Аналитические реакции анионов II аналитической группы

(SO₄^2-, SO₃^2-, S₂O₃^2-, CO₃^2-, PO₄^3-, AsO₄^3-, AsO₃^3-)

Реакции анионов SO₄^2-. Реакция с хлоридом бария BaCl₂:

Na2SO4 + BaCl2 = BaSO4↓ + 2NaCl

(1.174)

Образуется белый кристаллический осадок BaSO₄, нерастворимый в кислотах и щелочах.

Реакция с солями кальция Ca(NO₃)₂:

Na2SO4 + Ca(NO3)2 = CaSO4↓ + 2NaNO3

(1.175)

Проводится на предметном стекле микроскопа. В присутствии сульфат--иона образуются характерные кристаллы гипса CaSO₄^. 2H₂O в виде игольчатых пучков.

Реакция с солями свинца, например с Pb(NO₃)₂:

Na2SO4 + Pb(NO3)2 = PbSO4↓ + 2NaNO3

(1.176)

Образуется белый осадок, растворимый в ацетате аммония.

Реакции анионов SO₃^2-. Реакция с хлоридом бария BaCl₂:

Na2SO3 + BaCl2 = BaSO3↓ + 2NaCl

(1.177)

Образуется белый осадок BaSO₃ , растворимый в кислотах.

Реакция с кислотами (на примере HCl):

Na2SO3 + 2HCl = H2SO3 + 2NaCl

(1.178)

H3SO3 = H2O + SO2↑

(1.179)

При действии кислот на сухиt сульфиты появляется характерный резкий запах SO₂ (горящей серы).

Реакция с окислителями:

а) с перманганатом калия

5Na2SO3 + 2KMnO4 + 8H2SO4 = 2MnSO4 + 5Na2SO4 + K2SO4 + +8H2O

(1.180)

Наблюдается обесцвечивание раствора перманганата калия;

б) с иодом

Na2SO3 + I2 + H2O = Na2SO4 + 2HI

(1.181)

В присутствии ионов SO₃^2- раствор иода обесцвечивается. Реакция становится более чувствительной, если её проводить в присутствии крахмала.

Реакции анионов S₂O₃^2-. Реакция с хлоридом бария BaCl₂:

Na2S2O3 + BaCl2 = BaS2O3↓ + 2NaCl

(1.182)

Образуется белый осадок BaS₂O₃. При проведении реакции возможно образование пересыщенных растворов. Поэтому для выпадения осадка необходимо потереть стенки пробирки стеклянной палочкой.

Реакция с кислотами (например, с HCl):

Na2S2O3 + 2HCl = H2O + SO2↑ + S↓ + 2NaCl

(1.183)

В ходе реакции наблюдается помутнение раствора (выделение свободной серы) и образование сернистого газа с резким запахом. В разбавленных растворах реакция идёт медленно: 1 – ≥ 10 мин.

Реакция с нитратом серебра AgNO₃:

Na2S2O3 + 2AgNO3 = Ag2S3O3↓ + 2NaNO3

(1.184)

Ag2S2O3 + H2O = AgS↓ + H2SO4

(1.185)

С избытком AgNO₃ образуется белый осадок Ag₂S₂O₃, постепенно желтеющий, а затем чернеющий в результате превращения тиосульфата серебра в сульфид Ag₂S чёрного цвета.

Реакция с иодом:

Na2S2O3 + I2 = Na2S4O8 + 2NaI

(1.186)

Наблюдается обесцвечивание раствора иода. Для повышения чувствительности реакцию проводят в присутствии крахмала. Реакция применяетя в количественном анализе.

Реакции анионов CO₃^2-. Реакция с хлоридом бария BaCl₂:

Na2CO3 + BaCl2 = BaCO3↓ + 2NaCl

(1.187)

Образуется белый осадок BaCO₃, растворимый в кислотах.

Реакция с кислотами:

Na2CO3 + 2HCl = H2CO3 + 2NaCl

(1.188)

H2CO3 = H2O + CO2↑

Выделяются пузырьки СО₂ (газ без цвета и запаха). Для обнаружения СО₂ полученный газ пропускают через раствор известковой воды Са(ОН)₂. При наличии СО₂ наблюдается помутнение раствора.

Реакции анионов РО₄^3-. Реакции с хлоридом барияBaCl₂:

Na2HPO4 + BaCl2 = BaHPO4↓ + 2NaCl

(1.189)

Образуется белый осадок гидрофосфата бария BaHPO₄, растворимый в кислотах.

Реакция с магнезиальной смесью:

Na2HPO4 + MgCl2 + NH4OH = MgNH4PO4↓ + 2NaCl + H2O

(1.190)

Наблюдается образование кристаллического белого осадка MgNH₄PO₄.

Реакция используется для гравиметрического количественного определения фосфора.

Реакция с парамолибдатом аммония (NH₄)₆Mo₇O₂₄:

7NaH2PO4 + 12(NH4)6Mo7O24 + 58HNO3 = 7(NH4)3[PMo12O40]↓ + +51NH4NO3 + 7NaNO3 + 36H2O

(1.191)

Образуется жёлтый мелкокристаллический осадок молибдофосфата аммония (NH₄)₃[PMo₁₂O₄₀]. Осадок растворяется в щелочах при нагревании. Аналогичные реакции дают анионы мышьяковой [см. уравнение (1.57)] и кремниевой кислот.

Реакции анионов AsO₄^3-. Большинство солей ортомышьяковой кислоты – H₃AsO₄ (арсенаты) нерастворимы в воде, растворимы только соли щелочных элементов и аммония. Ортомышьяковая кислота является слабой

(К₁ = 5,6 ^. 10^-3, К₂ = 1,7 ^. 10^-7, К₃ = 2,95 ^. 10^-12 ) и образует три ряда солей разной степени замещения, существующие в кислой (H₂AsO₄^-), нейтральной (HAsO₄^2-) и сильнощелочной (AsO₄^3-) средах.

Ортомышьяковая кислота обладает окислительными свойствами. Она окисляет иодид-ион, сернистую кислоту, сероводород.

Реакции анионов AsO₃^3-.Соли мышьяковистой кислоты (арсениты), за исключением солей щелочных элементов, аммония и магния, нерастворимы в воде. Кислота слабая и в зависимости от реакции среды образует соли разной степени замещения.

Мышьяковистая кислота и её соли являются восстановителями, например, в нейтральной среде восстанавливают иод до иодидов.

Анализ смеси анионов II аналитической группы. При анализе смеси анионов II аналитической группы, содержащей SO₄^2-, SO₃^2-, S₂O₃^2-, CO₃^2-, PO₄^3-, AsO₄^3-, AsO₃^3-, последовательно выполняются следующие операции:

● отделение и открытие ионов SO₄^2- проводят, добавляя раствор BaCl₂, образование не растворимого в кислотах и щелочах осадка BaSO₄ свидетельствует о присутствии сульфат-иона [уравнение (1.174)].

● отделение ионов PO₄^3- и AsO₃^3- с помощью аммиачного раствора MgCl₂ [см. 1.58),(1.190).]. Выпавшие осадки MgNH₄PO₄ и MgNH₄AsO₄ отделяют центрифугированием. В оставшемся растворе обнаруживают ионы AsO₃^3- реакцией с нитратом серебра [см. (1.54)] и характеристическими реакциями (1.48) – (1.50), (1.55);

● обнаружение ионов PO₄^3- и AsO₄^3- : осадок (MgNH₄PO₄ и MgNH₄AsO₄) растворяют в HCl, восстанавливают мышьяк (V) до мышьяка (III) с помощью KI, удаляют образовавшийся иод экстракцией или кипячением, добавляют аммиак. Если вновь образовался осадок MgNH₄PO₄, то в исходном растворе присутствует РО₄^3—ион. В оставшемся растворе открывают мышьяк с помощью AgNO₃ или других характеристических реакций.