Лабораторная работа 1-2 Качественный анализ катионов Na+ Реакция окрашивания пламени Чистую накалённую проволоку опустите в раствор хлорида натрия или наберите на неё немного твёрдой соли NaCl . Внесите проволоку вместе с капельками или частицами натриевой соли в бесцветное пламя горелки – пламя окрасится в жёлтый цвет. K+ Реакция окрашивания пламени Летучие соединения калия окрашивают бесцветное пламя в характерный фиолетовый цвет. Фиолетовая окраска пламени в присутствии солей натрия становится незаметной, так как соединения натрия окрашивают пламя горелки в жёлтый цвет. Реакции с гексанитрокобальтатом (ΙΙΙ) натрия Na3 Co( NO2 ) 6 . Поместите в пробирку 1-2 капли раствора какой-либо соли калия, прибавьте к нему 3-5 капель раствора гексанитрокобальтата (ΙΙΙ) натрия, добавьте несколько капель 6 М уксусной кислоты и потрите стеклянной палочкой о стенки пробирки. При этом выпадет жёлтый кристаллический осадок гексанитрокобальтата (ΙΙΙ) дикалия-натрия K 2 NaCo(NO2 ) 6 : 2 KCl Na3 Co( NO2 ) 6 K 2 NaCo( NO2 ) 6 2 NaCl или в ионной форме: 2K Na Co( NO2 ) 6 K 2 NaCo( NO2 ) 6 Реакцию следует проводить в присутствии разбавленной уксусной кислоты. Реакция с гидротартратом натрия NaH 2 C4 H 4 O6 . Поместите в пробирку 2-3 капли раствора какой-либо соли калия, прибавьте 0,5 мл раствора гидротартрата натрия и потрите стеклянной палочкой о стенки пробирки. Через некоторое время выпадет белый кристаллический осадок: KCl NaHC 4 H 4 O6 KHC 4 H 4 O6 NaCl или в ионной форме: K HC 4 H 4 O6 KHC 4 H 4 O6 Условия проведения реакции. 1. Реакцию проводят в нейтральной среде. В сильнощелочной среде происходит растворение осадка, сопровождающееся образованием соли K 2 C4 H 4 O6 . В кислой среде осадок растворяется с образованием винной кислоты H 2 C 4 H 4 O6 . 2. NH 4 и катионы других групп должны быть предварительно удалены, так как они образуют с реактивом осадки (например: NH 4 HC 4 H 4 O6 ), которые могут быть приняты за осадок гидротартрата калия. 3. Реакцию проводят без подогрева, так как растворимость гидротартрата калия сильно возрастает с повышением температуры раствора. 4. Концентрации анализируемого раствора и реактива должны быть высокими. 5. Потирание стенок пробирки стеклянной палочкой благоприятствует осаждению. NH4+ Реакция с реактивом Несслера K 2 HgI 4 KOH . Прибавьте к капле разбавленного раствора соли аммония 1-2 капли раствора реактива. В присутствии NH 4 - ионов образуется характерный красно-бурый осадок; при наличии следов NH 4 раствор окрашивается в жёлтый цвет: NH 4 Cl 2K 2 HgI 4 2KOH Hg 2 I 2 NH 2 I KCl 5KI 2H 2 O или в ионной форме: NH 4 2HgI 4 2OH Hg 2 I 2 NH 2 I 5I 2 H 2 O Другие катионы Ι аналитической группы не мешают обнаружению ионов аммония реактивом Несслера. Реакция со щелочами Поместите в пробирку несколько капель раствора соли аммония NH 4Cl и добавьте 5 капель водного раствора какого-либо из сильных оснований - KOH , NaOH - и подогрейте содержимое пробирки в пламени газовой горелки. Вследствие разложения соли аммония выделится аммиак: NH 4 Cl NaOH NH 3 NaCl H 2 O или в ионной форме: NH 4 OH NH 3 H 2 O Выделяющийся аммиак может быть обнаружен различными способами: а) по запаху; б) по посинению универсальной индикаторной бумаги, смоченной дистиллированной водой и внесённой в пары над раствором; в) по образованию дыма хлорида аммония при поднесении к отверстию пробирки стеклянной палочки, смоченной каплей концентрированной хлороводородной (соляной) кислоты. Кипячение с едкими щелочами или карбонатами натрия или калия При действии едких щелочей или карбонатов натрия или калия, а также при длительном нагревании аммониевые соли в растворах разлагаются с выделением газообразного аммиака. Mg++ Действие сильных оснований. При добавлении сильных оснований к растворам солей магния выпадает белый осадок Mg (OH ) 2 . При добавлении слабого основания (гидроксида аммония) осаждение Mg (OH ) 2 неполное, а в присутствии солей аммония осадок не выпадает совсем. Поэтому соли аммония нужно предварительно удалить из раствора. Поместите в пробирку несколько капель раствора MgCl2, добавьте несколько капель водного раствора какого-либо из сильных оснований - KOH , NaOH . Выпадет осадок Mg(ОН)2. В другую пробирку к раствору MgCl2 вместо NaOH прилейте раствор гидроксида аммония . Отметьте, в какой из пробирок образуется больше осадка. Реакция с моногидрофосфатом натрия Na2 HPO4 . Микрокристаллоскопическая реакция. Для микрокристаллоскопического обнаружения ионов в виде Mg MgNH 4 PO4 поместите каплю раствора MgCl 2 на предметное стекло. Затем к нему прибавьте из капиллярной пипетки сначала каплю раствора NH 4 Cl , затем каплю концентрированного водного раствора аммиака. Наконец, внесите в раствор кристаллик Na2 HPO4 12H 2 O ( гидрофосфат натрия). Предметное стекло рекомендуется нагреть. В непосредственной близости от кристалла фосфата натрия появляются дендритные кристаллы, на более дальнем расстоянии – правильно образованные кристаллы в виде шестилучевых звёзд. - фосфат магний-аммония MgNH 4 PO4 : MgCl 2 Na2 HPO4 MgHPO4 2 NaCl MgHPO 4 NH 3 MgNH 4 PO4 или в ионной форме Mg HPO4 NH 3 MgNH 4 PO4 Рассмотрите кристаллы под микроскопом. Ca++ Реакция с оксалатом аммония. Поместите в пробирку 1-2 капли раствора какой-либо соли кальция, например CaCl2 , и добавьте 1-2 капли уксусной кислоты, чтобы реакция среды была кислой (в случае индикатора метилового красного цвет должен стать оранжевым). Прилейте несколько капель раствора оксалата аммония ( NH 4 ) 2 C2O4 При этом из концентрированного раствора сразу, а из разбавленного постепенно выпадает белый мелкокристаллический осадок CaC2 O4 . В присутствии NH 3 оксалат кальция осаждается количественно: CaCl2 ( NH 4 ) 2 C2 O4 CaC2 O4 2 NH 4 Cl или в ионной форме: Ca C 2 O4 CaC2 O4 Микрокристаллоскопическая реакция с серной кислотой. Поместите каплю раствора хлорида кальция на предметное стекло, затем прибавьте каплю разбавленной H 2 SO4 и слегка упарьте смесь. При этом образуются красивые характерные пучки игл – кристаллы гипса под микроскопом. CaSO4 2H 2 O , легко различаемые Реакция окрашивания пламени Ионы кальция окрашивают кирпично-красный цвет. бесцветное пламя в Ba++ Реакция с хроматом (или бихроматом) калия . Поместите в пробирку 1-2 капли раствора какой-либо соли бария, например BaCl 2 , и прибавьте несколько капель раствора K 2CrO4 или K 2 CrO7 . Нагрейте пробирку на пламени горелки. При этом выпадает жёлтый кристаллический осадок: BaCl 2 K 2 CrO4 BaCrO 4 2 KCl или в ионной форме: Ba CrO4 BaCrO 4 2 BaCl 2 K 2 Cr2 O7 H 2 O 2 BaCr2 O7 2 KCl 2 HCl или в ионной форме: 2 Ba Cr2 O7 H 2 O 2 BaCr2 O7 2 H Капельная реакция с родизонатом натрия. На фильтровальную бумагу поместите каплю нейтрального анализируемого раствора BaCl 2 и затем каплю водного раствора родизоната натрия. Образуется красно-бурый осадок родизоната бария: Na 0 C CO CO / 0 C CO CO Ba + Ba + 2 Na Na 0 C CO CO \ 0 C CO CO Родизонат бария на холоде в соляной кислоте превращается в ярко-красный гидрородизонат бария: 2C 6 O6 Ba 2 HCl (C 6 O6 H ) 2 Ba BaCl 2 Реакция окрашивания пламени. Бесцветное пламя окрашивается ионами бария в жёлто-зелёный цвет. Реакция с серной кислотой или сульфатом аммония. Поместите в пробирку несколько капель растворимой в воде соли бария, например, хлорида бария, прибавьте 1 мл разбавленной серной кислоты или раствора сульфата аммония. При этом выпадает белый кристаллический осадок сульфата бария BaSO4 . BaCl 2 H 2 SO4 BaSO 4 2HCl Ba SO4 BaSO 4 Al+++ Реакция с гидроксидом аммония. Поместите в пробирку 1 мл раствора соли алюминия, например, Al2 (SO4 ) 3 , прибавьте к нему несколько капель раствора гидроксида аммония и нагрейте. При этом выпадает белый желеобразный осадок гидроксида алюминия: Al2 ( SO4 ) 3 6 NH 4 OH 2 Al (OH ) 3 3NH 4 2 SO4 или в ионной форме: 2 Al 6OH 2 Al (OH ) 3 Осадок гидроксида алюминия вместе с раствором перенесите в центрифужную пробирку и отцентрифугируйте. Прозрачный раствор слейте, а осадок разделите на две части. Проведите следующие проверочные реакции: 1. Прибавьте к одной части осадка несколько капель раствора гидроксида натрия или калия и перемешайте - осадок растворится. В этом случае Al (OH ) 3 проявляет себя как кислота. Напишите уравнение реакции. 2. Прибавьте к другой части осадка Al (OH ) 3 несколько капель хлороводородной кислоты - осадок растворится; в этом случае Al (OH ) 3 проявляет себя как основание: Al (OH ) 3 3H Al 3H 2 O Следовательно, Al (OH ) 3 - типичное амфотерное соединение. Реакция с ализарином (1,2-диоксиантрахиноном) C14 H 6 O2 (OH ). П р о б и р о ч н а я р е а к ц и я . Поместите в пробирку 2 капли раствора какой-либо соли алюминия и прилейте 5 капель NH 3 . При этом образуется осадок Al (OH ) 3 . К полученному осадку прибавьте несколько капель свежеприготовленного раствора ализарина и прокипятите. Ализарин образует с гидроокисью алюминия соединение интенсивно красного цвета, называемое алюминиевым лаком. Алюминиевый лак не растворяется в разбавленной уксусной кислоте. Поэтому после охлаждения содержимого пробирки добавляют немного уксусной кислоты до слабокислой реакции (рН~4-5). В присутствии ионов алюминия красный осадок не исчезает. Условия проведения реакции. 1. При проведении пробирочной реакции значение pH в начале осаждения должно превышать 7, соответствуя слабоаммиачному раствору, а после осаждения pH может быть меньше 7, соответствуя разбавленному уксуснокислому раствору (pH = 4-5). 2. Реакцию ведут при кипячении. 3. Присутствие осадков других гидроокисей, хотя бы в небольших количествах, нежелательно, а в больших количествах недопустимо. Cr+++ Окисление Сr+3 хрома в Cr+6 Поместите в пробирку 2-3 капли раствора сульфата или нитрата хрома (III), прибавьте к нему 5 капель пероксида водорода H 2 O2 , 3-5 капель гидроксида калия КОН. Нагрейте смесь до кипения. При этом происходит окисление Cr -ионов до CrO 4 -ионов и окраска из сине-зеленой переходит в желтую. Реакция протекает согласно уравнению: Cr2 ( SO4 ) 3 3H 2O2 10 NaOH 2 Na2CrO4 3Na2 SO4 8H 2O проделайте следующие проверочные реакции, подтверждающие образование CrO 4 -ионов. 1. Прибавьте к нейтральному или подкисленному уксусной кислотой раствору хромата или бихромата натрия раствор нитрата серебра AgNO3 - образуются бурокрасные осадки хромата и бихромата серебра: 2 Ag CrO4 Ag 2 CrO4 C полученным раствором 2 Ag Cr2O7 Ag2Cr2O7 2. Прибавьте к нейтральному или подкисленному уксусной кислотой раствору хромата натрия раствор BaCl 2 - образуется желтый осадок хромата бария BaCrO4 . Fe+++ Реакция с K 4 Fe(CN ) 6 . Поместите в пробирку или на предметное стекло 1-2 капли раствора FeCl3 , подкислите раствор 1-2 каплями хлороводородной кислоты, прибавьте 2-3 капли желтой кровяной соли - раствора гексацианоферрата (II) калия K 4 Fe(CN ) 6 . При этом выпадает темносиний осадок берлинской лазури: 4Fe 3Fe(CN ) 6 Fe4 [ Fe(CN ) 6 ]3 Реакция с роданидом аммония. Поместите в пробирку 1 мл раствора FeCl3 , разбавьте его пятью каплями дистиллированной воды и добавьте 3-5 капель раствора роданида аммония NH 4 CNS . При этом появляется кроваво-красное окрашивание: FeCl3 3NH 4 CNS Fe(CNS ) 3 3NH 4 Cl или в ионной форме: Fe3 3CNS Fe(CNS ) 3 Реакция с гидроксидом натрия, калия или аммония. При действии растворов NaOH , KOH и NH 3 на ионы Fe образуется буро-красный осадок Fe(ОН)з , растворимый в кислотах: Fe 3OH Fe(OH ) 3 Fe++ Реакция с K 3 Fe(CN ) 6 . Поместите в пробирку или на предметное стекло 1-2 капли раствора FeSO4 , прибавьте 2-3 капли красной кровяной соли - раствора гексацианоферрата (III) калия K 3 Fe(CN ) 6 . При этом наблюдается образование турнбулевой сини: 3 3Fe 2Fe(CN ) 6 Fe3 [ Fe(CN ) 6 ]3 Zn++ Реакция с гидроксидом натрия, калия и аммония. При действии гидроксида натрия или калия на хлорид цинка образуется белый осадок Zn(OH)2 , растворимый в избытке NaOH и NH 3 . Zn 2OH Zn(OH ) 2 Zn(OH ) 2 6 NH 3 [ Zn( NH 3 ) 6 ] 2OH Получите осадок гидроксида цинка в пробирке, отделите его от раствора с помощью центрифуги. Осадок разделите на две части. Растворите одну часть осадка в растворе кислоты, другую – в растворе основания. Напишите уравнения реакций, подтверждающих амфотерность гидроксида цинка. Реакции Mn++-ионов Реакция с гидроксидом натрия и перекисью водорода. Для ионов марганца характерны реакции окисления - восстановления. Одной из характерных реакций окисления Mn в щелочной среде является взаимодействие его с H 2 O2 . При действии перекиси водорода в щелочной среде бесцветные ионы марганца (II) окисляются в нерастворимые соединения марганца (IV) H 2 MnO3 или MnO2 , окрашенные в бурый цвет: Mn (OH ) 2 H 2 O2 H 2 MnO3 H 2 O или в ионной форме Mn H 2 O2 2OH H 2 MnO3 H 2 O Проведите окисление Mn -ионов до H 2 MnO3 . Для этого поместите в пробирку 1-3 капли раствора какой-либо соли марганца и прилейте несколько капель раствора NaOH. Образуется белый осадок гидроокиси марганца, медленно буреющий вследствие окисления на воздухе: Mn 2OH Mn(OH ) 2 Mn(OH ) 2 O2 2 H 2 MnO3 Прилейте к полученному осадку несколько капель H 2 O2 . Осадок моментально становится буро-чёрным вследствие быстрого окисления ионов марганца (II) в H 2 MnO3 . Условия проведения реакции. 1. Реакцию следует проводить при pH = 9-10. 2. При осаждении Mn(OH ) 2 едкими щелочами в присутствии солей аммония не мешает реакции . При осаждении раствором NH 3 соли аммония тормозят реакцию, так как Mn(OH ) 2 растворима в растворах солей аммония. 3. Другие катионы III аналитической группы практически этой реакции не мешают. Однако лучше их предварительно удалить. 4. Ионы-восстановители мешают реакции. Поэтому сначала следует осадить Mn(OH ) 2 едким натром, а затем, после фильтрования и промывания от остатков восстановителей, осадок на фильтре слегка смочить перекисью водорода. При этом появляется черно-бурое пятно H 2 MnO3 . 5. Реакцию нельзя проводить в присутствии S -ионов, которые восстанавливают H 2 O2 и образуют с Fe+2, Ni+2,Co+2-ионами в щелочном растворе черные осадки сульфидов, которые могут быть ошибочно приняты за H 2 MnO3 . 6. Аналогично H 2 O2 действуют и другие окислители, в том, числе Cl2 , Br2 . В присутствии катализатора (CuSo4 ) NaBrO в щелочной среде окисляет Mn -ионы до MnO4 -ионов, и раствор окрашивается в малиновый цвет. Окисление Mn -ионов до MnO4 - -ионов кислой среде. Соединения марганца (II) окисляются в кислой среде сильными окислителями в марганцовую кислоту. Одной из важнейших реакций окисления в азотнокислой или сернокислой среде является взаимодействие Mn -ионов с PbO2 или Pb3O4 . При этом бесцветные соединения двухвалентного марганца ( Mn ) окисляются до соединений марганца со степенью окисления +7 ( MnO4 ), окрашенных в фиолетово-красный цвет: 2Mn( NO3 ) 2 5PbO2 6 HNO3 2 HMnO 4 5Pb( NO3 ) 2 2 H 2 O Mn 5e 4 H 2 O MnO4 8H 2Mn(OH ) 2 O2 Pb 2H 2 O 2 5 или в ионной форме: 2Mn 5PbO2 4 H 2MnO4 5Pb 2 H 2 O В присутствии восстановителей, в том числе и HCl , происходит восстановление окислителей и MnO4 . Поэтому нельзя подкислять растворы хлористоводородной кислотой. Проведите окислениё Mn -ионов до MnO4 -ионов. Для этого поместите в пробирку 1-2 капли раствора какой-либо соли марганца (нитрата или сульфата, но не хлорида!), прилейте 5 капель разбавленной (1:1) азотной кислоты, добавьте небольшое количество окислителя (двуокиси свинца) и нагрейте смесь до кипения. Прилейте в пробирку 1-2 мл дистиллированной воды, не перемешивая, содержимого пробирки, и дайте смеси немного постоять. Появляется малиново-красная окраска, вызываемая образовавшейся марганцовой кислотой. Так как PbO2 может содержать соединения марганца в виде примеси, рекомендуется ставить холостой опыт, соблюдая те же условия, но без добавления в пробирку испытуемого раствора. В отсутствие примесей окраска не появляется. Описанная реакция окисления Mn в марганцовую кислоту является весьма чувствительной реакцией. 1. 2. 3. 4. 5. Условия проведения реакции Концентрация ионов водорода должна быть высокой и соответствовать [Н+] в 6 н. азотной кислоте. Восстановители ( Cl , Br , I , H 2 O2 и т. д.) мешают этой реакции и должны быть предварительно удалены. Для их отделения к небольшому количеству (3-5 капель) анализируемого раствора приливают 5 капель 2 н. раствора NaOH или КОН. При этом в осадок выпадает нерастворимая в воде гидроокись марганца. Осадок отфильтровывают, промывают от восстановителей и затем растворяют в азотной кислоте. Полученный азотнокислый раствор испытывают на присутствие ионов марганца кипячением с 0,1 - 0,2 г какого-либо окислителя [ PbO2 , Pb3O4 , NaBiO 3 , ( NH 4 ) 2 S 2 O8 AgNO3 и т. д.]. В случае применения в качестве окислителя персульфата происходит образование бурого осадка MnO2 . В присутствии ионов серебра образуется не MnO2 , а MnO4 (катализ). Анионы, образующие с Ag+ нерастворимые соли, мешают каталитической реакции. Для проведения реакции следует брать не более 1-2 капель анализируемого раствора во избежание реакции взаимного окисления - восстановления: 3Mn 2MnO4 2 H 2 O 5MnO2 4 H Нагревание способствует реакции. Однако при излишнем нагревании HMnO 4 разлагается с образованием MnO2 . Качественный анализ анионов ClРеакция c нитратом серебра K 1-2 мл раствора хлорида натрия или калия добавьте несколько капель азотной кислоты и раствора AgNO3 . B присутствии Cl- -ионов выпадает белый творожистый осадок AgCl: Ag Cl AgCl На свету осадок темнеет. Чтобы убедиться, что полученный осадок действительно содержит AgCl, так как похожие осадки дают и другие ионы, осадок промойте дистиллированной водой, отцентрифугируйте. Воду слейте. К полученному осадку прибавьте раствор аммиака. При этом AgCl растворяется, образуя комплексный катион [ Ag ( NH 3 ) 2 ] Cl . К раствору комплексного соединения прилейте раствор разбавленной HNO3 . Комплексный ион разрушается и вновь выпадает осадок AgCl. Появление осадка служит доказательством присутствия в анализируемом веществе Cl- ионов. Описанные реакции протекают согласно следующим уравнениям: AgCl 2NH3 [ Ag ( NH 3 ) 2 ] Cl [ Ag ( NH 3 ) 2 ] Cl 2H 2 NO3 AgCl 2 NH 4 2 NO3 Реакция окисления Cl -ионов до свободного хлора Поместите в пробирку 5 капель раствора, содержащего Cl -ионы, добавьте 0,5 мл концентрированного раствора KMnO4 , 5 капель концентрированной H 2 SO4 и нагрейте (под тягой!). При этом наблюдается частичное или полное обесцвечивание раствора KMnO4 и выделение газообразного хлора, который открывают при помощи иодкрахмальной бумаги (синее окрашивание). Реакция протекает согласно уравнению: 10Cl 2MnO4 16 H 2Mn 5Cl 2 8H 2 O 2Cl 2e Cl2 MnO4 5e 8H Mn 4H 2O 5 2 Для обнаружения выделяющегося С12 поднесите к отверстию пробирки влажную иодкрахмальную бумагу. B присутствии хлора появляется синее окрашивание вследствие выделения элементарного иода: 2KJ Cl2 2KCl J 2 Окисляющее действие на HCl окaзывают манганиты, манганаты, перманганаты, двуокиси марганца и свинца, хромовый ангидрид, хлорноватистая, хлорноватая и aзотная кислоты и т. П Условия проведения реакций. 1. Все реакции окисления Cl -ионов протекают в сильнокислой среде. Если окисляется хлористоводородная кислота, то берут ее избыток. Если окислению подвергаются хлориды, то для подкисления раствора можно использовать серную кислоту. B нейтрaльной среде хлориды не окисляются; в щелочной среде хлор не выделяется, так как при pH = 7 он легко вступает в реакцию самоокисления самовосстановления с образованием смеси хлорида и гипохлоритов: 2. 3. 4. 5. 6. Cl2 2 NaOH NaClO NaCl H 2O или в ионной форме: Cl2 2OH ClO Cl H 2 O В качестве окислителя удобно пользоваться перманганатом калия, который обесцвечивается в присутствии Cl -ионов, вследствие чего реакция становится более наглядной. Нагревание способствует реакции окисления - восстановления. В концентрированных растворах реакции окисления - восстановления протекают энергичней. Сильные восстановители (в том числе Br и J- -ионы), легче окисляющиеся, чем Cl -ионы, мешают реакции. Реакцию следует проводить в вытяжном шкафу , так как хлор ядовит. BrРеакция с нитратом серебра K 1-2 мл раствора бромида натрия или калия добавьте несколько капель азотной кислоты и раствора AgNO3 . B присутствии Br -ионов выпадает желтоватый творожистый осадок AgBr. Проверьте его растворимость в растворе тиосульфата натрия Na2 S 2 O3 , в растворе аммиака и в растворе карбоната аммония ( NH 4 ) 2 CO3 . Реакция окисления Br -ионов хлорной водой до свободного брома Поместите в пробирку 5 капель раствора KBr, 1-2 капли разбавленной H 2 SO4 , 0,5 мл бензола и 2-3 капли хлорной воды. Встряхните пробирку. В присутствии Br ионов бензол окрашивается в желто-бурый цвет. Реакция применима для обнаружения Br -ионов в присутствии Cl - и J -ионов. Условия проведения реакции. 1. Реакцию можно проводить в нейтральной среде; подкисление раствора способствует окислению; в щелочной среде реакцию проводить нельзя, так как свободный бром со щелочами образует бромиды и гипобромиты. 2. Хлорную воду следует приливать по каплям. Слишком большой избыток хлорной воды вреден, так как бром с избытком хлора образует соединение BrCl(желтоватого цвета). 3. Сильные восстановители, окисляющиеся хлорной водой, мешают реакции. 4. При наличии в анализируемом растворе иодидов последние также окисляются хлорной водой. При этом образуется свободный иод, окрашивающий органический растворитель в красно-фиолетовый цвет, который маскирует окраску, вызываемую бромом. В таких случаях продолжают приливать хлорную воду и взбалтывают смесь. При этом иодиды и выделившийся иод окисляются в бесцветную иодноватую кислоту HJO3 , и окраска слоя органического растворителя может быть обусловлена лишь присутствием брома или хлорида брома. JРеакция с нитратом серебра. Ионы J (в отличие от Br и Cl -ионов) с ионами серебра образуют желтый творожистый осадок, растворимый только в растворах цианида калия и Na2 S 2 O3 . K 1-2 мл раствора иодида натрия или калия добавьте несколько капель азотной кислоты и раствора AgNO3 . Проверьте растворимость полученного осадка в растворе Na2 S 2 O3 . Реакция окисления J - ионов хлорной водой до свободного иода Реакцию проводят аналогично реакции окисления бромидов хлорной водой. Поместите в пробирку 5 капель раствора иодида калия KJ, 1-2 капли разбавленной серной кислоты, 0,5 мл бензола и 1-2 капли хлорной воды. Встряхните содержимое пробирки. В присутствии J ионов слой бензола окрашивается в красно-фиолетовый цвет: 2 J Cl2 2Cl J 2 При избытке Cl2 свободный иод не выделяется и слой бензола не окрашивается: J 3Cl2 3H 2 O JO3 6H 6Cl В качестве окислителей можно также пользоваться всеми окислителями, применяемыми для окисления HCl и HBr. Условия проведения реакции. 1. Реакцию окисления иодидов хлором можно проводить в нейтральной среде, приливая к раствору иодида хлорную воду. Подкисление раствора способствует реакции окисления. В щелочной среде реакцию проводить нельзя, так как при взаимодействии свободного иода со щелочами образуются иодиды и гипоиодиты бесцветные соединения. 2. Хлорную воду следует приливать по каплям. В избытке хлорной воды J -ионы окисляются до JO3 -ионов, в сильнокислом хлористоводородном растворе образуется JCl3 ; при этом раствор обесцвечивается. 3. Реакцию проводят в присутствии бензола или других органических растворителей (хлороформа, сероуглерода, четыреххлористого углерода, бензина, эфира и т. п.), извлекающих выделяющийся иод. При этом слой органического растворителя окрашивается в красно-фиолетовый или бурый цвет в зависимости от концентрации выделившегося иода и характера растворителя. 4. Вместо органических растворителей в качестве индикатора, указывающего на присутствие иода, может быть использован раствор крахмала, окрашивающийся иодом в синий цвет. 5. Сильные восстановители, окисляющиеся хлорной водой, мешают реакции. 6. Малорастворимые иодиды хлорной водой не окисляются. Реакция окисления J -ионов перманганатом калия Поместите в пробирку 3-5 капель испытуемого раствора, содержащего J -ионы, подкислите раствор несколькими каплями разбавленной H 2 SO4 и добавьте к нему 1-2 капли раствора KMnO4 . В присутствии J -ионов наблюдается обесцвечивание раствора KMnO4 на холоду и выделение иода. Умеренное нагревание способствует протеканию реакции: 10 J 2MnO4 16 H 5 J 2 2Mn 8H 2 O Условия проведения реакции. 1. Реакция выполняется в слабокислой (сернокислой или уксуснокислой) среде. В нейтральном или щелочном растворах J -ионы окисляются до JO3 . 2. Восстановители, окисляющиеся перманганатом, должны отсутствовать. 3. Чувствительность реакции можно повысить предварительным окислением иодидов раствором KMnO4 , который приливают по каплям к подкисленному серной кислотой и слегка нагретому исследуемому раствору: 5J 6MnO4 18H 5JO3 6Mn 9H 2 O Как только появляется красное окрашивание, добавление раствора KMnO4 прекращают и его избыток восстанавливают 1-2 каплями перекиси водорода. Избыток перекиси водорода разлагают кипячением раствора. Иодат может быть легко обнаружен при добавлении к полученному раствору иодида калия. При этом происходит выделение иода в большем количестве, чем при окислении непосредственно перманганатом: 5J JO3 6H 3J 2 3H 2 O N03Реакция восстановления нитратов до аммиака цинком или алюминием Поместите в пробирку 5 капель раствора нитрата калия или натрия, прилейте к нему 0,5 мл раствора NaOH или КОН и затем добавьте 25-50 мг цинковой пыли или алюминиевого порошка. Для ускорения реакции смесь подогрейте на газовой горелке. Цинковая пыль (или алюминиевый порошок) в щелочных растворах восстанавливает нитраты до аммиака: 4Zn NO3 7OH 4ZnO2 NH 3 2H 2 O Выделяющийся при этом аммиак обнаруживают, как описано ранее. Взаимодействие с дифениламином Поместите на предметное стекло 3 капли раствора дифениламина (C 6 H 5 ) 2 NH в серной кислоте и 2 капли раствора нитрата натрия. В присутствии NO3 -ионов появляется темно-синее окрашивание, вызываемое продуктами окисления дифениламина азотной кислотой. SO3-Реакция восстановления сернистой кислоты Поместите в пробирку 3-5 капель раствора соли сернистой кислоты (например, Na 2 SO3 ), 3-5 капель свежеприготовленного хлористоводородного концентрированного раствора 2 SnCl 2 и содержимое пробирки нагрейте. При этом SO3 -ионы восстановятся до H 2 S и выпадет желтый осадок SnS 2 : 3SnCl 2 6 Na 2 SO3 6 HCl 3SnS 2 12 NaCl 3H 2 O 3Sn H 2 SO3 6 H 18Cl 3[ SnCl 6 ] H 2 S 3H 2 O [ SnCl 6 ] 2 H 2 S SnS 2 4 H 6Cl Условия проведения реакции 1. Восстановитель SnCl 2 применяют в виде концентрированного раствора этой соли. 2. Как правило, реакцию восстановления сульфитов в растворах проводят в кислой среде. 3. Для реакции применяют химически чистые исходные вещества во избежание ошибок при обнаружении SO3 -ионов. 4. Нагревание растворов способствует реакции восстановления, а при восстановлении твердых веществ нагревание необходимо. 5. Ионы, содержащие серу, в особенности SO 4 и S 2 O3 , должны быть предварительно отделены. SO4-Реакция с хлоридом бария Поместите в пробирку 1-2 капли раствора сульфата натрия, 2-3 капли 6 М раствора HCl и 2 затем прилейте к указанной смеси 1-2 капли раствора BaCl 2 . В присутствии SO4 -ионов мгновенно образуется белый осадок BaSO 4 . Напишите уравнение реакции в молекулярной и ионной формах. Реакция обесцвечивания красно-бурого осадка родизоната бария Поместите на листок фильтровальной бумаги 1 каплю раствора BaCl 2 и 1 каплю раствора родизоната натрия или родизоновой кислоты. При этом образуется красное пятно родизоната бария. Красное пятно смочите 1-2 каплями раствора сульфата натрия. В присутствии сульфатов окраска родизоната бария тотчас исчезает. Ионы бария с родизонатом натрия или родизоновой кислотой дают красно-бурый осадок, не разлагающийся разбавленной НС1. Родизонат бария моментально обесцвечивается сульфатами и серной кислотой вследствие образования нерастворимого сульфата бария. Рассматриваемая реакция является специфичной и применяется только для обнаружения сульфатов. СО3-Реакция образования двуокиси углерода (углекислого газа) В пробирку поместите 1 мл раствора карбоната натрия Nа2СО3, прилейте к нему 2 М раствор НС1 и быстро закройте пробирку пробкой, в которую вставлена отводная трубка. Другой конец этой трубки опустите в пробирку с известковой водой (рис.). Двуокись углерода, проходя через раствор Са(ОН)2, образует белый осадок или муть СаСО3. Напишите уравнение реакции в молекулярной и ионной формах. РО4--Реакция с молибдатом аммония В пробирку налейте 1 мл раствора фосфата натрия Na3 PO4 или калия, добавьте несколько капель 6М HNO3 и немного твердой соли – молибдата аммония (NH4)2MoO4. Содержимое пробирки нагрейте. Появляется желтый осадок фосфоромолибдата аммония. PO43- + 3NH4+ + 12 MoO42- + 24 H+ = (NH4)3PO4 ∙12 MoO3 ∙2H2O↓ + 10 H2O Осадок легко растворяется в водном растворе аммиака. Контрольная задача. Дана соль. Определить, какой катион и анион входят в её состав. Анализ соли 1. Предварительные испытания а) Окрашивание пламени. Na+ - желтый Ca2+ - кирпично-красный K+ - фиолетовый Ba2+ - желто-зеленый Cu2+ - зеленый. в) Проверка рН водных растворов. Если рН < 7 , то имеем соль, образованную анионом сильной кислоты (Cl-, NO3-, SO4-2) Если рН > 7, то в состав соли входит катион сильного основания (щелочного или щелочноземельного металла) Если рН = 7, следовательно, это соль, образованная сильным основанием и сильной кислотой. г) Действие разбавленной серной кислоты – только карбонат-ионы СО32 – разлагаются разбавленными кислотами с выделением CO2. д) Действие концентрированной серной кислоты – разлагает Cl-, Br –, J -, NO3-, MnO4- с выделением Cl2, HCl, HBr, Br2, J2, NO2, O2 и т.д. е) Обнаружение некоторых катионов. NH4+ - К капле пробы прилить раствор реактива Несслера. Появление красно-коричневого осадка доказывает наличие иона аммония в соли. - К пробе прилить раствор гидроксида натрия, нагреть. При наличии в соли иона аммония появляется запах аммиака, а на палочке, смоченной раствором концентрированной соляной кислоты – белый налет хлорида аммония. Fe3+ - К пробе прилить раствор K4[Fe(CN)6]. Образуется осадок берлинской лазури. - К пробе прилить несколько капельКСNS. Появляется красное окрашивание. Fe2+ К пробе прилить раствор K3 [Fe(CN)6]. Отмечается появление турнбулевой сини. 2. Ход анализа. 1. Cначала в пробе определяют катионы. 2. На втором этапе анализа в пробе определяют анионы. Перед этим проводят предварительные испытания на содержание ионов Cl-, SO4-2. Для этого к отдельным порциям пробы приливают растворы AgNO3 и Ba(NO3)2. Выпадение творожистого осадка Ag Cl и кристаллического Ba SO4 свидетельствуют о наличии указанных ионов в пробе.