Іі група аніонів

5. Реакції хлорид-іонів Cl^-

5.1. Нітрат срібла реагує з аніонами Cl^-. Ця реакція, а також реакції розчинення хлориду срібла у концентрованому аміаку і розкладу аміакату азотною кислотою описані у лабораторній роботі 3. Обидві вони є характерними для визначення іонів Cl^-. Складіть рівняння цих реакцій і зафіксуйте спостереження.

5.2. Сильні окисники у кислому середовищі окиснюють іони Cl^- до вільного хлору. Газоподібний хлор виявляють за кольором або запахом, а також за забарвленням йод-крохмального паперу. Виконайте реакції взаємодії концентрованої соляної кислоти з перманганатом калію та дихроматом калію. Складіть рівняння реакцій і запишіть спостереження.

6. Реакції бромід-іонів Br^-

6.1. Нітрат срібла утворює з аніонами Br^- осад (порівняйте його колір з AgCl), який не розчиняється в азотній кислоті і погано розчиняється в аміаку. Поясніть чому. Складіть рівняння реакцій.

6.2. Сильні окисники (KМnO₄, MnO₂, K₂Cr₂O₇) окиснюють іон Br^- у середовищі сірчаної кислоти до вільного брому. Складіть рівняння наведених реакцій і виконайте їх:

KBr + KMnO₄ + H₂SO₄ =

KBr + MnO₂ + H₂SO₄ =

KBr + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ =

KBr + H₂SO_4(конц.) =

Особливо зручно використовувати як окисник в аналізі хлорну воду:

2NaBr + Cl₂ = Br₂ + 2NaCl .

Для виконання цієї реакції, яка є характерною, 2–3 краплини розчину броміду натрію підкисліть декількома краплинами 2 н сірчаної кислоти, додайте 2–3 краплини свіжо приготовленої хлорної води і 2–3 краплини бензолу. Стряхніть суміш. При цьому бензол, в якому бром розчиняється краще, ніж у воді, забарвлюється у жовтий колір.

7. Реакції йодид-іонів I^-

7.1. Нітрат срібла з іонами І^- утворює осад, нерозчинний в азотній кислоті і гідроксиді амонію. Порівняйте властивості осаду з властивостями хлориду та броміду срібла. Йодид срібла легко розчиняється у присутності тіосульфату натрію:

AgI + 2Na₂S₂O₃ = Na₃[Ag(S₂O₃)₂] + NaI .

7.2. Катіони свинцю Pb²⁺ утворюють золотистий осад йодиду свинцю. Виконайте цю реакцію, дотримуючись умов, описаних у лабораторній роботі 3. Яку назву вона має?

7.3. Реакція з хлорною водою для аніонів I^-, як і для Br^-, є характерною і виконується аналогічно. Бензольний шар забарвлюється у фіалковий колір. За умови надлишку хлорної води фіалкове забарвлення бензолу зникає внаслідок подальшого окиснення вільного йоду:

5Cl₂ + І₂ + 6H₂O = 2HІO₃ + 10HCl .

Тому застосування хлору, як окисника, дозволяє відкрити іони Br^- і I^- за умови їх спільної присутності.

7.4. Іони I^- окиснюються легше порівняно з іонами Br^- і, тим більше, іонами Cl^-. Навіть такі слабкі окисники, як іони Fe³⁺ i Cu²⁺, виділяють вільний йод з йодидів. Переконайтесь у цьому на досліді. Виконайте реакції взаємодії йодиду натрію з хлоридом заліза (ІІІ) та з сульфатом міді. Складіть рівняння реакцій.

Ііі група аніонів

8. Реакції нітрат-іонів NO₃^-

8.1.Аніон NO₃^- відновлюється металічною міддю у присутності сірчаної кислоти до оксиду азоту (ІІ), який, у свою чергу, окиснюється киснем повітря до оксиду азоту (ІV):

8NaNO₃ + 3Cu + 4H₂SO₄ = 2NO + 3Cu(NO₃)₂ + 4Na₂SO₄ + +4H₂O ,

2NO + О₂ = 2NO₂ .

Для виконання реакції до 2–3 краплин розчину нітрату додайте 1–2 краплини концентрованої сірчаної кислоти, шматочок міді та нагрійте на водяній бані. Буре забарвлення оксиду азоту (ІV), що виділяється, добре помітне на білому фоні.

8.2. Дифеніламін (C₆H₅)₂NH з іонами NO₃^- утворює сполуку інтенсивно-синього кольору. Для виконання реакції, яка є характерною на аніони NO₃^-, внесіть у чисту пробірку 4–5 краплин дифеніламіну, а потім за допомогою піпетки або скляної палички одну краплину розчину, що аналізується. Зафіксуйте ефект реакції.

9. Хід аналізу суміші аніонів

На відміну від катіонів, аніони зазвичай не заважають визначенню один одного. Тому більшість з них відкривається дробним методом з окремих проб розчину, що піддається аналізу. Групові реактиви використовуються лише для відкриття тієї чи іншої групи аніонів. Це значно спрощує роботу, оскільки відсутність у розчині аніонів хоча б однієї з груп дозволяє не проводити реакції на аніони, які до неї належать.

9.1. Для здійснення проби на присутність аніонів І групи до 4–5 краплин нейтрального або слабколужного розчину додайте стільки ж розчину хлориду барію. Утворення осаду свідчить про присутність аніонів І групи. У цьому випадку виконайте характерні реакції на кожний аніон.

9.2. Для знаходження іонів SO₄^2- до осаду, одержаного згідно з п.9.1, додайте надлишок 2 н соляної кислоти. Нерозчинність осаду в кислоті є ознакою присутності іонів SO₄^2-.

9.3. Визначення іонів CO₃^2- здійснюється додаванням до частини розчину, що виданий для аналізу, будь-якої мінеральної кислоти. Виділення бульбашок вуглекислого газу свідчить про присутність іонів CO₃^2-.

9.4. Для відкриття і видалення іонів SiO₃^2- до 5–6 краплин розчину, що виданий для аналізу, додайте декілька кристаликів хлориду амонію, розчин нагрійте. У випадку присутності іонів SiO₃^2- випаде осад полісилікатних кислот. Оскільки іони SiO₃^2-заважають визначенню іонів PO₄^3-, то осад полісилікатних кислот відфільтруйте.

9.5. У фільтраті (якщо присутні іони SiO₃^2-) або в окремій порції розчину, виданій для аналізу, відкрийте іони PO₄^3- за реакцією з молібденовою рідиною.

9.6. Для проведення проби на присутність аніонів ІІ групи до 4–5 краплин розчину додайте декілька краплин азотної кислоти і 4–5 краплин нітрату срібла. Утворення осаду свідчить про присутність у розчині аніонів ІІ групи.

9.7. Для відкриття іонів Cl^- осад, одержаний згідно з п. 9.6, відфільтруйте, промийте на фільтрі дистильованою водою і обробіть розчином аміаку. При цьому іони Cl^- у вигляді амінокомплексу перейдуть у розчин, який зберіть в окрему пробірку. Фільтрат підкисліть азотною кислотою. Поява високодисперсного осаду свідчить про присутність у розчині іонів Cl^-.

9.8. Відкриття іонів І^- проведіть із окремої проби за допомогою свіжеприготованої хлорної води і бензолу. Попередньо розчин підкисліть декількома краплинами 2 н сірчаної кислоти. У випадку присутності іонів І^- бензольний шар після струшування забарвлюється у фіалковий колір.

9.9. Відкриття іонів Br^- проведіть аналогічно попередньому досліду. Бензольний шар при цьому забарвлюється у жовтий колір. За умови одночасної присутності іонів I^- та Br^- хлорна вода спочатку окиснює іони I^-. Наступне додавання хлорної води призводить до знебарвлення органічного шару, оскільки йод окиснюється до йодатної кислоти. Після цього починається утворення вільного брому, що є причиною забарвлення бензольного шару у жовтий колір.

9.10. Визначення іонів NO₃^- проведіть за реакцією з дифеніламіном, як це описано у розділі 8.

Контрольні питання, запитання та завдання

1. При аналізі якого аніону можна спостерігати утворення золю і гелю? У чому полягає небезпека утворення золів в аналізі?

2. Яким способом можна розділити аніони PO₄^3-, SiO₃^2- i SO₃^2-? Напишіть відповідні рівняння реакцій.

3. Який реактив використовується для розчинення солей срібла і аніонів ІІ аналітичної групи? Напишіть рівняння реакцій.

4. Чому осадження аніонів І групи необхідно проводити у нейтральному або слабколужному середовищі, а осадження аніонів ІІ групи — у середовищі азотної кислоти?

5. Які реактиви застосовуються як при аналізі аніонів І групи, так і при визначенні катіонів IV групи?

6. Наведіть рівняння реакцій утворення подвійних солей і комплексних сполук при аналізі аніонів.

7. Закінчіть іонні і складіть молекулярні рівняння наступних реакцій:

MnO₄^- + NO₂^- + H⁺ 

SO₃^2- + J₂ + H₂O 

Cr₂O₇^2- + Cl^- + H⁺ 

8. Складіть таблицю за формою:

Назва органічного реактиву	Формула	Для визначення якого катіону або аніону застосовується

9. Назвіть забарвлені аніони.

10. У чому різниця поведінки сульфату заліза (ІІІ) у розчинах, які містять аніони I^- та Br^-?

11. Складіть рівняння гідролізу силікату натрію за умови, що продуктом реакції є дисилікат натрію.

12. Чому при аналізі суміші аніонів трьох груп можна застосувати дробний метод? Яку роль у цьому випадку відіграють групові реагенти?

13. Для визначення яких аніонів застосовується екстракція? У чому полягає її сутність і значення?

14. Що дозволяє визначити іони Br^- та I^- за спільної їх присутності у розчині?