Занятие Введение в аналитическую химию

Вид материала

Документы

Содержание Ход анализа. 1. Общие реакции катионов пятой группы 2. ЧАСТНЫЕ РЕАКЦИИ КАТИОНА Fe Ход опыта. Ход опыта. 3. ЧАСТНЫЕ РЕАКЦИИ КАТИОНА Fe Ход опыта. Ход опыта. Ход опыта. 4. ЧАСТНЫЕ РЕАКЦИИ КАТИОНА Mn Ход опыта. Ход опыта. 5. ЧАСТНЫЕ РЕАКЦИИ КАТИОНА Bi Ход опыта. Ход опыта. Ход опыта. 6. ЧАСТНЫЕ РЕАКЦИИ КАТИОНА Mg Ход опыта. Ход опыта. 6. Анализ смеси катионов пятой группы. ... Полное содержание

Подобный материал:

• М. В. Ломоносова = Химическийфакульте т С. С. Бердоносов введение в химию методическое, 1551.63kb.
• М. В. Ломоносова = Химическийфакульте т С. С. Бердоносов введение в химию методическое, 1619.27kb.
• Психоаналитическая литература, список книг по психоанализу, 290.5kb.
• «Введение в ядерную химию», 89.7kb.
• Н. Г. Чернышевского Физический факультет утверждаю " " 2011 г. Рабочая программа, 125.38kb.
• Рабочая программа курса «Введение в химию.», 170.33kb.
• План лекций по биоорганической химии для студентов 1 курса специальности «Стоматология», 62.9kb.
• План лекций по биоорганической химии для студентов 1 курса специальности «Лечебное, 69.47kb.
• Занятие 1 «введение в работу клуба», 498.05kb.
• Международное гуманитарное право. Вводное занятие, 62.07kb.

6. АНАЛИЗ СМЕСИ КАТИОНОВ ЧЕТВЁРТОЙ ГРУППЫ.

ХОД АНАЛИЗА.

Для выделения катионов четвёртой группы после удаления из раствора катионов второй и третьей групп, к нему прибавляют раствор натрия гидроксида. Избыток реагента переводит катионы четвёртой группы в раствор (катионы V и VI групп остаются в осадке). В растворе дробно определяют следующие катионы:

КАТИОН Cr³⁺ по реакции 2.2.

КАТИОН Sn²⁺ по реакции 5.1.

КАТИОН Sn⁴⁺ по реакции 5.3.

В щелочной среде под действием пероксида водорода катионы Cr³⁺ и Sn²⁺ переводят в высшую степень окисления. Прибавляя NH₄Cl до слабощелочной среды, осаждают Al(OH)₃ и Sn(OH)₄; растворяют осадок в HCl.

КАТИОН Al³⁺ открывают по реакции 4.3.

Затем анализируют фильтрат.

КАТИОН Zn²⁺ обнаруживают по реакции 3.4.

Занятие 6. ПЯТАЯ АНАЛИТИЧЕСКАЯ ГРУППА КАТИОНОВ.

Вопросы для самоподготовки:

1. Амфотерность свойств гидроксидов катионов р-элементов и d-элементов и использование этого в химическом анализе.

2. Катионы, входящие в состав пятой аналитической группы, их свойства.

3. Групповой реактив на катионы пятой аналитической группы, химизм протекающих реакций.

4. Особенности проведения реакции катионов пятой аналитической группы с групповым реактивом.

5. Частные реакции, используемые для идентификации катионов пятой аналитической группы.

6. Гидролиз солей. Использование явления гидролиза в химическом анализе.

Реактивы 

-раствор железа (II) сульфата -раствор натрия гидроксида -раствор железа (III) хлорида -раствор марганца (II) хлорида -раствор магния хлорида -раствор висмута хлорида -раствор кислоты хлороводородной -раствор гексацианоферрата (iii) калия -раствор аммония сульфида -раствор кислоты азотной

-раствор гексацианоферрата (ii) калия -раствор аммония тиоцианата -раствор натрия сульфида -раствор марганца (II) сульфата -свинца диоксид -раствор калия йодида -раствор олова (II) хлорида -раствор висмута (III) нитрата -раствор магния хлорида -раствор аммония оксалата

1. ОБЩИЕ РЕАКЦИИ КАТИОНОВ ПЯТОЙ ГРУППЫ

К пятой аналитической группе катионов относятся катионы Fe²⁺, Fe³⁺, Sb³⁺, Sb⁵⁺, Bi³⁺, Mn²⁺, Mg²⁺.

Групповым реактивом на катионы этой группы является раствор едкой щёлочи (NaOH или КОН), осаждающий их из раствора. Также осадки гидроксидов катионов пятой группы образуются при действии на них раствором аммиака.

Избыток группового реактива не растворяет выпавший осадок. Осадки гидроксидов катионов V группы растворимы в кислотах.

РЕАКЦИЯ 1.1. ЖЕЛЕЗО (II) под действием гидроксида натрия (или калия) образует зелёный осадок:

FeSO₄ + 2NaOH  Fe(OH)₂ + Na₂SO₄,

буреющий на воздухе с образованием гидроксида железа (III):

4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O  4Fe(OH)₃.

Образовавшийся осадок растворяется при последующем прибавлении кислоты:

Fe(OH)₂ + H₂SO₄  FeSO₄ + 2H₂O.

ХОД ОПЫТА. В пробирку помещают 3-5 капель раствора железа (II) сульфата и прибавляют несколько (3-5) капель раствора натрия гидроксида. Выпадает зелёный осадок, постепенно буреющий на воздухе. При последующем прибавлении кислоты осадок растворяется.

РЕАКЦИЯ 1.2. ЖЕЛЕЗО (III) под действием гидроксида натрия (или калия) образует бурый осадок:

FeCl₃ + 3NaOH  Fe(OH)₃ + 3NaCl.

Образовавшийся осадок растворяется при последующем прибавлении кислоты:

Fe(OH)₃ + 3HСl  FeCl₃ + 2H₂O.

ХОД ОПЫТА. В пробирку помещают 3-5 капель раствора железа (III) хлорида и прибавляют несколько (3-5) капель раствора натрия гидроксида. Выпадает бурый осадок. При последующем прибавлении кислоты осадок растворяется.

РЕАКЦИЯ 1.3. МАРГАНЕЦ под действием гидроксида натрия (или калия) образует белый осадок, буреющий на воздухе:

MnCl₂ + 2NaOH  Mn(OH)₂ + 2NaCl,

2Mn(OH)₂ + О₂  2MnО(OH)₂.

Образовавшийся осадок растворяется при последующем прибавлении кислоты:

Mn(OH)₂ + H₂SO₄  MnSO₄ + 2H₂O.

ХОД ОПЫТА. В пробирку помещают 3-5 капель раствора соли марганца (II) и прибавляют 3-5 капель раствора натрия гидроксида. Выпадает белый осадок, постепенно буреющий на воздухе. Образовавшийся осадок растворяется при прибавлении сильной кислоты.

РЕАКЦИЯ 1.4. МАГНИЙ под действием гидроксида натрия (или калия) образует белый осадок:

MgCl₂ + 2NaOH  Mg(OH)₂ + 2NaCl.

Образовавшийся осадок растворяется при последующем прибавлении сильной кислоты:

Mg(OH)₂ + 2HCl  MgCl₂ + 2H₂O.

ХОД ОПЫТА. В пробирку помещают 3-5 капель раствора соли магния и прибавляют 3-5 капель раствора натрия гидроксида. Выпадает белый осадок, растворяющийся при прибавлении кислоты.

РЕАКЦИЯ 1.5. Соли висмута гидролизуются, образуя осадки солей висмутила и соответствующую кислоту:

BiCl₃ + H₂O  BiOCl + 2HCl,

поэтому для проведения групповой реакции необходимо прибавлять избыток раствора щёлочи. При этом образует белый осадок:

BiCl₃ + 3NaOH  Bi(OH)₃ + 3NaCl.

Образовавшийся осадок растворяется при последующем прибавлении сильной кислоты:

Bi(OH)₃ + 3HCl  BiCl₃ + 3H₂O.

ХОД ОПЫТА. В пробирку помещают 3-5 капель раствора висмута хлорида и прибавляют 3-5 капель раствора натрия гидроксида. Выпадает белый осадок, растворяющийся при прибавлении кислоты.

 Сделайте вывод об условиях разделения и открытия катионов пятой группы по вышеприведённым реакциям.


2. ЧАСТНЫЕ РЕАКЦИИ КАТИОНА Fe²⁺.

РЕАКЦИЯ 2.1. ГЕКСАЦИАНОФЕРРАТ (III) КАЛИЯ К₃[Fe(CN)₆] образует с катионом железа (II) в кислой среде турнбулеву синь:

FeSO₄ + К₃[Fe(CN)₆]  КFe[Fe(CN)₆] + K₂SO₄.

ХОД ОПЫТА. К 3-5 каплям раствора соли железа (II), подкисленной 1 каплей раствора кислоты хлороводородной, прибавляют 2-3 капли раствора гексацианоферрата (iii) калия. Наблюдается образование комплексного соединения синего цвета.

РЕАКЦИЯ 2.2. СУЛЬФИД АММОНИЯ (NH₄)₂S образует с катионом железа (II) чёрный осадок, растворимый в разведённых минеральных кислотах:

FeSO₄ + (NH₄)₂S  FeS + (NH₄)₂SO₄.

ХОД ОПЫТА. К 3-5 каплям раствора соли железа (II) прибавляют 2-3 капли раствора аммония сульфида. Наблюдается образование чёрного осадка, растворяющегося от прибавления нескольких капель раствора кислоты азотной или хлороводородной.

 Сделайте вывод об условиях открытия катиона Fe²⁺ по вышеприведённым реакциям.


3. ЧАСТНЫЕ РЕАКЦИИ КАТИОНА Fe³⁺.

РЕАКЦИЯ 3.1. ГЕКСАЦИАНОФЕРРАТ (II) КАЛИЯ К₄[Fe(СN)₆] образует с солями железа (III) в слабокислой среде синий осадок берлинской лазури:

FeCl₃ + К₄[Fe(СN)₆]  КFe[Fe(СN)₆] + 3KCl.

Выпавший осадок не растворяется в кислоте хлороводородной разведённой.

ХОД ОПЫТА. К 3-5 каплям раствора соли железа (III), подкисленной 1 каплей раствора кислоты хлороводородной, прибавляют 2-3 капли раствора гексацианоферрата (ii) калия. Наблюдается образование комплексного соединения синего цвета.

РЕАКЦИЯ 3.2. РАСТВОР АММОНИЯ ТИОЦИАНАТА NH₄NCS образует с солями железа (III) в кислой среде соединение кроваво-красного цвета:

FeCl₃ + 3NH₄NCS  Fe(NCS)₃ + 3NH₄Cl.

ХОД ОПЫТА. В пробирку помещают 3-5 капель раствора соли железа (III) и прибавляют 1 каплю кислоты хлороводородной и несколько капель раствора аммония тиоцианата. Появляется кроваво-красное окрашивание.

РЕАКЦИЯ 3.3. СУЛЬФИД НАТРИЯ Na₂S осаждает из водных растворов солей железа (III) чёрный осадок, растворимый в разведённых минеральных кислотах:

2FeCl₃ + 3Na₂S  Fe₂S₃ + 6NaСl.

ХОД ОПЫТА. К 3-5 каплям раствора соли железа (III) прибавляют 2-3 капли раствора натрия сульфида. Наблюдается образование чёрного осадка, растворяющегося от прибавления нескольких капель раствора кислоты азотной или хлороводородной.


 Сделайте вывод об условиях открытия катиона Fe³⁺ по вышеприведённым реакциям.


4. ЧАСТНЫЕ РЕАКЦИИ КАТИОНА Mn²⁺.

РЕАКЦИЯ 4.1. ОКИСЛИТЕЛИ (персульфат аммония или диоксид свинца) переводят катион марганца (II) в кислой среде в перманганат-ион, окрашивая раствор в малиновый цвет:

2MnSO₄ + 5PbO₂ + 6HNO₃  2HMnO₄ + 2PbSO₄ + 3Pb(NO₃)₂ + 2H₂O.

Реакция специфична и позволяет обнаруживать катион марганца (II) в присутствии других катионов.

ХОД ОПЫТА. В пробирку помещают по 3-5 капель раствора марганца (II) сульфата и азотной кислоты и 0,1 г свинца диоксида. При нагревании, реакционная смесь окрашивается в малиновый цвет.

РЕАКЦИЯ 4.2. СУЛЬФИД АММОНИЯ (NH₄)₂S образует с катионом марганца (II) осадок телесного цвета, растворимый в разведённых минеральных кислотах:

MnSO₄ + (NH₄)₂S  MnS + (NH₄)₂SO₄.

ХОД ОПЫТА. К 3-5 каплям раствора соли марганца (II) прибавляют 2-3 капли раствора аммония сульфида. Наблюдается образование осадка телесного цвета, растворяющегося от прибавления нескольких капель раствора кислоты азотной или хлороводородной.

 Сделайте вывод об условиях открытия катиона Mn²⁺ по вышеприведённым реакциям.

5. ЧАСТНЫЕ РЕАКЦИИ КАТИОНА Bi³⁺.

РЕАКЦИЯ 5.1. Калия йодид образует с солями висмута осадок чёрного цвета:

BiCl₃ + 3KI  BiI₃ + 3KCl.

Образовавшийся осадок растворяется в избытке калия йодида. Раствор при этом окрашивается в оранжевый цвет:

BiI₃ + 3KI  K[BiI₄].

ХОД ОПЫТА. В пробирку помещают 3-5 капель раствора висмута хлорида и прибавляют 3-5 капель раствора калия йодида. Выпадает чёрный осадок, который растворяется от прибавления избытка реактива, окрашивая раствор в оранжевый цвет.

РЕАКЦИЯ 5.2. ВОССТАНОВЛЕНИЕ солями олова (II) в щелочной среде:

SnCl₂ + 4NaOH  Na₂SnO₂ + 2NaCl + 2H₂O

3Na₂SnO₂ + 2Bi(NO₃)₃ + 6NaOH  2Bi + 3Na₂SnO₃ + 6NaNO₃ + 3H₂O.

Образуются чёрный осадок элементарного висмута.

ХОД ОПЫТА. В пробирку помещают 3-5 капель раствора олова (II) хлорида и прибавляют 5-7 капель раствора натрия гидроксида и 3-5 капель соли висмута (III). Выпадает чёрный осадок элементарного висмута.

РЕАКЦИЯ 5.3. СУЛЬФИД натрия Nа₂S осаждает из растворов солей висмута (III) коричнево-чёрный осадок:

2BiCl₃ + 3H₂S  Bi₂S₃ + 6HCl.

Полученный осадок не растворяется в разбавленных минеральных кислотах за исключением азотной:

Bi₂S₃ + 8HNO₃  2Bi(NO₃)₃ + 2NO + 3S + 4H₂O

ХОД ОПЫТА. К 3-5 каплям раствора соли висмута (III) прибавляют 3-5 капель раствора натрия сульфида. Выпадает коричнево-чёрный осадок, растворяющийся от прибавления раствора кислоты азотной.

 Сделайте вывод об условиях открытия катиона Bi³⁺ по вышеприведённым реакциям.


6. ЧАСТНЫЕ РЕАКЦИИ КАТИОНА Mg²⁺.

РЕАКЦИЯ 6.1. НАТРИЯ ГИДРОФОСФАТ Na₂HPO₄ в присутствии аммиака NH₃ и аммония хлорида NH₄Cl образует с солями магния белый кристаллический осадок:

MgSO₄ + Na₂HPO₄ + NH₃  MgNH₄PO₄ + Na₂SO₄.

Образовавшийся осадок растворим в сильных кислотах и кислоте уксусной.

Осадок MgNH₄PO₄ имеет характерную форму кристаллов в виде шестилучевых (из концентрированных растворов) или четырёхлучевых (из разбавленных растворов) звёзд, наблюдаемых под микроскопом.

ХОД ОПЫТА. К 3-5 каплям раствора соли магния прибавляют по 3 капли раствора аммония хлорида и раствора натрия гидрофосфата. Выпадает белый кристаллический осадок, растворяющийся от прибавления раствора кислоты азотной или уксусной.

РЕАКЦИЯ 6.2. АММОНИЯ ОКСАЛАТ (NH₄)₃C₂O₄ образует с раcтворами солей магния белый кристаллический осадок:

MgСl₂ + (NH₄)₂C₂O₄  MgC₂O₄ + 2NH₄Сl.

Осадок растворим в сильных кислотах.

ХОД ОПЫТА. К 3-5 каплям раствора магния хлорида прибавляют 3-5 капель раствора аммония оксалата. Выпадает кристаллический осадок белого цвета. При добавлении к раствору кислоты азотной приводит к растворению осадка.

 Сделайте вывод об условиях открытия катиона Mg²⁺ по вышеприведённым реакциям.

 Обобщите данные обо всех изученных частных реакциях и сделайте заключение об особенностях анализа катионов пятой группы.


6. АНАЛИЗ СМЕСИ КАТИОНОВ ПЯТОЙ ГРУППЫ.

ХОД АНАЛИЗА.

Для выделения катионов пятой группы к нему прибавляют раствор натрия гидроксида. Избыток реагента переводит катионы четвёртой группы в раствор, катионы пятой группы остаются в осадке, а катионы шестой группы растворяют прибавлением раствора аммиака. После отделения осадка гидроксидов катионов пятой группы его растворяют в азотной кислоте.

Дробно устанавливают наличие в пробе ионов Fe²⁺, Fe³⁺ и Mn²⁺.

КАТИОН Fe²⁺ открывают по реакции 2.1.

КАТИОН Fe³⁺ открывают по реакции 3.2.

КАТИОН Mn²⁺ открывают по реакции 4.1.

При разбавлении раствора водой выпадают в осадки Sb³⁺, Sb⁵⁺ и Bi³⁺ в виде основных солей. Основные соли сурьмы, образующиеся при гидролизе, затем растворяют в винной кислоте.

КАТИОН Sb³⁺ открывают по реакции c тиосульфатом натрия.

КАТИОН Sb⁵⁺ открывают по реакции с метиловым фиолетовым.

Соль висмутила растворяют в кислоте хлороводородной.

КАТИОН Вi³⁺ открывают по реакции 5.1.

Из фильтрата осаждают магний, марганец и железо (III) действием щёлочи в присутствии перекиси водорода. Магния гидроксид растворяется при добавлении к осадку хлорида аммония.

КАТИОН Mg²⁺ открывают по реакции 6.1.

Занятие 7. ШЕСТАЯ АНАЛИТИЧЕСКАЯ ГРУППА КАТИОНОВ.

Вопросы для самоподготовки:

1. Комплексообразование. Использование комплексных соединений в химическом анализе.

2. Свойства катионов р-элементов и d-элементов и использование этого в химическом анализе.

3. Катионы, входящие в состав шестой аналитической группы, их свойства.

4. Групповой реактив на катионы шестой аналитической группы, химизм протекающих реакций.

5. Особенности проведения реакции катионов шестой аналитической группы с групповым реактивом.

6. Частные реакции, используемые для идентификации катионов шестой аналитической группы.

Реактивы 

раствор аммиака раствор гидроксида натрия раствор хлористоводородной кислоты раствор азотной кислоты раствор меди (II) сульфата раствор никеля (II) нитрата раствор кобальта (II) хлорида раствор кадмия (II) хлорида раствор ртути (II) хлорида раствор хлорид аммония раствор перекиси водорода

раствор гексацианоферрата (ii) калия раствор натрия тиосульфата железо металлическое концентрированный раствор аммиака раствор диацетилглиоксима насыщенный раствор тиоцианата аммония смесь азоамилового спирта с эфиром раствор натрия сульфида медь металлическая раствор калия йодида

1. ОБЩИЕ РЕАКЦИИ КАТИОНОВ ШЕСТОЙ ГРУППЫ

К шестой аналитической группе катионов относятся катионы Cu²⁺, Ni²⁺, Co²⁺, Cd²⁺, Hg²⁺.

Групповым реактивом на катионы этой группы является водный раствор аммиака в эквивалентном количестве осаждающий их из раствора. Избыток группового реактива растворяет выпавший осадок с образованием комплексных соединений. Осадки гидроксидов катионов VI группы также растворимы в кислотах.

Под действием растворов едких щёлочей также выпадают осадки гидроксидов катионов VI группы. В отличие от раствора аммиака избыток щёлочи их не растворяет.

РЕАКЦИЯ 1.1. МЕДЬ (II) под действием раствора аммиака образует голубовато-зелёный осадок:

2CuSO₄ + 2NH₄OH  (CuOH)₂SO₄ + (NH₄)₂SO₄,

который затем растворяется от прибавления избытка реактива, окрашивая раствор в ярко-синий цвет:

(CuOH)₂SO₄ + (NH₄)₂SO₄ + 6NH₃  2[Cu(NH₃)₄]SO₄ + 2H₂O.

Образовавшийся комплекс разрушается при последующем прибавлении кислот, вследствие чего раствор из синего окрашивается в голубой.

ХОД ОПЫТА. В пробирку помещают 3-5 капель раствора меди (II) сульфата и прибавляют несколько (3-5) капель раствора аммиака. Выпадает голубовато-зелёный осадок. При последующем прибавлении избытка реактива осадок растворяется, а раствор приобретает ярко-синюю окраску.

РЕАКЦИЯ 1.2. НИКЕЛЬ (II) под действием раствора аммиака образует зелёный осадок:

Ni(NO₃)₂ + NH₄OH  NiOHNO₃ + NH₄NO₃,

который затем растворяется от прибавления избытка реактива, окрашивая раствор в сине-красный цвет:

NiOHNO₃ + NH₄NO₃ + 5NH₃  [Ni(NH₃)₆](NO₃)₂ + H₂O.

ХОД ОПЫТА. В пробирку помещают 3-5 капель раствора никеля (II) нитрата и прибавляют несколько (3-5) капель раствора аммиака. Выпадает зелёный осадок. При последующем прибавлении избытка реактива осадок растворяется, а раствор приобретает сине-красную окраску.

РЕАКЦИЯ 1.3. КОБАЛЬТ (II) под действием раствора аммиака образует синий осадок:

CoCl₂ + NH₄OH  CoOHCl + NH₄Cl,

который затем растворяется от прибавления избытка реактива, окрашивая раствор в жёлтый цвет:

CoOHCl + NH₄Cl + 5NH₃  [Co(NH₃)₆]Cl + H₂O.

Образовавшийся комплекс разрушается под действием кислорода воздуха, вследствие чего раствор окрашивается в вишнёво-красный цвет:

2[Co(NH₃)₆]Cl + 4HCl + H₂O₂  2[Co(NH₃)₅Cl]Cl + 2NH₄Cl + 2H₂O.

ХОД ОПЫТА. В пробирку помещают 3-5 капель раствора кобальта (II) хлорида и прибавляют несколько (3-5) капель раствора аммиака. Выпадает синий осадок. При последующем прибавлении 3-5 капель раствора хлорида аммония и избытка реактива осадок растворяется, а раствор приобретает жёлтую окраску. Прибавление нескольких капель раствора перекиси водорода приводит к появлению вишнёвой окраски.

РЕАКЦИЯ 1.4. КАДМИЙ (II) под действием раствора аммиака образует белый осадок:

CdCl₂ + 2NH₄OH  Cd(OH)₂ + 2NH₄Cl,

который затем растворяется от прибавления избытка реактива:

Cd(OH)₂ + 4NH₃  [Cd(NH₃)₄](OH)₂.

ХОД ОПЫТА. В пробирку помещают 3-5 капель раствора кадмия (II) хлорида и прибавляют несколько (3-5) капель раствора аммиака (лучше - раствора натрия гидроксида). Выпадает белый осадок. При последующем прибавлении избытка раствора аммиака осадок растворяется.

РЕАКЦИЯ 1.5. РТУТЬ (II) под действием раствора аммиака образует белый осадок:

HgCl₂ + 2NH₄OH  HgNH₂Cl + NH₄Cl + 2H₂O,

который затем растворяется от прибавления избытка реактива:

HgNH₂Cl + 2NH₃ + NH₄Cl  [Hg(NH₃)₄]Cl₂.

ХОД ОПЫТА. В пробирку помещают 3-5 капель раствора ртути (II) хлорида и прибавляют несколько (3-5) капель раствора аммиака. Выпадает белый осадок. При последующем прибавлении избытка раствора аммиака осадок растворяется.

 Сделайте вывод об условиях разделения и открытия катионов шестой группы по вышеприведённым реакциям.