6.1. Качественный химический анализ

ПОДГОТОВКА К ВЫПОЛНЕНИЮ ЗАДАНИЯ

Изучить и усвоить:

лекцию «Качественный химический анализ» [Конспект лекций, раздел 6.1]

Цель выполнения задания

∙ Усвоить суть и задачи идентификации состава строительных материалов.

∙ Ознакомиться с качественными реакциями обнаружения катионов и анионов.

Теоретическое введение

Под идентификацией понимают установление тождества неизвестного соединения с другим известным, т.е. определение качественного (что) и количественного (сколько) состава исследуемого объекта.

Основанием для проведения исследования является наличие аналитического сигнала, т.е. свойства, функционально зависящего от качественного и количественного состава анализируемого объекта. В качественном анализе фиксируется наличие аналитического сигнала, а в количественном ─ измеряется его интенсивность.

Методы качественного анализа базируются на ионных реакциях, которые позволяют идентифицировать элементы в форме тех или иных ионов. В ходе реакций образуются труднорастворимые соединения, окрашенные комплексные соединения, происходит окисление или восстановление с изменением цвета раствора (рис. 6.1). Эти явления называются аналитическими сигналами.

Если присутствуют несколько катионов, то любой катион можно идентифицировать с помощью определенной (специфической) реакции, если удалить другие катионы, мешающие этой идентификации.

Некоторые качественные реакции приведены в табл. 6.1.

Рис. 6.1. Виды аналитических сигналов в качественном химическом анализе

Таблица 6.1

Качественные химические реакции обнаружения некоторых катионов и анионов

Ион, вещество	Реактив	Реакция	Наблюдаемое явление
Fe2+	K3[Fe(CN) 6] красная кровяная соль	3Fe2+ + 2K3[Fe(CN) 6] → Fe3[Fe(CN) 6]2 + 6K+	Синее окрашивание
Fe3+	K4[Fe(CN) 6] жёлтая кровяная соль	2Fe2+ + 3K2[Fe(CN) 6] → Fe2[Fe(CN) 6]3 + 6K+	Синее окрашивание
Fe3+	NH4CNS роданид аммония	Fe3+ + 3 NH4CNS → Fe(CNS)3 + 3NH4+	Красное окрашивание
Са2+	(NH4)2С2О4 оксалат аммония	Са2+ + (NH4)2С2О4 → CaC2O4↓ + 2NH4+	Белый осадок
Bа2+	Н2SO4	Bа2+ + Na2SO4 → BaSO4↓ + 2Н+	Белый осадок
Cu2+	NH4OH	Cu2+ + 4NH4OH → [Cu(NH3)4]2+ + 4H2O	Ярко-синее окрашивание
Pb2+	KJ	Pb2+ + 2KJ → PbJ2↓ + 2K+	Жёлтый осадок
Ca2+, Sr2+,Ba2+	H2S	Ca2+(Sr2+, Ba2+) + H2S → Ca(Sr,Ba)S↓ + 2H+	Осадок
NH4+	NaOH	t NH4+ + NaOH → NH3↑ + H2O + Na+	Выделение аммиака
Cr3+→Cr6+	Щелочная среда	Cr3+→ CrO42ˉ	От зелёной к жёлтой окраске
СО32ˉ	HCl	СО32ˉ + 2H+ → H2O + CO2↑	Выделение газа
SO42ˉ	BaCl2	SO42ˉ + BaCl2→ BaSO4↓ + 2Clˉ	Белый осадок
NO3ˉ	Дифениламин	[O] (С6Н5)2−NH —→ (C6H4)2−NH + H2O	Синее окрашивание
РО43ˉ	Магнезиальная смесь	РО43ˉ + Mg2+ + NH4+ → Mg NH4РО4↓	Белый осадок

ВЫПОЛНЕНИЕ ЗАДАНИЯ

Рисунок 6.2 даёт наглядное представление о некоторых качественных реакциях.

Рис. 6.2. Вид качественных реакций на некоторые ионы

Изучите примеры, а в упражнениях, на основании табл. 6.1, укажите правильные ответы или напишите соответствующие реакции.

Пример 6.1. 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↓

Правильный ответ: 3.

Упражнение 6.1. Наиболее селективным реагентом для обнаружения катионов аммония является … 1) раствор щелочи 2) раствор кислоты 3) раствор CuSO_{4 4}) раствор KMnO₄

Упражнение 6.2. Присутствие нитрат-ионов в растворе можно доказать, используя в качестве реактива … 1) магнезиальную смесь 2) дифениламин 3) раствор щелочи 4) раствор иода

Упражнение 6.3. Доказать присутствие карбонат-иона можно с помощью раствора … 1) сильной кислоты 2) перманганата калия 3) сероводорода 4) щелочи

Пример 6.2. Определить степень окисления ионов железа (+2 или +3) в растворе можно с помощью реагентов …

1) NH₄CNS и (NH₄)₂С₂О₄ 2) K₃[Fe(CN) ₆] и KJ 3) NH₄OH и HCl 4) NH₄CNS и K₃[Fe(CN) ₆]

Решение. Специфической реакцией на ион Fe²⁺ является взаимодействие с красной кровяной солью, сопровождающееся синим окрашиванием раствора

3Fe²⁺ + 2K₃[Fe(CN) ₆] → Fe₃[Fe(CN) ₆]₂ + 6K⁺.

Ион Fe³⁺ обнаруживается специфической реакцией с роданидом аммония (красное окрашивание) Fe³⁺ + 3 NH₄CNS → Fe(CNS)₃ + 3NH₄⁺.

Правильный ответ: 4.

Упражнение 6.4. Качественным реагентом на фосфат-ионы является …

1) красная кровяная соль 2) реактив Несслера 3) дифениламин 4) магнезиальная смесь

Пример 6.3. Признаком протекания качественной реакции между йодом и крахмалом является ... 1) выпадение бурого осадка 2) образование синей окраски

3) выделение бурого газа 4) образование бурой окраски

Решение. Взаимодействие йода и крахмала сопорвождается образованием окрашенного в синий цвет соединения

(С₆Н₁₀О₅)n + nJ₂ → n(С₆Н₁₀О₅)∙J₂.

Правильный ответ: 2.

Упражнение 6.5. Качественная реакция на ион аммония описывается уравнением …

1) 2NH₄C1 + Na₂S0₄→(NH₄)₂S0₄ +2NaCl 2) NH₄Cl + AgN0₃→AgCl + NH₄NO₃

t

3) 2NH₄C1 + Cu(OH)₂→2NH₄OH + CuCl₂ 4) NH₄C1 + NaOH → NaCl + NH₃↑+H₂0