Окислительно-восстановительные процессы в аналитической химии:

1. Нормальный окислительный потенциал пары Mn²⁺/Mn равен – 1,19 в. Какие процессы будут происходить при работе гальванического элемента, образованного из этой пары и нормального водородного электрода? Составьте общее уравнение реакции.

2. Элемент составлен из нормального водородного электрода и из пары Сo²⁺/Co. Вычислите э.д.с. элемента, если концентрация ионов Co²⁺ равна 0,01 моль/л.

3. Подберите коэффициенты и укажите элемент-окислитель и элемент-восстановитель для следующих реакций:

H₂S + KMnO₄ + H₂SO₄  S + K₂SO₄ + MnSO₄ + H₂O

HgS + HNO₃ + HCl  S + NO + HgCl₂ + H₂O

H₂S + HNO₃  S + NO₂ + H₂O

На занятии следует:

1. Решить контрольную работу №3

2. Выполнить лабораторную работу №9 "Реакции и ход анализа смеси анионов III аналитической группы".

3. Составить таблицы «Реакции анионов III аналитической группы» и «Реакции анионов I – III аналитических групп»

4. Выполнить контрольную задачу «Анализ смеси анионов I - III аналитических групп»

Лабораторная работа № 9 «реакции и ход анализа смеси анионов III аналитической группы»

NО₃^-, NО₂^-, СН₃СОО^-

Характерной особенностью этой группы является растворимость солей бария и серебра. Поэтому хлорид бария и нитрат серебра не осаждают анионов третьей группы. Следовательно, группового реагента нет.

Реакции нитрат-иона nо3-

1. Дифениламин (C₆H₅)₂NH с анионом NО₃^- обра­зует интенсивно-синее окрашивание.

Опыт. На чистое и сухое часовое стекло поместите 4 — 5 капель раствора дифениламина в концентрирован­ной серной кислоте. Внесите туда же стеклянной палоч­кой каплю испытуемого раствора и перемешайте. В при­сутствии нитрат-иона NО₃^- появляется интенсивно синяя окраска раствора вследствие окисления дифениламина. Аналогичное окрашивание дает и нитрит-ион NO₂^3-.

Условия проведения опыта:

1.Окислители и иодид-ион I^-, который может окисляться серной кислотой до I₂, мешают проведению реакции.

2. Анионы-восстановители SO₃^2-, S^2- и др. также мешают открытию нитрат-иона NO₃^-.

3. Для выполнения реакции лучше брать разбавленные растворы испытуемых веществ.

2. Металлическая медь в концентрированной серной кислоте восстанавливает нитрат-ион до окcида азота (IV):

2NO₃^- + 8H⁺ + 3Cu  3Cu²⁺ + 4H₂O + 2NO

2NO + O₂ (воздух)  2NO₂

Опыт. К 2 — 3 каплям раствора нитрата калия при­лейте несколько капель концентрированной серной кис­лоты, бросьте кусочек металлической меди и нагрейте. Выделяется оксид азота (IV). Смотреть на белом фоне.

Условия проведения опыта:

1.Медные стружки берутся обезжиренные и свободные от загрязнений.

2. При наличии нитрит-ионов их предварительно удаляют нагреванием с хлоридом аммония NH₄Cl, так как мешают проведению реакции.

3. Сульфат железа (II) FeSO₄ с нитрат-ионом NО₃^- в концент­рированном растворе серной кислоты образует комп­лексную соль бурого цвета [Fe(NO)]SO₄.

Опыт. Поместите на часовом стекле каплю раство­ра нитрата и туда же внесите маленький кристаллик сульфата железа FeSO₄ и прибавьте каплю концентри­рованной серной кислоты. Вокруг кристалла образуется бурое кольцо вследствие образования комплексного со­единения [Fe(NO)]SO₄:

6FeSO₄ + 2NaNO₃ + 4H₂SO₄  3Fe₂(SO₄)₃ + Na₂SO₄ + 4H₂O + 2NO

2NO + FeSO₄  2[Fe(NO)]SO₄

Анионы I^- и Br^- мешают реакции, так как, выделяясь, они образуют сходные по окраске кольца. Нитрит-ион NO₂^- дает эту реакцию с более разбавленными кислотами.

4. Металлический алюминий в сильнощелочной сре­де восстанавливает нитраты до аммиака:

8А1 + 3NО₃^- + 5OН^- + 2Н₂O  3NH₃ + 8А1O₂^-

Опыт. Поместите в пробирку 4 капли раствора ни­трата калия и добавьте 6 капель 6 н. раствора гидро­ксида натрия. Внесите в раствор кусочек алюминия. От­верстие пробирки закройте влажной красной лакмусо­вой бумажкой. Наблюдайте ее посинение. Дайте объяс­нение.

Условия проведения опыта:

1. Восстановление ведут в умеренно щелочной среде во избежание слишком интенсивного протекания процесса.

2. Пробирку рекомендуется закрыть кусочком ваты (тампоном), для того чтобы задержать брызги раствора щелочи, которые захватываются выделяющимся газом.

3. Обнаружению нитрат-иона NO₃^- мешает катион NH₄⁺, который удаляют предварительным нагреванием со щелочью.

4. Присутствие нитрит-иона NO₂^- также мешает открытию нитрат-иона NO₃^-.

5. Микрокристаллоскопическая реакция. На каплю раствора, содержащего нитрат-ион NO₃^-, подействуйте кап­лей 10%-ного раство­ра нитрона С₂₀Н₁₆O₄ в 5%-ной уксусной кис­лоте. Выпадают характер­ные пучки игл нитрата нит­рона.