Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Аналитическая химия основы химического анализа. Качественный анализ. Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

06.09.2026

Размер:

1 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 89 / 119 10 11 > Следующая >>>

Реакции ацетат-анионов СН3СОО–

Серная кислота, взаимодействуя с ацетатами, вытесняет из них свобод-

ную уксусную кислоту, которая, улетучиваясь при нагревании, придает раствору специфический запах уксуса:

2 СН3СООNa + H2SO4 = Na2SO4 + 2 СН3СООН.

Обнаруживают уксусную кислоту по запаху. Хлорид железа FеСl3 при взаимодействии с растворами ацетатов образует

ацетат железа, который легко подвергается гидролизу:

3 СН3СООNa + FеСl3 = (СН3СОО)3Fe + 3 NaCl,

красно-бурый

(СН3СОО)3Fe + 2 Н2О = Fе(ОН)2СН3СОО ↓ + 2 СН3СООН.

бурый

Открывать ацетат-ионы этой реакцией нельзя в присутствии анионов СO

2–

I–, SO

2–

, PO

3–

. Их необходимо осадить хлоридом бария и нитратом серебра.

Реакция протекает при рН = 5–8.

Аналитические сигналы анионов третьей аналитической группы с други-

ми реагентами приведены в табл. 12

Таблица 12

Аналитические сигналы анионов третьей группы

Реагенты

Анионы

металлический алюминий или цинк (Al, Zn) в щелочной среде

выделяется аммиак NH3

–

металлическая медь

(Cu)

выделяются буро-желтые пары

диоксида азота NO2

–

дифениламин

раствор окрашивается

в синий цвет

раствор окрашивается

в синий цвет

сильные кислоты (HCl,

H2SO4)

–

выделяются желто-бурые пары

окислов азота

перманганат калия

(KMnO4)

–

раствор перманганата калия

обесцвечивается

Контрольные вопросы и задания

1. По каким свойствам катионы разделяют аналитические группы?

2. Что лежит в основе разделения катионов на аналитические группы по

классификации Н.А. Меншуткина?

3. Какие катионы входят в первую аналитическую группу сульфидной

классификации? Дайте общую характеристику этой группы, приведите примеры характерных реакций для этих катионов.

4. Какие катионы входят во вторую аналитическую группу сульфидной

5. Какие катионы входят в третью аналитическую группу сульфидной

6. Какие катионы входят в четвертую аналитическую группу сульфидной

7. Какие катионы входят в пятую аналитическую группу сульфидной

8. Какими недостатками обладает сероводородный метод анализа?

9. Что лежит в основе разделения катионов на аналитические группы по

кислотно-основной классификации? Каковы преимущества этой классификации перед сульфидной?

10. Какие катионы входят в первую аналитическую группу кислотно-

основной классификации? Дайте общую характеристику этой группы, приведите примеры характерных реакций для этих катионов.

11. Какие катионы входят во вторую аналитическую группу кислотно-

12. Какие катионы входят в третью аналитическую группу кислотноосновной классификации? Дайте общую характеристику этой группы, приведите примеры характерных реакций для этих катионов.

13. Какие катионы входят в четвертую аналитическую группу кислотноосновной классификации? Дайте общую характеристику этой группы, приведите примеры характерных реакций для этих катионов.

14. Какие катионы входят в пятую аналитическую группу кислотноосновной классификации? Дайте общую характеристику этой группы, приведите примеры характерных реакций для этих катионов.

15. Какие катионы входят в шестую аналитическую группу кислотноосновной классификации? Дайте общую характеристику этой группы, приведите примеры характерных реакций для этих катионов.

16. Что лежит в основе разделения катионов на аналитические группы по аммиачно-фосфатной классификации?

17. Какие катионы входят в первую аналитическую группу аммиачнофосфатной классификации? Дайте общую характеристику этой группы, приведите примеры характерных реакций для этих катионов.

18. Какие катионы входят во вторую аналитическую группу аммиачнофосфатной классификации? Дайте общую характеристику этой группы, приведите примеры характерных реакций для этих катионов.

19. Какие катионы входят в третью аналитическую группу аммиачнофосфатной классификации? Дайте общую характеристику этой группы, приведите примеры характерных реакций для этих катионов.

20. Какие катионы входят в четвертую аналитическую группу аммиачнофосфатной классификации? Дайте общую характеристику этой группы, приведите примеры характерных реакций для этих катионов.

21. Какие катионы входят в пятую аналитическую группу аммиачнофосфатной классификации? Дайте общую характеристику этой группы, приведите примеры характерных реакций для этих катионов.

22. Что лежит в основе разделения анионов на аналитические группы?

23. Какие анионы входят в первую аналитическую группу? Дайте общую характеристику этой группы, приведите примеры характерных реакций для этих анионов.

24. Какие анионы входят во вторую аналитическую группу? Дайте общую характеристику этой группы, приведите примеры характерных реакций для этих анионов.

25. Какие анионы входят в третью аналитическую группу? Дайте общую характеристику этой группы, приведите примеры характерных реакций для этих анионов.

3. СИСТЕМАТИЧЕСКИЙ ХОД АНАЛИЗА СМЕСЕЙ ИОНОВ

3.1. АНАЛИЗ СМЕСИ КАТИОНОВ

ПЕРВОЙ ПОДГРУППЫ K+, NH

, Rb+, Cs+

Вариан

т 1

1. Обнаружение катиона аммония NH

проводят при помощи гид-

роксида натрия или калия NaOH/КОН.

2. Удаление солей аммония: выпаривают раствор и прокаливают

остаток на пламени до исчезновения дыма.

3. Отделение катионов рубидия и цезия Rb+ и Cs+ от катиона калия

К+: остаток, полученный от прокаливания солей аммония, растворяют в горячей воде, слегка подкисленной соляной кислотой НСl, и осаждают

Rb+ и Cs+ в виде Rb2Na[Bi(NО2)6] и Cs2Na[Bi(NО2)6] (осадок 1) с помощью Bi(NО3)3+NaNО2+CH3COOH. В фильтрате остается К+.

4. Обнаружение К+ в фильтрате проводят с помощью Na3[Co(NО2)6].

5. Открытие Rb+ и Cs+: осадок 1 растворяют в 6 н. хлористоводород-

ной кислоте НСl, выпаривают для удаления избытка НСl и окислов азота и обрабатывают спиртовым раствором сульфата аммония. При этом образуется нерастворимый в спирте Cs2SO4. Осадок отфильтровывают, растворяют в воде и затем обнаруживают Cs+. В фильтрате открывают Rb+

Вариант 2

Смесь сухих хлоридов калия, рубидия и цезия, свободную от NH

растворяют в 5–10 каплях воды и раствор насыщают сухим НСl, затем прибавляют 10 мл абсолютного спирта, насыщенного НСl. При этом КСl выпадает в осадок. В раствор переходят RbCl и CsCl. Cs+ и Rb+ открывают, как указано в варианте 1

3.2. АНАЛИЗ СМЕСИ КАТИОНОВ ВТОРОЙ ПОДГРУППЫ Li+, Na+, Mg

Вариа

нт 1

1. Обнаружение катиона Mg2+: к анализируемому раствору прибавляют раствор гидроксида калия КОН и кипятят. Выпадает осадок гидроксида магния Mg(OH)2. Его отфильтровывают, растворяют в уксусной кислоте и открывают Mg2+.

2. Обнаружение Li+: фильтрат, полученный в предыдущем опыте, обрабатывают К2СО3 при нагревании. В присутствии Li+ выпадает осадок

Li2СО3. Осадок отфильтровывают и проводят с ним поверочные реакции на катион лития.

3. Обнаружение Na+: в полученном фильтрате обнаруживают Na+

Вариант 2

1. Обнаружение Mg2+: к испытуемому раствору прибавляют 8-оксихинолин. В присутствии Mg2+ образуется зеленовато-желтый кристаллический осадок.

2. Обнаружение Li+ и Na+ проводят аналогично варианту 1

Вариант 3

1. Отделение Li+ и Mg2+ от Na+: к исследуемому раствору прибавляют К2СО3 и кипятят. При этом образуется осадок, содержащий Li2СО3 и MgСО3, а катионы натрия остаются в растворе. Осадок отделяют фильтрованием или центрифугированием и растворяют при кипячении в хлористоводородной кислоте до полного разложения карбонатов и угольной кислоты.

2. Обнаружение Na+: фильтрат, содержащий Na+, используют для открытия катионов натрия.

3. Обнаружение Li+ и Mg2+: раствор, содержащий только Li+ и Mg2+, анализируют аналогично варианту 1

3.3. АНАЛИЗ СМЕСИ КАТИОНОВ ПЕРВОЙ ГРУППЫ K+, NH

, Rb+, Cs+, Li+, Na+, Mg2+

1. Анализ смеси всех катионов I группы начинают с обнаружения NH

Убедившись в наличии катиона аммония, его соли удаляют, так как они мешают открытию других катионов первой аналитической группы.

2. Удаление солей аммония:

- термическое разложение: соли аммония при нагревании на пламени

обычной газовой горелки в фарфоровой чашке или тигле разлагаются и улетучиваются (термическое разложение). При этом следует избегать чрезмерного нагревания и прокаливания ввиду того, что соли калия и натрия при температуре больше 800 °С начинают улетучиваться или сплавляться с материалом тигля.

- кипячение с едкими щелочами или карбонатом натрия/калия: При нагревании с едкими щелочами, карбонатами натрия или калия соли

аммония разлагаются с выделением газообразного аммиака:

+ OH– → NH3 ↑ + H2О.

3. Для разделения катионов первой группы на подгруппы раствор солей

катионов, свободный от NH

, обрабатывают групповым реактивом винной

кислотой H2C4H4O6 или гидротартратом натрия NaHC4H4O6. В случае применения в качестве группового реактива солей натрия необходимо предварительно в отдельной пробе обнаружить Na+.

Выпавшие осадки тартратов калия, рубидия и цезия переводят в хлориды.

Смесь хлоридов калия, рубидия и цезия анализируют, как указано в п. 3.1. Раствор, содержащий смесь Li+, Na+, Mg2+, анализируют, как указано в п. 3.2.

4. Обнаружению Na+ в виде уранилацетата натрия мешают ионы лития,

а в виде Na[Sb(OH)6] — катионы лития и магния. Следовательно, Li+ и Mg2+ должны быть предварительно удалены из смеси, содержащей Na+. Для этого к нескольким каплям исходного раствора добавляют К2СО3 и смесь кипятят до полного удаления солей аммония, разлагающихся с выделением NН3. При этом образуется осадок Li2СО3 и Мg2(ОН)2СО3. Осадок отделяют фильтрованием или центрифугированием и далее поступают так, как описано в п. 3.2.

3.4. АНАЛИЗ СМЕСИ КАТИОНОВ ПЕРВОЙ И ВТОРОЙ

АНАЛИТИЧЕСКИХ ГРУПП NH

, K+, Na+, Mg2+, Ba2+, Sr2+, Ca2+

Предварительные испытания. В отдельных небольших порциях исследу-

емого раствора проводят предварительные испытания, предшествующие систематическому ходу анализа:

1) определяют реакцию среды, устанавливают рН раствора, проверяют

присутствие в растворе NH

ионов;

2) действием (NH4)2CO3 + NH4OH + NH4Cl устанавливают присутствие

катионов II аналитической группы, образующих осадок карбонатов.

Вариант 1

1. Осаждение карбонатов бария, стронция, кальция и магния и обна-

ружение катиона аммония. Для осаждения карбонатов катионов второй аналитической труппы необходимо взять две порции по 5 капель анализируемого раствора и обработать при кипячении до исчезновения аммиака:

- первую порцию карбонатом натрия;

- вторую — карбонатом калия. Выделяющийся аммиак указывает на наличие в растворе NH

В присутствии Mg2+, Ba2+, Sr2+, Ca2+ выпадает осадок. Центрифугировать необходимо каждую пробу отдельно.

2. Обнаружение К+. В растворе, полученном после осаждения карбонатов катионов второй группы и магния раствором Na2CO3, провести реакцию обнаружения К+ при помощи Na3[Co(NО2)6].

3. Обнаружение Na+. В фильтрате, полученном после осаждения карбонатов раствором K2CO3 проводят реакцию обнаружения катионов натрия при помощи уранилацетата.

4. Растворение карбонатов катионов второй группы и магния. Оба осадка карбонатов, полученные осаждением Na2CO3 и K2CO3, анализируют совместно.

Осадки ВаCO3, SrCO3, CaCO3 и Mg2(OH)2CO3 необходимо промыть

дистиллированной водой и растворить при нагревании в уксусной кислоте. Растворение карбонатов в кислоте сопровождается энергичным выделением двуокиси углерода.

Обнаружение и отделение Ba2+. К отдельной пробе полученного

раствора прибавляют КСrO4 или К2Сr2О7 + CH3COONa; в присутствии Ва2+ образуется желтый осадок ВаСrO4. К остальной порции уксуснокислого раствора прибавляют 1–2 капли раствора ацетата натрия; смесь нагревают на кипящей водяной бане и добавляют 2–3 капли К2Сr2О7 (проверка на полноту осаждения). Выпавший желтый осадок ВаСrO4 отделяют центрифугированием. В отсутствие Ва2+ указанную операцию осаждения при помощи К2Сr2О7 опускают.

Обнаружение и отделение Sr2+. К отдельной пробе центрифугата

прибавляют насыщенный раствор (NH4)2SO4 или CaSO4. Если в растворе присутствует Sr2+, то образуется белый осадок SrSO4. В таком случае прибавляют ко всему центрифугату 3–5 капель насыщенного раствора (NH4)2SO4 и нагревают. Осадок SrSO4 отделяют центрифугированием. В отсутствие Sr2+ указанную операцию осаждения при помощи (NH4)2SO4 опускают.

Обнаружение и отделение Са2+. К отдельной пробе вновь получен-

ного центрифугата прибавляют (NH4)2C2O4. В присутствии Са2+ образуется белый осадок СаC2O4, нерастворимый в уксусной кислоте.

Если присутствует Са2+, прибавляют ко всей порции центрифугата

2–3 капли (NH4)2C2O4. Осадок отделяют центрифугированием. В отсут- ствие Са2+ операцию осаждения при помощи (NH4)2C2O4 опускают.

Обнаружение Mg2+. Полученный центрифугат обрабатывают сме-

сью NH4OH + NH4Cl + Na2HPO4. При наличии Mg2+ выделяется белый кристаллический осадок MgNH4PO4.

5. Дополнительные поверочные реакции. Для проверки полученных результатов анализа рекомендуется проделать следующие дополнительные поверочные реакции:

1) для обнаружения Ва2+ — образование нерастворимого в НСl белого осадка BaSO4, капельную реакцию с родизонатом и окрашивание пламени в желто-зеленый цвет;

2) для обнаружения Sr2+ — капельную реакцию с родизонатом и окрашивание пламени в карминово-красный цвет;

3) для обнаружения Са2+ — реакцию с гексацианоферратом (II) калия, микрокристаллоскопическую реакцию с серной кислотой, капельную реакцию с родизонатом и реакцию окрашивания пламени в кирпичнокрасный цвет;

4) для открытия Mg2+ — микрокристаллоскопическую реакцию с Na2HPO4, капельную реакцию Н.А. Тананаева и реакции с гипоиодитом и оксихинолином

Вариант 2

Систематический анализ начинают с осаждения карбонатов катио-

нов второй группы при помощи (NН4)2СО3. Для этого к 5 каплям анализируемой пробы прибавляют (до щелочной реакции) разбавленный раствор NH4OH и несколько капель раствора NH4Cl. Полученную смесь нагревают до 60–70 °С на водяной бане и добавляют 5–10 капель раствора (NН4)2СО3 (до полного осаждения карбонатов). Смесь снова нагревают до 60–70 °С и осадку дают постоять 15–30 мин. При этом осаждаются BaCO3, SrCO3 и СаCO3 (осадок 1). В растворе остаются: Mg2+, Na+, K+, NH

(раствор 1).

После осаждения карбонатов катионов второй аналитической груп-

пы, как и во всех последующих операциях осаждения, проверяют полноту осаждения карбонатов. Осадок карбонатов кальция, стронция и бария отделяют путем центрифугирования.

1. Анализ смеси катионов второй аналитической группы. Осадок 1 карбонатов катионов второй группы промывают промывной жидкостью, содержащей аммиак, хлорид и карбонат аммония, и растворяют в нескольких каплях уксусной кислоты. Уксуснокислый раствор, содержащий Ва2+, Sr2+ и Са2+, анализируют, как описано в первом варианте.

2. Анализ смеси катионов первой аналитической группы. Центрифугат после отделения карбонатов катионов второй группы анализируют, как указано при анализе катионов I аналитической группы 3.3

3.5. АНАЛИЗ СМЕСИ КАТИОНОВ ТРЕТЬЕЙ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ГРУППЫ

3.5.1. Сульфидно-щелочной метод анализа

смеси катионов третьей аналитической группы

1. Отделение катионов третьей группы от катионов первой и второй

групп. К 10–20 каплям исследуемого раствора добавляют метиловый оранжевый. Если индикатор указывает, что анализируемый раствор имеет нейтральную или щелочную реакцию, то подкисляют раствор хлористоводородной кис-

лотой до появления оранжевой окраски, добавляют 3–5 капель раствора NH4Cl и нагревают. Затем медленно прибавляют 5–10 капель группового реактива — (NH4)2S. В конце осаждения прибавляют несколько капель раствора аммиака (до рН = 9). Для определения рН раствора пользуются универсальным индикатором.

При добавлении сульфида аммония катионы третьей аналитической

группы образуют осадок, состоящий из сульфидов и гидроокисей.

Нагревают смесь до 60–70 °С. Обязательно необходимо убедиться в полноте осаждения сульфидов и гидроокисей. Если полнота осаждения не достигнута, добавляют еще 3–5 капель раствора сульфида аммония, нагреют и снова проверяют полноту осаждения. После того как будет достигнута полнота осаждения, смесь на нагретую до 70 °С помещают в водяную баню на 30 мин. Затем центрифугируют для выделения осадка.

Осадок 1

Раствор 1

NiS, CoS, FeS, Fe2S3, MnS, ZnS,

Сr(ОН)3, Al(OH)3

Катионы, не осаждаемые (NH4)2S

2. Отделение NiS и CoS. Осадок 1 промывают 1–2 раза сильно разбавленным (в 100 раз) раствором (NH4)2S, к которому добавлены NH4C1+NH4OH. Присутствие (NH4)2S препятствует растворению сульфидов и гидроокисей в воде, а также предупреждает окисление осадка кислородом воздуха.

Промытый осадок 1 обрабатывают 20 каплями 1 н. хлористоводородной

кислоты HCl. Смесь тщательно перемешивают стеклянной палочкой в течение

5–10 мин и декантируют раствор. При такой обработке достигается отделение NiS и CoS от катионов третьей группы, сульфиды которых растворимы в хло-

ристоводородной кислоте.

Осадок 2

Раствор 2

NiS, CoS

Fe2+, Mn2+, Cr3+, Al3+, Zn

(HCl + H2S)

3. Растворение NiS и CoS, обнаружение Ni2+ и CO2+. Осадок 2 промывают многократной декантацией и растворяют в смеси уксусной кислоты и перекиси водорода (или НСl+Н2О2). При этом NiS и CoS растворяются и выделяется сера, которую следует отделить. Для разложения избытка перекиси водорода полученный раствор кипятят и далее используют его для обнаружения ионов никеля и кобальта при помощи одной из приведенных ранее специальных реакций в главе 2.

4. Отделение Fe2+, Fe3+, Cr

и Mn2+. Раствор 2 помещают в фарфоровую чашку и кипятят до полного удаления сероводорода. Затем добавляют избыток NaOH и снова кипятят; осадок центрифугируют.

Осадок 3

Раствор 3

Fe(OH)2, Fe(OH)3, Cr(OH)3,Mn(OH)2

AlO

3–

, ZnO

2–

5. Отделение и обнаружение ионов хрома. Осадок 3 обрабатывают при

кипячении раствором Н2О2 или Na2О2.

Осадок 4

Раствор 4

Fe(OH)3, H2MnО3

СrO

2–

СrO

2–

может быть обнаружен по желтой окраске раствора 4 или соответ-

ствующими реакциями.

6. Растворение Fe(OH)3 и H2MnО3, обнаружение Мn2+. Если осадок 4 окрашен в черно-бурый цвет, то это свидетельствует о вероятном присутствии H2MnО3 — ионов марганца.

Для проведения поверочных реакций осадок 4 отделяют, тщательно про-

мывают и растворяют в HNО3. В полученном растворе проверяют присутствие ионов марганца.

Присутствие Fe3+. Железо (III) обнаруживают по образованию темно-

синего осадка берлинской лазури, выпадающего при действии K4[Fe(CN)6], или по появлению кроваво-красного окрашивания при действии NH4SCN.

7. Осаждение Аl(ОН)3 и обнаружение Аl3+ и Zn2+. К раствору 3, содержащему алюминат и цинкат натрия, прибавляют немного кристаллического NH4Cl и кипятят. В осадок 5 переходит Аl(ОН)3, в растворе остается [Zn(NH3)6]2+. Осадок Аl(ОН)3 фильтруют, промывают и проводят поверочные реакции на Аl3+. Для обнаружения ионов цинка фильтрат, после отделения Аl3+, подкисляют уксусной кислотой и пропускают сероводород до насыщения. В присутствии ионов цинка выпадает белый осадок сульфида цинка ZnS.

3.5.2. Щелочно-пероксидный метод анализа катионов третьей аналитической группы

1. Осаждение гидроокисей, нерастворимых в гидроксиде натрия NaOH.

При нагревании 10–20 капель раствора смеси катионов третьей аналитической

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 89 / 119 10 11 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]