Аналитические реакции. Методические указания к лабораторно-практическим занятиям
.pdfОпыт 18. Открытие ионов Мn2+. В пробирку поместите кристаллический PbO2 размером с горошину, прилейте 2-3 мл концентрированного раствора HNО3, осторожно нагрейте (из пробирки может выбросить!). Затем добавьте 1-2 капли раствора MnSO4, осторожно нагрейте, дайте осадку осесть. Наблюдайте появление красно-фиолетового окрашивания раствора. Составьте уравнение реакции на основании задания 10. Почему для проведения этого опыта нельзя брать избыток MnSO4, а для подкисления раствора использовать концентрированный раствор НСI?
Упражнение 10. Охарактеризуйте устойчивость (способность диссоциировать) и окислительно – восстановительную способность ионов [Fe(CN)6]3-. Для ответа используйте прил. 4, 2. Почему водный раствор FeSO4 в отличие от растворов K3[Fe(CN)6]3 и K4[Fe(CN)6] нельзя хранить в обычных условиях лаборатории? Дайте обоснованный ответ.
Опыт 19. Открытие ионов Fе2+. К
свежеприготовленному раствору сульфата железа (II) FeSО4 добавьте по каплям раствор гексацианоферрата (III) калия K3[Fe(CN)6]. Обратите внимание на образование соединения КFе[Fe(CN)6]3-, его окраску, растворимость. Составьте уравнение реакции.
Опыт 20. Открытие ионов Fе3+. К раствору хлорида железа (Ш) FeCI3 в разных пробирках прибавьте по каплям растворы гексацианоферрата (Ш) калия K3[ Fe(CN)6] и роданида калия Fe(CNS)3. Какова их окраска и растворимость? Составьте уравнения реакций.
Упражнение 11. Для кобальта (III) известны ионы: [Co(NH3)6]2+, [Со(OН2)6]2+, [Со(СNS)4]2-, [CoCl4]2-. Максимум
светопоглощения этих комплексов соответствует длинам волн 490 , 500 , 620 и 690 нм. Как изменяется окраска комплексов в указанном ряду? Для ответа используйте прил. 5.
Упражнение 12. Используя прил. 4, сопоставьте величины констант устойчивости роданидных комплексов при одном и том же координационном числе. Какой из комплексов
31
является менее устойчивым?
Опыт 21. Открытие ионов Со2+. В 1-2 мл раствора СоSО4 внесите кристаллический KCNS, а затем прилейте дистиллированной воды. Что наблюдается? Проделайте тот же опыт, предварительно добавив к раствору CoSO4 1-2 мл эфира. Что наблюдается? Объясните изменение окраски. Подтверждает ли результат этого опыта ответ, полученный в заданиях 12-13? Составьте уравнения реакций.
Опыт 22. Открытие ионов Ni2+. Смешайте в пробирке I мл сульфата никеля NiSO4, 1 мл раствора аммиака (избегайте его избытка) и 1 мл раствора диметилглиоксима C4H8O2N2 (реактив Чугаева). Наблюдайте появление осадка розово - красного цвета. Составьте уравнение реакции.
Упражнение 13. Какими способами можно получить следующие комплексы меди (II): [Cu(OH2)6]2+, [Cu(NH3)4(OH2)2]2+, [Cu(ОH)4]2, [CuCI4]2-? Составьте уравнения реакций.
Упражнение 14. |
Раствор, |
содержащий |
комплексы |
[Cu(NH3)4(OH2)2]2+, имеет |
интенсивно - синюю окраску. Почему |
||
эта окраска изменяется |
при |
подкислении |
раствора и |
добавлении к нему раствора (NH4)2S? Составьте уравнения реакций.
Опыт 23. Открытие ионов Си2+.
1)К раствору CuSO4 прилейте избыток (до растворения
осадка) раствора аммиака. Что наблюдается? Составьте уравнение реакции образования комплексов [Cu(NH3)4(OH2)2]2+.
2)К раствору CuSО4 добавьте раствор K4[Fe(CN)6]. Обратите внимание на образование буро-красного вещества Cu2[Fe(CN)6], его растворимость. Составьте уравнение реакции.
3)К раствору СuSО4 прибавьте раствор, содержащий ионы S2-. Обратите внимание на образование соединения СиS, его окраску и растворимость.
4)Внесите в бесцветное пламя газовой горелки кристаллы соли меди(II). Объясните появление сине-зеленой окраски пламени горелки.
32
Упражнение |
15. |
Приведите |
примеры |
химических |
|||||
веществ, которые |
имеют окраску: синюю, желтую, |
оранжевую, |
|||||||
черную, зеленую. Как можно объяснить эту окраску? |
|
|
|||||||
Опыт |
24. |
Анализ |
растворов. |
В |
разных |
пробирках |
|||
имеются |
растворы |
следующих веществ: a) Na2SО4, |
K2SО3, |
||||||
К2СгО4; |
б) CoSО4, NaNО2, K2Cr2O7; в) CaSО4, FeSО4. Как можно |
||||||||
обнаружить |
эти |
|
вещества, используя |
наименьшее |
число |
||||
реактивов? |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
33
Библиографический список
1. Ахметов, Н.С. Общая и неорганическая химия / Н.С. Ахметов. М.: Высшая школа, 2002. – 743 с.
2.Глинка, Н.Л. Общая химия / Н.Л. Глинка. – М.: Интеграл-Пресс, 2004. - 728 с.
3.Пономарев, В.Д. Аналитическая химия / В.Д. Понома-
рев. – М.: Медицина, 1977. - 368 с.
4.Аналитическая химия. Проблемы и подходы: учебное пособие: в 2 т./ Р. Кельнер [и др. ]; под ред. Ю.А. Золотова. – М.:
Мир, 2004.
5.Крешков, А.П. Основы аналитической химии: учебное пособие: в 3 т. / А.П. Крешков.- М.: Высшая школа, 1966.
6.Коттон, Ф. Основы неорганической химии / Ф. Коттон,
Дж. Уилкинсон; пер. с анг. Ю.А. Устынюка М.: Мир, 1979. –
677с.
7.Ахметов, Н.С. Лабораторные и семинарские занятия по общей и неорганической химии / Н.С. Ахметов, М.К. Азизова, Л.И. Бадыгина. – М.: Высшая школа, 2002. – 367 с.
8.Глинка, Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии / Н.Л. Глинка. – М.: Интеграл-Пресс, 2008. - 240 с.
9.Гольбрайх, З.Е. Практикум по неорганической химии / З.Е. Гольбрайх. - М.: Высшая школа, 1986. - 367 с.
34
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1
Произведения растворимости некоторых малорастворимых электролитов при 250С
Электролит |
ПР |
AgBr |
6.0∙10-13 |
AgCl |
1.8∙10-10 |
Ag2CrO4 |
4.0∙10-12 |
AgI |
1.1∙10-16 |
Ag2S |
6.0∙10-50 |
Ag2SO4 |
2.0∙10-5 |
Ag3PO4 |
1.3∙10-20 |
BaCO3 |
5.0∙10-9 |
BaCrO4 |
1.6∙10-10 |
BaSO4 |
1.1∙10-10 |
CaCO3 |
5.0∙10-9 |
CaC2O4 |
2.0∙10-9 |
CaF2 |
4.0∙10-11 |
CaSO4 |
1.3∙10-4 |
Ca3(PO4)2 |
1.0∙10-29 |
CaCrO4 |
7.1∙10-4 |
CoS |
4.0∙10-21 |
CdS |
7.9∙10-27 |
Cd(OH)2 |
2.0∙10-14 |
CuCN |
3.2∙10-20 |
CuI |
1.1∙10-12 |
Электролит |
ПР |
CuCl |
1.2∙10-6 |
Cu(OH)2 |
2.2∙10-20 |
CuS |
6.0∙10-36 |
Cu2S |
2.5∙10-48 |
Fe(OH)2 |
1.0∙10-15 |
Fe(OH)3 |
3.8∙10-38 |
FeS |
5.0∙10-18 |
HgS |
1.6∙10-52 |
HgI2 |
~10-26 |
MnS |
2.5∙10-10 |
PbCl2 |
2.0∙10-5 |
PbCrO4 |
1.8∙10-14 |
PbI2 |
8.0∙10-9 |
PbS |
1.0∙10-27 |
PbBr2 |
9.1∙10-6 |
Sb2S3 |
1.6∙10-93 |
PbSO4 |
1.6∙10-8 |
SrSO4 |
3.2∙10-7 |
Zn(CN)2 |
2.6∙10-13 |
Zn(OH)2 |
1.0∙10-17 |
ZnS |
1.6∙10-24 |
35
Приложение 2
Стандартные электродные потенциалы некоторых систем в водных растворах при 25 ОС
Уравнение процесса |
E0, В |
O2 + 2H2O +4e = 4OH- |
0.401 |
O2 + 2H+ +2e = 2H2O2 |
0.682 |
O2 + 4H+ +4e = 2H2O |
1.228 |
H2O2 + 2H+ +2e =2H2O |
1.776 |
O2 + 2H+ +2e = O2 + H2O |
2.07 |
2H+ + 2e = 4OH- |
-2.257 |
2H2O2 + 2e = H2 + 2OH- |
-0.882 |
2H+ + 2e = H2 |
0.000 |
H+ + e = H |
-2.1065 |
Cr2+ + 2e = Cr |
-0,913 |
Cr3+ + 2e = Cr |
-0,744 |
Cr3+ + 2e = Cr2+ |
-0,407 |
CrO42- + 4H2O + 3e = Cr(OH)3 + 5OH- |
-0,13 |
CrO2- + 4H+ + e = Cr2+ + 2H2O |
1,188 |
Cr2O72- +14H+ + 6e = 2Cr3+ + 7H2O |
1,333 |
CrO42- + 8H+ + 3e = Cr3+ + 4H2O |
1,477 |
Mn2+ + 2e = Mn |
-1,179 |
MnO4- +e = MnO42- |
0,564 |
MnO4- + 2H2O + 3e = MnO2 + 4OH- |
0,60 |
MnO2 + 4H+ + 2e = Mn2+ + H2O |
1,23 |
MnO4- +8H+ + 5e = Mn2+ + 4H2O |
1,507 |
MnO4- +4H+ + 3e = MnO2 + 2H2O |
1,692 |
Fe2+ + 2e = Fe |
-0,440 |
Fe3+ + 3e = Fe |
-0,037 |
Fe(OH)3 + e = Fe(OH)2 + OH- |
-0,53 |
Fe(CN)63- + e = Fe(CN)64- |
0,356 |
Fe3+ +e = Fe2+ |
0,771 |
36
|
|
|
|
|
|
|
Приложение 3 |
Термодинамические параметры некоторых веществ |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Вещество |
|
Н0f, 298, |
|
S0298, |
G0f, 298, |
||
|
|
кДж/моль |
|
Дж/(моль∙К) |
кДж/моль |
||
NO3-(р) |
|
-207.5 |
|
147.3 |
|
-111.7 |
|
H+(р) |
|
0 |
|
0 |
|
0 |
|
H2O(ж) |
|
-285,83 |
|
70,08 |
|
-237,24 |
|
Fe2+-(р) |
|
-87.17 |
|
-130.96 |
-78.96 |
||
Fe3+-(р) |
|
-46.39 |
|
-309.17 |
-10.52 |
||
NO (г) |
|
90.25 |
|
210.6 |
|
86.58 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Приложение 4 |
Общие константы устойчивости комплексов при 25 ОС |
|||||||
|
|
|
|
|
|
||
Комплексный ион |
|
|
Куст |
|
lg Куст |
||
[Ag(NCS)2]- |
|
|
1.7∙108 |
|
8.23 |
||
[Co(NCS)4]2- |
|
|
5.12∙10-1 |
|
-0.309 |
||
[Fe(NCS)6]3- |
|
|
1.7∙103 |
|
3.23 |
||
[Fe(NCS)4]- |
|
|
3.39∙104 |
|
4.53 |
||
[Hg(NCS)4]2- |
|
|
1.7∙1021 |
|
21.23 |
||
[Fe(CN)6]4- |
|
|
7.94∙1036 |
|
36.9 |
||
[Fe(CN)6]3- |
|
|
7.94∙1043 |
|
43.9 |
||
[AgCl2]- |
|
|
1.1∙105 |
|
5.04 |
||
[CdCl4]2- |
|
|
5.01∙10 |
|
1.7 |
||
[CuCl2]- |
|
|
2.24∙105 |
|
5.35 |
||
[AgI2]- |
|
|
5.5∙1011 |
|
11.74 |
||
[CdI4]2- |
|
|
2.24∙105 |
|
5.35 |
||
[AgBr2]- |
|
|
2.19∙107 |
|
7.34 |
||
[CdBr4]2- |
|
|
5.01∙103 |
|
3.7 |
||
[ZnBr4]2- |
|
|
3.16∙10-3 |
|
-2.5 |
||
[Cd(NH3)4]2+ |
|
|
3.63∙106 |
|
6.56 |
||
[Zn(NH3)4]2+ |
|
|
5.01∙108 |
|
8.7 |
||
37
|
|
Приложение 5 |
Длины волн спектра и соответствующие им окраски |
||
Интервалы длин волн |
Цвет поглощаемого |
Наблюдаемый цвет |
поглощающего света, нм |
излучения |
(дополнительный) |
400-435 |
Фиолетовый |
Желто-зеленый |
435-480 |
Синий |
Желтый |
480-490 |
Зеленовато-синий |
Оранжевый |
490-500 |
Сине-зеленый |
Красный |
500-560 |
Зеленый |
Пурпурный |
560-580 |
Желто-зеленый |
Фиолетовый |
580-595 |
Желтый |
Синий |
595-605 |
Оранжевый |
Зеленовато-синий |
605-730 |
Красный |
Сине-зеленый |
730-760 |
Пурпурный |
Зеленый |
Приложение 6
Растворимость неорганических соединений в воде при 25 ОС
Ионы |
CH3COO־ |
- |
|
CO32 |
Cl־ |
F־ |
NO3־ |
OH־ |
PO43 |
S2־ |
SO42־ |
|
|
|
CN |
|
|
|
|
|
|
|
־ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ag+ |
м |
н |
|
н |
н |
р |
р |
|
- |
н |
н |
м |
Al3+ |
р |
- |
|
- |
р |
м |
р |
|
н |
н |
+ |
р |
Ba2+ |
р |
+ |
|
н |
р |
м |
р |
|
р |
н |
р |
н |
Ca2+ |
р |
р |
|
н |
р |
н |
р |
|
м |
н |
р |
м |
Cd2+ |
р |
м |
|
|
р |
р |
р |
|
н |
н |
н |
р |
Co2+ |
р |
н |
|
н |
р |
р |
р |
|
р |
н |
н |
|
Cr3+ |
+ |
н |
|
- |
р |
м |
р |
|
н |
н |
+ |
р |
Cu2+ |
р |
н |
|
н |
р |
р |
р |
|
н |
н |
н |
р |
Fe2+ |
р |
н |
|
н |
р |
м |
р |
|
н |
н |
н |
р |
Fe3+ |
- |
н |
|
- |
р |
н |
р |
|
н |
н |
+ |
р |
Hg2+ |
р |
р |
|
- |
р |
+ |
р |
|
- |
н |
н |
- |
K+ |
р |
р |
|
р |
р |
р |
р |
|
р |
р |
р |
р |
Mg2+ |
р |
н |
|
м |
р |
м |
р |
|
н |
н |
н |
р |
Mn2+ |
р |
н |
|
н |
р |
р |
р |
|
н |
н |
н |
р |
NH4+ |
р |
р |
|
р |
р |
р |
р |
|
р |
р |
+ |
р |
Na+ |
p |
р |
|
р |
р |
р |
р |
|
р |
р |
н |
р |
Ni2+ |
p |
н |
|
н |
р |
р |
р |
|
н |
н |
н |
р |
Pb2+ |
p |
н |
|
н |
м |
м |
р |
|
н |
н |
н |
н |
Zn2+ |
p |
н |
|
н |
р |
м |
р |
|
н |
н |
н |
р |
Обозначения: р растворимый, |
м малорастворимый, н |
нерастворимый, + полностью |
||||||||||
гидролизуется, - не существует. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
38
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Приложение 7 |
|||||
|
|
ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА |
|
|
|
|
|
|||||||||
Периоды |
Ряды |
|
|
|
|
Группы элементов |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
I |
II |
III |
IV |
V |
|
VI |
VII |
|
VIII |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
Химические элементы |
|
|
|
|
2 |
||||||
I |
1 |
H |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
He |
|||
1,00795 |
|
|
|
|
|
|
4,002602 |
|||||||||
|
|
водород |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
гелий |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
8 |
9 |
|
|
10 |
||||
II |
2 |
Li |
Be |
B |
С |
N |
|
O |
F |
|
|
|
|
|
|
Ne |
6,9412 |
9,01218 |
10,812 |
12,0108 |
14,0067 |
|
15,9994 |
18,99840 |
|
|
20,179 |
||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
литий |
бериллий |
бор |
углерод |
азот |
|
кислород |
фтор |
|
|
|
|
|
|
неон |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
|
16 |
17 |
|
|
18 |
||||
III |
3 |
Na |
Mg |
Al |
Si |
P |
|
S |
Cl |
|
|
|
|
|
|
Ar |
22,98977 |
24,305 |
26,98154 |
28,086 |
30,97376 |
|
32,06 |
35,453 |
|
|
39,948 |
||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
натрий |
магний |
алюминий |
кремний |
фосфор |
|
сера |
хлор |
|
|
|
|
|
аргон |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
IV |
|
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
|
24 |
25 |
26 |
27 |
28 |
||||
|
4 |
K |
Ca |
Sc |
Ti |
V |
|
Cr |
Mn |
Fe |
Co |
Ni |
||||
|
39,0983 |
40,08 |
44,9559 |
47,90 |
50,9415 |
|
51,996 |
54,9380 |
55,847 |
58,9332 |
58,70 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
калий |
кальций |
скандий |
титан |
ванадий |
|
хром |
марганец |
железо |
кобальт |
никель |
||||
|
|
29 |
30 |
31 |
32 |
33 |
|
34 |
35 |
|
|
36 |
||||
|
5 |
Cu |
Zn |
Ga |
Ge |
As |
|
Se |
Br |
|
|
|
|
|
|
Kr |
|
63,546 |
65,38 |
69,72 |
72,59 |
74,9216 |
|
78,96 |
79,904 |
|
|
83,80 |
|||||
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
медь |
цинк |
галлий |
германий |
мышьяк |
|
селен |
бром |
|
|
|
криптон |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
37 |
38 |
39 |
40 |
41 |
|
42 |
43 |
44 |
45 |
46 |
||||
|
6 |
Rb |
Sr |
Y |
Zr |
Nb |
|
Mo |
Tc |
Ru |
Rh |
Pd |
||||
|
85,4678 |
87,62 |
88,9059 |
91,22 |
92,9064 |
|
95,94 |
98,9062 |
101,07 |
102,9055 |
106,4 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
V |
|
рубидий |
стронций |
иттрий |
цирконий |
ниобий |
|
молибден |
технеций |
рутений |
родий |
палладий |
||||
|
47 |
48 |
49 |
50 |
51 |
|
52 |
53 |
|
|
54 |
|||||
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
7 |
Ag |
Cd |
In |
Sn |
Sb |
|
Te |
I |
|
|
|
|
|
|
Xe |
|
107,868 |
112,41 |
114,82 |
118,69 |
121,75 |
|
127,60 |
126,9045 |
|
|
131,30 |
|||||
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
серебро |
кадмий |
индий |
олово |
сурьма |
|
теллур |
иод |
|
|
|
|
ксенон |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
55 |
56 |
57 |
72 |
73 |
|
74 |
75 |
76 |
77 |
78 |
||||
|
8 |
Cs |
Ba |
La |
Hf |
Ta |
|
W |
Re |
Os |
Ir |
Pt |
||||
|
132,9054 |
137,33 |
138,9 |
178,49 |
180,9479 |
|
183,85 |
186,207 |
190,2 |
192,22 |
195,09 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
||||||||||||
VI |
|
цезий |
барий |
лантан × |
гафний |
тантал |
|
вольфрам |
рений |
осмий |
иридий |
платина |
||||
|
79 |
80 |
81 |
82 |
83 |
|
84 |
85 |
|
|
86 |
|||||
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
9 |
Au |
Hg |
Tl |
Pb |
Bi |
|
Po |
At |
|
|
|
|
|
|
Rn |
|
196,9665 |
200,59 |
204,37 |
207,2 |
208,9 |
|
209 |
210 |
|
|
222 |
|||||
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
золото |
ртуть |
таллий |
свинец |
висмут |
|
полоний |
астат |
|
|
|
|
|
радон |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
87 |
88 |
89 |
104 |
105 |
|
106 |
107 |
108 |
109 |
110 |
||||
|
10 |
Fr |
Ra |
Ac |
Rf |
Db |
|
Sg |
Bh |
Hs |
Mt |
Ds |
||||
|
223 |
226,0 |
227 |
261 |
262 |
|
266 |
269 |
269 |
268 |
271 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
VII |
|
франций |
радий |
актиний ×× |
резерфордий |
дубний |
|
сиборгий |
борий |
хассий |
мейтнерий |
дармштадтий |
||||
|
111 |
112 |
113 |
114 |
115 |
|
116 |
117 |
|
|
118 |
|||||
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
11 |
Rg |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
272 |
285 |
|
289 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
рентгений |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1
Содержание |
|
Введение ........................................................................................ |
3 |
Основные требования к аналитическим реакциям....................... |
4 |
Специфичность и чувствительность реакций .............................. |
5 |
Классификация реакций................................................................ |
5 |
Методы качественного анализа .................................................. |
15 |
Аналитическая классификация катионов................................... |
16 |
Аналитическая классификация анионов..................................... |
22 |
Лабораторно-семинарское занятие............................................. |
26 |
Анионы.................................................................................. |
26 |
Катионы................................................................................. |
28 |
Библиографический список ........................................................ |
34 |
Приложение................................................................................. |
35 |
1
