Частные реакции и ход анализа катионов I, II, II

15.5. Металлическая медь вытесняет ионы ртути (II) из растворов ее солей, при этом выделяется металлическая ртуть:

HgCl₂ + Cu = CuCl₂ + Hg

Выполнение реакции. На очищенную медную пластинку (монету) нанести 2 капли соли ртути (II). Пластинку протереть, наблюдать появление блестящего налета, характерного для ртути.

СОЛИ РТУТИ ЯДОВИТЫ! ХОРОШО ВЫМЫТЬ ПОСЛЕ ВЫПОЛНЕНИЯ РЕАКЦИИ РУКИ!

 

 

 

 

16. КАЧЕСТВЕННЫЕ РЕАКЦИИ КАТИОНА Co²⁺.

16.1. Действие группового реактива NH₄OH.

 Аммиак дает с солями ртути  Co (II) синий осадок основной соли:

Co(NO₃)₂ + NH₄OH = Co(OH)NO₃↓ + NH₄NO₃

Этот осадок растворяется в избытке  NH₄OH с образованием комплексного соединения грязно-желтого цвета.

Co(OH)NO₃ + 7 NH₄OH = [Co(NH₃)₆] (OH)₂ + NH₄NO₃ + 6H₂O

При стоянии на воздухе раствор  постепенно краснеет вследствие образования комплексов кобальта (III), более устойчивого, чем комплекс кобальта (II).

4[Co(NH₃)₆](OH)₂ + O₂ + 2H₂O = 4[Co(NH₃)₆](OH)₃

Выполнение реакции. К 2 каплям соли кобальта (II) прибавить 1-2 капли NH₄OH. Наблюдать образование синего осадка основной соли кобальта (II). Добавить еще 6-8 капель аммиака до образования грязно-желтого комплекса [Co(NH₃)₆](OH)₂. Дать ему постоять на воздухе. Наблюдается переход окраски из грязно-желтой в красную.

16.2. Едкие щелочи образуют с солями кобальта (II) синий осадок основной соли:                   CoSO₄ + 2KOH = (CoOH)₂SO₄↓ + K₂SO₄

При дальнейшем стоянии и прибавлении  щелочи и нагревании осадок превращается в гидрокись кобальта (II) розового цвета:

Co(OH)₂SO₄ + 2KOH = 2Co(OH)₂↓ + K₂SO₄

На воздухе осадок Co(OH)₂ постепенно буреет, превращаясь в гидроокись кобальта (III):

4Co(OH)₂ + O₂ + 2H₂O = 4Co(OH)₃

Выполнение реакции. К 2-3 каплям соли кобальта прибавляют 1-2 капли щелочи. Наблюдают образование синего осадка основной соли кобальта, который при добавлении 2-3 капель щелочи и при нагревании превращается в Co(OH)₂ розового цвета. При стоянии на воздухе буреет.

16.3. Роданид калия или аммония с солями кобальта (II) образует синий комплекс:

CoCl₂ + 4NH₄SCN = (NH₄)₂[Co(SCN)₄] + 2NH₄Cl

Этот комплекс устойчив в растворе, содержащем 50% ацетона, или в этиловом спирте.

Реакции мешают катионы Fe³⁺, которые дают с роданидом аммония кроваво-красную окраску; она маскирует окраску, образуемую Co²⁺. Поэтому Fe³⁺ связывают в комплекс Na₃[FeF₆], прибавляя NaF в виде сухой соли до исчезновения окраски раствора.

Выполнение реакции. К 2 каплям соли кобальта (II) прибавляют немного сухой соли KSCN или NH₄SCN и 5-6 капель 50% ацетона. Сильно встряхивают полученную смесь и дают отстояться. В присутствии кобальта верхний слой окрашивается в синий цвет.

 

 

17. КАЧЕСТВЕННЫЕ РЕАКЦИИ КАТИОНА Ni²⁺.

17.1. Действие  группового реактива NH₄OH.

Аммиак образует с солями никеля (П) сначала зеленый осадок основной соли:

2NiSO₄ + NH₄OH = (NiOH)₂SO₄↓ + (NH₄)₂SO₄

Этот осадок затем растворяется в избытке NH₄OH с образованием комплексной соли синего цвета:

(NiOH)₂SO₄ + 14NH₄OH = 2[Ni(NH₃)₆](OH)₂ + (NH₄)₂SO₄ + 12H₂O

Выполнение реакции. К 2 каплям раствора соли никеля (II) прибавляют по каплям аммиак, следя за переходом образовавшегося вначале зеленого осадка в синий комплекс соли [Ni(NH₃)₆]²⁺.

17.2. Едкие щелочи образуют с солями никеля (II) зеленый осадок:

NiSO₄ + 2KOH = Ni(OH)_2↓ + K₂SO₄

Осадок растворим в кислотах, аммиаке и солях аммония.

Выполнение реакции. К 2-3 каплям соли никеля (II) прибавляют 2-3 капли щелочи. Наблюдают образование зеленого осадка. Проверяют его растворимость в кислотах, аммиаке.

17.3. Диметилглиоксим (реактив Чугаева) образует с солями никеля в аммиачной среде характерный красный осадок внутрикомплексной соли

Осадок диметиглиоксимата никеля растворим в сильных кислотах и щелочах и нерастворим в разбавленных растворах аммиака.

 

Выполнение реакции. В пробирке смешивают 1-2 капли раствора соли никеля, 1-2 капли реактива Чугаева и прибавляют раствор аммиака до слабого запаха. Наблюдают выпадение красного осадка.

Данные всех опытов необходимо занести  в таблицу, составленную по стандартной  форме.

 

 

18. АНАЛИЗ СМЕСИ КАТИОНОВ VI ГРУППЫ.

18.1. Открытие катиона Cu²⁺ целесообразно проводить действием концентрированного раствора гидроксида аммония. В том случае, если окраска получается недостаточно характерная для катиона Cu²⁺, можно провести проверку, для чего необходимо взять 3-4 капли исследуемого раствора, прибавить 2 капли щелочи и образовавшийся осадок нагреть на водяной бане 5 минут (в присутствии катиона Cu²⁺ осадок приобретает черный цвет вследствие образования CuO).

Затем добавить избыток (6 капель) раствора хлорида аммония, перемешать палочкой и отцентрифуговать.

Центрифугат отделить, в осадок добавить 3-4 капли азотной кислоты. К полученному  раствору прилить 8-10 капель концентрированного раствора хлорида аммония. В присутствии катиона Cu²⁺ раствор окрашивается в лазурно-синий цвет.

18.2. Открытие Co²⁺ осуществляется реакцией 16.3.

18.3. Открытие Ni²⁺ осуществляется реакцией 17.3.

18.4. Открытие Cd²⁺. К 3 каплям раствора, содержащего катионы VI группы, добавляют 6 капель серной кислоты и 2-3 кристаллика Na₂S₂O₃ и нагревают 2-3 минуты на водяной бане. Центрифугируют и осадок отбрасывают. В другую пробирку наливают 2 капли H₂SO₄, 2 капли Na₂S, и к этому раствору добавляют 2 капли центрифугата. В присутствии Cd²⁺ выпадает желтый осадок.

18.5. Открытие Hg²⁺ осуществляется реакциями 15.4 и 15.5.

 

 

19. АНАЛИЗ СМЕСИ КАТИОНОВ  IV-V-VI ГРУПП

(Контрольная работа  №2)

Получите у преподавателя раствор, содержащий смесь катионов IV-V-VI групп и разделите на 2 части: одна для систематического анализа, другая для предварительных испытаний и в качестве запасного раствора.

19.1. Внешний  осмотр. Если раствор бесцветен, можно предположить отсутствие цветных ионов. Именно предположить, а не утверждать, так как за бесцветный можно принять слабоокрашенный раствор из-за малого содержания ионов. Если раствор имеет характерную окраску одного из цветных ионов, можно предположить присутствие этого иона.

19.2. Предварительные  испытания.

19.2.1. Обнаружение катиона Fe²⁺ с помощью опыта 7.3.

19.2.2. Обнаружение катиона Fe³⁺ с помощью опыта 8.3.

3. Обнаружение катиона Mn²⁺ с помощью опыта 9.2.
4. Обнаружение  катиона Mg²⁺ с помощью опыта 10.3.
5. Обнаружение катиона  Cd²⁺. К 3 каплям исследуемого раствора прибавляют 8-10 капель суспензии PbS и кипятят в течение 2 минут. Добавляют избыток Na₂SO₄ для полного удаления свинца, центрифугируют, осадок отбрасывают. К центрифугату добавляют по 2 капли Na₂S и H₂SO₄. В присутствии Cd²⁺ образуется желтый осадок.
6. Обнаружение катиона Hg²⁺ с помощью опыта 15.4 и 15.5.

19.3. Систематический  анализ.

19.3.1. Отделение IV группы от V и VI групп и анализ IV группы. К 8 каплям исследуемого раствора добавляют по каплям избыток 4н NaOH (pH 11 по индикаторной бумажке), 6 капель 3% H₂O₂, нагревают и центрифугируют. В центрифугате I-IV группа, в осадке I-V и VI группы.

ИССЛЕДУЕМЫЙ РАСТВОР

Катионы IV,V,VI групп

 NaOH

H₂O₂

 

Центрифугат I                                                                        Осадок I

   IV группа                                                                          V и VI группы

 

Центрифугат I содержит ионы Na[Al(OH)₄]; Na₂[Zn(OH)₄]; Na₂CrO₄. Этот раствор анализируют по п. 5 (учитывая, конечно, что реакция 4.2. практически проведена при отделении осадка I).

2. Разделение V и VI групп.

Осадок I гидроксидов V и VI групп промывают водой, добавляя избыток 25% раствора NH₄OH, нагревают до 45-50⁰С, тщательно перемешивают стеклянной палочкой и центрифугируют:

                                             ОСАДОК I

 

      Осадок II                                                                   Центрифугат II

      V группа                                                           аммиакаты катионов

                                                                                 VI группы

При этом получают осадок II, содержащий катионы V группы в виде аммиакатов. Так как все катионы V группы уже открыты предварительными испытаниями, то осадок II можно отбросить. Центрифугат II используют для анализа VI группы.

3. Анализ VI группы.

Из катионов VI группы - Cd²⁺ и Hg²⁺ - уже открыты в ходе предварительных испытаний (оп. 19.2.5 и 19.2.6.). Открытие остальных катионов проводят из отдельных проб центрифугата II: ионы меди открывают как описано в оп. 18.1, а ионы Co²⁺ и Ni²⁺  - с помощью реакций 16.3 и 17.3.

 

Оформление  результатов, полученных при выполнении лабораторной работы:

Найдены катионы IV аналитической  группы. . . . . . . .

-//- -//-    катионы  V аналитической группы. . . . . . .

-//- -//-    катионы  VI аналитической группы. . . . . . .

 

 

Контрольные вопросы:

1. Какие катионы относятся аналитической группе по кислотно-основной классификации? Охарактеризуйте действие группового реактива.
2. Напишите уравнение реакции на катионы Al³⁺ и Cr³⁺.
3. Разберите схему анализа смеси катионов IV аналитической группы.
4. Какие катионы относятся к V аналитической группе? Охарактеризуйте действие группового реактива на растворы содержащие соли катионов  V группы.
5. Как открыть при совместном присутствии катионы: Fe³⁺ и Mg²⁺; Mn²⁺ и Fe²⁺; Fe²⁺, Fe³⁺, Mn²⁺ и Mg²⁺.
6. Какие катионы относятся к VI группе катионов по кислотно-основной классификации?
7. Разберите реакции взаимодействия Hg²⁺, Co²⁺ с NH₄OH.
8. Приведите специфические реакции катиона Cu²⁺.
9. Как обнаружить при совместном присутствии Zn²⁺, Al³⁺ и Cr³⁺?
10. Разберите схему анализа смеси катионов V аналитической группы.
11. Почему гидроксид магния растворим в солях аммония?

12.Разберите ход анализа  при совместном присутствии Cu²⁺, Ni²⁺, Co²⁺, Fe²⁺, Hg²⁺.

13.Что такое специфичные  реакции, селективные реакции?

14.Что такое открываемый минимум,  минимальное разбавление и предельное  разбавление?

 

 

 

 

 

 

Лабораторная работа № 3

 

 

 

ход анализа катионов I - VI АНАЛИТИЧЕСКИХ групп.

 

 

 

Цель  работы: Исследование качественного состава контрольного раствора на содержание катионов I - VI  аналитических групп.

Приборы и реактивы:

Центрифуга 

Водяная баня

Пробирки

Часовые и предметные стекла

Пипетки-капельницы

Спиртовки

Фильтровальная бумага

Индикаторная бумага

 

 

 РЕАКТИВЫ 

Таблица № 3

№ п/п	Формула	Название вещества	Концентрация	№ капельн.	Примечания
1	NaOH	Едкий натр	2н	15
2	NH3	Аммиак	-	-	Под тягой
3	H2O	Дистиллированная вода	-	5
4	K2[HgJ4]	Реактив Несслера	-	83
5	Na3[Co(NO2)6]	Кобальтинитрит натрия	-	-	В отд. наборе
6	H2SO4	Серная кислота	2н	3
7	CH3COOH	Уксусная кислота	0,1н	28
8	AgNO3	Нитрат серебра	0,5н	17
9	KJ	Калий иодистый	0,5н	29
10	Na2S2O3	Натрия тиосульфат	1н	4
11	K2CrO4	Хромат калия	0,5н	42
12	HNO3	Азотная кислота	2н	38
13	HCl	Соляная кислота	2н	59
14	SnCl2	Хлорид олова	0,5н	26
15	CH3COOH	Уксусная кислота	2н	58
16	HCl	Соляная кислота	1:3	-	Под тягой
17	HNO3	Азотная кислота	Конц.	-	Под тягой
18	K2Cr2O7	Дихромат калия	0,5н	41
19	CaSO4	Кальций сернокислый	Насыщ.	79
20	Na2CO3	Карбонат натрия	0,5н	51
21	NH4Cl	Хлорид аммония	Насыщ.	40
22		Ализарин	-	-	В отд. капельнице
23	K4[Fe(CN)6]	Гексацианоферрат калия	0,5н	22
24	Zn(CH3COO)2	Цинк уксуснокислый	0,5н	91
25	NH4Cl	Хлорид аммония	0,5н	53
26	ZnSO4	Сульфат цинка	0,5н	54
27		Дитизон в хлороформе	-	-	Под тягой
28	CrCl3	Хлорид хрома	0,5н	88
29	BaCl2	Хлорид бария	0,5н	7
30	H2O2	Перекись водорода	-	-	Под тягой
31	NaOH	Едкий натр	4н	-	Под тягой
32	K2Cr2O7	Бихромат калия	0,5н	41
33	H2SO4	Серная кислота	1:2	-	Под тягой
34		Фенолфталеин	-	-	Под тягой
35	K3[Fe(CN)6]	Красная кровяная соль	0,5н	25
36	NH4SCN	Роданид аммония	0,5н	89
37	MnSO4	Сульфат марганца	0,5н	12
38	PbO2	Диоксид свинца	Тверд.	-	В отд. наборе
39	Na2HPO4	Гидрофосфат натрия	0,5н	47
40	Zn	Цинк металлический	порошок	-	В отд. наборе
41	(NH4)2SO4	Сульфат аммония	Насыщ.	-
42	(NH4)2CO3	Карбонат аммония	Насыщ.
43	(NH4)2C2O4	Оксалат аммония	1М	82
44	KSCN	Роданид калия	0,5н	74
45	Na2SO4	Сульфат натрия	0,5н	1
	Na2S	Сульфид натрия	0,5н	13	Под тягой
		Ацетон	50%
		Реактив Чугаева	-	-	В отд. капельнице
	CaCl2	Хлорид кальция	0,5н	43
	Ca(CH3COO)2	Кальций уксуснокислый	0,5М	81