1. Калия гексагидроксостибиат (y) к[Sb(oh)6] образует с ионом натрия белый кристаллический осадок натрия гексагидроксостибиата (y):

NaCl + K[Sb(OH)₆] → Na[Sb(OH)₆] ↓ + KCl

Na⁺ + [Sb(OH)₆] ˉ → Na[Sb(OH)₆] ↓

ОПЫТ. Поместить в пробирку 3 капли нейтрального или слабо щелочного раствора соли натрия. Прилить 3 капли раствора калия гексагидростибиата (Y). Если осадок не выпадает, охладить пробирку в струе водопроводной воды и потереть внутренние стенки пробирки стеклянной палочкой.

Во вторую пробирку поместить 3 капли раствора соли натрия, подкислить 2 каплями раствора соляной кислоты (проба на лакмус) и к полученной смеси добавить 3 капли раствора калия гексагидроксостибиата (Y). Что выпадает в осадок?

Затем в обе пробирки с осадками добавить по несколько капель раствора щелочи до сильно щелочной реакции (проба на лакмус). Почему исчезают осадки?

Лабораторная работа № 2

Ионы s-элементов II аналитической группы

Катионы магния, кальция, бария и стронция относятся ко II аналитической группе катионов, которая характеризуется наличием группового реактива (NH₄)₂CO₃, осаждающего любой из приведенных катионов из его раствора.

РЕАКЦИИ КАТИОНА МАГНИЯ (Mg²⁺)

1. Аммония карбонат (NH₄)₂CO₃ с раствором соли магния образует белый аморфный осадок основной соли (MgOH)₂CO₃:

2 MgCl₂ + 2 (NH₄)₂CO₃ + H₂O → (MgOH)₂CO₃ ↓ + CO₂ ↑ + 4 NH₄Cl

2 Mg²⁺ + 2 CO₃²ˉ + H₂O → (MgOH)₂CO₃ ↓ + CO₂ ↑

ОПЫТ. В две пробирки поместите по 2 капли раствора соли магния, в первую прибавьте 2 капли раствора NH₄Cl, а затем в обе пробирки добавьте по 2 капли раствора (NH₄)₂CO₃. Объясните, почему в первой пробирке (в присутствии NH₄⁺) осадок не выпадает?

2. Едкие щелочи и аммония гидроксид с растворами солей магния образуют аморфный осадок Mg(OH)₂, хорошо растворимый в кислотах и растворах аммонийных солей:

Mg²⁺ + 2 OHˉ → Mg(OH)₂ ↓

Растворение в кислотах:

Mg(OH)₂ + 2 H⁺ → Mg²⁺ + 2 H₂O

Растворение в растворах аммонийных солей:

Mg(OH)₂ + 2 NH₄⁺ → Mg²⁺ + 2 NH₄OH

ОПЫТ. Поместить в пробирку 2 капли раствора соли магния и прилить равный объем раствора едкого натра. Испытать образовавшийся осадок на растворимость в NH₄Cl и HCl. Что наблюдается?

3. Натрия гидрофосфат Na₂HPO₄ в присутствии растворов NH₄Cl и NH₄OH образует с растворами солей магния белый кристаллический осадок двойной соли:

Mg²⁺ + HPO₄²ˉ + NH₄OH → MgNH₄PO₄ ↓ + H₂O

Раствор NH₄Cl препятствует образованию осадка Mg(OH)₂ при добавлении NH₄OH. Добавление же NH₄OH препятствует образованию кислой соли MgHPO₄.

ОПЫТ. К 3 каплям исследуемого раствора прибавить 3 капли 2 н. раствора NH₄Cl и 2 или более капель раствора NH₄OH. Раствор хорошо перемешать. Прибавить 3 капли 2 н. раствора Na₂HPO₄ и перемешать. Испытать осадок на растворимость в соляной кислоте. Что наблюдается?

РЕАКЦИИ КАТИОНА БАРИЯ (Ва²⁺)

1. Аммония карбонат (NH₄₎₂CO₃ осаждает катион Ва²⁺ из растворов его солей в виде белого аморфного, постепенно кристаллизующегося осадка BaCO₃:

BaCl₂ + (NH₄)₂CO₃ → BaCO₃ ↓ + 2 NH₄Cl

Ba²⁺ + CO₃²ˉ → BaCO₃ ↓

Осадок хорошо растворим в кислотах, в том числе слабых:

BaCO₃ + 2 H⁺ → Ba²⁺ + CO₂ ↑ + H₂O

ОПЫТ. В пробирку внести 2 капли раствора BaCl₂ и прибавить 3 капли раствора (NH₄)₂CO₃. Испытать осадок на растворимость в соляной и уксусной кислотах. Что наблюдается?

2. Серная кислота H₂SO₄ и ее растворимые соли образуют с растворами солей бария белый кристаллический осадок бария сульфата:

BaCl₂ + H₂SO₄ → BaSO₄ ↓ + 2 HCl

Ba²⁺ + SO₄²ˉ → BaSO₄ ↓

Осадок BaSO₄, как и SrSO₄, и CaSO₄ не растворяется в кислотах.

ОПЫТ. В пробирку внести 3 капли раствора соли бария и столько же раствора разбавленной H₂SO₄. Испытать осадок на растворимость в растворах кислот. Что наблюдается?

3. Калия дихромат K₂Cr₂O₇ образует с растворами соли бария желтый осадок BaCrO₄, нерастворимый в уксусной кислоте, в отличие от стронция хромата (кальция хромат хорошо растворяется в воде):

2 Ba²⁺ + Cr₂O₇^2- + H₂O → 2 BaCrO₄↓ + 2 H⁺

Реакцию проводят в присутствии избытка CH₃COONa, который реагирует с образующимися ионами Н⁺, смещая равновесие вправо, вследствие образования мало диссоциированной уксусной кислоты:

CH₃COOˉ + H⁺ → CH₃COOH

ОПЫТ. В пробирку поместить 2 капли раствора BaCl₂, прилить 3 капли раствора CH₃COONa и 2 капли раствора K₂Cr₂O₇. Что наблюдается?

РЕАКЦИИ КАТИОНА КАЛЬЦИЯ (Са²⁺)

1. Аммония карбонат (NH₄)₂CO₃ осаждает из растворов солей кальция белый осадок CaCO₃, который при нагревании переходит в кристаллический:

CaCl₂ + (NH₄)₂CO₃ → CaCO₃ ↓ + 2 NH₄Cl

Ca²⁺ + CO₃²ˉ → CaCO₃ ↓

Осадок легко растворяется в минеральных и уксусной кислотах.

ОПЫТ. В пробирку влить 2 капли раствора CaCl₂ и прибавить 3 капли раствора (NH₄)₂CO₃. Испытать осадок на растворимость в соляной и уксусной кислотах. Что наблюдается?

2. Аммония оксалат (NH₄)₂C₂O₄ образует с раствором соли кальция белый кристаллический осадок, растворимый в соляной, но нерастворимый в уксусной кислотах:

CaCl₂ + (NH₄)₂C₂O₄ → CaC₂O₄ ↓ + 2 NH₄Cl

Ca²⁺ + C₂O₄²ˉ → CaC₂O₄ ↓

Аналогичный осадок дают ионы Ba²⁺ и Sr²⁺. Поэтому этой реакцией можно обнаружить Ca²⁺ только в отсутствии ионов бария и стронция.

ОПЫТ. К 2 каплям раствора CaCl₂ прибавить 2 капли раствора (NH₄)₂C₂O₄. Образовавшийся белый осадок разделить на две части и испытать на растворимость в соляной и уксусной кислотах. Какой вывод следует из опыта?

3. Калия гексацианоферрат (II) K₄[Fe(CN)₆] в присутствии солей аммония образует с солями кальция белый кристаллический оса­док кальция и аммония гексацианоферрат (II) Ca(NH₄)₂[Fe(CN)₆]:

CaCl₂ + 2 NH₄Cl + K₄[Fe(CN)₆] → Ca(NH₄)₂[Fe(CN)₆] ↓ + 4 KCl

Ca²⁺ + 2 NH₄⁺ + [Fe(CN)₆]⁴ˉ → Ca(NH₄)₂[Fe(CN)₆] ↓

ОПЫТ. В пробирку поместить 3 капли раствора CaCL_2, прибавить по 3-4 капли растворов NH₄Cl и NH₄OH и 4-5 капель раствора калия гексацианоферрата (II). Что наблюдается?

РЕАКЦИИ КАТИОНОВ СТРОНЦИЯ (Sr²⁺)

1. Аммония карбонат (NH₄)₂CO₃ при взаимодействии с растворами солей стронция осаждает стронция карбонат:

Sr²⁺ + CO₃²‾ → SrCO₃↓

белого цвета, растворимый в уксусной, соляной и азотной кислотах с выделением диоксида углерода:

SrCO₃ + 2 H⁺ → Sr²⁺ + CO₂ ↑ + H₂O

ОПЫТ. 2 капли раствора соли стронция поместить в пробирку и прибавить 2 капли раствора (NH₄)₂CO₃. Испытать растворимость образовавшегося осадка в соляной и уксусной кислотах. Что наблюдается?

2. Насыщенный раствор гипса CaSO₄^.2H₂O (гипсовая вода) образует с ионами Sr²⁺ белый осадок стронция сульфата:

Sr²⁺ + SO₄²ˉ → SrSO₄ ↓

Однако при действии гипсовой воды ион стронция дает не обильный осадок, а только небольшую муть, появляющуюся не сразу из-за образования перенасыщенного раствора. Появление ускоряют нагреванием.

Реакция служит для обнаружения Sr²⁺ только в присутствии Ва²⁺, который с гипсовой водой дает муть бария сульфата, появляющуюся сразу, т.к. растворимость BaSO₄ меньше растворимости SrSO₄ (ПР (SrSO₄) = 2,8·10ˉ⁷; ПР (BaSO₄) = 1,1·10ˉ⁷).

Гипсовая вода не образует осадков с растворами солей кальция ни на холоду, ни при нагревании. Этим ион Ca²⁺ отличается от ионов Ва²⁺ и Sr²⁺.

ОПЫТ. Внести в первую пробирку 2 капли раствора соли Sr²⁺, во вторую – 2 капли раствора соли Ва²⁺. Прибавить в каждую по 2 капли раствора гипсовой воды. Содержимое первой пробирки подогреть на водяной бане. Что наблюдается?

ФОРМА ОТЧЕТА:

1. Представить описание качественных реакций катионов металлов s-элементов, которое должно включать:

а) уравнение реакции в молекулярной и молекулярно-ионной формах;

б) условия проведения реакций;

в) результаты наблюдения (цвет осадка, окраска раствора и т.д.)

5. вопросы ДЛЯ САМОконтроля знаний:

А. S-элементы I группы периодической системы

1. Какой из s-элементов I группы периодической системы в виде простого вещества является газом? В чем проявляется его сходство и различие с остальными элементами этой группы?

2. Сравните щелочные металлы с другими элементами по значению таких параметров, как радиусы атомов, ионизационные потенциалы и электроотрицательность. Как изменяются эти величины для s^I-элементов в пределах группы?

3. Приведите примеры реакций, иллюстрирующих большую химическую активность щелочных металлов. В каком направлении она усиливается и по каким причинам?

4. При помощи каких реакций можно осуществить следующие превращения:

а) NaCl → NaOH → Na₂CO₃ → NaNO₃ → NaNO₂;

б) NaCl → Na → Na₂O₂ → Na₂O → Na₂SO₄?

В. S-элементы II группы периодической системы

1. Напишите электронные формулы и назовите все s-элементы II группы периодической системы. Какой из них радиоактивен и какие составляют триаду щелочно-земельных элементов? Объясните причину различия в химических свойствах бериллия и бария.

2. Закончите уравнения реакций:

а) Be + HCl + H₂O →

б) Ca₃(PO₄)₂ + H₂SO₄ →

в) BaO₂ + H₂SO₄ →

г) MgCl₂ + Na₂CO₃ + H₂O →

3. При качественном анализе образца раствора получены следующие результаты аналитических проб: исследуемый раствор

1. с раствором аммония карбоната (NH₄)₂CO₃, образует белый осадок, нерастворимый в NH₄Cl;

2. с растворами серной кислоты, калия дихромата и гипсовой водой CaSO₄ осадков не образует;

3) с раствором калия гексацианоферрата (II) в присутствии буферного раствора (NH₄OH + NH₄Cl) выпадает белый осадок, скорость образования которого увеличивается при нагревании.

Определите, какой катион содержится в исследуемом растворе? Приведите уравнения выше названных реакций в молекулярной и молекулярно-ионной формах.

5