Анализ смеси катионов шести групп
Получив задачу, обратить внимание на окраску раствора, наличие осадка, рН раствора и сделать соответствующие предварительные выводы. Небольшую часть задачи оставить для повторения реакций обнаружения некоторых катионов. В процессе разделения катионов на группы нужно пробирки снабжать соответствующими этикетками.
24.1. Дробное обнаружение некоторых катионов.
24.1.1. Открыть ион аммония согласно 21.2.
24.1.2. Открыть ион калия следующим образом: к пяти каплям исходного раствора прибавить сухой соли Na2СO3 до рН > 7, перемешать палочкой, нагреть, центрифугировать (в осадке остаются все катионы, кроме шестой группы). Центрифугат подкислить уксусной кислотой до рН < 7 и в случае отсутствия иона аммония открыть К+ согласно 21.1. Если ион NH4+ был открыт, то до подкисления CH3COOH центрифугат нужно прокипятить для удаления аммиака, а затем подкислить уксусной кислотой и открыть ион калия.
24.1.3. Открыть ион Mn2+ капельной реакцией с бензидином. Реактивы наносить в следующей последовательности:
испытуемый раствор
NH3(2-3 мин)
NH4Cl
бензидин
синее или зеленое окрашивание.
Аммиак нужен, чтобы создать щелочную среду, а NH4Cl – для того, чтобы связать ион кобальта в комплекс.
24.1.4. Открыть ион Fe2+: к трем каплям исходного раствора (рН=2-3) добавить K3[Fe(CN)6]. Выпадение синего осадка говорит о наличии иона Fe2+. В
Анализируемая смесь включает
Mg2+; Fe2+; Fe3+; Mn2+; Bi3+; Co2+; Ni2+; Cu2+; NH4+; K+
Раствор 1 Осадок 1
дробно BiOCl↓
белый
NH4+ с реактивом Несслера + Na2SnO2 (до pH>7)
t
K+: 5-6 кап. + Na2CO3→
Bi0↓
черный
Раствор 2 Осадок 2
K+ катионы V и IV групп
+ Na3[Co(NO2)6]
K2Na[Co(NO2)6]↓
желтый
K+ + Fe2+ +[Fe(CN)6]3- → KFe[Fe(CN)6]↓
Fe3+; Co2+; Cu2+-→ совместный анализ синий
Fe3+ + 3SCN- →[Fe(SCN)3]0
красный Осадок 3
2Cu2+ + [Fe(CN)6]4-→ Cu2[Fe(CN)6] ↓ (коричневый) катионы IV и V групп
Co2+ +4SCN-→ [Co(SCN)4]2- (синий)
Mn2+ + OH- + бензидин → синий /капельно/ Раствор 3 + Na2HPO4
Mg2+; NH4+ MgNH4PO4↓(белый)
Ni2+ + диметилглиоксим (красный)
/капельно/ t
Mg2+: 5-6 кап. + NH4Cl (cух.) +NH4OH+H2O2
Схема анализа смеси катионов IV, V и VI групп
присутствии ионов Mn2+, Zn2+, Co2+, Ni2+ осадок может иметь не синий, а зеленый цвет, так как все эти ионы образуют осадки от желтого до бурого цвета. При встряхивании пробирки заметны крупицы синего осадка.
24.1.5. Открыть Fe3+ и Со2+: к трем каплям задачи (рН < 7) прилить изоамиловый спирт и прибавить сухой роданид калия (KSCN), встряхнуть. Окрашивание верхнего слоя в синий цвет указывает на наличие иона Co2+. Однако в присутствии ионов Fe3+ и Сu2+ реакция осложняется появлением красной (Fe(SCN)3) и черной (Cu(SCN)2) окрасок. Обесцвечивание красной окраски осуществляется прибавлением сухого NaF (встряхивать); удаление черной окраски - прибавлением сухого Na2SO3(встряхивать). В первом случае образуется бесцветный устойчивый комплекс [FeF6]3-, а во втором случае роданид двухвалентной меди восстанавливается до бесцветного CuSCN.
На этом основании можно сделать вывод о наличии или отсутствии ионов Fe3+ и Сu2+ (открытие таким методом меди (II) ненадежно).
24.1.6. Открыть ион Ni2+ капельной реакцией согласно 18.3. В отсутствие никеля можно открыть ион меди в исходном растворе добавлением избытка аммиака. Появление сине-фиолетового окрашивания подтверждает наличие Cu (II).
24.2. Систематический ход анализа.
24.2.1. Осаждение катионов первой и второй групп. Ко всей задаче (с осадком) прибавить по каплям сначала HCl до полного осаждения хлоридов первой группы, а затем H2SO4 до полного осаждения сульфатов второй группы. Центрифугировать нужно через 3-5 мин, чтобы успел выпасть осадок сульфата стронция.
Осадок 1
| Раствор 1
| AgCl, PbCl2, Hg2Cl2, PbSO4, BaSO4, SrSO4, (CaSO4)
| III, IV,V, VI группы и (Ca2+)
| К осадку прилить 3 капли H2SO4, перемешать, центрифугировать и центрифугат присоединить к раствору 1. При промывании кислотами растворяются основные соли висмута.
24.2.2. Открытие Са2+. Так как ионы кальция могут оказаться как в растворе 1, так и в осадке 1, то обнаружение его следует проводить следующим образом:
1) каплю раствора поместить на предметное стекло, высушить на воздухе до появления первых кристаллов и сразу посмотреть под микроскопом;
2) осадок 1 обработать 4-5 каплями воды, перемешать, центрифугировать и в растворе открыть CaSO4 микрокристаллоскопическим методом.
24.2.3. Анализ осадка 1 провести согласно 8 из анализа смеси I и II групп с выщелачиванием катионов II группы.
24.2.4. Анализ исходного раствора. Для отделения III группы катионов к исходному раствору прибавить почти равный объем концентрированного NaOH, пять капель перекиси водорода, нагреть, перемешать, центрифугировать.
Осадок 2
| Раствор 2
| Fe(OH)3, MnO2, Co(OH)3, Cd(OH)2, Ni(OH)2, Cu(OH)2, Mg(OH)2, Bi(OH)3, HgO
| AlO2-, CrO42-, ZnO22-, K+, Na+, NH4+
| Осадок 2 промыть водой, а раствор 2 упарить в фарфоровой чашке с целью повышения концентрации ионов приблизительно в три раза.
24.2.5. Анализ упаренного раствора 2.
24.2.5.1. Открытие иона Сr3+
При наличии явной желтой окраски раствора 2 фиксировать наличие ионов CrO42-. Кроме того, каплю раствора нанести на фильтровальную бумагу и подействовать бензидином (в присутствии иона CrO42- появляется синее окрашивание).
24.2.5.2. Открытие Al3+. 3-4 капли раствора 2 подкислить до рН=3-4 соляной кислотой и в этом растворе открыть алюминий реакцией с алюминоном согласно 10.1.
24.2.5.3. Открытие иона Zn2+. В чистую пробирку поместить одну каплю 0,02% CoCl2 и 1-2 капли NH4[Hg(SCN)4], потереть палочкой и к этому раствору прибавить две капли предварительно подкисленного до рН≈3-4 раствора 2. Потереть палочкой. Появление голубого осадка говорит о наличии Zn2+.
24.2.6. Анализ осадка 2.
Осадок растворить при слабом нагревании в избытке 2н. HNO3 (рН < 2). В раствор переходят ионы Fe3+, Mg2+, Ni2+, Hg2+, Bi3+, Cu2+. Темно-бурые осадки MnO2, Co(OH)3 в азотной кислоте не растворяются. Так как эти ионы открыты дробным методом в начале задачи, то этот бурый осадок 3 можно отделить и выбросить. К раствору 3 добавить сухой соды до рН=9-10 и полученный осадок обработать водным раствором крепкого аммиака, слегка нагреть, перемешивать в течение трех минут, центрифугировать.
Осадок 4
| Раствор 4
| (MgOH)2CO3, FeOHCO3, Bi(ОН)3
| [Ni(NH3)6]2+, [Cu(NH3)4]2+
[Cd(NH3)4]2+, [Hg(NH3)4]2+
| Осадок 4 промыть водой.
24.2.7. Обнаружение Mg2+. К осадку 4 прилить 6-8 капель концентрированного NH4Cl, перемешать, нагреть, центрифугировать. В полученном центрифугате (раствор 5) открыть ион Mg2+ действием Na2HPO4. Появлением мути или осадка MgNH4PO4 говорит о наличии Mg2+.
24.2.8. Обнаружение Bi3+. К осадку 5, оставшемуся после отделения Mg2+, прилить свежеприготовленный станнит натрия (14.5).
Если осадок получится не явно черный, то следует к нему прибавить хлороводородной кислоты до рН < 7. В присутствии висмута черный осадок остается.
24.2.9. Анализ раствора 4
В этом растворе остается обнаружить ионы Cu2+ и Cd2+.
Анализируемая смесь включает катионы шести аналитических групп*
дробно
в отдельной пробе осадить катионы I и II групп и провести анализ
NH4+
(Ag+; Pb2+; Hg22+; Ca2+;Ba2+; Sr2+)
K+
+ HCl; H2SO4
Mn2+
Раствор 1 Осадок 1
Fe2+ Сa2+ BaSO4;SrSO4;
AgCl; PbCl2;
Co2+; Fe3+; Cu2+ Hg2Cl2
Смотреть анализ
Ni2+ I и II групп
c выщелачиванием
Al3+; Cr3+; Zn2+
+NaOH(конц.)+ H2O2
Раствор 2 Осадок 2
дробно Fe(OH)3; MnO2; Co(OH)3; Ni(OH)2
AlO2- Cu(OH)2; Mg(OH)2
CrO42- +HNO3
ZnO22-
Раствор 3 Осадок 3
Fe3+; Mg2+ MnO2; Co(OH)3
Ni2+; Cu2+ бурый
+Na2CO3 сух.
NH4OH (конц.)
Раствор 4 Осадок 4
[Ni(NH3)4]2+ (MgOH)2CO3
[Cu(NH3)4]2+ Fe(OH)CO3
Bi(OH)3
t
+ NH4Cl (cух.), H2O
Раствор 5 Осадок 5
Mg2+
+ Na2HPO4 Fe(OH)3; Bi(OH)3
+ Na2SnO2
MgNH4PO4↓ Bi0↓
белый черный
Схема анализа смеси катионов шести аналитических групп (* исключая Bi3+)
24.2.10. Открытие Cu2+. Несколько капель раствора 4 подкислить HCl до рН < 7 и прибавить 1-2 капли K4[Fe(CN)6]. Появление красно-бурого осадка указывает на наличие меди.
По выполненной работе составить подробный отчет, сделать вывод о составе полученной смеси ионов.
Вопросы для повторения
1. Почему метод анализа называется кислотно-основным? Какие кислоты и щелочи применяются для разделения катионов по группам?
2. Полученная задача содержит белый осадок и имеет кислую реакцию. Какие соли могут входить в осадок?
3. Какие катионы открываются дробным методом в начале задачи?
4. Раствор смеси катионов шести групп бесцветен. Каких ионов не может быть в задаче?
5. К смеси катионов шести групп (задача без осадка) добавили соляной кислоты. Осадок не выпал. Каких ионов нет в смеси? К каким группам они относятся?
6. К смеси катионов шести групп (задача без осадка) добавили серную кислоту. Осадок не выпал. Каких ионов нет в смеси? К каким группам они относятся?
7. К смеси катионов шести групп (задача без осадка) добавили избыток щелочи. Осадок сначала выпал, а потом полностью растворился. Какие ионы могут находиться в смеси? Написать уравнения реакций.
8. К смеси катионов шести групп (задача без осадка) добавили избыток раствора аммиака. Осадок сначала выпал, а потом полностью растворился. Какие ионы могут находиться в смеси? Написать уравнения реакций.
9. В смеси находятся ионы Ag+, Ba2+, Mn2+. Какими реакциями можно разделить эти ионы? Написать уравнения всех реакций.
10. В смеси находятся ионы Ag+, Ba2+, Fe2+. Укажите все возможные способы разделения этих ионов и напишите все уравнения реакций.
11. В смеси находятся ионы Нg22+, Cr3+.Напишите реакции разделения этих ионов.
12. Какими реакциями можно отделить друг от друга ионы Ba2+, Zn2+, Fe2+, Co2+? Написать уравнения всех реакций.
13. Какими реакциями можно разделить катионы Bi3+, Cu2+ и Na+? Напишите уравнения всех реакций.
14. Каким способом можно разделить ионы Fe2+, Cd2+ и Cr3+? Написать уравнения реакций.
15. Каким путем можно разделить ионы Ag+ и Ba2+, если они находятся в виде осадков AgCl и BaSO4? Написать уравнения реакций.
16. Осадок содержит труднорастворимые соли PbSO4 и SrSO4. Как можно разделить ионы Pb2+ и Sr2+? Можно ли открыть эти ионы при их совместном присутствии?
17. Дана задача на шесть групп в виде раствора, имеющего сильнощелочную реакцию. Какие ионы и в виде каких соединений могут быть в смеси?
18. Осадок содержит Fe(OH)3, Cd(OH)3, Ag2O. Какими реакциями можно отделить друг от друга ионы Fe3+, Cd2+, Ag+? Написать уравнения всех реакций.
Анионы
Анионы делятся на три группы:
I группа: SO42-, CO32-, PO43-. Групповым реагентом является хлорид бария при рН»7. При этом образуются белые осадки;
II группа: Cl-, I-, S2-. Групповым реагентом является раствор AgNO3 в присутствии азотной кислоты (рН£2). При этом выпадают белый (AgCl), желтоватый (AgI) и чёрный (Ag2S) осадки.
III группа: анион NO3-, группового реагента нет.
В большинстве случаев анионы можно открывать дробным методом, поэтому групповые реагенты применяются только для обнаружения той или иной группы анионов.
Дата добавления: 2015-09-03 | Просмотры: 1575 | Нарушение авторских прав
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 |
|