте рассчитанное количество осадителя. Затем по каплям добавляйте раствор аммиака (1:1) до слабого запаха (раствор окрасится в
розовый цвет). Смесь нагревайте на водяной бане 30-40 мин.
6. Фильтрование и промывание осадка
Горячий раствор фильтруйте через стеклянный фильтрующий тигель
Шотта №3 или №4, доведенный до постоянной массы. Осадок на
фильтрующем тигле промойте горячей водой. Промывание закончите
тогда, когда фильтрат станет бесцветным.
7. Высушивание осадка (получение гравиметрической формы)
Тигель с осадком высушите в сушильном шкафу до постоянной массы при 130 0С.
8. Расчеты и оформление результатов
Рассчитайте содержание магния (W%), абсолютную и относительную
погрешности (см. п. 3,4, с. 149). Заполните таблицу (см. образец табл. 14, с. 152). Сделайте выводы.
Вопросы для самоконтроля
1. Гравиметрический анализ: сущность, классификация, практическое применение.
2. Что такое средняя проба? Ее виды и способы их взятия.
3. Что такое навеска? Ее виды и способы их взятия.
4. Лабораторное оборудование в гравиметрическом анализе: технические и
аналитические весы, сушильный шкаф, муфельная печь, эксикатор, правила
работы с ними.
5. Что значит довести бюкс или тигель до постоянной массы?
6. Погрешности в гравиметрическом анализе. Как их рассчитать?
7. Что такое высушивание, прокаливание? Методика проведения этих операций.
8. Что такое фильтрование, промывание осадка, способ декантации? Методика
проведения этих операций.
9. Перечислите условия образования кристаллических и аморфных осадков.
Общее и отличия.
10. Почему ионы бария осаждаются серной кислотой, а не сульфатом калия или
натрия?
11. Что такое соосаждение? Каковы его причины?
12. Что такое осаждаемая форма? Требования к ней, примеры.
13. Что такое гравиметрическая форма? Требования к ней, примеры.
14. Требования к осадителю и расчет его количества.
162
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
15. Какими свойствами осадка руководствуются при выборе промывной жидкости?
16. Основные операции в гравиметрических методах осаждения.
17. Основные операции в гравиметрических методах отгонки.
18. Методика определения воды в кристаллогидрате, почве. Расчеты.
19. Методика определения содержания элемента в веществе. Расчеты.
20. Что такое аналитический множитель? Его назначение и формулы для расчета.
21. Как рассчитать навеску в методах отгонки? Приведите примеры.
22. Как рассчитать навеску в методах осаждения? Приведите примеры для кристаллических и аморфных осадков.
163
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 3. ОСНОВЫ ТИТРИМЕТРИЧЕСКОГО АНАЛИЗА
Титриметрический анализ основан на точном измерении количества (объема) реагента, израсходованного на реакцию с определяемым веществом.
§ 6. Лабораторное оборудование
Для точного измерения объемов используется мерная посуда:
бюретки, мерные колбы, пипетки.
Бюретки
Пипетки
Мерная колба
Рис. 15. Лабораторное оборудование титриметрического анализа
Бюретки. Они являются основным измерительным инструментом при титровании.
Правила работы
1. Закрепите бюретку в штативе Бунзена.
2. Вставьте воронку и промойте бюретку сначала водопроводной и
дистиллированной водой, а затем титруемым раствором.
3. Заполните титрантом носик бюретки.
4. Заполните бюретку титрантом выше нулевой точки.
5. Снимите воронку с бюретки.
164
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
6. Доведите раствор в бюретке до нулевой точки (для бесцветных растворов по нижней границе мениска, для окрашенных – по верхней).
Глаз должен находиться на уровне жидкости.
7. В колбу для титрования внесите определенное точно отмеренное
химической пипеткой количество определяемого вещества и при
необходимости каплю индикатора.
8. Титрование проводите на белом фоне.
9. Титруйте, постоянно перемешивая содержимое колбы правой рукой, спуская титрант по каплям из бюретки левой рукой.
Пипетки. Они предназначены для точного отмеривания объемов растворов на выливание. Пипетки бывают: мерные (пипетки Мора); градуированные (на полный и на неполный слив жидкости). Градуированные пипетки можно также использовать как инструмент для
титрования.
Мерные колбы. Они предназначены для отмеривания точного
объема на вливание. Мерные колбы представляют собой круглые
плоскодонные сосуды с узким длинным горлом (шейкой). На шейке
есть кольцевая метка, до которой следует наполнять колбу.
§ 7. Основные понятия титриметрического анализа
1. Титр (Т) – это масса вещества, содержащаяся в одном миллилитре раствора (г/мл).
Тр/оп – титр рабочего раствора по определяемому компоненту
показывает сколько граммов определяемого компонента реагируем с
1 мл рабочего раствора.
2. Титрование – процесс постепенного прибавления растворатитранта к раствору анализируемого вещества.
3. Титрант, или титрованный раствор, – это раствор с точно
известной концентрацией. Бывают двух видов: раствор с приготовленным титром (стандартный раствор, или первичный стандарт)
готовится по точной навеске; раствор с установленным титром
(стандартизированный раствор, или вторичный стандарт) готовится по приблизительной навеске.
4. Точка эквивалентности – ТЭ – это тот момент титрования,
когда количество добавленного титранта химически эквивалентно
количеству титруемого вещества.
5. Конечная точка титрования – КТТ – это тот момент, когда
наблюдается изменение окраски индикатора.
165
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
§ 8. Расчеты в титриметрическом анализе
1. Расчет навески – g
g = CN • MЭ • Vл;
g = CМ • M • Vл;
g = T • Vмл;
g оп. = Tр/оп • Vр, мл.
2. Расчет концентрации – СN; СМ; С%
(C N 2  V2 )
T ð / îï  1000
T 1000
CN1 =
;
CN =
;
CNp =
;
V1
Ì Ý îï
MÝ
C  M Ý  100
Ò  1000
CМ =
;
С% = N
.
1000
Ì
3. Расчет титра – Т
Ñ N ð  Ì Ý îï .
g îï
g
T=
;
Тр/оп =
;
Тр/оп =
;
V ð , ìë
Vêîëáû , ìë
1000
Ñ p
C MÝ
Ñ Ì
TN = N
;
TM = Ì
;
T% = %
.
100
1000
1000
4. Расчет фактора эквивалентности – fЭ, молярной массы
эквивалента – МЭ
МЭ = М • fЭ;
fЭ (кислоты) =
1
îñíîâíîñòü
;
1
;
ñòåïåíü îêèñëåíèÿ ìåòàëëà
1
fЭ (соли) =
;
ñòåïåíü îê èñëåíèÿ ìå òàëëà  ÷èñëî àòîìîâ ìåòàëëà
1
fЭ (окислителя) =
;
÷èñëî ýëåêòðîíîâ , ïðèíÿòûõ îäíîé ìîëåêóëîé
1
fЭ (восстановителя) =
÷èñëî ýëåêòðîíîâ , îòäàííûõ îäíîé ìîëåêóëîé
fЭ (основания) =
.
5. Расчет массовой доли элемента в веществе или чистого
вещества в смеси – ω%
а) для всей навески (способ отдельных навесок)
Ò ð / îï  V ð  100
ω% =
=
g îï , òåõí .
б) для части навески (способ пипетирования)
Ò ð / îï  V p  V ðàçâ.  100
ω% =
=
Vîï  g îï , òåõí .
166
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Лабораторная работа 6
Химическая посуда в титриметрическом анализе
и правила работы с ней
Ход работы
1. Химическая посуда и правила работы с ней
Методика работы с химической посудой: бюретками, пипетками, мерными колбами и колбами для титрования. Мытье посуды, заполнение пипеток и бюреток, установка нулевой точки, определение
цены деления, правила титрования.
2. Калибрование мерной посуды
По существующим ГОСТам для мерных колб и пипеток имеются допустимые отклонения в объеме, рассчитываемые по формулам:
0,50
0,13
Для пипеток: dФ =
; для мерных колб: dФ =
,
V
V
где dФ – фактическая погрешность;
V – объем мерной посуды.
Калибрование и проверка вместимости мерных колб
1. Тщательно вымытую и высушенную мерную колбу взвесьте на ТВ
с точностью 0,01 г.
2. Заполните колбу дистиллированной водой точно по метке и снова
взвесьте на ТВ. Если над меткой на горле колбы образуются капли
воды, осторожно их снимите жгутом фильтровальной бумаги. Взвешивание пустой и заполненной колбы повторите 2-3 раза (результаты
должны отличаться не более чем на 0,05 г), найдите среднее значение.
3. Рассчитайте массу воды в колбе по формуле:
m (Н2О) = mколбы + вода – mпустой колбы =
4. Определите практически температуру воды и, пользуясь справочной таблицей, определите ее плотность (ρ).
5. Рассчитайте истинную вместимость мерной колбы по формуле:
m.
VФ =
p
6. Расчитайте погрешность по формуле: ΔV = VФ – VОБ.
7. Сравните полученную величину с фактической погрешностью dФ.
Сделайте вывод о соответствии мерной колбы ГОСТу.
Калибрование пипеток, определение объема одной капли
1. Возьмите чистый высушенный бюкс, взвесьте его сначала на ТВ, а
затем на АВ с точностью 0,0001 г.
167
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2. Заполните проверяемую вами пипетку водой до 0 метки и вылейте
всю воду в бюкс (для пипеток на неполный слив – только до конечной метки). Бюкс с водой взвесьте на ТВ и АВ. Взвешивание пустого
и заполненного бюкса повторите 2-3 раза (результаты должны отличаться не более чем на 0,0005 г), найдите среднее значение.
3. Рассчитайте массу воды в пипетке по формуле:
m (Н2О) = mбюкса + вода – mпустого бюкса =
4. Определите температуру воды и ее плотность, рассчитайте истинную вместимость пипетки по формуле: VФ = m .
p
5. Рассчитайте погрешность по формуле: ΔV = VФ – VОБ.
6. Сравните полученную величину с фактической погрешностью dФ.
Сделайте вывод о соответствии мерной пипетки ГОСТу.
7. Для каждой пипетки (10, 5, 2 мл) определите объем одной капли.
Для этого заполните пипетку водой до 0 точки, откапайте по каплям
1-2 мл, точно сосчитав число капель. Разделите точный объем вылитой из пипетки воды на число капель. Результаты занесите в таблицу
15.
Таблица 15
Объем,
мл
10,00
5,00
2,00
Характеристика аналитических пипеток
Тип градуированной
Цена
Объем одной
пипетки
деления, мл
капли, мл
3. Навыки титрования
3.1. Заполните бюретку раствором щелочи с точно известной концентрацией.
3.2. Оттитруйте выданную вам кислоту (с неизвестной концентрацией) щелочью индикаторным способом (метод нейтрализации). По результатам титрования рассчитайте точную концентрацию кислоты.
3.2.1. Напишите уравнение реакции между определяемым веществом
и титрантом.
3.2.2. Проведите титрования, соблюдая необходимые условия. Результаты занесите в таблицу 16.
168
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
№
V определяемого
вещества
(кислоты)
5 мл
5 мл
5 мл
5 мл
5 мл
V титранта Индикатор
(0,1N щелочи)
Таблица 16
Условия титрования
1. Прямое, индикаторное титрование.
2. Титрант – 0,1N щелочь (в
пипетке или бюретке).
3. В колбе для титрования 5 мл
кислоты + 1 капля индикатора
V (средн.) = V*(средн.)
м/о или ф/н. Почему?
=
4. Титровать с м/о от красной
окраски через оранжевую до
желтой; с ф/н – от бесцветной
до розовой окраски, устойчивой 5 сек., от 1 избыточной
капли титранта, V которой
надо вычесть при расчетах.
*Усреднять можно только результаты, различающиеся по объему не
более чем на 0,05 мл.
1.
2.
3.
4.
5.
V1 =
V2 =
V3 =
V4 =
V5 =
м/о
м/о
ф/н
ф/н
1-4 титровать бюреткой; 5 –
титровать
пипеткой
(индикатор
любой)
3.2.3.Расчеты:
C N , ùåëî÷è  Vcð., ùåëî÷è
СN, (кислоты) =
=
Vñð., êèñëîòû
C N , êèñëîòû  Ì Ý , êèñëîòû
Т (кислоты) =
=
1000
Ñ
 Ì Ý , êèñëîòû
Т (щелочь/кислота) = N , ùåëî÷è
=
1000
Вопросы для самоконтроля
1. Дайте сравнительную характеристику гравиметрического и титриметрического анализа. Чем они отличаются?
2. Что такое точка эквивалентности? Ее практическое назначение.
3. Что такое конечная точка титрования? Как ее определить?
4. Перечислите методы титриметрического анализа.
5. Какие виды титрования вы знаете? Дайте им характеристику.
6. Что такое: титр, титрование, титрант, определяемое вещество, первичный и
вторичный стандарты?
7. Перечислите требования к реакциям в титриметрическом анализе.
169
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
8. Бюретки и пипетки: их виды, правила работы.
9. Другая химическая посуда в титриметрическом анализе, требования к ней.
10. Методика калибрования химической посуды.
11. Основные расчеты в титриметрических методах анализа.
12. Стандартный раствор: требования к нему, алгоритм приготовления.
13. Стандартизированный раствор: требования к нему, алгоритм приготовления.
14. Что такое средняя проба, навеска? Классификация, способы взятия и растворения.
15. Способы отбора проб природных объектов: газообразных, жидких, твердых.
16. Способы подготовки проб природных объектов к химическому анализу.
17. Методика проведения: гомогенизации и усреднения проб, высушивания образцов.
18. Разложение образцов и перевод пробы в раствор: сущность, классификация,
особенности и методика исполнения каждого способа.
19. Сравнительная характеристика сухого и мокрого разложения проб.
20. Сравнительная характеристика сплавления и спекания.
21. Сравнительная характеристика пиролиза и сухого озоления (минерализации).
170
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 4. ОСНОВНЫЕ ТИТРИМЕТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
В титриметрическом анализе используются химические реакции
различного типа. Отдельные титриметрические методы получили
названия по типу основной реакции, протекающей при титровании,
или по названию титранта.
§ 9. Методы нейтрализации (кислотно-основное титрование)
Методы нейтрализации основаны на реакции: Н+ + ОН- = Н2О.
В зависимости от используемого титранта они делятся на ацидиметрию и алкалиметрию.
Ацидиметрия
Метод нейтрализации, где в качестве титрантов используются
стандартные растворы сильных кислот.
Лабораторная работа 7
Стандартизация кислоты по тетраборату натрия
1. Приготовление первичного стандарта (установочного вещества)
метода ацидиметрии
Задание. Приготовьте 50 мл 0,1N раствора буры –
Na2B4O7•10H2O (по точной навеске).
1.1. Расчет навески: gтеор. (буры) = CN • MЭ • Vл =
МЭ (буры) = М • fЭ =
fЭ (буры) =
gтеор. (буры) + m (пустой капсулы) =
1.2. Взятие навески
Взвешивание ведется сначала на ТВ, а затем на АВ. Почему?
_ mкапсулы с бурой =
mкапсулы с остатками буры =
g практ. (буры) =
1.3. Растворение навески
1.3.1. Заполните мерную колбу на 1/3 объема дистиллированной водой.
1.3.2. Высыпьте навеску в мерную колбу через сухую воронку. Смойте небольшим объемом воды остатки навески с воронки и горлышка
колбы.
1.3.3. Растворите соль в налитом объеме воды. Если вещество растворяется плохо, колбу слегка нагрейте на плитке до полного растворения вещества.
171
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1.3.4. Охладите колбу до комнатной температуры. Доведите объем
раствора в колбе дистиллированной водой до метки по нижней границе мениска (последние капли воды добавляйте глазной пипеткой).
1.3.5. Закройте колбу пробкой и перемешайте 15-20 раз. Содержимое
колбы вылейте в чистую посуду.
1.4. Расчеты: T (буры) = gпракт. (буры) / Vколбы =
CN (буры) = [T (буры) • 1000] / MЭ (буры) =
К = g практ. / gтеор. =
2. Приготовление рабочего раствора метода нейтрализации
Задание. Приготовьте два раза по 50 мл 0,1N раствора кислоты
из концентрированной (готовится по приблизительной навеске).
2.1. Расчет навески: gтеор (кислоты) =
МЭ (кислоты) =
fЭ (кислоты) =
2.2. Взятие навески
Так как кислоты, особенно концентрированные, нельзя взвешивать на весах (почему?), необходимо пересчитать навеску на объем.
Для этого нужно определить ее титр. T%
(конц. кисл.)
=
Ñ%  p
, где ρ –
100
плотность, определяется практически по ареометру; C% - концентрация кислоты, определяется по справочнику через экспериментально
измеренную плотность ρ. Затем рассчитывается объем концентрироg òåîð ., ê  òû
ванной кислоты по формуле: V(конц. кисл.) =
.
Ò%, êîíö . ê  òû
Возьмите рассчитанное количество концентрированной кислоты
в мл мерной или градуированной пипеткой.
2.3. Растворение навески
В мерную колбу нужного объема налейте на ½ дистиллированную воду. Внесите туда мерной пипеткой необходимое количество
концентрированной кислоты. Хорошо перемешайте содержимое колбы и доведите объем до метки дистиллированной водой. Закройте
колбу пробкой, перемешайте 15-20 раз и перелейте раствор в чистую
посуду.
3. Стандартизация рабочего раствора метода ацидиметрии
Задание. Проведите стандартизацию приготовленного раствора
кислоты раствором буры.
3.1. Напишите уравнение реакции стандартизации и уравняйте его.
172
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3.2. Проведите 2-3 титрования, соблюдая необходимые условия, результаты занесите в таблицу 17.
№
п/п
1.
2.
3.
V установочного
вещества (буры) с
СN =
5 мл
5 мл
5 мл
V (средн.) =
Таблица 17
Условия титрования
V определяемого
вещества
(кислоты)
V1 =
1. Прямое, индикаторное титроV2 =
вание.
V3 =
2. Титрант – приготовленная
вами кислота (в пипетке или
бюретке).
V (средн.) =
3. В колбе для титрования 5 мл
буры + 1 капля индикатора м/о.
Почему?
4. Титровать от желтой окраски
через оранжевую до красной.
Почему?
3.3. Расчеты: СN, (кислоты) =
Т (кислоты) =
Т (кислота / бура) =
Лабораторная работа 8. Определение содержания щелочи
в растворе неизвестной концентрации
Задание. Возьмите мерной пипеткой 5 мл раствора щелочи неизвестной концентрации и перенесите в мерную колбу на 50 мл, где
на 1/2 объема уже налита дистиллированная вода. Доведите объем до
метки водой, закройте пробкой, хорошо перемешайте и перелейте
раствор в чистую посуду. Определите концентрацию полученного
раствора. Рассчитайте навеску, которую вам необходимо было бы
взять для приготовления данного раствора из сухого реактива. Какой
концентрации вам был выдан раствор щелочи?
1. Определите титрант для решения задачи.
2. Напишите уравнение реакции, определите рН продуктов реакции и
используемый для титрования индикатор.
3. Самостоятельно заполните таблицу 18, проведите 2-3 титрования.
№
п/п
V определяемого
вещества (?)
V титранта (?)
с СN =
173
Таблица 18
Условия титрования
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4. Сделайте расчеты: СN, (щелочи) =
5. Сделайте выводы по работе.
Т
(щелочи)
=
g (щелочи) =
Лабораторная работа 9
Определение карбонатной жесткости водопроводной воды
Карбонатная жесткость воды обусловлена присутствием в ней
гидрокарбонатов кальция и магния Ca(HCO3)2 и Mg(HCO3)2. Такая
жесткость называется временной, так как легко устраняется кипячением воды. Она определяется титрованием пробы воды раствором
кислоты известной концентрации в присутствии индикатора метилового оранжевого. Химизм процесса: HCO3- + Н+ = H2O + CO2.
Задание. Определите временную жесткость водопроводной воды и сравните полученные данные с ПДК=20 ммоль/л.
Ход работы
В колбу для титрования объемом 250 мл налейте 100 мл водопроводной воды, точно отмеренной цилиндром, и добавьте 2 капли
индикатора м/о. Смесь титруйте раствором кислоты с известной концентрацией от желтой окраски раствора через оранжевую до розовой
от 1 избыточной капли титранта, объем которой нужно при расчетах
вычесть. Воду оттитруйте 2-3 раза, составьте таблицу (образец – табл.
7) и рассчитайте карбонатную жесткость (ммоль/л) по формуле:
C N , êèñëîòû  Vêèñëîòû  1000
Жкарб. =
=
Vâîäû
Сделайте выводы по работе.
*Лабораторная работа 10
Определение карбонат- и гидрокарбонат-ионов (щелочи и
соды) при совместном присутствии с двумя индикаторами
Определение основано на титровании анализируемой смеси
стандартным раствором кислоты с двумя индикаторами – фенолфталеином и метиловым оранжевым, применяемыми последовательно. В
присутствии ф/н карбонат-ионы оттитровываются до гидрокарбонатионов (щелочь оттитровывается полностью):
NaOH + HCl = NaCl + H2O;
Na2CO3 + HCl = NaHCO3 + NaCl + H2O.
На это расходуется объем кислоты V1.
174
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
При дальнейшем титровании смеси с м/о оттитровываются гидрокарбонат-ионы: NaHCO3 + HCl = NaCl + H2O + CO2. Общий объем кислоты - V, тогда на эту реакцию тратится объем кислоты V2 =
V– V1.
Задание. Получите контрольную задачу. Определите массу каждого компонента в смеси.
1. Определение карбонат-ионов (щелочи). Возьмите 5 мл анализируемой смеси, добавьте 1 каплю ф/н и оттитруйте смесь раствором кислоты до обесцвечивания раствора от одной капли титранта. Определите объем кислоты (V1). Раствор не выливайте, а анализируйте
дальше.
2. Определение гидрокарбонат-ионов. В оттитрованный по ф/н раствор добавьте 1 каплю м/о. Смесь дальше титруйте раствором кислоты от желтой окраски через оранжевую до красной от 1 избыточной
капли титранта объем которой нужно вычесть. Определите общий
объем кислоты (V), тогда на реакцию с гидрокарбонат-ионами израсходовано кислоты V2 = V – V1. Повторите эксперимент 2-3 раза, заполните таблицу 19.
№
V
определяемого
вещества ( ? )
V1
титранта
(?)
V2
титранта
(?)
V
титранта
(?)
Таблица 19
Условия
титрования
3. Расчеты. СN каждого компонента в смеси рассчитайте по формулам:
1. Анализ смеси карбонат- и гидрокарбонат-ионов
Ñ N , HCl  2V1
СN (Na2CO3) =
=
Vçàäà÷è
Ñ N , HCl  (V  2V1 )
СN (NaНCO3) =
=
V çàäà÷è
Рассчитайте массу каждого компонента смеси (г).
2. Анализ смеси щелочи и соды
Ñ N , HCl  2V2
СN (Na2CO3) =
=
Vçàäà÷è
175
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
СN (NaОН) =
Ñ N , HCl  (V1  V2 )
=
Vçàäà÷è
Рассчитайте массу каждого компонента смеси (г).
Почему были использованы эти формулы?
Определите соотношение компонентов в задаче по СN и m.
Сделайте выводы по работе.
Алкалиметрия
Метод нейтрализации, где в качестве титрантов используются
стандартные растворы щелочей.
*Лабораторная работа 11
Стандартизация раствора щелочи по кислоте
Задание. Проведите стандартизацию имеющегося раствора щелочи раствором кислоты, приготовленной из фиксанала. Какая кислота выступает в качестве установочного вещества?
1. Напишите уравнение реакции стандартизации, определите индикатор.
2. Проведите 2-3 титрования, соблюдая необходимые условия, результаты занесите в таблицу (образец – табл. 6).
3. Расчеты: СN, (щелочи) =
Т (щелочи) =
Т (щелочь / кислота) = .
Как можно провести стандартизацию щелочи, если фиксанала
нет? Какие еще вещества можно взять в качестве установочных в
данном случае? Как приготовить их растворы?
Лабораторная работа 12
Определение концентрации органической кислоты в растворе
Задание. На ТВ отвесьте 0,2 г выданной преподавателем органической кислоты (щавелевой, бензойной, салициловой), навеску количественно перенесите в мерную колбу на 50 мл и растворите в воде
(бензойную и салициловую растворять в смеси этанола и воды). Раствор перелейте в чистую посуду. Определите теоретическую и практическую концентрации полученного раствора, рассчитайте абсолютную и относительную погрешности.
1. Определите титрант для решения этой задачи.
2. Напишите уравнение реакции. Определите индикатор.
3. Самостоятельно составьте таблицу (образец – табл. 18).
176
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4. Проведите 2-3 титрования, результаты занесите в таблицу.
5. Сделайте расчеты:
СN теор. (кислоты) =
СN практ. (кислоты) =
Dабс. =
Dотн. =
*Лабораторная работа 13. Определение фосфорной кислоты
Фосфорная кислота – трехосновная, поэтому теоретически можно оттитровать каждый их трех протонов; но т.к. К 3 очень мала, практически можно оттитровать только первые два иона водорода. Определение основано на титровании кислоты стандартным раствором
щелочи с двумя индикаторами – метиловым оранжевым и фенолфталеином (тимолфталеином). В присутствии м/о идет реакция:
H3PO4 + NaOH = NaH2PO4 + H2O (fЭ = 1, почему?).
На это расходуется объем щелочи V1. При титровании кислоты
щелочью с ф/н (т/н) идет реакция:
H3PO4 + 2NaOH = Na2HPO4 + +2H2O (fЭ = ½, почему?).
На это расходуется объем щелочи V2.
Задание. Получите контрольную задачу. Определите концентрацию, титр и навеску выданной вам фосфорной кислоты.
1. Титрование H3PO4 до H2PO4-. Возьмите 5 мл задачи, добавьте 1
каплю м/о и оттитруйте раствором щелочи от красной окраски раствора до желтой от одной капли титранта. Проведите 2-3 титрования.
Определите средний объем щелочи (V1).
2. Титрование H3PO4 до HPO42-. Возьмите 5 мл задачи, добавьте 1
каплю ф/н (т/н) и оттитруйте раствором щелочи до появления бледнорозовой (бледно-голубой) окраски. Проведите 2-3 титрования. Определите средний объем щелочи (V2).
Заполните таблицу 20. Сделайте расчеты (в обоих случаях) и
выводы по работе.
№
V определяемого
вещества ( ? )
V1 титранта
с м/о ( ? )
3. Расчеты: СN, (кислоты) =
V2 титранта
с ф/н (т/н) ( ? )
Т (кислоты) =
177
Таблица 20
Условия
титрования
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
g (кислоты) =
W%
(кислоты)
=
*Лабораторная работа 14
Определение серной и фосфорной кислот
при совместном присутствии с двумя индикаторами
Определение основано на титровании анализируемой смеси
стандартным раствором щелочи с двумя индикаторами – метиловым
оранжевым и фенолфталеином (тимолфталеином), применяемыми
последовательно. В присутствии м/о идут реакции:
H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H2O;
H3PO4 + NaOH = NaH2PO4 + H2O.
На это расходуется объем щелочи V1. При дальнейшем титровании смеси с ф/н (т/н) идет реакция:
NaH2PO4 + NaOH = Na2HPO4 + H2O.
Общий объем щелочи V2, тогда на эту реакцию тратится щелочи
V2 – V1.
Задание. Получите контрольную задачу. Определите массу каждого компонента в смеси.
1. Определение серной кислоты. Возьмите 5 мл анализируемой смеси,
добавьте 1 каплю м/о и оттитруйте смесь раствором щелочи от красной окраски раствора до желтой от одной капли титранта. Определите объем щелочи (V1). Раствор не выливайте, а анализируйте
дальше.
2. Определение фосфорной кислоты. В оттитрованный по м/о раствор
добавьте 1 каплю ф/н (т/н). Смесь дальше титруйте раствором щелочи до перехода окраски из желтой в оранжево-красную (зеленоватоголубую). Определите общий объем щелочи (V2), тогда на титрование
Н3РО4 по второй ступени израсходовано щелочи V2 – V1.
Повторите эксперимент 2-3 раза. Заполните таблицу (образец –
см. табл. 20).
3. Расчеты. Содержание ионов (г) рассчитайте по формулам:
C N , NaOH  (V2  V1 )  M Ý
m (Н3РO4) =
=
1000
C N , NaOH  (2V1  V2 )  M Ý
m (Н2SO4) =
=
1000
Почему были использованы эти формулы? Сделайте выводы по
работе.
178
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
*Лабораторная работа 15
Определение аммиака в солях аммония методом замещения
Определение основано на том, что при добавлении к соли аммония формальдегида происходит реакция:
4NH4+ + 6CH2O = (CH2)6N4 + 4H+ + 6H2O,
в результате которой выделяются протоны в количестве, эквивалентном соли аммония. Они оттитровываются стандартным раствором
щелочи в присутствии фенолфталеина: Н+ + ОН- = Н2О.
Задание. Получите контрольную задачу. Определите концентрацию (СN) и массу аммиака в анализируемом растворе.
1. Нейтрализация формальдегида. Возьмите 2 мл 10%-го раствора
формальдегида, добавьте 1 каплю ф/н и осторожно нейтрализуйте
0,1N NaOH, прибавляя его по каплям до появления неисчезающей розовой окраски раствора (объем щелочи, израсходованный на эту реакцию, в расчетах не учитывается).
2. Определение аммиака. В нейтральный раствор введите мерной пипеткой аликвоту (5-10 мл) задачи, содержимое колбы перемешайте и
через 1 мин оттитруйте выделившуюся кислоту стандартным раствором щелочи до появления розовой окраски.
Повторите эксперимент 2-3 раза, заполните таблицу (образец –
см. табл. 18), рассчитайте концентрацию и навеску аммиака в выданной соли аммония. Сделайте выводы по работе.
Вопросы для самоконтроля
1. Сущность, классификация и применение методов нейтрализации.
2. Первичные и вторичные стандарты в методах нейтрализации.
3. Способы фиксирования точки эквивалентности в методах нейтрализации.
Алгоритм выбора индикатора.
4. Методика приготовления раствора кислоты из концентрированной.
5. Основные условия титрования в ацидиметрии, алкалиметрии.
6. Как практически определить временную жесткость воды?
7. Как практически определить концентрацию фосфорной кислоты?
8. Как практически определить наличие примеси карбонатов в щелочи?
9. Как практически определить наличие аммиака в солях аммония?
10. Почему растворы кислот и щелочей нельзя приготовить по точной навеске?
179
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
§ 10. Метод комплексонометрии
(комплексонометрическое титрование)
Комплексонометрическое титрование основано на образовании
комплексных соединений между определяемым веществом и титрантом.
Лабораторная работа 16. Стандартизация раствора
комплексона Ш (ЭДТА) сульфатом магния
1. Приготовление первичного стандарта (установочного вещества)
метода комплексонометрии
Задание. Приготовьте 50 мл 0,05N раствора сульфата магния –
MgSO4 • 7H2O.
1.1. Расчет навески.
1.2. Взятие навески.
1.3. Растворение навески.
1.4. Расчеты.
Выполните самостоятельно каждую операцию, сделайте необходимые расчеты.
2. Приготовление рабочего раствора метода комплексонометрии
Задание. Приготовьте 2 литра 0,05 N раствора комплексона Ш
(ЭДТА) – Na2[H2(ЭДТА)] (готовят лаборанты).
Какие основные операции и расчеты при этом необходимо
сделать? Напишите их, сделайте расчеты.
3. Стандартизация рабочего раствора
Задание. Проведите стандартизацию раствора ЭДТА раствором
сульфата магния.
3.1. Напишите основные уравнения.
3.2. Проведите 2-3 титрования, соблюдая все условия, результаты занесите в таблицу 21.
3.3. Расчеты: Какие расчеты необходимо сделать? Выполните их.
180
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 21
№ V устан. вещества
V
(MgSO4•7H2O)
с титранта
СN =
(ЭДТА)
Условия титрования
1. Титрование прямое, индикаторное.
2. В пипетке или бюретке всегда титрант – ЭДТА.
3. В колбе для титрования 2 мл
MgSO4•7H2O + 2 мл аммонийного
буфера + сухой индикатор – хромоген
черный (эриохром).
4. рН 8-10.
5. Титровать, энергично перемешивая, от винно-красной до синей
окраски раствора.
Лабораторная работа 17
Определение содержания катиона металла (Zn2+, Ca2+) в растворе
Задание. Отвесьте на ТВ 0,3 г выданной Вам соли, растворите
навеску в мерной колбе на 50 мл. Определите теоретическую и практическую концентрации раствора и W% (Мe2+).
1. Определите титрант, напишите основные уравнения. Сколько их?
Почему?
2. Определите условия титрования (соль цинка титруйте с эриохромом при рН=9, а соль кальция – с мурексидом при рН=12) и оттитруйте раствор 2-3 раза.
3. Заполните таблицу (см. образец – табл. 21).
4. Сделайте расчеты: СN теорет. (соли) =
СN практ. (соли) =
g практ. (соли) =
Т (ЭДТА / Me2+ *) =
W %теор. (Me2+ *) =
W %практ. (Me2+ *) =
.
* - Me2+ - катион металла (Zn2+, Ca2+ - в зависимости от соли, выданной Вам преподавателем).
*Лабораторная работа 18. Определение содержания
сульфат-ионов в растворе обратным титрованием
Определение основано на осаждении сульфат-ионов избытком
BaCl2, с последующим оттитровыванием не прореагировавшего
остатка BaCl2 стандартным раствором ЭДТА.
181
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Задание. Получите контрольную задачу. Определите содержание сульфат-ионов в растворе. Напишите необходимые уравнения реакций.
1. Осаждение сульфат-ионов. В колбу для титрования поместите
1 мл задачи, добавьте 9 мл дистиллированной воды и 2-3 капли
2N HCl. *Смесь прокипятите 2-3 мин для удаления СО2, добавьте
10 мл раствора BaCl2 (готовится растворением 0,5 г BaCl2•2Н2О и
0,1 г MgCl2•6Н2О в мерной колбе на 250 мл).
* Если использовать прокипяченную дистиллированную воду, то кипячение смеси необязательно.
2. Оттитровывание избытка осадителя. Раствор перемешайте и
охлалите, добавьте 5 мл аммонийного буферного раствора и немного
индикатора – хромогена черного (эриохрома), смесь оттитруйте стандартным раствором ЭДТА от винно-красной окраски до синей. Измерьте объем титранта (V1).
3. Холостой опыт. В колбу для титрования поместите 10 мл дистиллированной воды* и далее выполните операции п.п. 1 и 2 (как описано выше). Измерьте объем титранта (V2).
Повторите опыт (п.п. 1-3) 2-3 раза, самостоятельно составьте и
заполните таблицу, найдите средние значения объема титранта.
Напишите необходимые уравнения реакций и сделайте расчеты.
4. Расчеты
Разность объемов ЭДТА (V2 – V1) эквивалентна содержанию
сульфат-иона во взятой пробе, поэтому содержание сульфат-ионов
определяют по формуле:
C N , ÝÄÒÀ  (V2  V1 )
2СN (SO4 ) =
.
V çàäà÷è
Самостоятельно рассчитайте g (Na2SO42-) =
W% теор. (SO42-) =
W% практ. (SO42-) =
Сделайте выводы по работе.
Лабораторная работа 19
Определение общей жесткости водопроводной воды
Общая жесткость воды обусловлена присутствием в ней ионов
2+
Ca и Mg2+ в виде сульфатов, хлоридов, гидрокарбонатов. Средняя
по жесткости вода содержит 3-6 ммоль/л ионов Ca2+и Mg2+ . Эту
жесткость называют постоянной, т.к. она не устраняется полностью
182
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
кипячением. Ее можно устранить известково-содовым методом или с
помощью ионообменных колонок. Общая жесткость определяется
титрованием пробы воды раствором комплексона Ш – ЭДТА.
Задание. Определите общую жесткость водопроводной воды,
сравните полученные данные с ПДК=7 ммоль/л. Чему равна некарбонатная (постоянная) жесткость. Определите в отдельности С (Са2+) и
С (Mg2+) в водопроводной воде (ммоль/л).
Ход работы
В колбу для титрования объемом 250 мл налейте 100 мл водопроводной воды, точно отмеренной цилиндром, добавьте 5 мл аммонийного буфера (NH4Cl + NH3•H2O) и сухой индикатор – хромоген
черный (эриохром). Смесь титруйте при энергичном перемешивании
раствором ЭДТА с известной концентрацией от винно-красной
окраски раствора до синей. Воду оттитруйте 2-3 раза, составьте таблицу (образец – см. табл. 21) и рассчитайте общую жесткость
(ммоль/л) по формуле:
Ñ N , ÝÄÒÀ  VÝÄÒÀ  1000
Жобщ. =
;
V H 2O
Для определения С (Са2+) опыт повторите, используя вместо аммонийного буфера - 2N NaOH, а вместо эриохрома – мурексид.
Ñ N , ÝÄÒÀ V ÝÄÒÀ1000
С (Са2+) =
.
V H 2O
С (Mg2+) определите рассчетным способом: Жобщ. – С (Са2+).
Сделайте выводы по работе.
*Лабораторная работа 20
Определение кальция и магния
при их совместном присутствии в растворе
Определение основано на титровании анализируемой смеси
стандартным раствором ЭДТА с двумя индикаторами – этиохромом
(определение суммы металлов) и мурексидом (определение кальция).
Содержание магния в растворе рассчитывается по разности объемов,
затраченных на титрование смеси с разными индикаторами.
Задание. Определите комплексонометрически содержание кальция и магния в выданной вам задаче.
183
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1. Определение суммы Ca2+ и Mg2+. В колбу для титрования поместите 2 мл задачи, добавьте 2 мл аммонийного буфера и немного сухого
эриохрома. Смесь оттитруйте 0,05N ЭДТА от винно-красной окраски
до синей. Определите объем титранта V1.
2. Определение Ca2+. В колбу для титрования поместите 2 мл задачи,
добавьте 1 мл 2N NaOH и немного сухого мурексида. Смесь оттитруйте 0,05N ЭДТА от красной окраски до фиолетовой. Определите объем титранта V2.
3. Определение Mg2+. Объем титранта соответствующий содержанию
ионов магния в растворе равен V1 – V2.
Повторите опыт (п.п. 1-3) 2-3 раза, самостоятельно составьте и
заполните таблицу, найдите средние значения объема титранта.
Напишите необходимые уравнения реакций и сделайте расчеты.
4. Расчеты. Самостоятельно рассчитайте:
СN (Са2+) =
СN (Mg2+) =
g (Са2+) =
g (Mg 2+) =
W % (Са2+ ) =
W % (Mg 2+ ) =
Определите соотношение компонентов по концентрации и массе. Сделайте выводы по работе.
Лабораторная работа 21
Определение содержания кальция и магния
в водной вытяжке почвы
Задание. Определите комплексонометрически содержание кальция и магния в почве, сравните полученные данные с литературными.
Ход работы
1. Приготовление водной почвенной вытяжки
1.1. Взвесьте на ТВ 20 г измельченной почвы. Перенесите ее в коническую колбу объемом 250 мл, прибавьте 100 мл прокипяченной (для
удаления CO2) дистиллированной воды, закройте пробкой и встряхивайте 3-5 минут.
1.2. Профильтруйте предварительно взмученную водную вытяжку
через складчатый фильтр. Если фильтрат окажется мутным, то фильтрование повторите снова через тот же фильтр.
2. Определение суммарного содержания ионов Ca2+, Mg2+
2.1. В колбу для титрования поместите с помощью мерной пипетки
10 мл исходной почвенной вытяжки, прибавьте 1 мл аммонийного
буферного раствора и сухой индикатор хромоген черный. Смесь от184
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
титруйте 0,05N ЭДТА до перехода винно-красной окраски в синюю
(как при определении общей жесткости воды). Проведите 2-3 титрования, найдите среднее значение.
2.2. Суммарное число ммоль Ca2+, Mg2+ в 100 г почвы вычислите по
формуле:
C N , ÝÄÒÀ  VÝÄÒÀ  500
2+
2+
n (Ca , Mg ) =
=
Vâûòÿæêè
3. Определение содержания ионов Ca2+
3.1. В колбу для титрования поместите с помощью мерной пипетки
10 мл исходной почвенной вытяжки, прибавьте 0,5 мл 2N NaOH и сухой индикатор мурексид. Смесь медленно оттитруйте 0,05N ЭДТА до
перехода розовой окраски в сине-фиолетовую, не исчезающую 3 минуты. Проведите 2-3 титрования, найдите среднее значение.
3.2. Число ммоль Ca2+ в 100 г почвы вычислите по формуле:
C N , ÝÄÒÀ  VÝÄÒÀ  500
2+
n (Ca ) =
=
Vâûòÿæêè
4. Определение содержания ионов Mg2+
Число ммоль Mg2+ в 100 г почвы вычислите по формуле:
n (Mg2+) = n (Ca2+, Mg2+) – n (Ca2+) =
5. Определение содержания ионов Ca2+, Mg2+ в мг
5.1. Выразите содержание ионов в мг/100 г почвы, применив формулы: g (Ca2+) = n (Ca2+) • МЭ (Ca2+) =;
g (Mg2+) = n (Mg2+) • МЭ (Mg2+) =
5.2. Определите содержание ионов Ca2+, Mg2+ в мг/кг почвы. Для этого результаты, полученные в п.5.1, умножьте на 10.
6. Сравните полученные результаты с литературными данными (по
содержанию этих ионов в дерново-подзолистых почвах):
(Ca2+) = 50 - 100 мг/кг,
(Mg2+) = 20 - 30 мг/кг.
Сделайте выводы по работе.
Вопросы для самоконтроля
1. Комплексонометрическое титрование: сущность, особенности, практическое
применение.
2. Стандартные и стандартизированные растворы в комплексонометрии. Алгоритмы их приготовления.
3. Способы фиксирования точки эквивалентности в комплексонометрии.
4. Металлохромные индикаторы. Виды, принцип их действия.
5. Условия титрования в комплексонометрии.
185
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
6. Методика стандартизации рабочего раствора комплексонометрии.
7. Практическое применение комплексонометрии при анализе природных объектов. Методика выполнения анализов.
8. Как можно комплексонометрически определить содержание кальция и магния в смеси; сульфат-ионов? Дайте мотивированный ответ.
9. Предложите методику определения содержания кальция и магния в воде.
10. Почему при определении общей жесткости воды в качестве индикатора используется хромоген черный (эриохром), а не мурексид? Дайте мотивированный ответ.
§ 11. Методы осаждения (осадительное титрование)
Методы осаждения основаны на реакциях образования малорастворимых соединений при взаимодействии определяемого вещества и
титранта.
Аргентометрия
Метод осадительного титрования, где титрантом является нитрат серебра – AgNO3.
Лабораторная работа 22
Стандартизация раствора нитрата серебра по хлориду натрия
1. Приготовление первичного стандарта (установочного вещества)
метода аргентометрии
Задание. Приготовьте 50 мл 0,02N раствора хлорида натрия –
NaCl. По какой навеске? Почему?
1.1. Расчет навески
fЭ, (NaCl) =
МЭ, (NaCl) =
gтеор., (NaCl) =
1.2. Взятие навески. На каких весах? Каким образом?
Чему равна g практ., (NaCl) = ?
1.3. Растворение навески. Как это сделать?
1.4. Расчеты. Какие? По каким формулам?
2. Приготовление рабочего раствора метода аргентометрии
Задание. Приготовьте 2 литра 0,01N раствора нитрата серебра –
AgNO3 (готовят лаборанты).
Как это сделать? Перечислите основные операции, сделайте
необходимые расчеты.
186
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3. Стандартизация рабочего раствора
Задание. Проведите стандартизацию раствора нитрата серебра
раствором хлорида натрия.
3.1. Напишите основные уравнения.
3.2. Проведите 2-3 титрования, соблюдая все условия. Результаты запишите в таблицу 22.
Таблица 22
№ V устан. вещеп/п ства (NaCl) с
СN =
V титранта
(AgNO3)
3.3. Расчеты: СN (AgNO3) =
Условия титрования
1. Титрование прямое, индикаторное.
2. В пипетке или бюретке всегда AgNO3 – титрант.
3. В колбе для титрования 1 мл NaCl
+ 1 капля индикатора K2CrO4.
4. Среда нейтральная, энергичное перемешивание.
5. Титровать раствор от желтой
окраски через помутнение (образование белого осадка) до образования
оранжевого осадка от 1 изб. капли
титранта, V которой надо вычесть.
Т (AgNO3) =
Т (AgNO3 / NaCl) = .
Лабораторная работа 23
Определение содержания бромид-ионов (хлорид-ионов)
в технической соли методом Мора
Задание. На ТВ отвесьте 0,1 г выданной вам соли, навеску количественно перенесите в мерную колбу на 50 мл и растворите. Раствор
перелейте в чистую посуду. Определите массовую долю (W%) бромид-ионов (хлорид-ионов) в образце.
1. Напишите уравнения.
2. Определите титрант и основные условия титрования для решения
данной задачи.
3. Проведите 2-3 титрования и заполните таблицу (образец – см. табл.
22).
4. Сделайте расчеты: СN теор., (соли) =
СN практ., (соли) =
Т (соли) =
Т (р / оп. соль) =
Т (р /оп. Г- *) =
g практ., (соли) =
W%теор. (Г- ) =
W%практ. (Г- ) =
187
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
* Г- - галогенид-ион (Br- или Cl -, в зависимости от соли, выданной
вам преподавателем).
Лабораторная работа 24
Определение содержания хлорид-ионов в водопроводной воде
Задание. Определите содержание хлорид-ионов в водопроводной воде методом Мора и сравните полученные данные с ПДК (Cl-) =
= 350 мг/л.
Ход работы
Возьмите в колбу для титрования на 250 мл 100 мл водопроводной воды, добавьте 1-2 капли индикатора K2CrO4 и оттитруйте смесь
стандартным раствором AgNO3 до появления слабо-розового осадка
от 1 избыточной капли титранта. Проведите 2-3 титрования, заполните таблицу (образец - см. табл. 19). Рассчитайте содержание хлоридионов в воде по формуле:
TAgNO3 / Cl  V AgNO3  1000
g (Cl ) =
=
VH 2O
T (AgNO3/ Cl-) =
Сделайте выводы по работе.
Лабораторная работа 25
Определение содержания иодид-ионов
в растворе методом Фаянса
Задание. Определите концентрацию, навеску и содержание иодид-ионов (W%) в выданном вам растворе KI методом Фаянса.
1. Напишите необходимые уравнения.
2. Проведите 2-3 титрования, соблюдая необходимые условия.
Результаты занесите в таблицу 23.
3. Сделайте расчеты: СN, KI =
Т (AgNO3 / I-) =
g практ., (KI) =
W%теор. (I -) =
W%практ. (I -) =
188
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 23
№
V
п/п определяемого
вещества (KI)
V титранта
(AgNO3)
Условия титрования
1. Титрование прямое, индикаторное.
2. В пипетке или бюретке всегда AgNO3 –
титрант.
3. В колбе для титрования 2 мл KI + 1 мл
2N СН3СООН (для среды) + 2 капли индикатора эозина.
4. Титровать медленно, энергичное перемешивая.
5. Титровать раствор от оранжевой
окраски через желтый осадок до образования малинового осадка и прозрачного
раствора над ним от 1 изб. капли титранта, V которой надо вычесть.
Вопросы для самоконтроля
1. Методы осаждения: сущность, классификация, области применения.
2. Аргентометрическое титрование: сущность, методы, виды титрования, практическое применение.
3. Первичный и вторичный стандарты в аргентометрии. Алгоритмы их
приготовления.
4. Способы фиксирования точки эквивалентности в аргентометрии.
5. Условия титрования в методах Мора и Фаянса.
6. Методика стандартизации рабочего раствора в аргентометрии.
7. Сравнительная характеристика методов Мора и Фаянса: общее, различия.
8. Методики определения галогенид-ионов в солях и природных объектах аргентометрическими методами.
9. Принципы действия индикатора-реагента, адсорбционных индикаторов в аргентометрии.
10. Как методом Фаянса можно определить хлорид-ионы? Предложите
соответствующую методику.
Роданометрия
Метод осадительного титрования, где титрантом является роданид аммония (калия) – NH4SCN (КSCN).
189
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Лабораторная работа 26
Стандартизация раствора роданида аммония нитратом серебра
1. Приготовление рабочего раствора метода роданометрии
Задание. Приготовьте 50 мл 0,02N раствора роданида аммония –
NH4SCN.
1.1. Расчет навески. Как сделать? По каким формулам? Чему равна
gтеор. (NH4SCN) =?
1.2. Взятие навески. Как проводится и почему? При взятии навески
добавьте к рассчитанному количеству 10% . Почему?
1.3. Растворение навески. Какова методика выполнения?
2. Стандартизация рабочего раствора
Задание. Проведите стандартизацию раствора роданида аммония раствором нитрата серебра.
2.1. Напишите основные уравнения реакций стандартизации. Сколько
их? Почему?
2.2. Проведите 2-3 титрования, соблюдая все условия. Результаты запишите в таблицу 24.
Таблица 24
№ V устан. вещеп/п ства (AgNO3) с
СN =
2.3. Расчеты:
V титранта
(NH4SCN)
Условия титрования
1. Титрование прямое, индикаторное.
2. В пипетке или бюретке всегда
NH4SCN – титрант.
3.В колбе для титрования 2 мл AgNO3
+
1
капля
индикатора
(NH4)Fe(SO4)2•12H2O.
4. Среда кислая, но кислота не добавляется (почему?), энергичное перемешивание.
5. Титровать от бесцветного раствора
через помутнение (образование белого
осадка) до бледно-розовой окраски
раствора над осадком от 1 изб. капли
титранта, V которой надо вычесть.
СN (NH4SCN) =
Т (NH4SCN / AgNO3) = .
190
Т (NH4SCN) =
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Лабораторная работа 27. Определение содержания
галогенид-ионов в растворе методами осаждения
Задание. Отвесьте на ТВ 0,1 г выданной Вам соли, растворите
навеску в мерной колбе на 50 мл. Определите теоретическую и практическую концентрации раствора и W% (Г-), используя методы Мора или Фаянса и Фольгарда. Сделайте выводы по работе.
Метод Мора или Фаянса
1. Определите титрант, вид титрования, напишите
основные
уравнения. Сколько их? Почему?
2. Определите условия титрования и оттитруйте раствор 2-3 раза.
3. Заполните таблицу (образец – см. табл. 22 или 23).
4. Сделайте расчеты: СN теор., (соли) =
СN практ., (соли) =
g практ., (соли) =
Т (AgNO3 / Г ) =
W %теор. ( Г ) =
W % практ. ( Г-) =
* Г- - галогенид-ион (Br-, Cl - или I- в зависимости от соли, выданной
вам преподавателем).
Таблица 25
№
V
V
V
Условия титрования
п/п определяемог титранта титранта
о вещества
I
II
NaBr
(AgNO3) (NH4SCN
)
1.
1 мл
5 мл
V1=
1. Обратное, индикаторное тит2.
1 мл
5 мл
V2=
рование.
3.
1 мл
5 мл
V3=
2. Два титранта I и П.
3. В колбе для титрования 1 мл
раствора соли + 5 мл AgNO3
+
2
капли
индикатора
V ср. =
V ср. =
V ср. =
(NH4)Fe(SO4)2•12H2O.
4. В пипетке или бюретке титрант II - NH4SCN.
5. Титровать от белого осадка
(помутнение) и бесцветного
раствора над ним до бледнорозовой окраски раствора над
осадком от 1 изб. капли титранта П, V которой надо вычесть.
Метод Фольгарда
191
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1. Определите титранты, вид титрования, напишите
основные
уравнения. Сколько их? Почему?
2. Определите условия титрования и оттитруйте раствор 2-3 раза.
3. Заполните таблицу 25.
4. Сделайте расчеты: СN теор., (соли) =
СN практ., (соли) =
Vизбыт. (AgNO3) =
Vэквив. (AgNO3) =
g практ., (соли) =
Т (AgNO3 / Г-) =
W %теор. ( Г-) =
W %практ. ( Г-) =
Вопросы для самоконтроля
1. Роданометрическое титрование: сущность, классификация, виды титрования, практическое применение.
2. Первычные и вторичные стандарты в роданометрических методах.
Алгоритмы их приготовления.
3. Условия титрования в роданометрических методах.
4. Способы фиксирования точки эквивалентности в роданометрии.
5. Методика стандартизации рабочего раствора прямой роданометрии.
6. Дайте сравнительную характеристику методов Мора и Фольгарда: общее,
различия.
7. Предложите методику определения содержания галогенид-ионов в растворе
аргентометрическим и роданометрическим методами. Какими? Почему?
8. Предложите методику определения концентрации: хлорида аммония. Дайте
обоснованный ответ.
§ 12. Методы окислительно-восстановительного титрования
Редокс-методы или методы окислительно-восстановительного
титрования основаны на окислотельно-восстановительных реакциях
между определяемым веществом и титрантом. К методам окислительно-восстановительного титрования относятся: перманганатометрия, иодометрия, иодиметрия, дихроматометрия, и др.
Перманганатометрия
Метод окислительно-восстановительного титрования, где в качестве титранта используется стандартный раствор перманганата калия – KMnO4.
192
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Лабораторная работа 28
Стандартизация раствора перманганата калия
по щавелевой кислоте
1. Приготовление первичного стандарта (установочного вещества)
метода перманганатометрии
Задание. Приготовьте 50 мл 0,05 N раствора щавелевой кислоты
– H2C2O4•2H2O (по какой навеске? Почему?).
1.1. Расчет навески
Составьте уравнение полуреакции:
Исходя из уравнения рассчитайте: fЭ (щ. к.) =
МЭ (щ. к.) =
gтеор. (щ. к.) =
gтеор. (щ. к.) + m (пустой капсулы) =
1.2. Взятие навески
Взвешивание ведется сначала на ТВ, а затем на АВ. Почему?
_
m (капсулы с щ. к.) =
m (капсулы с остатками щ. к.) =
g практ. (щ. к.) =
1.3. Растворение навески
Методику растворения смотрите на с. 169-170, п. 3.
1.4. Расчеты: Т (щ. к.) = ;
СN (щ. к.) = ;
Кп = .
2. Приготовление рабочего раствора метода перманганатометрии
Задание. Приготовьте 2 литра 0,05 N раствора перманганата калия - KMnO4 (готовят лаборанты). По какой навеске? Почему?
2.1. Расчет навески. Составьте уравнение полуреакции:
Исходя из уравнения рассчитайте: fЭ =
МЭ =
gтеор. =
+ 10% (на примеси) =
2.2. Взятие навески. Как проводится и почему?
2.3. Растворение навески. Как проводится и почему? Зачем склянку из
темного стекла с приготовленным раствором KMnO4 ставить в темное место на 7-10 дней?
3. Стандартизация рабочего раствора
Задание. Проведите стандартизацию раствора перманганата калия раствором щавелевой кислоты.
3.1. Допишите уравнение стандартизации и расставьте в нем коэффициенты ионно-электронным методом:
KMnO4 + H2C2O4 • 2H2O + H2SO4 =
193
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3.2. Соблюдая все условия, проведите 2-3 титрования и заполните
таблицу 26.
№
п/п
1.
2.
3.
V установочного
вещества (щ. к.) с
СN =
5 мл
5 мл
5 мл
V (средн.) =
V титранта
(KMnO4)
Таблица 26
Условия титрования
1. Прямое, безындикаторное титрование.
2. В пипетке или бюретке всегда
KMnO4 – титрант.
3. В колбе для титрования
V (средн.) = 5 мл H2C2O4•2H2O + 5 мл
2N H2SO4.
4. Колбу со смесью кислот
нагреть до 700С.
5. Титровать горячий раствор сначала медленно, затем быстро от
бесцветной до бледно-розовой
окраски от 1 избыточной капли
титранта, V которой вычесть при
расчетах. Почему?
3.3. Расчеты: СN (KMnO4) =
Т (KMnO4) =
Т (KMnO4 / щ.к.) =
Лабораторная работа 29
Определение содержания железа (П)
в железном купоросе FeSO4•7H2O
Задание. Возьмите мерной пипеткой 5 мл раствора железного
купороса неизвестной концентрации и перенесите в мерную колбу на
50 мл, где на 1/2 объема уже налита дистиллированная вода. Доведите объем до метки водой, закройте пробкой, хорошо перемешайте и
перелейте раствор в чистую посуду. Определите концентрацию выданного Вам раствора и W %, (Fe2+).
1. Допишите до конца уравнение реакции и расставьте в нем коэффициенты ионно-электронным методом:
FeSO4•7H2O + KMnO4 + H2SO4 =
2. Исходя из уравнений полуреакций определите:
fЭ (FeSO4•7H2O ) =
МЭ (FeSO4•7H2O) =
194
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
fЭ (Fe2+) =
МЭ (Fe2+) =
3. Определите титрант и условия титрования для решения данной задачи, приготовленный раствор оттитруйте 2-3 раза и заполните таблицу 27.
№
п/п
V определяемого
вещества (?)
V титранта (?)
с СN=
Таблица 27
Условия титрования
1.
2.
3.
4.Титровать без нагревания. Почему?
5.
4. Сделайте расчеты: СN (FeSO4•7H2O) =
Т(FeSO4•7H2O) =
Т (KMnO4 / FeSO4•7H2O) =
2+
Т (KMnO4 / Fe ) =
g практ. (FeSO4•7H2O) =
2+
W % теор. (Fe ) =
W %практ. (Fe2+) =
Лабораторная работа 30. Определение пероксида водорода
Задание. Определите СN выданного вам раствора пероксида водорода, рассчитайте навеску и С%,(Н2О2).
1. Напишите уравнение реакции, расставьте коэффициенты ионноэлектронным способом.
2. Определите титрант для решения данной задачи и основные условия титрования.
3. Разбавьте задачу водой в 50 раз и проведите 2-3 титрования, заполните таблицу (образец – см. табл. 27) и сделайте расчеты (не забудьте
учесть разбавление).
4. Расчеты: СN (Н2O2) =
g практ. (Н2O2) =
Т (KMnO4 / Н2O2) =
С% (Н2O2) = .
*Лабораторная работа 31
Определение содержания нитрит-ионов в растворе
Задание. Определите содержание нитрит-ионов (W%) в контрольной задаче двумя способами.
1. Напишите уравнения реакций, расставьте коэффициенты ионноэлектронным способом. Какие два вида титрования можно использовать?
195
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2. Определение нитрит-ионов реверсным титрованием. Что это такое? Как это сделать? Проведите анализ, заполните таблицу и сделайте расчеты: СN (NO2-) = .
3. Определение нитрит-ионов обратным титрованием. В колбу для
титрования поместите 2 мл контрольной задачи и 5 мл 2N H2SO4, добавьте 5 мл 0,05N KMnO4. Смесь нагрейте до 70 0С и оттитруйте
0,05 N раствором щавелевой кислоты до обесцвечивания малиновой
окраски от одной капли титранта. Повторите эксперимент 2-3 раза.
Заполните таблицу 28 и сделайте расчеты.
№
п/п
V определяемого V титранта I
вещества (NaNO2)
(KMnO4)
4. Расчеты: Vизб (KMnO4) =
СN (NO2-) =
Т (KMnO4 / NO2-) =
Wтеор. % (NO2-) =
V титранта II
(H2C2O4•2Н2О)
Таблица 28
Условия
титрования
Vэкв (KMnO4) =
g практ. (КNO2-) =
Wпракт. % (NO2-) = .
*Лабораторная работа 32
Определение окисляемости воды по методу Кубеля
Под окисляемостью воды понимают способность веществ,
содержащихся в воде, реагировать с окислителями. Количество
кислорода, требуемое на окисление органических веществ и
восстановителей (Fe2+, NO2-, H2S и др.), дает величину ХПК – химического потребления кислорода. ХПК – это масса кислорода в мг,
необходимая для окисления веществ, содержащихся в 1 л
исследуемой воды (мг О2 / л). Методика определения ХПК зависит
от концентрации хлорид-ионов в воде. Если содержание Cl- меньше
100 мг/л, ХПК определяют в кислой среде (метод Кубеля). Если
содержание Cl- больше 100 мг/л, ХПК определяют в щелочной среде
(метод Шульца).
Задание. Определите окисляемость водопроводной воды по методу Кубеля. Напишите необходимые уравнения реакций. Сделайте
выводы по работе.
196
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Ход работы
В коническую колбу на 250 мл поместите 100 мл исследуемой
воды, прибавьте 10 мл 2N H2SO4 и 10 мл 0,05N KMnO4. Должна появиться интенсивная розовая окраска. Колбу закройте маленькой воронкой, бросьте кусочек фарфора (кипятильник), нагрейте до кипения
и кипятите 10 мин, наблюдая за окраской: если окраска жидкости во
время кипячения сильно ослабеет, то прибавьте еще несколько мл
раствора KMnO4 и снова кипятите. Необходимо добиться такого положения, чтобы при кипячении сохранилась розовая окраска раствора. Зафиксируйте суммарный объем прибавленного KMnO4 (V1).
Снимите раствор с плитки, к горячей жидкости осторожно прибавьте
пипеткой 10 мл 0,05N H2C2O4•2H2O и перемешивайте до тех пор, пока раствор не обесцветится. Избыток прибавленной щавелевой кислоты в горячем растворе оттитруйте тем же раствором KMnO4 (V2).
Рассчитайте ХПК (мг О2 / л) по формуле :
[Ñ N , KMnO 4  (V1  V2 )  C N , H 2 C 2 O4  V H 2 C 2 O4 ]  1000  M Ý ,Î 2
Vâîäû
Повторите опыт, используя дистиллированную воду. Сравните
полученные результаты. Сделайте выводы по работе.
Вопросы для самоконтроля
1. Редокс-методы: сущность, классификация.
2. Способы определения фактора эквивалентности окислителей и восстановителей. Покажите на конкретных примерах.
3. Перманганатометрия. Почему метод так называется? Сущность метода,
практическое применение.
4. Первичный и вторичный стандарты в перманганатометрии. Особенности их
приготовления. Дайте мотивированный ответ.
5. Условия титрования в перманганатометрии. Дайте пояснения.
6. В какой среде проводится перманганатометрическое титрование? Почему?
7. Способы фиксирования точки эквивалентности в перманганатометрии.
8. Какие виды титрования используются в перманганатометрии? Примеры.
9. Особенности перманганатометрического титрования нитритов. Дайте мотивированный ответ.
10. Что такое ХПК? Как его определить?
11. Предложите методику определения концентрации пероксида водорода. Дайте мотивированный ответ.
197
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Иодометрия (титрование заместителя)
Редокс-метод, где используется титрование заместителя. Иод –
I2 выступает в качестве заместителя, а титрантом является тиосульфат
натрия – Na2S2O3•5H2O.
Лабораторная работа 33
Стандартизация раствора тиосульфата натрия
по дихромату калия
1. Приготовление первичного стандарта (установочного вещества)
метода иодометрии
Задание. Приготовьте 50 мл 0,05 N раствора дихромата калия –
К2Cr2O7 (по какой навеске? Почему?).
1.1. Расчет навески
Составьте уравнение полуреакции:
Исходя из уравнения рассчитайте: fЭ =
МЭ =
gтеор. =
gтеор. + m (пустого бюкса) =
1.2. Взятие навески
Взвешивание ведется сначала на ТВ, а затем на АВ. Почему?
Помните, что окрашенные вещества лучше взвешивать не в капсуле, а
в бюксе.
_ m (бюкса с К2Cr2O7) =
m (бюкса с остатками К 2Cr2O7) =
g практ. (К2Cr2O7) =
1.3. Растворение навески
Методику растворения смотрите на с. 169-170.
1.4. Расчеты:
Т (К2Cr2O7) =
СN (К2Cr2O7) =
Кп =
2. Приготовление рабочего раствора метода иодометрии
Задание. Приготовьте два раза по 50 мл 0,05 N раствора тиосульфата натрия – Na2S2O3•5H2O. (По какой навеске? Почему?)
2.1. Расчет навески. Составьте уравнение полуреакции:
Исходя из уравнения рассчитайте: fЭ =
МЭ =
gтеор. =
2.2. Взятие навески. Как проводится и почему? Для стабилизации
раствора Na2S2O3•5H2O (он разлагается под действием CO2 и О2 воз198
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
духа, света и микроорганизмов) добавьте соды Na2CO3 из расчета
10% от навески тиосульфата натрия. Определите, сколько это составит в вашем случае? Необходимое количество соды отвесьте на ТВ.
2.3. Растворение навески
В мерной колбе нужного объема растворите смесь солей
(Na2S2O3•5H2O + Na2CO3). Методику растворения смотрите на с. 169170. Приготовленный раствор перелейте в склянку из темного стекла.
Почему?
3. Стандартизация рабочего раствора
Задание. Проведите стандартизацию раствора тиосульфата
натрия раствором дихромата калия.
3.1. Допишите уравнения стандартизации и расставьте в них коэффициенты ионно-электронным методом: a) K2Cr2O7 + KI + H2SO4 =
;
b) I2 + Na2S2O3•5H2O =
3.2. Соблюдая все условия, проведите 2-3 титрования и заполните
таблицу 29. Объясните роль иодида калия и иода в данной работе.
Таблица 29
Условия титрования
№ V устан. вещеV титранта
п/п ства (К2Cr2O7) с
(Na2S2O3 •
СN =
5H2O)
1. 2 мл
V1= ? + ?
2. 2 мл
V2 = ? + ?
3. 2 мл
V3 = ? + ?
V (средн.) =
1. Титрование заместителя, индикаторное.
2. В пипетке или бюретке всегда
Na2S2O3•5H2O – титрант.
3. В колбе для титрования 2 мл
К2Cr2O7 + 2 мл 2N H2SO4 + 2 мл
5%-го раствора KI.
4. Колбу закрыть и поставить в темное место на 2-3 мин. Зачем?
5. Индикатор – крахмал, добавляется
в конце титрования. Почему?
6. Титровать раствор от бурой
окраски до соломенно-желтой + 2
капли крахмала и затем от синей
окраски до ее исчезновения.
V (средн.) =
3.3. Расчеты: СN (Na2S2O3•5H2O) =
Т (Na2S2O3•5H2O) =
Т (Na2S2O3•5H2O / К2Cr2O7) =
199
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Лабораторная работа 34
Определение содержания свободного хлора в водопроводной воде
Определение основано на свойстве хлора вытеснять эквивалентное количество свободного иода из раствора KI. Допишите до конца
уравнения реакций, расставьте в них коэффициенты ионноэлектронным методом, определите fЭ (Cl2) и МЭ (Cl2):
a) Cl2 + KI =
b) ? + Na2S2O3 • 5H2O =
Задание. Определите содержание свободного хлора в водопроводной воде. Сравните полученные результаты с ПДК (Cl2) в воде,
равной 0,1-0,5 мг/л. Определите, есть ли превышение ПДК, если да,
то во сколько раз. Дайте рекомендации по улучшению качества этой
воды.
Ход работы
В колбу для титрования на 250 мл, снабженную притертой
пробкой, поместите 100 мл водопроводной воды, 0,5 г KI и 10 мл
2N H2SO4, поставьте колбу со смесью в темное место на 5 минут. Выделившийся иод оттитруйте тиосульфатом натрия индикаторным
способом. При этом помните, что если окраска раствора в колбе довольно светлая, то крахмал можно добавлять сразу перед титрованием. Самостоятельно составьте таблицу (образец – см. табл. 29) и заполните ее. Рассчитайте содержание свободного хлора в водопроводной воде (г/л) по формуле:
TNa2 S 2 O3 / Cl 2  V Na2 S 2 O3  1000
g (Cl2) =
=
VÍ 2Î
T (Na2S2O3 • 5H2O / Cl2) =
Сделайте выводы по работе.
Лабораторная работа 35
Определение содержания меди (П) в медном купоросе
Задание. На ТВ отвесьте 0,5 г CuSO4•5H2O, навеску количественно перенесите в мерную колбу на 50 мл и растворите. Раствор
перелейте в чистую посуду. Определите теоретическую и практическую концентрации полученного раствора и W % (Cu2+).
1. Допишите до конца основные уравнения и расставьте в них коэффициенты ионно-электронным методом:
CuSO4 • 5H2O + KI =
I2 + Na2S2O3 • 5H2O =
200
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2. Определите титрант для решения данной задачи и основные условия титрования.
3. Проведите 2-3 титрования, заполните таблицу 30 и сделайте расчеты.
№
п/п
V определяемого
вещества (?)
Таблица 30
Условия титрования
V титранта (?)
с СN=
1.
2.
3.
4.
5.
6. Титровать раствор с белым
осадком от бурой окраски до соломенно-желтой + 2 капли крахмала и затем до обесцвечивания
синей окраски.
4. Сделайте расчеты: СN теор.
СN практ. (CuSO4•5H2O) =
Т (CuSO4•5H2O) =
Т (Na2S2O3•5H2O / CuSO4•5H2O) =
Т (Na2S2O3•5H2O / Cu2+) =
g практ. (CuSO4•5H2O) =
W %, теор. (Cu2+) =
W %, практ. (Cu2+) = .
(CuSO 4 •5H2 O)
=
Лабораторная работа36. Определение пероксида водорода
Задание. Определите СN выданного вам раствора пероксида водорода, рассчитайте навеску и С%, (Н2О2).
1. Напишите необходимые уравнения реакций, расставьте в них коэффициенты ионно-электронным способом.
2. Определите титрант для решения данной задачи и основные условия титрования.
3. Разбавьте задачу водой в 50 раз и проведите 2-3 титрования, заполните таблицу (образец – см. табл. 29) и сделайте расчеты (незабудьте
учесть разбавление).
4. Расчеты: СN (Н2O2) =
g практ. (Н2O2) =
Т (Na2S2O3•5H2O / Н2O2 ) =
С% (Н2O2) =
201
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
*Лабораторная работа 37
Иодометрическое определение ацетона в воде
Определение основано на следующих химических реакциях:
I2 + KOH = KI + KIO + H2O;
(CH3)2CO + KIO → CHI3 + CH3COOK + KOH, уравняйте их ионноэлектронным методом. При подкислении реакционной смеси вновь
выделится иод, который можно оттитровать тиосульфатом натрия.
Задание. Определите CN, C%, g ацетона в задаче.
Ход работы
В колбу для титрования с притертой пробкой поместите 1 мл задачи, добавьте при перемешивании 5 мл 0,05N I2 и 2 мл 10%-го раствора КОН. (Если СN I2<0,05, то объем I2 необходимо увеличить).
Смесь оставьте при комнатной температуре в темном месте на
10-15 мин, часто встряхивая. Раствор подкислите ≈ 2 мл H2SO4 (1:5) и
через
2
мин
оттитруйте
выделившийся
избыток
иода
0,05N Na2S2O3•5Н2О 2-3 раза индикаторным способом. Параллельно
проведите холостой опыт, заменив исследуемый раствор таким же
объемом дистиллированной воды.
Vтитранта = Vхол.,Na2S2O3 – Vпр. Na2S2O3. Самостоятельно составьте таблицу (образец – см. табл. 29) и заполните ее.
Рассчитайте: CN (ацетона) =
g (ацетона) =
С% (ацетона) =
Иодиметрия (прямое титрование)
Редокс-метод, где используется прямое титрование и рабочим
раствором является иод – I2.
Лабораторная работа 38
Стандартизация раствора иода по тиосульфату натрия
1. Приготовление рабочего раствора метода иодиметрии
Задание. Приготовьте 1 литр 0,05 N раствора иода - I2. (Готовят
лаборанты.) По какой навеске? Почему?
1.1. Расчет навески
Составьте уравнение полуреакции:
Исходя из уравнения рассчитайте:
fЭ =
МЭ =
gтеор. =
1.2. Взятие навески. Как проводится и почему?
1.3. Растворение навески
202
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В мерную колбу на 1 л налейте 100 мл 25%-го раствора KI (в
нем иод растворяется лучше, чем в воде), перенесите количественно
всю навеску. После полного растворения кристалликов иода доведите
объем до метки дистиллированной водой, перемешайте и
приготовленный раствор перелейте в склянку из темного стекла.
Почему?
2. Стандартизация рабочего раствора
Задание. Проведите стандартизацию раствора иода раствором
тиосульфата натрия.
2.1. Напишите основное уравнение, расставьте в нем коэффициенты.
2.2. Самостоятельно определите условия титрования безындикаторным и индикаторным способами.
2.3. Проведите 2-3 титрования и заполните таблицу 31.
№ V устан. вещества
(Na2S2O3•5H2O) с СN =
Таблица 31
Условия титрования
V титранта
(I2)
1.
2.
3.
4.
5.
6.
2.4. Расчеты: СN (I2) =
Т (I2) =
Т (I2 / Na2S2O3•5H2O) =
Лабораторная работа 39
Определение содержания аскорбиновой кислоты в растворе
Задание. На ТВ отвесьте 0,2 г аскорбиновой кислоты – С6Н8О6,
навеску количественно перенесите в мерную колбу на 50 мл и растворите. Раствор перелейте в чистую посуду. Определите теоретическую и практическую концентрации полученного раствора, рассчитайте абсолютную и относительную погрешности.
1. Основное уравнение: С6Н8О6 + I2 = С6Н6О6 + НI. Уравняйте ионноэлектронным методом, определите fЭ и МЭ окислителя и восстановителя.
2. Определите титрант и основные условия титрования.
203
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3. Проведите 2-3 титрования, заполните таблицу 32 и сделайте расчеты.
№
п/п
V определяемого
вещества (?)
V титранта (?)
с СN=
Таблица 32
Условия титрования
1.
2.
3.
4. В колбе для титрования по
2 мл аскорбиновой и серной (2N)
кислот + 2 капли крахмала.
5.
4. Сделайте расчеты: СN теор.
СN практ. (кислоты) =
Dабс. =
Dотн. =
(кислоты)
=
*Лабораторная работа 40
Определение β-нафтола в растворе методом отдельных навесок
Задание. Определите содержание β-нафтола – С10Н8О (W%) в
техническом образце.
Ход работы
1. β-нафтол – С10Н8О - определяется иодиметрически в присутствии NaHCO3 (рН 7-8) по уравнению: С10Н8О + I2 = С10Н7IО + НI.
Уравняйте ионно-электронным способом и определите fЭ и МЭ окислителя и восстановителя.
2. Навеску β-нафтола (0,05 г), взвешенную на АВ, поместите в
коническую колбу на 250 мл, добавьте 1 мл 5%-го раствора NaOH и
10 мл дистиллированной воды, перемешайте до полного растворения
навески. В полученный раствор добавляйте по каплям 2N HCl до рН
1-2. К полученной смеси прибавьте 5-10 капель 1%-го раствора крахмала и оттитруйте примеси, содержащиеся в техническом β-нафтоле,
стандартным раствором иода до появления синего окрашивания (объем израсходованного раствора иода при дальнейших расчетах не
учитывать). Затем к титруемому раствору добавьте 100 мл дистиллированной воды и 2,5 г NaHCO3 (взвешенного на ТВ). Смесь при
энергичном перемешивании оттитруйте стандартным раствором иода
до появления синего окрашивания, не исчезающего 1 мин. Парал204
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
лельно проведите определение не менее трех проб. Заполните таблицу 33.
№
п/п
g определяемого
вещества (?)
V титранта (?)
с СN=
Таблица 33
Условия титрования
3. Расчеты. Рассчитайте в каждом случае, концентрацию,
навеску и W% β-нафтола в техническом образце. Найдите среднее
значение. Сделайте выводы по работе.
Вопросы для самоконтроля
1. Что лежит в основе метода иодометрии? Вид титрования, практическое применение.
2. Что лежит в основе метода иодиметрии? Вид титрования, практическое
применение.
3. Рабочие растворы, установочные вещества иодометрии. Алгоритмы их пр иготовления.
4. Рабочие растворы, установочные вещества иодиметрии. Алгоритмы их приготовления.
5. Способы фиксирования точки эквивалентности в иодометрии, иодиметрии.
6. Условия титрования в иодометрии. Дайте обоснованный ответ.
7. Условия титрования в иодиметрии. Дайте обоснованный ответ.
8. Методики стандартизации рабочих растворов методов иодометрии, иодиметрии.
9. Особенности приготовления рабочих растворов иодометрии, иодиметрии.
10. Индикатор методов иодометрии, иодиметрии и его особенности.
11. Методика определения содержания аскорбиновой кислоты в растворе.
12. Методика определения содержания меди в растворе.
13. Особенности определения содержания β-нафтола в образце.
*Дихроматометрия
Редокс-метод, где в качестве титранта используется стандартный раствор дихромата калия – K2Cr2O7, который готовится по точной навеске. В качестве индикаторов в данном методе используют
дифениламин, дифенилбензидин и др.
205
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Лабораторная работа 41
Дихроматный метод определения содержания железа (П)
в железном купоросе FeSO4•7H2O
Задание. Возьмите мерной пипеткой 5 мл раствора железного
купороса неизвестной концентрации и перенесите в мерную колбу на
50 мл, где на 1/2 объема уже налита дистиллированная вода. Доведите объем до метки водой, закройте пробкой, хорошо перемешайте и
перелейте раствор в чистую посуду. Определите концентрацию полученного раствора и W % (Fe2+).
1. Приготовьте 50 мл 0,05 N раствора титранта по методике, описанной на с. 196-197.
2. Напишите необходимые уравнения реакций и уравняйте их ионноэлектронным методом.
3. Исходя из уравнений полуреакций определите:
fЭ (FeSO4•7H2O ) =
МЭ (FeSO4•7H2O) =
2+
fЭ (Fe ) =
МЭ (Fe2+) =
4. Приготовленный раствор оттитруйте 2-3 раза и заполните таблицу
34.
№
п/п
V определяемого
вещества (?)
Таблица 34
Условия титрования
V титранта (?)
с СN=
1. Прямое, индикаторное титрование.
2. В пипетке или бюретке всегда
K2Cr2O7 – титрант.
3. В колбе для титрования 5 мл
FeSO4•7H2O + 3 мл 2N H2SO4 + 2 мл
Н3РО4! + 1 каплю 1%-го раствора
дифениламина
(приготовлен
на
H2SO4!).
4. Титровать смесь от бесцветной до
устойчивой сине-фиолетовой окраски
раствора от 1 избыточной капли титранта, V которой вычесть при расчетах.
5. Сделайте расчеты: СN (FeSO4•7H2O) =
Т (FeSO4•7H2O) =
Т (K2Cr2O7 / Fe2+) =
W %, теор. (Fe2+) =
206
Т (K2Cr2O7 / FeSO4•7H2O) =
g практ. (FeSO4•7H2O) =
W %, практ. (Fe2+) =
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Лабораторная работа 42
Дихроматный метод определения окисляемости воды
Сущность арбитражного метода определения ХПК (см. Л.Р. 32,
с. 195) заключается в окислении органических веществ дихроматом
калия. Ускоряет окисление органических веществ добавление
Ag2SO4. Анализу мешают Cl-, NO3-.
Задание. Определите окисляемость сточной воды дихроматным
(арбитражным) методом. Напишите необходимые уравнения реакций.
Сделайте выводы по работе.
Ход анализа
1. Приготовьте 100 мл титранта I - 0,25N K2Cr2O7 (см. с. 196-197,
п. 1).
2. Приготовьте 250 мл титранта П – 0,25N раствор соли Мора –
(NH4)2Fe(SO4)2•6H2O, перед растворением навески в мерную колбу
добавьте 5 мл H2SO4!, зачем?
3. Определите точную концентрацию соли Мора стандартизацией
0,25N K2Cr2O7 (см. Л.Р. № 41).
4. Возьмите 20 мл пробы сточной воды (или меньший объем, который доводится до 20 мл дистиллированной водой) и поместите в
круглодонную колбу на 250 мл со шлифом. Прибавьте 10 мл
0,25N K2Cr2O7, 0,4 г HgSO4 (если в пробе много Cl-, эту добавку увеличивают), 0,4 г Аg2SO4 и кусочек фарфора (кипятильник). Смесь хорошо перемешайте и осторожно прилейте к ней 30 мл H2SO4!. В колбу вставьте пришлифованный обратный холодильник, нагрейте смесь
до кипения и кипятите 2 часа.
5. Смесь охладите, отсоедините холодильник, прибавьте в колбу
100 мл дистиллированной воды, снова охладите, прибавьте 5 капель
раствора N-фенилантраниловой кислоты. Избыток K2Cr2O7 оттитруйте 0,25N раствором соли Мора до изменения окраски индикатора от
вишнево-фиолетовой до зеленой.
6. Параллельно проведите холостой опыт, где вместо сточной воды
берется 20 мл дистиллированной воды.
7. Расчет ХПК (мг О2 / л) выполните по формуле:
(V  V2 )  C N  8  1000
ХПК = 1
= ,
Vâîäû
где V1 – объем раствора соли Мора, пошедший на титрование холостой пробы, мл; V2 - объем раствора соли Мора, пошедший на титро207
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
вание анализируемой пробы, мл; CN –концентрация стандартного
раствора соли Мора, м/л; 8 – молярная масса эквивалента кислорода,
г/м.
8. Таким способом можно определить окисляемость и менее загрязненных вод. В этом случае окисление проводится 0,025N раствором
дихромата калия, а титрование – 0,025N раствором соли Мора.
Определение ХПК ускоренным методом
Ход анализа
1. Приготовьте 50 мл титранта I - 0,25 N K2Cr2O7 (см. с. 196-197,
п. 1).
2. Приготовьте 50 мл титранта П – 0,25 N раствор соли Мора –
(NH4)2Fe(SO4)2•6H2O, перед растворением навески в мерную колбу
добавьте 1 мл H2SO4!, зачем?
3. Определите точную концентрацию соли Мора стандартизацией
0,25N K2Cr2O7 (см. Л.Р. № 41).
4. Возьмите 5 мл сточной воды, добавьте 2,5 мл 0,25N K2Cr2O7, затем
0,2 г HgSO4 и при перемешивании – 15 мл H2SO4!. При этом температура раствора поднимется выше 100 0С.
5. Через 2 мин раствор охладите до комнатной температуры, добавьте
100 мл дистиллированной воды и оттитруйте избыток дихромата калия, как в арбитражном методе (см. выше п. 5).
6. Параллельно проведите холостой опыт с 5 мл дистиллированной
воды.
7. Расчет делается так же, как в арбитражном методе.
208
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Алексеев В.Н. Курс качественного химического полумикроанализа. М.: Химия, 1973. 584 с.
2. Аналитическая химия. Химические методы анализа /Под ред.
О.М. Петрухина. М.: Химия, 1992. 400 с.
3. Жаркова Г.М. Аналитическая химия. Качественный анализ. СПб.:
Химия, 1993. 319 с.
4. Иванов В.Г., Гева О.Н., Гаверова Ю.Г. Практикум по органической химии. М.: Академия, 2000. С. 40-178.
5. Крешков А.П. Основы аналитической химии. Теоретические основы. Качественный анализ. М.: Химия, 1976. 472 с.
6. Крешков А.П., Ярославцев А.А. Курс аналитической химии. Качественный анализ. М.: Химия, 1981. 410 с.
7. Логинов Н.Я., Воскресенский А.Г., Солодкин И.С. Аналитическая
химия. М.: Химия, 1979. 480 с.
8. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. М.: Химия,
1989. 447 с.
9. Мурашова В.И., Тананаева А.Н., Ховякова Р.Ф. Качественный
химический дробный анализ. М.: Химия, 1976. 280 с.
10. Органическая химия / Под ред. Тюкавкиной Н.А. М.: Медицина,
1989. 432 с.
11. Основы аналитической химии: В 2 кн. Т. 1 / Под ред. Золотова
Ю.А. М.: Высш. шк., 2000. 352 с.
12. Основы аналитической химии. Практическое руководство / Под
ред. Золотова Ю.А. М.: Высш. шк., 2001. 464 с.
13. Пискарева С.К., Барашков К.М., Ольшанова К.М. Аналитическая
химия. М.: Высш. шк., 1994. 383 с.
14. Полеес М.Я., Душечкина И.Н. Аналитическая химия. М.: Медицина, 1994. 304 с.
15. Пономарев В.Д. Аналитическя химия. Ч. 1. М.: Высш. шк., 1982.
288 с.
16. Посыпайко В.И., Козырева Н.А., Логачева Ю.П. Химические методы анализа. М.: Высш. шк., 1989. 448 с.
17. Харитонов Ю.Я. Аналитическая химия: В 2 кн. Т. 1. М.: Высш.
шк., 2001. 615 с.
18. Цитович И.К. Курс аналитической химии. М.: Высш. шк., 1994.
495 с.
209
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
19. Аналитическая химия. Химические методы анализа /Под ред.
О.М. Петрухина. М.: Химия, 1992. 400 с.
20. Ананьевская М.Г., Щекатурина Л.Г. Руководство по химическому анализу воды. Новочеркасск, 1969.
21. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М.:
Изд-во МГУ, 1970.
22. Васильев В.П. Аналитическая химия: В 2 кн. М.: Дрофа, 2002.
23. Васильев В.П., Морозова Р.П., Кочергина Л.А. Практикум по аналитической химии. М.: Химия, 2000. 328 с.
24. Вода питьевая. Методы анализа. Государственные стандарты. М.:
Изд-во стандартов, 1994.
25. Деррфель К. Статистика в аналитической химии. М.: Мир, 1994.
270 с.
26. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. М.: Химия,
1989. 447 с.
27. Основы аналитической химии: В 2 кн. / Под ред. Ю.А. Золотова
Т. 2. М.: Высш. шк., 2000. 495 с.
28. Основы аналитической химии. Практическое руководство / Под
ред. Ю.А. Золотова М.: Высш. шк., 2001. 464 с.
29. Пискарева С.К., Барашков К.М., Ольшанова К.М. Аналитическая
химия. М.: Высш. шк., 1994. 383 с.
30. Пилипенко А.Т., Пятницкий И.В. Аналитическая химия: В 2 кн.
М.: Химия, 1990.
31. Полеес М.Э., Душечкина И.Н. Аналитическая химия. М.: Медицина, 1994. 304 с.
32. Посыпайко В.И., Козырева Н.А., Логачева Ю.П. Химические методы анализа. М.: Высш.шк., 1989. 448 с.
33. Унифицированные методы анализа вод / Под ред. проф. Ю.Ю.
Лурье. М.: Химия, 1973.
34. Ушакова Н.Н., Николаева Е.Р., Моросанова С.А. Пособие по аналитической химии. Количественный анализ. М.: Изд-во МГУ,
1978. 224 с.
35. Харитонов Ю.Я. Аналитическая химия: В 2 кн. Т. 2. М.: Высш.
шк., 2001. 560 с.
36. Цитович И.К. Курс аналитической химии. М.: Высш. шк., 1994.
495 с.
210
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.......................................................................................................... 5
РАЗДЕЛ 1. КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ ............................................................ 7
§ 1. Лабораторное оборудование .................................................................... 8
ГЛАВА 1. КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ КАТИОНОВ ..................................... 9
§ 2. Первая аналитическая группа катионов Na+, K+, NH4+, Li+ ...................... 9
§ 3. Вторая аналитическая группа катионов Ag+, Pb2+, Hg22+ ........................19
§ 4. Третья аналитическая группа катионов Ba2+, Sr2+, Ca2+ .........................27
§ 5. Анализ смеси катионов 1, 2, 3 аналитических групп .............................33
§ 6. Четвертая аналитическая группа катионов Zn2+, Cr3+, Al3+, Sn (II, IV), As
(III, V) ............................................................................................................39
§ 7. Пятая аналитическая группа катионов Fe2+, Fe3+, Mg2+,.........................51
Mn2+, Bi3+, Sb (III, V) ......................................................................................51
§ 8. Шестая аналитическая группа катионов Cu2+, Co2+, ..............................64
Ni2+, Cd2+, Hg2+ ...............................................................................................64
§ 9. Анализ смеси катионов 4, 5, 6 аналитических групп .............................75
§ 10. Анализ смеси катионов всех шести аналитических групп ...................78
ГЛАВА 2. КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ АНИОНОВ ......................................93
§ 11. Первая аналитическая группа анионов SO42-, SO32-, S2O32-, CO32-, C2O42-,
SiO32-, PO43-, B4O72- (BO2-), AsO33-, AsO43- .....................................................93
§ 12. Вторая аналитическая группа анионов: S2-, Cl-, Br-, I-,........................ 108
IO3 -, BrО3-, SCN- .......................................................................................... 108
§ 13. Третья аналитическая группа анионов: NO2-, NO3-, CH3COO- ............ 114
§ 14. Анализ смеси анионов всех трех аналитических групп ...................... 123
§ 15. Анализ смеси растворимых солей....................................................... 129
§ 16. Анализ сухой соли .............................................................................. 133
*§ 17. Анализ искусственной смеси твердых веществ ................................ 135
*ГЛАВА 3. КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ ПРИРОДНЫХ ОБЪЕКТОВ......... 140
211
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
§ 18. Анализ сплавов ................................................................................... 140
§ 19. Анализ минералов ............................................................................... 143
§ 20. Анализ руд ......................................................................................... 145
РАЗДЕЛ 2. КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ.................................................... 148
ГЛАВА 1. ОСНОВЫ ГРАВИМЕТРИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ........................... 149
§ 1. Лабораторное оборудование ................................................................. 149
§ 2. Основные понятия гравиметрического анализа.................................... 150
§ 3. Расчеты в гравиметрическом анализе ................................................... 151
ГЛАВА 2. ОСНОВНЫЕ ГРАВИМЕТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ........................... 152
§ 4. Методы отгонки .................................................................................... 152
§ 5. Методы осаждения................................................................................ 155
ГЛАВА 3. ОСНОВЫ ТИТРИМЕТРИЧЕСКОГО АНАЛИЗА............................ 164
§ 6. Лабораторное оборудование ................................................................. 164
§ 7. Основные понятия титриметрического анализа ................................... 165
§ 8. Расчеты в титриметрическом анализе................................................... 166
ГЛАВА 4. ОСНОВНЫЕ ТИТРИМЕТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ........................... 171
§ 9. Методы нейтрализации (кислотно-основное титрование) .................... 171
§ 10. Метод комплексонометрии ................................................................. 180
(комплексонометрическое титрование)....................................................... 180
§ 11. Методы осаждения (осадительное титрование) .................................. 186
§ 12. Методы окислительно-восстановительного титрования..................... 192
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ............................................................... 209
212
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 12
№
Вес пустого
бюкса
Взвешивания
1
2
3
Вес бюкса
с навеской
до сушки
Навеска до
сушки
(g1)
Вес бюкса с навеской после сушки
Взвешивания
1
2
3
Навес- W%
W%
ка по- H2O
H2O
сле
теор. практ.
сушки
(g2)
Погрешности
Dабс. Dотн.
Выданный
кристаллогидрат
Таблица 14
№
Вес капсулы с
навеской
Вес пустой
капсулы
(с остатками)
Навеска Вес пустого Вес тигля с навес- Вес просоли
тигля
кой
каленной
(g1)
после прокаливаГФния
BaSO4
(g2)
ВзвешиваВзвешивания
ния
1 2 3
1
2
3
213
W%
Ba2+
теор.
W%
Ba2+
практ.
Погрешности
Dабс.
Dотн.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
214
Документ
Категория
Химические науки
Просмотров
456
Размер файла
2 167 Кб
Теги
анализа, метод, 2397, химические
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа