Открытая задача. Контрольная задача «анализ смеси катионов I - III аналитических групп»

Ход анализа

Исследуемый раствор, содержащий смесь катионов трех групп, может быть с осадком и без осадка. Оса­док может содержать хлориды AgCl, PbCl₂, Hg₂Cl₂, или сульфаты BaSО₄, SrSО₄, CaSО₄, или все вместе.

Поэтому различают два случая: раствор без осад­ка и раствор с осадком.

Раствор не имеет осадка

Из отдельной пробы открывают катион NH₄⁺ нагре­ванием с раствором гидроксида натрия (можно опреде­лять в газовой камере).

Анализируемую смесь делят на две части. Первую половину используют для систематического анализа, а вторую оставляют для контрольных определений. В ко­ническую пробирку берут 36 капель (1,5 мл) исследуе­мого раствора, добавляют 3 — 4 капли концентрирован­ной хлороводородной кислоты, перемешивают стеклянной палоч­кой и центрифугируют. Осадок промывают водой (15 — 20 капель), подкисленной 2 н. раствором хлороводородной кис­лоты (для понижения растворимости хлорида свинца PbCl₂).

Осадок (I) AgCl, PbCl₂, Hg₂Cl₂ анализируют, как указано выше. Центрифугат (I) содержит катионы I и III группы и некоторое количество катио­нов Рb²⁺. К центрифугату (I) приливают 12 — 15 капель раствора сульфата аммония (NH₄)₂SO₄, нагревают 5 — 6 мин на кипящей водяной бане, дают отстояться 10 мин и центрифугируют. Осадок обрабатывают 30%-ным раствором ацетата аммония при нагревании до полного удаления сульфата свинца PbSО₄. После этого осадок сульфатов BaSО₄, SrSО₄ и CaSО₄ промывают два раза дистиллированной водой и переводят в карбонаты.

Осадок (II), содержащий сульфаты BaSО₄, SrSО₄ и CaSО₄, переносят в фарфоровую чашку, добавляют 3 — 4 мл раствора карбоната калия К₂СО₃ (10 н.) и ки­пятят 5 мин, нагревая на асбестовой сетке маленьким пламенем газовой горелки. После охлаждения в фарфо­ровую чашку добавляют 2 мл воды, перемешивают, дают отстояться и прозрачный слой жидкости сливают. Затем снова добавляют 3 мл раствора карбоната калия К₂СО₃, опять нагревают 5 мин и фильтруют (центри­фугируют). Осадок промывают теплой водой до полно­го удаления ионов SО₄^2-. Осадок растворяют на фильт­ре (или в пробирке) в 10—12 каплях уксусной кислоты и промывают его 6 — 8 каплями дистиллированной воды. Катионы Ва²⁺, Sr²⁺ и Са²⁺ открывают по способу, изло­женному выше. Центрифугат (II) может со­держать катионы Са²⁺, К⁺, Na⁺ и NH₄⁺. Обнаружение их проводят частными реакциями.

Раствор имеет осадок

Из отдельной пробы открывают катион NH₄⁺ нaгpeванием со щелочью.

Раствор с осадком взбалтывают и делят на две части. Первую часть используют для анализа, а вторую оставляют для проверочных определений.

Анализируемая смесь может содержать катионы: NH₄⁺, Na⁺, К⁺, Ва²⁺, Sr²+, Ca²⁺, Ag⁺, Pb²⁺, [Hg₂]²⁺.

Осаждают катионы второй группы и исследуют оса­док.

В коническую пробирку берут 30 — 35 капель (1,5 мл) анализируемого раствора (вместе с осадком) и, поме­шивая, прибавляют 3 — 4 капли хлороводородной кислоты ( = l,19). Осадок отделяют фильтрованием (центрифу­гированием) и промывают один раз водой, подкислен­ной несколькими каплями хлороводородной кислоты (для пони­жения растворимости хлорида свинца).

Осадок на фильтре может содержать соли: AgCl, Hg₂Cl₂, PbCl₂, PbSO₄, BaSO₄, SrSО₄, CaSO₄, а филь­трат (I) — катионы Ва²⁺, Sr²⁺, Ca²⁺, K⁺, Na⁺, NH₄⁺, Pb²⁺, его анализируют, как указано при анализе смеси I, II, III групп катионов без осадка.

Осадок (I) промывают на фильтре или в пробирке горячей водой (нагретой до кипения) 3 — 4 раза, филь­трат (центрифугат) собирают и определяют катион Рb²⁺ частными реакциями.

После отделения хлорида свинца РbС1₂ осадок пере­носят в центрифужную пробирку.

Определение катионов Ag⁺ и [Hg₂]²⁺. К осадку (II) при­бавляют 10 — 12 капель 25%-ного раствора гидро­ксида аммония и размешивают. При этом хлорид сереб­ра растворяется, переходя в комплексную соль [Ag(NH₃)₂]Cl, а хлорид ртути (I) Hg₂Cl₂ дает осадок [HgNH₂]Cl + Hg (черного цвета). Быстрое почернение смеси от действия гидроксида аммония указывает на наличие ртути.

Осадок (III) отделяют центрифугированием. В центрифугате (II), содержащем соль [Ag(NH₃)₂]Cl, откры­вают катион Ag⁺

Определение катиона Pb²⁺ и поверочные реакции на катион Hg₂²⁺. Осадок (III) может содержать соли [HgNH₂]Cl + Hg, PbSO₄, CaSO₄, SrSO₄, BaSO₄.

Если обнаружены катионы Ag⁺, то их необходимо пол­ностью удалить, для этого осадок 2 — 3 раза обрабаты­вают аммиаком до тех пор, пока центрифугат не даст отрицательную реакцию на катион Ag⁺. Осадок промы­вают водой, а затем добавляют 15 — 16 капель 30%-ного ацетата аммония СН₃СООNН₄, перемешивают стеклянной палочкой и нагревают на водяной бане 3 — 4 мин. При этом сульфат свинца PbSO₄ и хлорид меркураммония [HgNH₂]Cl растворяются.

Осадок отделяют центрифугированием. В отдельной порции центрифугата (III) открывают катион Рb²⁺ при помощи хромата калия К₂СгO₄ или иодида калия KI и катион [Hg₂]²⁺ восстановлением до свободной ртути. Если присутствует катион Рb²⁺, то обработку при помощи ацетата аммония CH₃COONH₄ повторяют до полного удаления сульфата свинца PbSO₄. Осадок промывают водой (один раз) и исследуют, как указано при описании систематического хода анализа смеси катионов пер­вых трех групп без осадка.

Проведение анализа смеси данных катионов дробным методом не дает существенных преимуществ.