Методические указания к выполнению лабораторных работ санкт петербург

аналитические признаки вещества и аналитические реакции.

Аналитические признаки -
такие свойства анализируемого вещества или

продуктов его превращения, которые позволяют судить о наличии в нём тех

или иных компонентов.

Аналитическая реакция -
химическое превращении анализируемого вещес-

тва при действии аналитического реагента с образованием продуктов с замет-

ными признаками.

Аналитические реагенты подразделяются на специфические (характер-

ные), селективные (избирательные) и групповые.

Специфическими
называются реагенты, которые дают характерную реак-

цию только с одним ионом и позволяют обнаружить его в смеси многих дру-

гих ионов.

Селективные
реагенты позволяют обнаруживать несколько веществ или

ионов.

Групповыми
называются реагенты, которые обнаруживают ионы

определённой аналитической группы.

В качестве аналитических реакций чаще всего используют реакции

образования окрашенных соединений, выделение или растворение осадков,

газов, образование кристаллов характерной формы, окрашивание пламени га-

зовой горелки, образование соединений, люминесцирующих в растворах. На

результаты проведения аналитических реакций влияют температура, концен-

трация растворов, pH среды, присутствие других веществ (мешающих, маски-

рующих, катализирующих процессы).

Лабораторная работа № 1

Принципы качественного анализа

Качественные реакции на катионы

Цель работы:
Знакомство с качественными реакциями на отдельные катионы.

Реакции иона калия K+

1. Гексанитрокобальтат натрия – комплексная соль Na3
[Co(NO2
)6
] – образует с растворами солей калия, т.е. с ионами K+
, желтый кристаллический осадок гексанитрокобальтата калия-натрия: 2K+
+ Na+
+ [Co(NО2
)6
]3-
= K2
Na[Co(NО2
)6
]¯

Нельзя реакцию проводить в щелочной и сильно кислой среде.

В щелочной среде реактив разлагается по уравнению:

[Co(NО2
)6
]3-
+ 3ОН-
= Со(ОН)3
¯+ 6NO2
-

Разлагается он и в присутствии сильных кислот. Однако уксусная кислота, будучи кислотой слабой, реактива не разрушает. Поэтому обнаружение иона K+
с помощью гексанитрокобальтата натрия проводят в нейтральном или уксуснокислом растворе.

Следует также иметь в виду, что раствор реактива Na3
[Co(NО2
)6
] при хранении постепенно разлагается (происходит порозовение раствора). Пользоваться нужно лишь свежеприготовленным раствором реактива.

Нельзя обнаружить ион K+
в присутствии иона NH4
+
, так как последний с раствором Na3
[Co(NО2
)6
] тоже образует желтый кристаллический осадок:

2NH4
+
+ Na+
+ [Co(NО2
)6
]3-
= ¯ (NH4
)2
Na[Co(NО2
)6
]

Ионы Mg2+
,Ba2+
и Ca2+
обнаружению иона K+
не мешают.

Опыт 1.
В коническую пробирку внести 2 капли раствора соли калия, прибавить 1 каплю разбавленного раствора уксусной кислоты и 2 капли раствора Na3
[Co(NО2
)6
].Проделать аналогичный опыт с раствором соли аммония. Какой вывод следует сделать из этого опыта?

2. Окрашивание пламени. Соли калия или их растворы окрашивают бесцветное пламя газовой горелки в фиолетовый цвет. Этот способ обнаружения калия является вспомогательным.

Опыт 2.
Взять платиновую или нихромовую проволочку, впаянную в стеклянную палочку. Очистить проволочку от следов солей натрия прокаливанием. Для этого смочить ее в концентрированной соляной кислоте и прокалить в пламени горелки (до полного исчезновения окраски пламени). Очищенную проволочку смочить анализируемым раствором и снова внести в бесцветное пламя. Наблюдать окраску пламени через индиговую призму или синее стекло.

Ничтожные количества соединений натрия маскируют окраску пламени. Синее стекло или индиговая призма, поглощают желтые лучи и фиолетовое окрашивание будет заметно в присутствии солей натрия.

Опыт 3.
Очистить платиновую или нихромовую проволочку, обмакнуть ее в исследуемый раствор и внести в бесцветное пламя горелки. Наблюдать желтое окрашивание пламени. Способ очень чувствительный. Поэтому о присутствии натрия можно судить лишь в том случае, если желтый цвет пламени будет ярким и не исчезает 10-15 сек.

Реакции иона аммония NH4
+

1. Реактив Несслера – щелочный раствор комплексной соли K2
[HgJ4
] – с растворами солей аммония или аммиака образует характерный красно-бурый осадок йодистого оксодимеркураммония:

NH4
+
+ 2[HgJ4
]2-
+ 4OH-
=[ NH2
]J¯ + 7J-
+ 3H2
O

При очень малых количествах NH4
+
осадок не образуется, но раствор окрашивается в желто-бурый или желтый цвет.

Опыт 4.
В пробирку поместить 1 каплю раствора соли аммония и прибавить 3 капли реактива Несслера (реактив всегда брать в избытке). Наблюдать выпадение красно-бурого осадка. Продолжить опыт, разбавив 1 каплю раствора соли аммония 20 каплями (1 мл) дистиллированной воды. Взять 1 каплю этого раствора, поместить его в другую пробирку и прибавить туда 3 капли реактива Несслера. Заметить окраску раствора. Какой вывод следует из этого опыта? Изучаемая реакция весьма чувствительна. Ионы I и II групп не мешают реакции. Мешают катионы высших групп, образующие в щелочной среде цветные осадки гидроксидов.

2. Едкие щелочи при нагревании с солями аммония выделяют аммиак:

NH4
+
+ OH-
« NH4
OH.

NH4
OH = H2
O + NH3
­.

Опыт 5.
В коническую пробирку поместить 3 капли раствора аммонийной соли. Внести туда же 3-5 капель 2 н раствора NaOH так, чтобы им не смочить стенок пробирки. Держать у отверстия пробирки, не касаясь ее стенок, полоску индикаторной бумаги, смоченную дистиллированной водой. Пробирку со смесью осторожно подогреть на водяной бане. Наблюдать изменение цвета бумажки, производимое выделяющимся аммиаком.

Реакции иона магния Mg2+

1. Едкие щелочи и гидроксид аммония с растворами солей магния образуют белый аморфный осадок Mg(OH)2
, хорошо растворимый в кислотах и растворах аммонийных солей: Mg2+
+ 2OH-
= Mg(OH)2
¯.

Растворение в кислотах: Mg(OH)2
+ 2H+
= Mg2+
+ 2H2
O.

Растворение в растворах аммонийных солей:

Mg(OH)2
+ 2NH4
+
↔ Mg2+
+ 2NH4
OH.

Реакция обратима. При достаточной концентрации в растворе ионов NH4
+
они связывают ионы OH-
, в результате чего величина ПРMg(OH)2
не достигается, а значит осадок Mg(OH)2
не образуется. Чтобы отделить Mg2+
от K+
и Na+
в виде Mg(OH)2
, надо предварительно удалить ион NH4
+
(прокаливанием).

Опыт 6.
Поместить в пробирку 2 капли раствора соли магния и прибавить столько же раствора едкого натра. Наблюдать выпадения осадка Mg(OH)2
. Прибавить в эту же пробирку 5 капель раствора NH4
Cl. Что происходит? Повторить первую часть опыта – получить осадок Mg(OH)2
. Проверить его растворимость в какой-либо кислоте.

2. Гидрофосфат натрия Na2
HPO4
в присутствии растворов NH4
Cl и NH4
OH образует с растворами солей магния белый кристаллический осадок двойной соли: Mg2+
+ HPO4
2-
+ NH4
OH = MgNH4
PO4
↓ + H2
O

Раствор NH4
Cl добавляется для предотвращения выпадения иона Mg2+
в виде Mg(OH)2
, когда к раствору прибавляется NH4
OH. В свою очередь NH4
OH добавляется для предотвращения образования аморфного осадка кислой соли MgHPO4
. В его же присутствии образуется двойная соль MgNH4
PO4
.

Опыт 7.
К 2 каплям исследуемого раствора прибавить 2 капли 2 н. раствора NH4
OH и 3 или более капель 2 н. раствора NH4
Cl (до полного растворения белой мути гидроксида магния). Раствор хорошо перемешать. Прибавить 3 капли 2 н. раствора Na2
HPO4
и снова перемешать. Осадок выпадает медленно. Осаждение ускоряет охлаждение раствора и интенсивное перемешивание его.

3. Оксихинолин C9
H6
NOH с аммиачным раствором соли магния образует зеленовато-желтый кристаллический осадок:

Mg2+
+ 2NH4
OH + 2 C9
H9
NOH = Mg(C9
H6
NO)2
↓ + 2NH4
+
+ 2H2
O.

Необходимо реакцию выполнять в аммиачной среде, так как в среде, близкой к нейтральной (pH 6-8), выделяется осадок реактива.

Опыт 8.
На фарфоровую пластинку поместить 2 капли раствора NH4
Cl, 2 капли раствора NH4
OH, а затем 2 капли спиртового раствора оксихинолина. Содержимое перемешать стеклянной палочкой. Наблюдать выпадение кристаллического осадка. Реакция с оксихинолином применяется как проверочная.

4. Карбонат аммония – реактив на катионы II группы – с раствором соли магния образует белый аморфный осадок основной соли (MgOH)2
CO3
.

2Mg2+
+ 2CO3
2-
+ H2
O = (MgOH)2
CO3
↓ + CO2
↑.

Однако, в присутствии достаточного количества ионов NH4
+
осадка не образуется. Это свойство используется для отделения Mg2+
от катионов II группы.

Опыт 9.
В две пробирки поместить по 2 капли раствора соли магния, в первую прибавить 2 капли раствора NH4
Cl, а затем в обе пробирки прибавить по 2 капли раствора (NH4
)2
CO3
. Содержимое пробирок перемешать и нагреть на водяной бане. Объяснить, почему в первой пробирке не выпадает осадок? Осадок (вместе с раствором) второй пробирки разделить на две части. К одной части прибавит 2-3 капли какой-либо кислоты, к другой части – столько же раствора NH4
Cl. В чем растворяется осадок основной соли магния?

Реакции иона бария Ba2+

1. Бихромат калия K2
Cr2
O7
образует с раствором соли бария желтый осадок BaCrO4
, растворимый в HCl или HNO3
, но нерастворимый в уксусной кислоте. 2Ba2+
+ Cr2
O7
2-
+ H2
O ↔ 2BaCrO4
↓ + 2H+
.

Реакцию следует вести в присутствии избытка CH3
COONa, который реагирует с образующимися ионами H+
, смещая равновесие вправо:

CH3
COO-
+ H+
↔ CH3
COOH.

Опыт 10.
В пробирку поместить 2 капли раствора BaCl2
, прибавить 3 капли раствора CH3
COONa и 2 капли раствора K2
Cr2
O7
. Наблюдать образование желтого осадка. Описанной реакцией ион Ba2+
обнаруживается в присутствии иона Ca2+
, так как CaCrO4
растворим в воде.

2. Соли бария и их растворы окрашивают пламя в желто-зеленой цвет. Используется в качестве проверочной реакции.

Опыт 11.
Получить осадок BaСrO4
(см. оп. 10). Осадок растворить в 1 капле концентрированной HCl. Очищенную платиновую или нихромовую проволочку смочить этим раствором и внести в пламя газовой горелки. Наблюдать желтовато-зеленый цвет пламени.

Реакции иона кальция Ca2+

1. Оксалат аммония (NH4
)2
C2
O4
образует с раствором соли кальция белый кристаллический осадок, растворимый в соляной, но нерастворимый в уксусной кислоте: Ca2+
+ C2
O4
2-
= CaC2
O4
↓.

Аналогичный осадок образует ион Ba2+
. Поэтому этой реакцией можно обнаружить Ca2+
лишь после удаления иона Ba2+
.

Опыт 12.
К 2 каплям раствора CaCl2
прибавить 2 капли раствора (NH4
)2
C2
O4
. Белый осадок CaC2
O4
разделить на две части: одну часть испытать на растворение в уксусной кислоте, другую – в соляной. Сделайте вывод.

2. Микрокристаллоскопическая реакция может служить как проверочная.

Опыт 13.
Поместить на предметное стекло 1 каплю раствора соли кальция, прибавить к ней 1 каплю 2 н. раствора H2
SO4
и затем смесь осторожно нагреть до начала образования кристаллов. После остывания пластинки наблюдать под микроскопом длинные игольчатые кристаллы CaSO4
∙2H2
O.

Чувствительность реакции: предельное разбавление 1:25000. С помощью микрокристаллоскопической реакции ион кальция можно обнаружить в присутствии иона бария.

Реакции иона железа (II) Fe2+

1. Гексацианоферрат (III) калия K3
[Fe(CN)6
] образует с ионами Fe2+
темно-синий осадок (турнбулеву синь). Это характерная реакция на ион Fe2+
. Осадок разлагается щелочами. В кислотах – не растворим.

Fe2+
+
[Fe(CN)6
]3-
→ Fe3
[Fe(CN)6
]2
↓

Опыт 14.
В коническую пробирку внести 2 капли свежеприготовленного раствора соли Мора, подкислить 1 каплей 2н. раствора HCl (подкисление благоприятствует течению реакции) и добавить 2 капли раствора гексацианоферрата (III) калия (красной кровяной соли). Содержимое пробирки разбавить дистиллированной водой. Каков цвет осадка? Как называется осадок? Уравнение реакции?

Испытать отношение осадка к раствору щелочи.

Реакции иона железа (III) Fe3+

1. Гексацианоферрат (II) калия K4
[Fe(CN)6
] образует с раствором соли железа (III) темно-синий осадок (берлинскую лазурь). Это характерная реакция на ион Fe3+
. Осадок разлагается в растворах щелочей. В кислотах – не растворим.

Fe3+
+
[Fe(CN)6
]4-
→ Fe4
[Fe(CN)6
]3
↓

Опыт 15.
Внести в коническую пробирку 2 капли раствора соли железа (III), подкислить 1 каплей 2н. раствора HCl и добавить 2 капли раствора гексацианоферрата (II) калия (желтой кровяной соли). Содержимое пробирки разбавить водой. Каков цвет осадка и как называется осадок? Уравнение реакции? Испытать отношение осадка к раствору щелочи.

2. Роданиды SCN-
образует с растворами солей железа (III) соединение Fe(SCN)3
, которое окрашивает раствор в кроваво-красный цвет.

Опыт 16.
К 2 мл раствора хлорного железа прибавить 2 мл раствора роданистого калия. Получить раствор с характерной красной окраской, обусловленной присутствием малодиссоциированных молекул Fe(SCN)3
. Реакция обратима:

FeCl3
+ 3KSCN ↔ Fe(SCN)3
+ 3KCl.

Реакции иона-хрома Cr3+

1. Растворы щелочей (NaOH, KOH) с ионами Cr3+
образуют амфотерные гидроксиды.

Опыт 17.
К 4 каплям раствора соли хрома (III) прибавить 2 капли 2н. раствора едкого натра. Заметить цвет осадка в пробирке. Уравнение реакции? В ту же пробирку с осадком по каплям добавлять раствор едкого натра до растворения осадка. Уравнение реакции? Пробирку с растворенным осадком нагреть на микробане с кипящей водой. Что при этом наблюдается? Уравнение реакции? К выпавшему при нагревании осадку по каплям прибавлять раствор 2н. серной кислоты до его полного растворения. Объяснить растворение гидроокиси хрома в растворах щелочи и кислоты.

Растворы окислителей (H2
O2
, Br2
, Cl2
, KMnO4
, (NH4
)2
S2
O8
и др.) в щелочной среде окисляют ион Cr3+
в ион CrO4
2-
.

NaCrO2
+ 2NaOH + 3H2
O2
= 2Na2
CrO4
+ 4H2
O

Сильные окислители (KMnO4
, (NH4
)2
S2
O8
и некоторые другие) в кислой среде окисляют ион Cr3+
в ион Cr2
O7
2-
.

Cr2
(SO4
)3
+ 2KMnO4
+ 5H2
O = K2
Cr2
O7
+ 2H2
MnO3
¯ + 3H2
SO4

Опыт 18.
Поместить в пробирку 1 мл соли хрома (III), прибавить 2н. раствора щелочи. Наблюдать выпадение осадка. Записать уравнение реакции. Прибавить по каплям 30% раствор пероксида водорода (H2
O2
) до растворения осадка. Наблюдать изменение окраски. Записать уравнение реакции.

Реакции иона алюминия Al3+

1. Кристаллический хлорид аммония NH4
Cl или насыщенный раствор этой соли, взятый в избытке, осаждает Al(OH)3
из щелочного раствора, содержащего алюминат – ион: AlO2
-
+ H2
O ↔ΗAlO2
+ OH-

HAlO2
+ H2
O = Al(OH)3

OH-
+ NH4
+
= H2
O + NH3

AlO2
-
+ H2
O + NH4
+
= Al(OH)3
↓ + NH3
↑

При этом Al(OH)3
в присутствии NH4
Cl не растворяется (отличие от Mg(OH)2
), так как ПРAl(OH)3
= 1,9·10-33
.

Опыт 19.
Поместить в пробирку 5 капель раствора соли алюминия и прибавить 1 каплю раствора NaOH. Что наблюдается? Прибавлять в пробирку щелочь до полного растворения осадка. Затем к раствору образовавшегося алюмината натрия NaAlO2
прибавить насыщенный раствор NH4
Cl или несколько кристалликов этой соли. Раствор нагреть или прокипятить до полного удаления аммиака. Наблюдать выпадение белых студенистых хлопьев гидроксида алюминия.

2. Ализарин S – органический краситель – образует с Al(OH)3
красный аморфный осадок («алюминиевый лак»). Обычно реакцию проводят капельным методом.

Опыт 20.
Поместить каплю раствора ализарина S на полоску фильтровальной бумаги и дать ей впитаться. Затем поместить на влажное пятно 1 каплю исследуемого раствора и 1 каплю 2н. раствора NH4
OH. В присутствии алюминия на сиреневом фоне образуется красновато-розовое пятно алюминиевого лака. Сиреневый фон, образуемый в результате взаимодействия аммиака с ализарином, нельзя принимать за алюминиевый лак. Осторожно высушить бумагу над пламенем горелки. В этих условиях окраска алюминиевого лака более яркая.

Реакции иона марганца Mn2+

Опыт 21.
К 2 каплям раствора соли марганца прилить 3-4 капли 6н. раствора HNO3
и 5-6 капель воды. Затем добавить немного порошка висмутата натрия NaBiO3
. Отметить цвет раствора, написать уравнение реакции.

Реакции иона никеля Ni2+

Реактив Чугаева – диметилглиоксим – дает очень чувствительную качественную реакцию на ионы Ni2+
.

CH3
– C = NOH CH3
– C = NO —Ni — ON = C – CH3

│ +NiSO4
+ 2NH3
= │ +(NH4
)2
SO4

CH3
– C = NOH CH3
– C = NOH HON = C – CH3

Опыт 22.
К 1 капле раствора NiCl2
прибавить 1 каплю реактива Чугаева (диметилглиоксим) и 1 каплю раствора аммиака. Отметить цвет осадка. Написать уравнение реакции.

Реакции иона кобальта Со2+

Опыт 23.
На раствор CoCl2
подействовать раствором роданида аммония. Отметить цвет образовавшегося комплексного соединения. Написать уравнение реакции.

Реакция иона серебра Ag+

Разбавленные растворы соляной кислоты и ее солей, т.е. хлорид-ионы образуют с растворами солей серебра не растворимый в воде осадок AgCl. Осадок хорошо растворяется в избытке раствора NH4
OH, при этом образуется растворимая в воде комплексная соль серебра [Ag(NH3
)2
]Cl. При последующем действии азотной кислоты комплексный ион разрушается и хлорид серебра снова выпадает в осадок (если Ag+
мало, то образует муть). Эти свойства солей серебра используются для обнаружения. Реакция проводится в три этапа: 1) выпадение осадка AgCl; 2) растворение AgCl в избытке раствора NH4
OH и 3) выпадение осадка (мути) при действии раствором HNO3
. Все эти три этапа выполняются в указанной последовательности в одной и той же пробирке.

Опыт 24.
В пробирку к 1 капле раствора нитрата серебра прибавить 2 капли 2н. раствора соляной кислоты или раствора хлорида натрия. К осадку добавлять раствор аммиака (лучше концентрированного) до его полного растворения. Почему растворился осадок? Уравнение реакции? Затем в пробирку с растворенным осадком по каплям прибавлять азотную кислоту (3-5 капель). Уравнение реакции? Объяснить образование осадка при прибавлении азотной кислоты.

Реакции иона свинца Pb2+

1. Йодид калия KJ образует с раствором солей свинца желтый осадок PbJ2
:

Pb2+
+ 2J-
= PbJ2
↓

Осадок растворяется при нагревании в 2н. растворе уксусной кислоты. При медленном охлаждении раствора выпадают характерные золотистые чешуйки кристаллов PbJ2
. Медленное охлаждение благоприятствует росту более крупных кристаллов.

Опыт 25.
К 2 каплям раствора соли свинца прибавить столько же раствора йодида калия. Отделить осадок от раствора. Добавить к осадку 4 капли 2н. раствора CH3
COOH и хорошо нагреть на водяной бане. Перенести пробирку с раствором в штатив и оставить ее там для медленного охлаждения. Через 10-15 мин наблюдать выпадение блестящих золотистых кристаллов.

2. Бихромат калия K2
Cr2
O7
в присутствии CH3
COONa образует с раствором соли свинца желтый осадок PbCrO4
.

Опыт 26.
В пробирку поместить 2 капли раствора соли свинца; прибавить 3 капли раствора CH3
COONa и 2 капли раствора K2
Cr2
O7
. Наблюдать образование желтого осадка. Написать уравнение реакции.

Реакции иона меди Cu2+

1. Гидроксид аммония NH4
OH, взятый в небольших количествах, с раствором соли меди образует сине-зеленый осадок основной соли:

2Cu2+
+ SO4
2-
+ 2NH4
OH = (CuOH)2
SO4
↓ + 2NH4
+

Осадок легко растворяется в избытке реактива с образованием иона [Cu(NH3
)4
]2+
интенсивно-синего цвета:

(CuOH)2
SO4
+ 2NH4
+
+ 6NH4
OH = 2[Cu(NH3
)4
]2+
+ SO4
2-
+ 8H2
O

Чувствительность реакции характеризуется предельным разбавлением 1:25000.

Опыт 27.
К 3 каплям раствора медного купороса прибавить 2 капли раствора NH4
OH. Наблюдать выпадение зеленовато-голубоватого осадка основной соли (CuOH)2
SO4
. Уравнение реакции в ионном виде? Затем по каплям прибавить избыток раствора аммиака. Что наблюдается? Уравнение реакции в ионном виде?

2. Гексацианоферрат (II) калия K4
[Fe(CN)6
] образует с раствором соли меди красно-бурый осадок Cu2
[Fe(CN)6
], не растворимый в разбавленных кислотах, но растворимый в растворе аммиака: 2Cu2+
+ [Fe(CN)6
]4-
= Cu2
[Fe(CN)6
]↓

Эта реакция чувствительнее предыдущей: предельное разбавление равно 1:1000000.

Опыт 28.
К 3 каплям раствора CuSO4
прибавить 2 капли гексацианоферрата (II) калия K4
[Fe(CN)6
]. Наблюдать выпадение красно-бурого осадка. Уравнение реакции?

Лабораторная работа № 2.

Качественные реакции на анионы.

Цель работы:
Ознакомление с качественными реакциями на отдельные анионы.

Реакции сульфат - иона SO4
2-

Хлорид бария BaCl2
образует с анионом SO4
2-
белый осадок BaSO4
, нерастворимый в кислотах: Ba2+
+ SO4
2-
= BaSO4
↓

В этом состоит отличие аниона SO4
2-
от других анионов, и оно используется для его обнаружения.

Опыт 1.
В одну пробирку поместить 2 капли раствора Na2
SO4
, подкислить его 1 каплей 2н. раствора HCl и прибавить 2 капли раствора BaCl2
. В другую пробирку поместить 2 капли раствора Na2
CO3
, прибавить 2 капли раствора BaCl2
и 1 каплю дистиллированной воды (чтобы объемы растворов были одинаковы). Сравнить выпавшие осадки в обеих пробирках и исследовать их растворимость в разбавленной соляной кислоте. В третьей пробирке получить осадок BaSO3
и также исследовать его растворимость в растворе HCl.

Реакции фосфат – иона PO4
3-

1. Молибденовая жидкость, взятая в избытке, образует с ионом PO4
3-
характерный желтый кристаллический осадок (NH4
)3
H4
[P(Mo2
O7
)6
].

Опыт 2.
Поместить в пробирку 8 капель раствора (NH4
)2
MoO4
и 8 капель концентрированной HNO3
. К смеси прибавить 2-3 капли раствора фосфата натрия, перемешать стеклянной палочкой и слегка нагреть до 40-500
на водяной бане (нагревание ускоряет образование осадка). Осадок имеет состав (NH4
)3
H4
[P(Mo2
O7
)6
]. Написать уравнение реакции в ионном виде.

Реакции мешают сильные восстановители (ионы SO4
2-
, S2-
и др.), которые восстанавливают шестивалентный молибден до низших степеней окисления, в результате чего раствор окрашивается в синий цвет. Восстановители можно окислить предварительным нагреванием раствора с несколькими каплями 6н. раствора HNO3
.

Молибденовую жидкость, т.е. раствор (NH4
)2
MoO4
в разбавленной HNO3
, всегда надо брать в избытке (в 4-5 раз).

Реакции хлорид-иона Cl-

Для обнаружения хлорид-иона применяется та же реакция, что и для иона Ag+
. Реакцию проводят также в три этапа (Лаб. раб. № 1, опыт 24):

Реакции нитрит-иона NO2
-

1. Йодид калия KJ при взаимодействии с нитритами, подкисленными растворами серной или уксусной кислот, окисляется до свободного йода, который обнаруживается по окрашиванию раствора крахмала или органического растворителя.

Опыт 3.
Внесите в пробирку 3 капли раствора йодида калия, и немного раствора крахмала или органического вещества (бензола, хлороформа). К этой смеси прибавить 5 капель раствора нитрита калия. Наблюдать внешние эффекты. Написать уравнение реакции.

2. Смесь сульфаниловой кислоты (NH2
C6
H4
SO3
H) и a-нафтиламина (C10
H7
NH2
) образует с раствором нитрита красное окрашивание. Другие анионы не мешают. Реакция весьма чувствительна.

Опыт 4.
В коническую пробирку поместить 1 каплю раствора нитрита, разбавить его 6-10 каплями дистиллированной воды, после чего прибавить 2 капли смеси раствора сульфаниловой кислоты и a-нафтиламина. Наблюдать красное окрашивание раствора, вызванное анионом NO2
-
.

Реакции нитрат-иона NO3
-

1. 1%-ный раствор дифениламина (С6
H5
)2
NH в концентрированной серной кислоте образует с нитрат -ионом интенсивно синее окрашивание. Реакция весьма чувствительна.

Аналогичное окрашивание дает и анион NO2
-
. Поэтому анион NO2
-
, если его присутствие обнаружено, должен быть предварительно удален (разрушен). Последнее достигается кипячением исследуемое раствора с твердым NH4
Cl (до прекращения выделения пузырьков газа):

NO2
-
+ NH4
Cl = NH4
NO2
+ Cl-
,

NH4
NO2
= N2
­ + H2
O.

Еще более быстрое удаление NO2
-
происходит при взаимодействии с кристаллами сульфаминовой кислоты HSO3
NH2
в уксуснокислой среде:

HNO2
+ HSO3
NH2
= N2
­ + 2H+
+ SO4
2-
+ H2
O

Опыт также проводят до прекращения выделения пузырьков газа.

Опыт 5.
На капельную пластинку поместить 3 капли раствора дифениламина в концентрированной серной кислоте и прибавить 1 каплю раствора нитрата. Смесь перемешать стеклянной палочкой. Интенсивно-синее окрашивание указывает на присутствие аниона NO3
-
. Выполнить аналогичный опыт с анионом NO2
-
. Каким путем можно удалить анион NO2
-
из раствора?

2. Металлический алюминий в сильно щелочной среде восстанавливает нитраты до аммиака: 3NO3
-
+ 8Al + 5OH-
+ 2H2
O = 3NH3
­ + 8AlO2
-

Ионы NO2
-
и NH4
+
должны быть предварительно удалены, если они присутствуют в исследуемом растворе. Удаление NO2
-
- см. п. 1. Удаление NH4
+
производится кипячением исследуемого раствора с раствором NaOH до прекращения выделения аммиака.

Опыт 6.
Поместить в пробирку 4 капли раствора нитрата и добавит 6 капель 6н. раствора NaOH, не касаясь ими стенок пробирки. Внести в раствор кусочек металлического алюминия. Отверстие пробирки закрыть влажной полоской индикаторной бумаги. Наблюдать изменение цвета бумаги, указывающее на присутствие аниона NO3
-
. Испытать выделяющийся газ в пробирке на запах (как?).

Реакция сульфит-иона SO3
2-

1. Йодная или бромная вода при взаимодействии с растворами сульфитов обесцвечивается: SO3
2-
+ J2
+ H2
O = SO4
2-
+ 2J-
+ 2H+

Реакцию проводить только в нейтральном или слабокислом растворе (почему?).

Опыт 7.
В коническую пробирку поместить 2 капли йодной воды и добавлять по каплям раствор сернистой кислоты до обесцвечивания раствор. Уравнение реакции?

2. Перманганат калия KMnO4
в сернокислом растворе также обесцвечивается в присутствии аниона SO3
2-
.

Опыт 8.
Взять в одну коническую пробирку 2 капли раствора перманганата калия, в другую – столько же раствора дихромата калия, растворы в пробирках подкислить 1-2 каплями 2н. раствора серной кислоты и по каплям добавлять сернистую кислоту до изменения окраски растворов. Написать ионные и молекулярные уравнения реакций электронно-ионным методом.

Реакция карбонат-иона CO3
2-

Важнейшей реакцией на анион CO3
2-
является реакция разложения карбонатов с помощью разбавленных минеральных кислот. При этом с шипением выделяются пузырьки углекислого газа и происходит помутнение насыщенных растворов Ca(OH)2
или Ba(OH)2
: CO3
2-
+ 2H+
= CO2
¯ + H2
O

и далее: CO2
+ Ca2+
+ 2OH-
= CaCO3
¯ + H2
O

При избытке СО2
помутнение может исчезнуть:

CaCO3
+ CO2
+ H2
O = Ca2+
+ 2HCO3
-

Опыт проводить в приборе для обнаружения газов (рис. 1)

Опыт 9.
В прибор для обнаружения газов поместить 8 капель исследуемого раствора. К нему добавить 8 капель 2н. раствора HCl и отверстие прибора быстро закрыть резиновой пробкой с нихромовой проволокой или капилляром. Ушко проволоки или капилляр должны содержать раствор Ca(OH)2
или Ba(OH)2
. Наблюдать помутнение раствора баритовой или известковой воды.

Опыт 10.
Поместить в пробирку по 3 капли растворов солей Na2
CO3
и Na2
SO3
. Так как анион SO3
2-
мешает обнаружению аниона CO3
2-
, то его надо окислить. Для этого прибавить 6 капель 3%-ного раствора H2
O2
, перемешать смесь и нагреть на водяной бане. Обнаружить анион CO3
2
, как описано в опыте 9.

Реакции дихромат–иона Cr2
O7
2-

Перекись водорода H2
O2
в кислой среде с ионами Cr2
O7
2-
образует надхромовую кислоту синего цвета: Cr2
O7
2-
+ 2H+
+ 4H2
O2
= 2H2
CrO6
+ 3H2
O или K2
Cr2
O7
+ H2
SO4
+ 4H2
O = 2H2
CrO6
+ K2
SO4
+3H2
O.

В водных растворах надхромовая кислота легко разлагается: синий цвет переходит в зеленый (цвет Cr3+
). В некоторых органических растворителях она сравнительно устойчива.

Опыт 11.
Поместить в пробирку 10 капель 3%-ного раствора H2
O2
, 3 капли 2н. раствора H2
SO4
и 5 капель изоамилового спирта или эфира. К полученной смеси прибавить 2 капли раствора хромата или дихромата калия, после чего раствор сильно взболтать. Наблюдать появление синего кольца – раствора надхромовой кислоты в органическом растворителе. Для чего добавляется изоамиловый спирт или эфир?

Рис. 1. Приборы для обнаружения выделяющихся газов.

а – с нихромовой проволокой; б – с капельной пипеткой.

Авторы: И.А.Бабак
, канд. тех. наук; А.В.Тарасов
, канд. тех. наук ;

С.Г.Герке
, канд. тех. наук и И.М.Яхнич
.