Лабораторная работа № 2 Качественные реакции катионов

второй аналитической группы: Ag⁺, [Hg₂]²⁺, Pb²⁺

Цель работы: изучить качественные реакции катионов второй аналитической группы, освоить методы анализа катионов второй группы.

Реактивы: NaOH (водный раствор 10–15 %); Na₂CO₃, K₂CO_{3 (ТВ.)}; NaHC₄H₄O₆ (водный раствор 10–15 %); Na₃[Co(NO₂)₆] (свежеприготовленный реактив); реактив Несслера K₂HgJ₄ (щелочной раствор); формалин (33%-ный раствор формальдегида СН₂О).

Оборудование: пробирки; штатив; спиртовка; химические стаканы; стеклянные палочки; воронки; бумажные фильтры; нихромовая проволока для петли; плитку; склянки для слива растворов, содержащих соединения серебра и ртути. Склянки должны быть обязательно промаркированы.

Общая характеристика катионов второй аналитической группы

Ко второй аналитической группе катионов относятся катионы Ag⁺, [Hg₂]²⁺, Pb²⁺. Катионы этой группы осаждаются групповым реактивом – хлористоводородной кислотой в виде хлоридов. Большинство соединений катионов второй аналитической группы бесцветны и малорастворимы в воде. Окрашенными соединениями являются хроматы, перманганаты, гексанитрокобальтаты (III). Из окрашенных соединений серебра в аналитической химии имеют значения: арсенат – шоколадного цвета, арсенит, бромид, иодид, фторид, фосфат, карбонат, гексацианоферрат (III), окрашенные в желтый цвет, хромат и дихромат красного цвета, оксид бурого цвета, сульфид – бурый, бромид, фторид, и карбонат [Hg₂]²⁺, имеющие желтую окраску. Из окрашенных соединений свинца имеют значение: иодид – золотисто-желтого цвета, сульфид – черно-бурый, хромат – желтый, дихромат – красный.

В реакциях окисления-восстановления соединения серебра, ртути и свинца (IV) проявляют себя как окислители. Ионы серебра, ртути восстанавливаются до элементарного состояния. Соединения свинца (IV) восстанавливаются до соединений свинца (II). Соединения Pb²⁺ способны окисляться до соединений высшей валентности.

Таблица 4

Действие некоторых реактивов на катионы второй аналитической группы

Реактивы	Катионы
	Ag+	Pb2+		[Hg2]2+ (*)
NaOH, КОН	Ag2O (бурый осадок, растворяется в аммиаке)	Pb(OH)2 (белый осадок, растворяется в избытке реагента)		Hg2O (черный осадок)
	Растворяются в азотной кислоте
NH4OH	Ag2O (бурый осадок, растворяется в избытке аммиаке)	Pb(OH)2 (белый осадок, не растворяется в избытке реагента)		Образует черный осадок Hg и амидосоединение ртути [O<Hg2NH2]+
K2CO3, Na2CO3	Ag2CO3 (осадок карбоната серебра желтого цвета, растворяется в азотной кислоте, аммиаке)	Pb2(OH)2CO3 (осадок белого цвета, растворяется в минеральных, уксусной кислотах и щелочах)		Hg2CO3 (осадок желтого цвета, быстро разлагается до HgO и Hg , при этом выделяется CO2)
H2SO4	Ag2SO4 (осадок растворяется в горячей воде)	PbSO4 (осадок растворяется в щелочах, в растворе ацетата аммония и конц. HCl и H2SO4)		Hg2SO4 (осадок растворяется в царской водке)
	Белые осадки
H2S, (NH4)2S	В солянокислом, щелочном, аммиачном и нейтральном растворах осаждают черные осадки
	Ag2S	PbS	HgS + S
HCl	AgCl	PbCl2	Hg2Cl2
	Белые осадки
	Растворяется в NH4OH, карбонате аммония и тиосульфате натрия с образованием комплексных соединений, в конц. HCl c образованием комплексов [AgCl2]–, [AgCl3]2–	Растворяется в горячей воде, в конц. HCl c образованием комплексов [PbCl3]–, [PbCl4]2–	В растворе аммиака образует черный осадок ClHg2NH2 + Hg

* Качественные реакции на катионы ртути не выполняются.

Выводы

1. Катионы Аg⁺ и Pb²⁺ с групповым реагентом образуют белые осадки, которые можно разделить, прокипятив раствор. При этом хлорид свинца растворяется.

2. «Открыть» катионы свинца можно выполнив реакцию «золотого дождя», перекристаллизовав хлорид свинца в присутствии уксусной кислоты.

3. Взаимодействие этих катионов с другими реактивами (табл…) позволяет легко выявить наличие в образце катионов серебра и свинца.

4. Соединения (соли) серебра в водном растворе на свету неустойчивы, необходимо это учитывать.

При выполнении лабораторной работы следует соблюдать последовательность опытов, указанную в табл… . В отчете уравнения проведенных реакций записываются в молекулярной и ионной формах.