Групповой реагент карбонат аммония (nн4)2со3 осаждает из растворов солей кальция аморфный белый осадок СаСо3, который при нагревании переходит в кристаллический:
CaCl2 + (NH4) 2CO3 → СаСО3↓ + 2NH4C1,
Ca2+ + CO32‾ → СаСО3↓.
Осадок легко растворяется в минеральных и уксусной кислотах.
Оксалат аммония (NH4)2C2O4 образует с раствором соли кальция белый кристаллический осадок, растворимый в соляной, но не растворимый в уксусной кислоте:
CaCl2 + (NH4)2C2O4 → СаС2O4↓ + 2NH4C1,
Ca2+ + С2O42‾ → СаС2O4↓.
Аналогичный осадок дают ионы Ва2+ и Sr2+. Поэтому этой реакцией можно обнаружить Са2+ только при отсутствии ионов бария и стронция.
Ион Sr2+
Групповой реагент карбонат аммония (nн4)2со3 осаждает карбонат стронция белого цвета, растворимый в уксусной, соляной и азотной кислотах:
SrCl2 + (NH4)2CO3 → SrCO3↓ + 2NH4C1.
Насыщенный раствор гипса CaSO4 . 2H2O (гипсовая вода) образует с ионами Sr2+ белый осадок сульфата стронция:
Sr2+ + SO42‾ → SrSO4↓.
Однако при действии гипсовой воды ион стронция дает не обильный осадок, а только помутнение, появляющееся не сразу из-за образования пересыщенного раствора. Появление осадка ускоряют нагреванием.
Реакция служит для обнаружения Sr2+ только при отсутствии Ba2+, которой с гипсовой водой вызывает помутнение, появляющееся сразу, так как растворимость BaSO4 меньше растворимости SrSO4 (Ks0(BaSO4) = 1,1 . 10-10, Ks0(SrSO4) = 2,8 . 10-7).
Гипсовая вода не образует осадков с растворами солей кальция ни на холоду, ни при нагревании. Этим ион Ca2+ отличается от ионов Ba2+ и Sr2+.
Ион NH4+
Влажная лакмусовая бумажка в растворе аммиака становится синей, потому что водный раствор аммиака – слабое основание, фенолфталеин подтверждает это - становится малиновым. Стеклянная палочка, смоченная в концентрированной соляной кислоте, при внесении в атмосферу аммиака вызывает появление густого белого дыма, вызванного выделением хлорида аммония
NH3 + HCl → NH4Cl.
Качественные реакции на рассмотренные выше и некоторые другие катионы представлены в табл. 6.1.
Таблица 6.1
Качественные реакции на некоторые катионы
Катион |
Воздействие или реактив |
Наблюдаемая реакция |
1 |
2 |
3 |
Li+ |
Пламя |
Карминово-красное окрашивание |
Na+ |
Пламя |
Жёлтое окрашивание |
K+ |
Пламя |
Фиолетовое окрашивание |
Са2+ |
Пламя |
Кирпично-красное окрашивание |
(NН4)2СО3 |
CaCl2 + (NH4) 2CO3 → СаСО3↓ + 2NH4C1 осадок белого цвета |
|
(NH4)2C2O4 |
CaCl2 + (NH4)2C2O4 → СаС2O4↓ + 2NH4C1 осадок белого цвета |
|
Mg2+ |
(NН4)2СО3 |
2MgCl2 + 2(NH4) 2CO3 + Н2О → (MgOH) 2CO3↓+ СО2 + 4NH4Cl белый аморфный осадок, растворимый в избытке NH4Cl |
NaOH |
Mg2+ + 2OН‾ → Mg(OH)2↓ белый аморфный осадок |
|
Sr2+ |
Пламя |
Карминово-красное окрашивание |
(NН4)2СО3 |
SrCl2 + (NH4)2CO3→ = SrCO3↓ + 2NH4C1 белый осадок, растворимый в уксусной кислоте |
|
CaSO4 . 2H2O |
Sr2+ + SO42-→ SrSO4↓ белый осадок |
|
Ва2+ |
Пламя |
Жёлто-зелёное окрашивание |
SO42‾ |
Ва2+
+ S042‾
→
BaS04 белый творожистый осадок, не растворимый в кислотах |
|
Cu2+ |
Вода |
Гидратированные ионы Cu2+ имеют голубую окраску |
NH4OH |
Cu2+ + 4 NH4OH → [Cu(NH3)4]2+ + 4H2O ярко-синее окрашивание |
|
Pb2+ |
S2‾ |
Pb2+ + S2‾ → PbS↓ осадок чёрного цвета |
J‾ |
Pb2+ + J‾ → PbJ2↓ осадок жёлтого цвета |
|
Ag+ |
|
Аg+ + Cl‾ → AgCl белый осадок нерастворимый в HNO3 , но растворимый в контентрированном растроре аммиака |
Продолжение табл. 6.1
1 |
2 |
3 |
Fe2+ |
K3[Fe(CN)6] |
2K3[Fe(CN)6] + 3Fe2+ → Fe3[Fe(CN)6]2 + 6К+ осадок турнбулевой сини |
Fe3+ |
K4[Fe(CN)6] |
3K4[Fe(CN)6] + 4Fe3+ → Fe4[Fe(CN)6]3 + 12К+ осадок берлинской лазури |
КNCS |
Fe3+ + 3 NCS‾ → Fe(CNS)3 кроваво-красное окрашивание |
|
Al3+ |
Щёлочь |
Выпадение осадка гидроксида алюминия при приливании первых порций щелочи и его растворение при дальнейшем приливании |
NH4+ |
Щёлочь, нагрев |
t 0
NH4+
+ ОН‾
→
NH3
запах аммиака |
H+ кислая среда |
Индикаторы: лакмус, метилоранж |
Красное окрашивание
|
+
Н20
Специфические реакции на некоторые анионы представлены в табл. 6.2
Таблица 6.2
Специфические реакции на некоторые анионы
Анион |
Реактив |
Наблюдаемая реакция |
1 |
2 |
3 |
S042‾ |
Ва2+ |
Ва2+ + S042 ‾ → BaS04 выпадение белого осадка, нерастворимого в кислотах |
N03‾
|
Концентрированная H2SO4 и Сu, нагревание смеси |
Образование голубого раствора, содержащего ионы Сu2+, выделение газа бурого цвета (NO2) |
H2S04 +FeSO4 |
Возникновение окраски от фиолетовой до коричневой (реакция «бурого кольца») сульфата нитрозо-железа (II) [Fe(H20)5NO]2+ |
|
Раствор дифениламина в концентрированной серной кислоте
|
вещество интенсивного синего цвета |
|
РО43‾ |
Ag+ |
ЗАg+ + Р043‾ → Аg3Р04 осадок светло-жёлтого цвета |
|
смесь MgCI2, NH4CI и NH4OH (магнезиальная смесь) |
HPO42‾ + Mg2+ + NH4OH → MgNH4PO4↓ + H2O белый кристаллический осадок , растворимый в HCI и CH3COOH, но не растворимый в аммиаке |
СrO42‾ |
Ва2+ |
Ва2+ + СrO42‾ → BaCr04 желтый осадок, не растворимый в уксусной кислоте, но растворимый в HCI |
S2‾ |
Рb2+ |
Pb2+ + S2‾ → PbS черный осадок |
Продолжение табл. 6.2
1 |
2 |
3 |
СО32‾ |
Са2+ |
Са2+ + С032‾ → СаСОз белый осадок, растворимый в кислотах |
Н+ (сильная кислота) |
СО32‾ + 2Н+ → Н2О + СО2↑ выделение углекислого газа |
|
SO32‾ |
Н+ |
2Н+ + SO32‾ → Н20 + S02↑ характерный запах S02 |
F‾ |
Са2+ |
Са2+ + 2F‾ →CaF2↓ белый осадок |
Cl‾ |
Аg+ |
Аg+ + Cl‾ → AgCl белый осадок нерастворимый в HNO3 , но растворимый в контентрированном растроре аммиака |
Br‾ |
Аg+ |
Ag+ + Br‾ = AgBr светло-жёлтый осадок нерастворимый в HNO3,темнеет на свету |
J‾ |
Аg+ |
Аg+
+ J‾
жёлтый осадок нерастворимый в HNO3 и концентрированном NH3, темнеет на свету |
ОН‾ (щелочная среда) |
индикаторы: лакмус фенолфталеин |
синее окрашивание малиновое окрашивание |
АgJ
Пример 1. Для обнаружения в растворе катионов кальция используют … 1) нитрат аммония 2) сульфид аммония 3) оксалат аммония 4) хлорид аммония
Решение: Для обнаружения в растворе катионов кальция используют оксалат аммония:
CaCl2 + (NH4)2C2O4 = СаС2O4↓ + 2NH4C1,
Ca2+ + С2O42- = СаС2O4↓.
Пример 2. Присутствие нитрат-ионов в растворе можно доказать, используя в качестве реактива … 1) магнезиальную смесь 2) дифениламин 3) раствор щелочи 4) раствор иода
Решение.
Добавление нескольких капель раствора дифениламина в концентрированной серной кислоте к раствору, содержащему нитрат-ионы, приведет к появлению синей окраски раствора:
NO3–
+ дифениламин
вещество
интенсивного синего цвета