9.1 Аналитические реакции анионов I группы

9.1.1 Аналитические реакции аниона сульфата so42−

Сульфат-анион является анионом сильной двухосновной кислоты H₂SO₄ (pK = 1,94). В водных растворах данный анион бесцветен, практически не подвергается гидролизу, обладает окислительными свойствами, которые в разбавленных растворах не проявляется.

1.Реакция с катионами бария Ba²⁺. Анионы сульфата при взаимодействии с катионами Ba²⁺ образует белый мелкокристаллический осадок BaSO₄:

Ba²⁺ + SO₄²⁻ → BaSO₄↓. (9.1)

белый ос.

Осадок не растворяется в минеральных кислотах, за исключением концентрированной серной кислоты:

BaSO₄↓ + H₂SO₄ → Ba(HSO₄)₂. (9.2)

Если в растворе присутствует перманганат калия KMnO₄, то осадок сульфата бария окрашивается в фиолетово-красный цвет за счет адсорбции анионов MnO₄⁻ на осадке.

2.Реакция с катионами свинца Pb²⁺. Сульфат-ион образует с катионами свинца белый кристаллический осадок PbSO₄:

Pb²⁺ + SO₄²⁻ → PbSO₄↓. (9.3)

белый ос.

Осадок частично растворяется в минеральных кислотах; щелочах и в водных растворах ацетатов (CH₃COONH₄ или CH₃COONa) с образованием комплексных соединений. Растворение осадка в щелочах:

PbSO₄↓ + 4 NaOH → Na₂[Pb(OH)₄] + Na₂SO₄. (9.4)

3.Реакция с карбонатом бария.

К исследуемому раствору (рН 7) добавляют несколько капель суспензии BaCO₃. Смесь выпаривают на водяной бане, сухой остаток обрабатывают раствором фенолфталеина. Если в растворе присутствовали ионы SO₄²⁻, то фенолфталеин окрашивается в малиновый цвет вследствие протекания реакций:

BaCO₃↓ + SO₄²⁻ ↔ BaSO₄↓ + CO₃²⁻;

CO₃²⁻ + H₂O ↔ HCO₃⁻ + OH⁻;

HCO₃⁻ + + H₂O ↔ H₂CO₃ + OH⁻. (9.5)

9.1.2 Аналитические реакции аниона сульфита so32−

Сульфит- (SO₃²⁻) и гидросульфит (HSO₃⁻) -ионы являются анионами двухосновной нестойкой в водных растворах сернистой кислоты (рК₁ = 1,85; рК₂ = 7,2). В водных растворах анионы сульфита не окрашены, подвергаются гидролизу, являются сильными восстановителями. Средние сульфиты натрия и калия хорошо растворимы, сульфиты других металлов малорастворимые.

1.Сульфит-ионы при взаимодействии с катионами бария образуют белый кристаллический осадок BaSO₃:

Ba²⁺ + SO₃²⁻ → BaSO₃↓. (9.6)

белый ос.

Осадок растворяется в разбавленных кислотах: HCl и HNO₃ c выделением оксида серы (IV):

BaSO₃↓ + 2 HCl → SO₂↑ + BaCl₂ + H₂O. (9.7)

2.Реакция разложения сульфитов сильными кислотами. Все сульфиты разлагаются под действием сильных кислот с выделением газообразного оксида серы (IV):

SO₃²⁻ + 2 Н⁺ → SO₂↑ + H₂O. (9.8)

Выделяющийся газ (SO₂) обнаруживают по характерному запаху и по обесцвечиванию водного раствора йода или перманганата калия:

SO₂ + I₂ + 2 H₂O → H₂SO₄ + 2 HI; (9.9)

5 SO₂ + 2 KMnO₄ + 2 H₂O → K₂SO₄ + 2 MnSO₄ + 2 H₂SO₄. (9.10)

3.Реакция с нитратом серебра. Анионы сульфита образуют с раствором нитрата серебра AgNO₃ белый осадок сульфита серебра Ag₂SO₃, растворимый в избытке реактива:

2 Ag⁺ + SO₃²⁻ → Ag₂SO₃↓; (9.11)

белый ос.

Ag₂SO₃↓ + 3 SO₃²⁻ → 2 [Ag(SO₃)₂]³⁻. (9.12)

При кипячении смеси белый осадок Ag₂SO₃ темнеет вследствие образования оксида серебра:

tº

Ag₂SO₃↓ —→ Ag₂O + SO₂↑. (9.13)

коричн.ос.

4.Реакция с перманганатом калия. Анион сульфита при взаимодействии с раствором перманганата калия KMnO₄ в кислой среде окисляется до аниона сульфата:

5 SO₃²⁻ + 2 MnO₄⁻ + 6 H⁺ → 2 Mn²⁺ + 5 SO₄²⁻ + 3 H₂O. (9.14)

При этом фиолетовый раствор перманганата калия обесцвечивается.

В нейтральной среде сульфит-ион окисляется перманганатом калия до аниона сульфата, но при этом выпадает коричневый осадок MnO(OH)₂:

3 SO₃²⁻ + 2 MnO₄⁻ + 3 H₂O → 2 MnO(OH)₂↓ + 3 SO₄²⁻ + OH⁻. (9.15)

коричнев. ос.

5.Реакция с раствором йода. Анионы сульфита в нейтральных или слабокислых растворах окисляются йодом до анионов сульфата. Желтый раствор йода при этом обесцвечивается:

SO₃²⁻ + I₂ + H₂O → SO₄²⁻ + 2 I⁻ + 2 H⁺. (9.16)

Аналогично протекает реакция взаимодействия аниона сульфита с бромной водой (происходит обесцвечивание бромной воды).