Лабораторная работа № 2.4

Определение Co²⁺ и Zn²⁺ в смеси с предварительным разделением на анионите

Цель работы – определить массу Co²⁺ и Zn²⁺ в пробе (г).

Сущность работы. Поскольку Zn²⁺ и Co²⁺ обладают достаточно близкими химико-аналитическими свойствами, то для определения их при совместном присутствии часто приходится проводить предварительное разделение.

Разделение ионов Zn²⁺ и Co²⁺ на анионите основано на способности Zn²⁺ образовывать анионные комплексы с хлорид-ионами, в то время как Co²⁺ не образует устойчивых хлоридных комплексов. Поэтому полученную пробу сначала обрабатывают 4 н. HCl. При этом Zn²⁺ переходит в анионную форму [ZnСl₄]^2–. При последующем пропускании раствора, содержащего ионы Co²⁺ и анионные комплексы цинка (II), через колонку с анионитом в хлоридной форме комплексные ионы цинка (II) поглощаются анионитом:

2RСl + [ZnСl₄]^2–  R₂ZnСl₄ + 2Сl^–,

а положительно заряженные ионы Co²⁺ не сорбируются анионитом и полностью вымываются из колонки.

После отделения Co²⁺ цинк (II) извлекают из колонки путем промывания ее дистиллированной водой. При этом цинк (II) переходит в катионную форму за счет разрушения хлоридных комплексов:

[ZnСl₄]^2– + 4Н₂О  [Zn(Н₂О)₄]²⁺ + 4Сl^–.

После разделения проводят определение Zn²⁺ и Co²⁺ методом потенциометрического титрования.

Определение Co²⁺ основано на реакции окисления аммиачного комплекса кобальта (II) феррицианидом калия:

[Со(NН₃)₆]²⁺ + [Fе(СN)₆]^3– = [Со(NH₃)₆]³⁺ + [Fe(СN)₆]^4–.

Определение Zn²⁺ основано на образовании малорастворимого гексацианоферрата (II) калия-цинка в кислой среде:

3Zn²⁺ + 2K₄[Fе(СN)₆]  K₂Zn₃[Fe(СN)₆]₂ + 6K⁺

Оборудование, посуда, реактивы: рН-метр-милливольтметр или иономер с индикаторным платиновым электродом и хлоридсеребряным электродом сравнения; магнитная мешалка со стержнем; колонка с анионитом АВ-17 в хлоридной форме; стаканы вместимостью 150 мл (3 шт.); 2 бюретки; пробирка; 2 н. и 4 н. растворы HCl; 25%-ный водный раствор NН₃; 0,05 М стандартный раствор K₃[Fe(СN)₆]; 0,05 М стандартный раствор K₄[Fe(СN)₆]; ацетоновый раствор NН₄SСN; фильтровальная бумага; универсальная индикаторная бумага.

Выполнение работы

1. Подготовка ионита. Набухший анионит АВ-17 переводят в хлоридную форму, пропуская через колонку 100 мл 2 н. HCl. При работе с колонкой необходимо следить за тем, чтобы воздух не попадал в слой ионита. Для предотвращения этого явления поверхность ионита всегда должна быть покрыта водой или раствором не менее чем на 3 см.

2. Разделение ионов Co²⁺и Zn²⁺. Анализируемый раствор (4–6 мл) разбавляют равным объемом 4 н. НСl и пропускают через колонку с анионитом АВ-17 в хлоридной форме со скоростью 1 капля/с. Элюат, содержащий ионы Co²⁺, собирают в стакан для титрования. Для полного вымывания Co²⁺ колонку промывают 2 н. НСl.

Полноту вымывания Co²⁺ контролируют капельной реакцией с роданидом аммония: на фильтровальную бумагу наносят каплю раствора NH₄SCN и каплю элюата, появление синей окраски свидетельствует о присутствии кобальта (II):

Co²⁺ + 4SCN^–  [Co(SCN)₄]^2–.

После отделения Co²⁺ ионы цинка вымывают из колонки дистиллированной водой. Полноту вымывания Zn²⁺ контролируют качественной реакцией с K₄[Fе(СN)₆]: в пробирку собирают 2–3 мл элюата и добавляют 1–2 капли реактива, появление белого осадка свидетельствует о присутствии цинка (II):

3Zn²⁺ + 2K₄[Fе(СN)₆]  K₂Zn₃[Fe(СN)₆]₂ + 6K⁺.

3. Определение Co²⁺. К анализируемому раствору прибавляют 25–30 мл 25%-ного раствора аммиака до рН = 10 (по универсальной индикаторной бумаге). При необходимости анализируемый раствор разбавляют дистиллированной водой до погружения электродов и титруют его потенциометрически 0,05 М K₃[Fe(СN)₆] при постоянном перемешивании. Титрант прибавляют порциями по 0,5 мл, а вблизи точки эквивалентности – по 0,2 мл.

По данным титрования строят кривые в координатах Е, мВ – V, мл и ΔЕ/ΔV – V, мл. Находят эквивалентный объем титранта и рассчитывают массу Co²⁺ в анализируемом растворе (г).

4. Определение Zn²⁺. Анализируемый раствор помещают в стакан для титрования, добавляют 1 мл 0,05 М K₃[Fе(СN)₆] для создания окислительно-восстановительной пары [Fе(СN)₆]^3–/[Fе(СN)₆]^4–, при необходимости разбавляют дистиллированной водой до погружения электродов и титруют 0,05 М K₄[Fе(СN)₆], как описано выше.

Строят кривые титрования в координатах Е, мВ – V, мл и ΔЕ/ΔV – V, мл. Находят эквивалентный объем титранта и рассчитывают массу цинка (II) в анализируемом растворе (г).