Praktikum_Solodovnik

Добре розчиняються Hg2(NO3)2, HgClO3, HgClO4. У водних розчинах Hg22+-іон безбарвний.

1. Хлоридна кислота та її розчинні солі утворюють з Hg22+-іоном білий осад

димеркурій дихлорид (каломель):

Hg22+ + 2Cl– → Hg2Cl2↓

2. Натрій і калій гідроксиди утворюють з Hg22+-катіоном чорний осад димеркурій(І) оксиду, який розчиняється в нітратній(V) і ацетатній кислотах:

Hg22+ + 2ОН– → Hg2O↓+ H2O

3. Динатрій і дикалій хромати утворюють з Hg22+-іоном червоний осад димеркурій(І) хромату(VI) Hg2CrO4, нерозчинного у гідроксидах і в нітратній кислоті(V):

Hg22+ +CrO42– → Нg2СгО4↓

4. Калій йодид утворює з Hg22+-іоном зелений осад димеркурій дийодиду Hg2І2, що чорніє в надлишку КІ внаслідок виділення вільної ртуті:

Hg22+ + 2І– → Hg2І2

Hg2I2 + 2KI → K2[HgI4] + Hg↓

Завдання 2. Проаналізувати контрольну суміш катіонів ІІ групи за систематичним аналізом

Обладнання та реактиви Контрольна суміш катіонів ІІ групи (одержати у викладача), переносний штатив

з набором реактивів, штатив з пробірками або пластинка зі заглибленнями, промивалка, скляні палички, банка для зливу, воронка, хімічний стакан, фільтрувальний папір.

Виконання роботи

Описання схеми систематичного ходу аналізу суміші катіонів другої аналітичної групи

1. Повне осадження Аg(І)-, Нg(І)- і Рb(ІІ)-катіонів. До аналізованого

розчину додають краплями 2М розчин НС1 до повного осадження Аg+-, Нg22+- і Рb2+-іонів у вигляді білого осаду №1, який містить АgС1, Нg2С12 і РbС12. Для

швидшого і повнішого осадження можна додати етанолу або метанолу, або їх суміші. Якщо розчин має лужну реакцію, то додають НС1 до чітко кислої реакції.

2.Перевірка на повноту осадження катіонів другої аналітичної групи. Для цього, не перемішуючи вміст пробірки, обережно по стінках пробірки додають 1-2 краплі 2М розчину НС1 і спостерігають утворення білого осаду. Відсутність утворення нового осаду підтверджує повне осадження катіонів другої аналітичної групи. Якщо осад хлоридів утворюється, то до досліджуваного розчину ще доливають 2М розчин НС1 до повного осадження катіонів другої аналітичної групи.

3.Відокремлення осаду. Осад суміші хлоридів відфільтровують і злегка промивають на фільтрі невеликими об'ємами (1-2 см3) холодної дистильованої води, трохи підкисленої хлоридною кислотою. Фільтр наповнюють холодною водою 1-2 рази. Промивну воду (фільтрат) виливають. (Промивання холодною

21

водою переслідує мету відмити від осаду залишки фільтрату). Сильно промивати осад №1 не можна, щоб не втратити Рb(ІІ)-катіон. Якщо є припущення, що присутні лише сліди Рb2+-іона, то осад №1 на фільтрі не промивають холодною водою. Воду підкислюють НСl для зменшення розчинності РbСl2.

4. Відокремлення РbС12 та виявлення Рb2+-іона. Промитий осад на фільтрі поступово обробляють окропом дистильованої води, об'єм однієї аліквоти для промивання близько 0.5-1 см3. Промивання окропом ведуть до повного видалення РbСl2 з осаду. Гарячий фільтрат, що містить РbСl2, збирають окремо в чисту пробірку і відкривають у ньому Рb(II)-катіон дією КІ, К2СrO4. Можна залишити гарячий фільтрат до повного охолодження його, РbСl2 виділиться у вигляді білих голок.

Схема систематичного ходу аналізу суміші катіонів другої групи

Розчин містить Ag+, Hg22+, Pb2+. Додають 2М розчин HCl, перевіряють на повноту осадження, відфільтровують, осад на фільтрі промивають 1-2 рази холодною водою.

5.Відокремлення АgС1 та виявлення Аg+ -іона. Осад АgС1 і Нg2С12, що залишився на фільтрі, обробляють невеликими порціями концентрованого розчину

амоній гідроксиду NН3·Н2О. АgС1, розчиняючись у NН3·Н2О, переходить у фільтрат у вигляді розчинної комплексної сполуки [Аg(NН3)2]С1, а Нg2С12 залишається на фільтрі і чорніє. До амоніачного фільтрату додають розчин НNО3, до кислої реакції і спостерігають утворення білого осаду АgС1, що підтверджує присутність Аg(І)-катіона.

6.Виявлення Нg 22+ -іона. Чорний осад, що залишився на фільтрі, розчиняють

урозчині HNO3, (ω(%)(HNO3,)=30) і виявляють Нg22+-іон дією КІ і К2СrО4.

22

1.3.ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 3

Третя аналітична група катіонів, характерні реакції. Систематичний хід аналізу суміші катіонів третьої аналітичної групи

До ІІІ аналітичної групи катіонів відносяться катіони лужноземельних металів: Ba2+, Sr2+, Ca2+, що належать до головної підгрупи другої групи періодичної системи Д.І. Менделєєва. Більшість солей цих катіонів малорозчинні: сульфати, карбонати, хромати, оксалати, фосфати. Для катіонів ІІІ аналітичної групи реакції окислення-відновлення не характерні, вони мають постійний ступінь окислення. Катіони цієї аналітичної групи не мають забарвлення, більшість їх солей безбарвні. Забарвлені сполуки катіони ІІІ аналітичної групи утворюються лише із забарвленими аніонами, наприклад: жовтий колір BaCrO4 обумовлений відповідним забарвленням іонів CrO42–. Груповим реагентом на катіони ІІІ

аналітичної групи є розчин сульфатної кислоти. Для забезпечення повного осадження BaSO4, SrSO4 і СaSO4 у розчин додають етиловий спирт.

Практична частина

Завдання 1. Провести якісні реакції на катіони ІІІ групи, записати рівняння реакцій та спостереження у вигляді таблиці (додаток 1)

Обладнання та реактиви Переносний штатив з набором реактивів, штатив з пробірками або пластинка

зі заглибленнями, промивалка, скляні палички, банка для зливу, воронка, хімічний стакан, фільтрувальний папір.

Виконання роботи

Якісні реакції Ва2+-катіона

Для вивчення властивостей барій-катіону використовують розчини барій динітрату Ba(NO3)2 або барій дихлориду BaCl2.

1. Сульфатна кислота та її розчинні солі утворюють з Ва2+-катіоном білий дрібнокристалічний осад барій сульфату, нерозчинний в кислотах. Осад при фільтруванні проходить крізь фільтр. Щоб отримати великі кристали, проводять відстоювання розчину, підкисленого хлоридною кислотою при нагріванні:

Ва2+ + SО42– → ВаSО4↓

Барій сульфат переводять у розчин багаторазовим кип'ятінням з насиченим розчином динатрій карбонату Na2CO3. Утворюється барій карбонат, який після цього розчиняють у кислоті:

BaSO4 + Na2CO3 → BaCO3 + Na2SO4

ВаСО3 + 2H+ → Ва2+ + Н2СО3

ДОСЛІД. До 4-5 крапель розчину барій хлориду, додати 4-5 крапель сульфатної кислоти, декілька крапель амоній ацетату і близько 5 см3 насиченого розчину Na2CO3, нагріти до кипіння. Необхідно періодично зливати з осаду BaSO4 розчин і додавати свіжий насичений розчин Na2CO3.

Утворений осад ВаСО3 відфільтрувати, промити водою, щоб видалити Na2SO4 (у присутності найменшої кількості речовини SO42–-іона реакція буде оборотною). Досягти повного переведення барій сульфату в барій карбонат, а карбонат

23

перевести в розчин. Для переведення барій карбонату в розчин необхідно осад обробити кислотою (краще використати ацетатну кислоту).

2. Амоній карбонат утворює з Ва2+-катіоном білий аморфний осад барій карбонату:

Ва2+ + СО32– → ВаСО3↓

3. Амоній сульфат утворює з Ва2+-катіоном білий осад барій сульфату, який нерозчинний у кислотах:

(NH4)2SO4 + ВаС12 → BaSO4↓ + 2NH4C1

4. Амоній оксалат утворює з Ва2+-катіоном білий осад барій оксалату:

Ва2+ + С2О42– → ВаС2О4↓ Осад розчиняється в нітратній і гарячій ацетатній кислотах.

5. Дикалій хромат К2СгО4 утворює з Ва2+-катіоном жовтий осад барій хромату ВаСrO4, нерозчинний в ацетатній кислоті, але розчинний в сильних

кислотах:

Ва2+ + СгО42– → ВаСгО4↓

6. Дикалій дихромат К2Сг2О7 з Ва2+-катіоном також утворює жовтий осад барій хромату:

К2Сг2О7 + 2ВаС12 + Н2О → 2ВаСгО4↓ + 2КС1 + 2НС1 Сг2О72– + 2Ва2+ + Н2O → 2ВаСrO4↓+ 2Н+

Реакція проводиться в нейтральному або слабкокислому середовищі. В присутності Sr2+- і Са2+-іонів реакцію проводять в ацетатнокислому середовищі при рН = 3-5. Перебігу реакції заважають Рb2+-катіони. Sr2+- і Са2+-катіони також дають жовті осади з дихромат-іонами, але вони розчиняються в ацетатній

кислоті. Цю реакцію використовують для відділення Ва2+-катіонів від Sr2+- і Са2+-катіонів.

ДОСЛІД. Взяти у пробірку 3 краплі розчину барій хлориду або нітрату, додати 3 краплі розчину дикалій дихромату і нагріти на водяній бані. При цьому випадає жовтий кристалічний осад барій хромат.

7. Забарвлення полум'я. Леткі солі барію забарвлюють безбарвне полум'я пальника в жовто-зелений колір. Техніка виконання роботи така ж, як і при відкритті К+-катіона.

Якісні реакції Са2+-катіона

Із розчинних солей кальцію слід звернути увагу на СаС12 – кальцій дихлорид, Ca(NO3)2, – кальцій динітрат, Са(СН3СОО)2 – кальцій диацетат. Для вивчення властивостей Са2+-катіона використовують кальцій дихлорид СаС12 або кальцій динітрат Ca(NO3)2.

1. Сульфатна кислота утворює з Са2+-катіоном білий кристалічний осад кальцій сульфату. Реакція проходить при нагріванні і при внесенні центрів кристалізації (при потиранні скляною паличкою внутрішніх стінок пробірки):

Са2+ + SO42– → CaSO4↓

24

Для більш повного осадження Са2+-катіонів слід додати до охолодженого досліджуваного розчину кілька крапель етанолу або ацетону. Розчинність осаду CaSO4 збільшується в присутності сильних кислот в результаті утворення HSO4–-іона. Таким чином, осадження Са2+-катіона необхідно виконувати:

а) з концентрованих розчинів солей кальцію; б) діючи розбавленою сульфатною кислотою, оскільки в концентрованій

кислоті кальцій сульфат легко розчиняється, утворюючи розчинний у воді

Са(НSО4)2;

в) при нагріванні розчину слід пам'ятати, що з підвищенням температури розчинність CaSO4 зменшується.

2. Амоній оксалат (NH4)2C2O4 та інші розчинні солі оксалатної кислоти утворюють з Са2+-катіоном білий кристалічний осад:

Са2+ + С2О42– → СаС2О4↓

Осадження краще проводити спочатку при рН= 5-6, після цього при рН = 7-8. Проведенню досліду заважають Ва2+-, Sr2+-катіони.

ДОСЛІД. У пробірку налити 3 краплі розчину СаС12 і додати краплю розчину ацетатної кислоти, після цього додати 3 краплі амоній оксалату і 1-2 краплі розчину амоніаку. Випадає білий кристалічний осад.

3. Забарвлення полум'я. Леткі солі кальцію забарвлюють безбарвне полум'я пальника в цегляно-червоний колір.

Якісні реакції Sr2+-катіона

Sr2+-катіон не має специфічних реакцій.

1. Гіпсова вода (насичений водний розчин CaSO4·2Н2О) утворює з Sr2+- катіоном білий кристалічний осад стронцій сульфату.

Sr2+ + SO42– → SrSO4↓

Реакція з гіпсовою водою може використовуватися при відсутності Ва2+- катіона, а також катіонів, що дають осади з SO42–-аніоном. Оскільки осад SrSO4 з'являється не відразу, то слід дати суміші відстоятись впродовж 10-15 хвилин.

ДОСЛІД. У пробірку взяти 4 краплі розчину стронцій нітрату Sr(NO3)2 і додати 5-6 крапель гіпсової води, нагріти на водяній бані та спостерігати за помутнінням розчину.

2. Амоній оксалат (NН4)2С2О4 осаджує Sr2+-катіон у вигляді білого осаду: Sr2+ + C2O42– → SrC2O4↓

3. Забарвлення полум'я. Солі стронцію забарвлюють безбарвне полум'я в карміново-червоний колір.

Завдання 2. Проаналізувати контрольну суміш катіонів ІІІ групи за систематичним аналізом

Обладнання та реактиви Контрольна суміш катіонів ІІІ групи (одержати у викладача), переносний

штатив з набором реактивів, штатив з пробірками або пластинка зі заглибленнями,

25

промивалка, скляні палички, банка для зливу, воронка, хімічний стакан, фільтрувальний папір.

Виконання роботи

Схема систематичного ходу аналізу суміші катіонів третьої аналітичної групи

До досліджуваного розчину додають СН3СООNa i K2Cr2O7, нагрівають, центрифугують. Центрифугат №1 перевіряють на повноту осадження Ва2+- іонів при нагріванні.

Описання схеми систематичного ходу аналізу суміші катіонів третьої аналітичної групи

Попередні дослідження

1. Відокремлення Ва2+-катіона. Оскільки лише Ва2+-катіон утворює осад з К2Сr2О7 у середовищі ацетатної кислоти при нагріванні, то Ва2+-катіон відокремлюють, додаючи К2Сr2О7, до невеликого об'єму досліджуваного розчину

26

при нагріванні в присутності СН3СООNа. При цьому Ва2+-іон переходить у осад №1, а Са2+- і Sr2+-катіони залишаються у розчині разом з надлишком Сr2О72–- і СrО 24− -іонів. Після деякого відстоювання осад №1 відокремлюють фільтруванням

(центрифугуванням). Фільтрат №1 нагрівають до 70°С і в окремій порції перевіряють на повноту осадження Ва2+-катіона.

2. Виявлення Sr2+-катіона і Са2+-катіона. До фільтрату №1 додають розчин натрій карбонату, відокремлюють осад карбонатів СаСО3 і SrСО3 (фільтрат 2 не досліджують). Осад карбонатів промивають два рази дистильованою водою і розчиняють у ацетатній кислоті. До ацетатного розчину додають надлишок концентрованого розчину диамоній сульфату (NН4)2SО4. При цьому Sr2+-катіон випадає в осад, а Са2+-катіон залишається в розчині у вигляді комплексної солі (NH4)2[Ca(SO4)2]. Sr2+-катіон виявляють за забарвленням полум’я, а Са2+-катіон виявляють якісними реакціями на цей катіон.

27