Yakisny_analiz_2011
.pdfK4[Fe(CN)6]. В присутності Cu2+ випадає червоно-бурий осад купрум гексаціаноферату(II):
2Cu2+ + [Fe(CN)6]4– → Cu2[Fe(CN)6]↓. |
(37) |
Реакції катіонів V аналітичної групи: Pb2+
17. Дія групового реагенту. Груповим реагентом на катіони п’ятої аналітичної групи є 2М розчин HCl, який осаджує катіони п’ятої групи у вигляді малорозчинних хлоридів.
До 2-3 крапель розчину солі Pb2+ додають 1-2 краплі 2М розчину HCl. Випадає білий осад:
Pb2+ + 2Cl– → PbCl2↓. |
(38) |
18. Виявлення Pb2+. До 1 краплі розчину солі Pb2+ додають 1-2 краплі розчину KI. Випадає жовтий осад плюмбум йодиду:
Pb2+ + 2І– → PbІ2↓. |
(39) |
Якщо до пробірки з осадом PbІ2 додати 4 краплі води, 1 краплю 2М CH3COOH і нагріти до розчинення осаду, то після охолодження випадає жовтий осад PbI2 у вигляді блискучих золотистих кристаликів.
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА:
“РЕАКЦІЇ АНІОНІВ І - ІІІ АНАЛІТИЧНИХ ГРУП”
Мета роботи: вивчення якісних реакцій аніонів І – ІІІ аналітичних груп, ознайомлення з умовами виконання реакцій, характеристиками і властивостями одержаних сполук.
Оформлення лабораторної роботи виконують за формою, поданою у таблиці 2 (ст. 17).
Реакції аніонів І аналітичної групи:
SO42-, CO32-, PO43-, SiO32-
19. Дія групового реагенту. Груповим реагентом на першу аналітичну групу аніонів є BaCl2 у нейтральному або слабколужному середовищі.
У 4 пробірки вносять відповідно по 2 краплі розчинів (NH4)2SO4, Na2CO3, Na2HPO4, Na2SiO3 та додають по 2 краплі розчину BaCl2. Катіони Ва2+ з аніонами першої групи утворюють малорозчинні солі білого кольору:
11
SO42– + Ba2+ → BaSO4↓; |
(40) |
CO32– + Ba2+ → BaCO3↓; |
(41) |
2PO43– + 3Ba2+ → Ba3(PO4)2;↓ |
(42) |
SiO32– + Ba2+ → BaSiO3↓. |
(43) |
Відношення цих осадів до дії сильних кислот дозволяє ідентифікувати кожен з аніонів.
20. Виявлення SO42-. До пробірки з осадом BaSO4 (п. 19) додають 2 краплі
2М розчину HCl. Нерозчинність осаду в кислоті свідчить про наявність аніона
SO42-.
21. Виявлення СО32-. До пробірки з осадом BaCO3 (п. 19) додають 2 краплі 2М розчину HCl. Розчинення осаду з виділенням бульбашок
безбарвного газу СО2 вказує на присутність іонів СО32- : |
|
BaCO3↓ + 2H+ → Ba2+ + H2O + CO2↑. |
(44) |
22. Виявлення PO43-. а) До пробірки з осадом Ba3(PO4)2 (п. 19) додають 2 краплі 2М розчину HCl. Розчинення осаду без виділення бульбашок газу свідчить про наявність аніонів PO43-:
Ba3(PO4)2↓ + 6H+ →3Ba2+ +2Н3PO4. |
(45) |
б) У пробірці змішують 2-3 краплі розчину Na2НPO4 з 2 краплями розчинів MgCl2 та 2M HCl. Після цього при перемішуванні додають краплями 2M розчин NH4OH до появи чіткого запаху аміаку або до досягнення рН ~ 9 за універсальним індикаторним папером. Випадання білого кристалічного осаду MgNH4PO4 підтверджує присутність іонів РО43-:
PO43–+Mg2++ NH4+ → MgNH4PO4↓. |
(46) |
23. Виявлення SiO32-. а) До пробірки з осадом BaSiO3 (п. 19) додають 2 краплі 2М розчину HCl. Розчинення білого кристалічного осаду без виділення бульбашок газу та з утворенням драглистого осаду H2SiO3 свідчить про наявність аніонів SiO32-:
BaSiO3↓ + 2H+ → Ba2+ + H2SiO3 ↓. |
(47) |
б) До 2-3 крапель розчину |
Na2SiO3 додають 1 лопатку кристалічного |
|
NH4Cl, перемішують скляною |
паличкою, нагрівають на водяній бані. |
|
Утворюється прозорий драглистий осад силікатної кислоти: |
|
|
SiO32– + 2H2O + 2NH4+ → H2SiO3↓ + 2NH4OH. |
(48) |
|
|
12 |
|
Реакції аніонів другої аналітичної групи: Cl –
24. Дія групового реагенту. Груповим реагентом на анiони другої аналітичної групи є AgNO3 в присутностi 2М розчину HNO3.
До 1-2 крапель розчину NaCl додають 2-3 краплі 2М розчину HNO3 i одну краплю розчину AgNO3. Випадає осад білого кольору:
Cl– + Ag + → AgCl↓. |
(49) |
25. Виявлення Cl –. а) До білого "сироподібного" осаду AgCl (п. 24) |
|
додають надлишок (NH4)2CO3. Осад розчиняється: |
|
AgCl↓ + 2NH4+ + CO32– → [Ag(NH3)2]+ + Cl – + H2O + CO2. |
(50) |
До 2 - 3 крапель отриманого розчину додають краплями 2М розчин HNO3 |
|
до рН<7. Утворення білої каламуті чи випадання білого осаду |
підтверджує |
наявність у досліджуваному розчині іонів Сl-. Реакція описується рівнянням:
[Ag(NH3)2]+ + Cl– + 2H+ → AgCl↓ + 2NH4+. |
(51) |
Реакції аніонів третьої аналітичної групи: NO3–
Анiони третьої аналiтичної групи групового реагента не мають i визначаються специфiчними реакцiями.
26. Виявлення NO3 –. а) На стінці нахиленої пробірки змішують 1 краплю розчину KNO3 і 1 краплю розчину дифеніламіну. Поява темно-синього або синьо-фіолетового забарвлення свідчить про присутність іонів NO3-.
б) До 4-5 крапель розчину KNO3 додають 2-3 краплі концентрованої H2SO4 та металічну мідь (дротинка, стружка). Суміш нагрівають на водяній бані. Виділення бурого газу з різким запахом (NO2) і забарвлення розчину в голубий колір (іони Сu2+) підтверджують присутність в розчині іонів NO3-:
3Cu + 2NO3- + 8H+ → 3Cu2+ + 2NO↑ + 4H2O; |
(52) |
2NO + O2 → 2NO2↑ (бурий газ). |
(53) |
13
|
|
|
|
|
Таблиця 1 |
|
|
|
Реакції катіонів I – V аналітичних груп |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Катіон |
Реагент |
Умови виконання реакції |
|
Характеристика і властивості |
Рівняння реакцій |
|
|
отриманих сполук |
(написати за номером) |
|
|||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
І група |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Na+ |
Цинкуранілацетат |
Мікрокристалоскопічна |
|
Жовті, майже безбарвні кристали |
(1) |
|
п. 1 |
Zn[(UO2)3 (CH3COO)8] |
|
октаедричної та тетраедричної форми |
|
||
|
|
|
|
|||
NH4+ |
|
|
|
Характерний запах NH3. |
|
|
п. 2а |
NaOH |
Нагрівання |
|
Універсальний індикаторний папір |
(2), (3) |
|
|
|
|
синіє |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
NH4+ |
Реактив Неслера |
Надлишок реагенту |
|
Червоно-бурий осад |
(4) |
|
п. 2б |
(K2[HgI4] + KOH) |
|
|
|||
|
|
|
|
|
||
K+ |
|
Нейтральний або |
|
Яскраво-жовтий осад, який |
|
|
Na3[Co(NO2)6] |
слабкокислий розчин |
|
розчиняється в кислотах і |
(5) |
|
|
п. 3 |
|
|
||||
|
(рН 4-5). |
|
розкладається в лугах |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Mg2+ |
Na2HPO4 |
HCl, Na2HPO4, NH4OH |
|
Білий кристалічний осад, який |
(6) |
|
п. 4а |
краплями до запаху аміаку |
|
розчиняється в кислотах |
|
||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Mg2+ |
Магнезон |
|
|
Синій осад або синє забарвлення |
|
|
(п-нітробензолазорезорцин) |
Лужний розчин |
|
(7) |
|
||
п. 4б |
|
розчину |
|
|||
(НO)2C6H3N=NC6H4NO2 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ІІ група |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ca2+ |
|
Амонійна буферна суміш |
|
Білі осади |
|
|
Груповий реагент |
NH4OН і NH4Cl |
|
|
|
||
Ba2+ |
|
CaCO3 i BaCO3 , |
(8), (9) |
|
||
п. 5 |
(NH4)2CO3 |
pH = 9,2 ; |
|
розчинні в кислотах |
|
|
|
нагрівання до 80 оС |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Ca2+ |
(NH4)2SO4 |
(NH4)2SO4 |
|
Осад не випадає |
(10), (11) |
|
п. 6 |
насичений розчин |
надлишок |
|
|
||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Ba2+ |
(NH4)2SO4 |
(NH4)2SO4 |
|
Білий осад ВаSO4, нерозчинний в |
|
|
п. 6 |
насичений розчин |
надлишок |
|
сильних кислотах і надлишку |
(12) |
|
|
(NH4)2SO4 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
Ba |
2+ |
|
Нейтральний чи |
|
Cвітло-жовтий осад BaCrO4, |
|
|
K2CrO4 |
|
нерозчинний в СН3СООН, але |
(13) |
||
п. 7 |
слабколужний розчин |
|
||||
|
|
розчинний у сильних кислотах |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ca2+ |
(NH4)2C2O4 |
Нейтральний чи |
|
Білий осад CaC2O4, |
(14) |
|
п. 8 |
слабколужний розчин |
|
нерозчинний в СН3СООН, але |
|||
|
|
розчинний у сильних кислотах |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
IІІ група |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Al3+ |
|
|
|
Білий осад, |
(15) |
|
п. 9 |
|
|
|
розчинний в HCl і NaOH |
||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Fe3+ |
|
|
|
Чорний осад, |
(16) |
|
п. 9 |
|
|
|
розчинний в HCl |
||
|
Амонійна буферна суміш |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Fe2+ |
Груповий реагент |
|
Чорний осад, |
|
||
NH4Cl + NH4OH |
|
(17) |
||||
п. 9 |
(NH4)2S |
|
розчинний в HCl |
|||
(рН ~ 9,2) |
|
|
||||
Mn2+ |
|
|
Світло-рожевий осад, |
(18) |
||
|
|
|
||||
п. 9 |
|
|
|
розчинний в HCl |
||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Zn2+ |
|
|
|
Білий осад, |
(19) |
|
п. 9 |
|
|
|
розчинний в HCl |
||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Al3+ |
NaOH |
Недостача |
|
Прозорий драглистий осад |
(20) |
|
|
|
|
|
|
||
NaOH |
Надлишок |
|
Осад розчиняється |
(21) |
||
п. 10а |
|
|||||
|
|
|
|
|
||
NH4Cl твердий |
Нагрівання |
|
Осад знову випадає |
(22), (23) |
||
|
|
|
||||
Al3+ |
Алюмінон |
2н СН3СООН, нагрівання, |
|
Яскраво-червоні пластівці |
(24) |
|
п. 10 б |
C22H11O9(NH4)3 |
NH4ОН, (NH4)2СО3 |
|
“алюмінієвого лаку” |
||
|
|
|||||
Fe3+ |
Калій гексаціаноферат(II) |
2M HCl |
|
Темно-синій осад |
(25) |
|
п. 11 а |
K4[Fe(CN)6] |
|
"берлінської блакиті" |
|||
|
|
|
||||
15
Fe3+ |
Амоній тіоціанат (роданід) |
Нейтральне середовище |
|
Криваво-червоний розчин |
(26) |
п. 11 б |
NH4SCN |
|
|||
|
|
|
|
||
Fe2+ |
Калій гексаціаноферат(ІІІ) |
2M HCl |
|
Синій осад з зеленим відтінком |
(27) |
п. 12 |
K3[Fe(CN)6] |
|
"турнбулевої сині" |
||
|
|
|
|||
Mn2+ |
NaBiO3 твердий |
6М HNO3, нагрівання |
|
Рожеве або малиново-фіолетове |
(28) |
п.13 |
|
забарвлення розчину |
|||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Zn2+ |
NaOH |
Недостача |
|
Білий осад |
(29) |
|
|
|
|
|
|
NaOH |
Надлишок |
|
Осад розчиняється |
(30) |
|
п. 14 а |
|
||||
|
|
|
|
|
|
NH4Cl твердий |
Нагрівання |
|
Осад не випадає |
(31) |
|
|
|
||||
Zn2+ |
Амоній |
Мікрокристалоскопічна |
|
Кристали у вигляді хрестів, дендритів |
|
тетратіоціаномеркуріат |
|
(32) |
|||
п. 14 б |
реакція |
|
чи трикутників та клинів |
||
(NH4)2[Hg(SCN)4] |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
IV група |
|
||
|
|
|
|
|
|
Cu2+ |
Груповий реагент |
рН ~ 0,5 |
|
Чорний осад |
(33), (34) |
п. 15 |
H2S |
HCl + Na2S |
|
||
|
|
|
|||
Cu2+ |
NH4OH |
Недостача |
|
Осад блідо-голубого кольору |
(35) |
п. 16 а |
Надлишок |
|
Розчин синього кольору |
(36) |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
Cu2+ |
Калій гексаціаноферат (II) |
2н СН3СООН |
|
Червоно-бурий осад |
(37) |
п. 16 б |
K4[Fe(CN)6] |
рН < 7 |
|
||
|
|
|
|||
|
|
V група |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Pb2+ |
Груповий реагент |
рН ~ 2 |
|
Білий осад |
(38) |
п. 17 |
HCl |
|
|||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Pb2+ |
KI |
2М CH3COOH, |
|
Жовтий осад |
(39) |
п. 18 |
нагрівання |
|
|||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
16
|
|
|
|
|
Таблиця 2 |
|
|
Реакції аніонів I–IІІ аналітичних груп |
|
||
|
|
|
|
|
|
Аніон |
Реагент |
Умови виконання |
|
Характеристика і властивості отриманих |
Рівняння реакцій |
реакції |
|
сполук |
(написати за номером) |
||
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I група |
|
|
|
|
|
|
|
|
SO42– |
|
|
|
Білий осад, нерозчинний в HCl і H2SO4 |
(40) |
п. 19, 20 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
CO32– |
|
|
|
Білий осад, розчинний в CH3COOH і |
(41), (44) |
п. 19, 20 |
Груповий реагент |
|
|
мінеральних кислотах з виділенням газу СО2 |
|
рН ~ 7 |
|
|
|||
PO43– |
BaCl2 |
|
Білий осад, розчинний в HCl і H2SO4 |
(42), (45) |
|
п. 19, 22 а |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
SiO32– |
|
|
|
Білий осад, розчинний в HCl з утворенням |
(43), (47) |
п. 19, 23а |
|
|
|
драглистого, майже безбарвного осаду |
|
|
|
|
|
||
PO43– |
MgCl2, |
HCl, NH4OH, |
|
Білий кристалічний осад, який розчиняється |
(46) |
п. 22 б |
рН ~ 9 |
|
в кислотах |
||
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
SiO32– |
NH4Cl твердий |
Нагрівання |
|
Драглистий, майже безбарвний осад |
(48) |
п. 23 б |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
II група |
|
|
|
|
|
|
|
|
Cl– |
Груповий реагент |
2М HNO3 |
|
Білий осад, нерозчинний в HNO3, розчинний |
(49), (50), (51) |
п. 24, 25 |
AgNO3 |
|
в (NH4)2СО3 |
||
|
|
|
|||
|
|
|
III група |
|
|
|
|
|
|
|
|
NO3– |
Дифеніламін |
H2SO4 конц. |
|
Темно-синє або синьо-фіолетове |
|
п. 26 а |
(C6H5)2NH |
|
забарвлення |
|
|
|
|
|
|||
NO3– |
Cu метал. |
H2SO4 конц. |
|
Виділення бурого газу NO2 і забарвлення |
(52), (53) |
п. 26 б |
нагрівання |
|
розчину в голубий колір |
||
|
|
|
|||
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА: “ІДЕНТИФІКАЦІЯ НЕОРГАНІЧНОЇ РЕЧОВИНИ”
Мета роботи: визначити іонний склад неорганічної речовини та записати її хімічну формулу на основі результатів попередніх досліджень і систематичного аналізу.
Речовини, які видаються студентам для аналiзу, є індивідуальними неорганічними солями, до складу яких можуть входити 1-2 катіони та 1-2 аніони.
Перед початком аналiзу проводять попереднi дослiдження речовини. Вони дозволяють дізнатися про деякi її властивості, необхідні для остаточного висновку про хімічну формулу невідомої сполуки.
Одержану речовину ділять на три частини:
1 – використовують для попередніх досліджень;
2 – для виявлення катіонів та аніонів;
3 – для повторного аналізу.
Попередні дослідження
1. Зовнiшнiй вигляд солі.
Описують зовнiшнiй вигляд речовини – тверда чи рідка. Для твердих речовин вказують, чи вона є аморфною, дрiбноабо грубокристалiчною, однорiдною чи неоднорідною.
2. Забарвлення (колiр) солі.
Звертають увагу на колір солі, а також на забарвлення її розчину. За забарвленням солі можна зробити висновок про наявнiсть або вiдсутнiсть в ній забарвлених іонiв (Fe3+, Cu2+, Mn2+ тощо).
3. Нагрiвання у термостійкій пробiрцi.
У суху термостійку пробiрку поміщають декілька кристаликів солі і нагрівають нижній кінець пробірки у полум’ї газового пальника. Якщо досліджувана сіль є кислою чи основною або містить кристалізаційну воду, то у верхній холодній частині пробірки конденсується водяна пара. Бiлий наліт на стiнках пробiрки вказує на присутність солей амонiю.
4. Розчинення солей.
Як розчинники використовують дистильовану воду, 2М розчин СН3СООН. У пробірку поміщають декілька крупинок солі, додають 1-1,5 мл води і ретельно перемішують скляною паличкою. Якщо сіль не розчинилася, то
пробірку поміщають на декілька хвилин у гарячу водяну баню. Якщо речовина не розчинилася у воді при нагріванні, то досліджують її розчинність в ацетатній кислоті.
5. Дiя кислот.
На декiлька кристаликiв солі у пробiрцi дiють 2-3 краплями 2М розчину HCl. Якщо при цьому не видiляються бульбашки газу (СО2), то можна стверджувати, що сіль не містить карбонат-іонів СО32–.
6. Визначення рН розчину.
Якщо сіль розчиняється у дистильованiй воді, то за допомогою унiверсального iндикаторного паперу визначають рН розчину, що дозволяє передбачити наявнiсть у складi речовини катiонiв або анiонiв, якi здатні або не здатні до гідролізу.
Систематичний аналіз
У пробірку поміщають частину досліджуваної речовини, яку розчиняють в 1-2 мл води чи ацетатної кислоти та виявляють присутні катіони та аніони. Всі спостереження записують у таблицю 3.
Аналіз досліджуваного розчину проводять у такій послідовності:
1.Оскільки катiони NH4+ входять до складу реагентiв, що використовуються для виявлення та розділення катiонiв II i III аналiтичних груп і тому можуть бути занесеними у розчин, то їх виявляють першими.
2.Катiони Fe2+, Fe3+ та Mn2+ можуть змінювати ступінь окиснення пiд час проведення аналiтичних реакцiй при розділенні катіонів на групи, тому їх також виявляють у початковому розчині.
3.Систематичний аналіз починають з виявлення катіонів V групи.
4. Якщо катіони V групи відсутні, то дією групових реагентів виявляють у окремих пробах присутність катіонів IV, потім III і II груп. При виявленні катіонів певної групи встановлюють присутність окремих катіонів цієї групи за допомогою специфічних реакцій.
5.Закінчують систематичний аналіз реакціями на присутність катіонів I групи (Na+ , K+ , Mg2+).
6.Систематичний аналіз аніонів починають з виявлення аніонів І групи за
допомогою групового реагенту BaCl2. Потім встановлюють наявність ІІ групи аніонів за допомогою AgNO3, а ІІІ групу аніонів виявляють специфічними якісними реакціями. Якщо виявлена присутність аніонів І чи ІІ групи, то для встановлення конкретного аніону проводять специфічну реакцію на нього.
19
|
|
|
|
Таблиця 3 |
|
|
Систематичний хід аналізу невідомої речовини |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
№ |
Об’єкт та мета |
Реагент, операція, |
|
|
|
умови проведення |
Спостереження |
Висновки |
|
||
з/п |
дослідження |
|
|||
реакцій |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Виявлення катіонів |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
Виявлення NH4+ |
NaOH, нагівання |
|
|
|
2 |
Виявлення NH4+ |
Реактив Неслера |
|
|
|
3 |
Виявлення Fe3+ |
K4[Fe(CN)6], 2М HCl |
|
|
|
4 |
Виявлення Fe2+ |
K3[Fe(CN)6], 2М HCl |
|
|
|
5 |
Виявлення Mn2+ |
NaBiO3, 6М HNO3 |
|
|
|
6 |
Виявлення катіонів V гр. |
HCl |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
… |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Виявлення аніонів |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Висновки |
|
|
|
На основі результатів попередніх досліджень, систематичного і дробного аналізу можна зробити висновок, що до складу аналізованої солі входять іони (написати формули іонів), а також сіль містить (або не містить) кристалізаційну воду. Хімічна формула аналізованої солі – (написати хімічну формулу аналізованої солі). Результати хімічного аналізу не суперечать висновкам з попередніх досліджень.
ЛІТЕРАТУРА
1. Конспект лекцій з курсу “Аналітична хімія”. Ч. І.” Хімічні методи аналізу” для студентів хімічних спеціальностей. / Укл. Я.М. Пиріг, Д.І. Семенишин, С.С. Абаджев, Й.Й. Ятчишин, О.Я. Борова - Львів: Видавництво Державного університету "Львівська політехніка", 2000. - 116 с.
2. Алексеев В.Н. Курс качественного химического полумикроанализа.- Москва:"Химия". - 1973. - 584 с.
3. Крешков А.П. Основы аналитической химии. Книга 1. - Москва: "Химия".- 1965. - 498 с.
4.Справочник химика. Т.4. Аналитическая химия. Москва: "Химия".- 1965.
-919 с.
20