Лабораторная работа № 2

Аналитические реакции катионов II аналитической группы по кислотно-основной классификации: Ag⁺, Hg₂²⁺, Pb²⁺.

Качественные реакции катионов Ag⁺

1. Реакция с соляной кислотой и растворимыми хлоридами (фармакопейная), бромидами и йодидами.

Ag⁺ + Cl^- = AgCl ↓ (белый )

Ag⁺ + Br^- = AgBr ↓ (желтоватый)

Ag⁺ + I^- = AgI ↓ (желтый)

Методика. В I пробирку вносят 2-3 капли 0,5 н. раствора NaCl, во II – 2-3 капли 0,5 н. раствора NaBr (KBr), в III – 2-3 капли 0,5 н. раствора KI. В каждую пробирку добавляют 3-5 капель 0,1 н. раствора AgNO_3.. Наблюдается выпадение осадков: AgCl, AgBr и AgI. Записать ионные и молекулярные уравнения реакций.

Испытание на растворимость осадков.

В каждую пробирку с осадком прибавить 5-10 капель концентрированного аммиака. Отметить наблюдения. а) Осадок AgCl растворяется полностью вследствие образования комплексного соединения [Ag(NH₃)₂]Cl (написать уравнение реакции). Аммиакат серебра легко разрушается кислотами. Содержание пробирки с аммиакатом серебра делят на 2 равные части. В одну – добавить 5-7 капель 2 н. раствора HNO₃ ,в другую – 5-10 капель KI. При этом в первой пробирке осаждается хлорид серебра AgCl; а во второй пробирке осаждается иодид серебра AgI (написать уравнения реакций).

б) Осадок бромида серебра AgBr растворяется частично.

в) Осадок иодида серебра AgI – нерастворим в концентрированном аммиаке.

Осадок AgCl растворяется также в концентрированных растворах HCl и хлоридов, в присутствии цианида калия KCN, тиосульфата натрия Na₂S₂O₃ с образованием растворимых комплексов:

AgCl + Cl^-→ [AgCl₂]^-

AgCl + 2 KCN → K [Ag(CN)₂] + KCl

AgCl + 2 Na₂S₂O₃ → Na₃ [Ag(S₂O₃)₂] + NaCl

Открытию катионов Ag⁺ реакцией с хлорид - ионами мешают катионы Cu²⁺, Au⁺,Ti⁺, Pb²⁺ ,Hg₂²⁺, также образующие осадки.

2. Реакция с хромат - ионами CrО₄^2- (в нейтральной среде).

2 Ag⁺ + CrО₄^2- = Ag₂CrO₄ ↓ (кирпично-красный).

Методика. В пробирку вносят 2-3 капли раствора нитрата серебра, прибавляют 1-2 капли 0,5 н. раствор хромата калия К₂CrO₄. Выпадает кирпично-красный осадок.

Осадок растворим в растворах кислот. Проверить растворимость осадка в растворах азотной и уксусной кислот и написать уравнение реакций.

Осадок также растворяется в концентрированном аммиаке с образованием аммиачного комплекса серебра:

Ag₂CrO₄ + 4 NH₃ → [Ag (NH₃)₂]₂CrO₄

Проведению реакции мешают все катионы, образующие мало растворимые хроматы (Sr²⁺, Ba²⁺, Hg₂²⁺, Pb²⁺ и др.).

3. Реакция со щелочами и гидрофосфатом натрия.

2 Ag⁺ + 2 OH^- = Ag₂O ↓ (бурый или черный) + Н₂О

3 Ag⁺ + 2 HPO₄^2- = Ag₃PO₄ ↓ (желтоватый) + H₂PO₄^-

Методика. В две пробирки внести 2-3 капли раствора AgNО₃, в одну пробирку добавить несколько капель 0,5 н. раствора NaOH, в другую 2-3 капли 0,5 н. раствора Na₂HPO₄.

Испытать растворимость осадков в аммиаке и HNO₃. Написать уравнение реакций.

4. Реакция серебряного зеркала – с формальдегидом (фармакопейная).

Ag⁺ + NH₃*H₂O) = AgOH ↓ + NH₄⁺

2 AgOH = Ag₂O + HOH

Ag₂O + 4 NH₃ + HOH = 2 [Ag(NH₃)₂]⁺ + 2 OH^-

2 [Ag(NH₃)₂]⁺ + HCHO + 2 HOH = 2 Ag + 2 NH₄⁺ + HCOONH₄ + NH₃* H₂O

Методика. В чистую, тщательно промытую раствором хромовой смеси и дистиллированной водой, пробирку вносят 3-4 капли раствора AgNO₃, несколько капель раствора аммиака до растворения осадка оксида серебра, несколько капель разбавленного раствора формальдегида и слегка нагревают пробирку (либо погрузить пробирку в теплую воду). Стенки пробирки покрываются тонкой блестящей зеркальной пленкой металлического серебра.

Мешают катионы Hg₂²⁺, Hg²⁺.

5. Микрокристаллическая реакция с K₂Cr₂O₇.

2 Ag⁺ + K₂Cr₂O₇ = Ag₂Cr₂O₇ + 2 K⁺

Методика. В каплю исследуемого раствора, подкисленного уксусной кислотой, внести кристаллик бихромата калия. Образуются крупные красно-бурые или оранжевые кристаллы Ag₂Cr₂O₇.

Катионы серебра Ag⁺ реагируют также с другими веществами с образова-нием осадков: с сероводородом H₂S – черно-коричневый осадок сульфида серебра Ag₂S; с тиосульфатом натрия Na₂S₂O₃ – белый осадок Ag₂S₂O₃, растворимый в избытке реактива и т.д.

Качественные реакции катионов Hg₂²⁺.

1. Реакция с соляной кислотой и хлорид – ионами.

Hg₂²⁺ + 2 Cl^- = Hg₂Cl₂ (каломель – белого цвета)

Методика. В пробирку вносят 5 капель 0,2 н. раствора нитрата одновалентной ртути и прибавляют 5-6 капель соляной кислоты или 0,5 н. раствора NaCl.

На свету осадок постепенно чернеет с выделением тонкодисперсной металлической ртути: Hg₂Cl₂ = HgCl₂ + Hg.

Такой же эффект наблюдается при действии (добавляют 5-6 капель) аммиака на осадок Hg₂Cl₂:

Hg₂Cl₂ + 2 NH₄OH = [NH₂Hg]Cl ↓ + Hg + NH₄Cl + 2 H₂O

Осадок Hg₂Cl₂ растворяется в концентрированной азотной кислоте HNO₃.

2. Восстановление Hg₂²⁺ до металлической ртути хлоридом олова (II).

Hg₂(NO₃)₂ + SnCl₂ = Hg₂Cl₂ ↓ + Sn(NO₃)₂

Hg₂Cl₂ + SnCl₂ = 2 Hg + SnCl₄

Методика. В пробирку вносят 2-3 капли раствора Hg₂(NO₃)₂ и прибавляют по каплям 0,5 н. раствора SnCl₂ до появления белого осадка каломели, постепенно чернеющей за счет выделения металлической ртути.

3. Восстановление Hg₂²⁺ металлической медью.

Hg₂²⁺ + Cu → 2 Hg + Cu²⁺

Методика. На свежеочищенную медную поверхность наносят каплю раствора Hg₂(NO₃)₂. Через некоторое время на поверхности образуется серое пятно амальгамы меди, которое после обмыва и протирания фильтровальной бумагой, становится блестящим.

4. Реакция с водным раствором аммиака.

2 Hg₂(NO₃)₂ + 4 NH₃ + H₂O = [OНg₂NH₂]NO₃ + 2 Hg +3 NH₄NO₃.

Методика. В пробирку с 2-мя каплями раствора Hg₂(NO₃)₂ прибавляют 5 капель раствора аммиака. Выпадает черный осадок.

5. Реакция со щелочами.

Hg₂²⁺ + 2 OH^- = Hg₂O ↓ + H₂O

Методика. В пробирку вносят 3-4 капли раствора Hg₂(NO₃)₂ и прибавляют 2-3 капли 2 н. раствора NaOH или КОН. Выпадает черный осадок Hg₂O. Осадок растворяется в азотной и концентрированной уксусной кислотах.

6. Реакция с йодидами.

Hg₂(NO₃)₂ +2 KI = Hg₂I₂ (желто-зеленый) + 2 KNO₃

Методика. В пробирку вносят 3-4 капли раствора соли ртути и добавляют 1 каплю 0,5 н. раствора йодида калия. Выпадает зеленый осадок Hg₂I₂, который в избытке при добавлении 5-10 капель KI переходит в черный осадок вследствие образования металлической ртути:

Hg₂I₂ +2 I^- =[ HgI₄]^2- + Hg ↓.

7. Реакция с хромат – ионами.

Hg₂²⁺ + CrO₄^2- = Hg₂CrO₄ ↓ (красный)

Методика. В пробирку вносят 3-4 капли раствора соли ртути и добавляют 1-2 капли 0,5 н. раствора K₂CrO₄. Выпадает кирпично-красный осадок хромата ртути (I), растворимый в азотной кислоте.

Мешают все катионы образующие мало растворимые хроматы (Sr²⁺, Ba²⁺, Pb²⁺).

Качественные реакции катионов Pb²⁺.

1. Реакция с хлорид – ионами.

Pb²⁺ + 2 Сl^- = PbCl₂ ↓ (белый)

Методика. К 4-5 каплям 0,5 н. раствора Pb(NO₃)₂ или Pb(CH₃COO)₂ прибавляют 4-5 капель соляной кислоты или NaCl. Выпадает белый осадок. К полученной смеси приливают 1,5-2 мл воды и нагревают до растворения осадка. При охлаждении раствора из него снова выпадает осадок хлорида свинца в виде игл.

2. Реакция с йодид – ионами (фармакопейная).

Pb²⁺ + 2 I^- = PbI₂ ↓ (желтый)

Методика. В пробирку вносят 3-5 капель раствора соли свинца, прибавляют 3 капли раствора КI. Выпадает желтый осадок.

К смеси прибавляют 5-6 капель воды (можно подкислить уксусной кислотой) и нагревают до полного растворения осадка. Охладить раствор водой под краном – выпадают красивые блестящие золотисто – желтые чешуйчатые кристаллы PbI₂ (реакция «золотого дождя»).

В избытке раствора KI осадок растворяется с образованием тетрайодоплюмбат (II) – ионов. Проведите данную реакцию и запишите ее уравнение.

Проведению реакции мешают катионы Cu²⁺, Ag⁺, Hg₂²⁺,Hg²⁺,Bi²⁺, Fe³⁺.

3. Реакция с хромат - и дихромат – ионами.

Pb²⁺ + CrO₄^2- = PbCrO₄ ↓ (желтый)

2 Pb²⁺ + Cr₂O₇^2- + 2 СН₃СОО^- + НОН = 2 PbCrO₄ ↓ + 2 СН₃СООН

Методика. В пробирку вносят 2-3 капли соли свинца, 2-3 капли 1 н. раствора ацетата натрия и 3 капли 0,5 н. раствора хромата или 1,5 н. раствора дихромата калия. Выпадает желтый кристаллический осадок PbCrO_4.

Испытание на растворимость. К одной части осадка добавить 2-3 капли аммиака или уксусной кислоты. К другой по каплям раствор NaOH или КOH. Отметить растворение осадка во второй пробирке. Написать уравнения реакции с образованием комплексного иона [Pb(ОН)₄]^2-.

Проведению реакции мешают катионы (Ba²⁺, Hg²⁺ и др.), образующие нерастворимые хроматы.

4. Реакция с сульфат – ионами.

Pb²⁺ + SO₄^2- = Pb SO₄ ↓ (белый)

Методика. В пробирку вносят 5-7 капель раствора соли свинца, прибавляют 5 капель 0,5 н. сульфата калия или натрия (или 5-6 капель 2 н. раствора Н₂SO₄). Осадок делят на 3 части, к одной – добавить раствор щелочи, к другой – 30% раствор ацетата аммония, к третьей – концентрированную соляную кислоту. Наблюдать растворение осадков. Написать уравнения реакций.

Проведению реакции мешают катионы образующие мало растворимые сульфаты (Са²⁺, Sr²⁺, Ва²⁺, Hg₂²⁺ и др.).

5. Реакция с сульфид – ионами (фармакопейная).

Pb²⁺ + S^2- = PbS ↓ (черный)

Методика. В пробирку вносят 2-3 капли раствора соли свинца (II) и прибавляют 2-3 капли сульфида натрия. Выпадает черный осадок, который растворяется в НNO₃.

6. Реакция с родизонатом натрия Na₂C₆O₆.

Катионы свинца образуют с родизонатом Na окрашенный комплекс синего цвета (Pb₃(C₆O₆)₂(OH)₂), который в слабо кислой среде (рН = 2,8) изменяет окраску на красную.

Методика. На фильтровальную бумагу наносят каплю раствора соли свинца и каплю свежеприготовленного 0,2%-го раствора Na₂C₆O_6. Образуется синее пятно или кольцо. Затем на пятно наносят каплю тартратного буфера. Цвет пятна изменяется на красный.