Модуль і Лабораторна робота № 1

Тема: Катіони І аналітичної групи

Мета: Ознайомитись з якісними реакціями відкриття катіонів І групи

Знати: розподіл катіонів на аналітичні групи та реакції відкриття катіонів І групи

Вміти: проводити якісні реакції на катіони І групи

Техніка безпеки: Бути уважним в хімічній лабораторії, проявляти обережність під час роботи з хімічними реактивами і хімічним посудом.

В основі сульфідної класифікації катіонів лежить відношення катіонів до сульфід-, карбонат- і хлорид-йонів. Всі катіони поділяють на п’ять аналітичних груп по розчинності утворених ними карбонатів, сульфідів, хлоридів, гідроксидів.

Катіони і групи

До І аналітичної групи катіонів належать йони металів калію, натрію, а також йон амонію NH₄⁺.

Групового реагента, який осаджує катіони І групи, немає. Так як катіони інших груп заважають відкриттю йонів К⁺ і Nа⁺, то при систематичному проведенні аналізу ці катіони відкривайте лише при повному видаленні розчину всіх інших катіонів.

Часткові реакції катіонів і групи

РЕАКЦІЇ КАТІОНУ К⁺

Катіон калію відкривайте такими реактивами : NaHC4H4O6 ( гідротартрат натрію) і Na3 [Co(NО2)6 ], (гексанітрокобальтат ( ІІІ ) натрію).

1. Дія гідротартрату натрію NaHc4h4o6

Візьміть 1-2 мл розчину хлориду калію і долийте таку ж кількість розчину гідротартрату натрію. Потріть скляною паличкою об стінки пробірки в розчині. Спостерігайте утворення білого кристалічного осаду гідротартрату калію КHC₄H₄O₆.

Напишіть рівняння реакції в молекулярній і йонній формах.

Одержавши осадок, вивчіть його властивості :

а) переконайтесь, що осадок кристалічний. Для цього, закривши отвір пробірки, переверніть ії і роздивіться кристалики КHC₄H₄O₆, які прилипли до дна і стінок пробірки;

б) перевірте відношення осаду до нагрівання, до дії кислот і лугів. Для цього, перемішавши вміст пробірки, розлийте його в чотири пробірки. Одну з них нагрійте, в другу пробірку прилийте сильний луг ( КОН або NaОН ), в третю – сильну кислоту (НСІ ), в четверту – слабку кислоту СН₃СООН ), після чого вміст пробірок перемішайте. Відмітьте, в яких випадках відбулося розчинення осаду.

Напишіть рівняння реакцій розчинення осаду в сильних кислотах і лугах.

КHC₄H₄O₆ + НСІ = КСІ + H₂C₄H₄O₆

КHC₄H₄O₆ + КОН = К₂C₄H₄O₆ + Н₂О

КHC₄H₄O₆ + NaОН = КNaC₄H₄O₆ + Н₂О

Переконайтесь на основі виконаних дослідів, що умови для реакції відкриття йонів калію з допомогою NaC₄H₄O₆ такі :

1. достатня концентрація йона калію в розчині;

2. проведення реакції без нагріву;

3. нейтральна реакція досліджуваного розчину;

Відкриття катіону калію заважають катіони амонію NН₄ ⁺.

2. Дія натрій (ііі) гексанітрокобальтату

При дії цього реактиву на розчини солей калію випадає характерний жовтий осадок подвійної солі калію і натрію.

В окремій пробірці приготуйте розчин гексанітрокобальтату (ІІІ) натріюNa₃(Co(NО₂)₆ )із сухого реактиву і долийте його в пробірку з розчином калій хлориду :

2КСІ + Na₃[Co(NО₂)₆] = К₂ Na[Co(NО₂)₆ ] + 2NaСІ

Реакції заважає наявність сильних лугів, а також сильних кислот. Йон амонію NН₄⁺ утворює аналогічний осадок, тому йон NН₄⁺ тут заважає відкриттю катіону калію.

РЕАКЦІЇ КАТІОНУ НАТРІЮ Na⁺

Реактивом на катіон Na⁺ являється калій гексагідроксостибіат (V) К[Sb(OH)₆], який осаджує із розчинів солей натрію білий кристалічний осадок натрій гексагідроксостибіату (V) :

NaСІ + К[Sb(OH)₆] → Na[Sb(OH)₆]↓+ КСІ

Na⁺ + К[Sb(OH)₆] → Na[Sb(OH)₆]↓ + К⁺

Налийте в пробірку 1 мл розчину NaСІ, добавте таку ж кількість розчину К[Sb(OH)₆].

Розділіть осадок на чотири частини і дослідіть розчинність його в холодній і гарячій воді, в НСІ і NaОН. Осадок розчиниться в гарячій воді і в сильно лужному середовищі (внаслідок утворення розчинної в воді середньої солі Na₃SbО₄), а в кислому середовищі випадає білий аморфний осадок метасурьмяної кислоти НSbО₃ внаслідок таких реакцій:

К[Sb(OH)₆] + НСІ → Н₃SbО₄ + КСІ + 2 Н₂О

ортосурьм’яна

кислота

Н₃SbO₄ = Н₃SbО₃ + Н₂О

метасурьм’яна

кислота

Тому умови відкриття Nа⁺ такі:

1. виконання реакції на холоду при потиранні скляною паличкою;

2. нейтральна ( або слаболужна ) реакція розчину;

3. достатньо велика концентрація йону Nа ⁺.

РЕАКЦІЇТ КАТІОНУ NН₄⁺

Хоча йон NН₄⁺ утворює осадки з NаНС₄Н₄О₆, Na₃[Co(NО₂)₆] і КН₂SbО₄, але для відкриття самого йону амонію ці реакції не характерні. Йон амонію можна відкрити такими реакціями :

1. Дія лугів NаОН, КОН

При нагріванні солей амонію з лугами відбувається виділення аміаку NН₃. Наприклад :

NН₄СІ + NаОН → NаСІ + Н₂О + NН₃↑

Вивчіть цю реакцію на досліді. До розчину солі амонію NН₄СІ долийте розчин лугу і нагрійте. Зверніть увагу на запах газу, що виділяється. Аміак можна виявити також змоченим водою червоним лакмусовим папірцем; якщо піднести до отвору пробірки (не торкаючись стінок), то папірець посиніє.