Руководство к лабораторным работам по курсу «Дополнительные главы химии»



Скачать 271.74 Kb.
Дата14.07.2016
Размер271.74 Kb.
ТипРуководство
Московский Государственный Университет

тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова

Кафедра неорганической химии им. А.Н. Реформатского
Л.Ю. Аликберова, А.В. Дорохов, Е.В. Савинкина


КАЧЕСТВЕННЫЙ

АНАЛИЗ

методическое руководство к лабораторным работам по курсу

«Дополнительные главы химии»

Москва 2014



ВВЕДЕНИЕ
Для определения качественного химического состава вещества (или смеси веществ) используют как химические, так и физико-химические (инструментальные) методы анализа.Несмотря на то, что в последнее время происходит интенсивное развитие и внедрение инструментальных методов количественного и качественного анализа (хроматография, масс-спектрометрия, атомно-эмиссионная и абсорбционная спектроскопия и др.), химический анализ по-прежнему остаётся широко востребованным благодаря его экспрессности и дешевизне. Знание основ качественного анализа необходимо любому практикующему химику вне зависимости от области его научных интересов.

Химические методы анализа основаны на использовании химических реакций определяемого элемента с различными реагентами. В качественном анализе используются аналитические реакции. Аналитическая реакция - это реакция, которая сопровождается каким-либо внешним эффектом (образование или растворение осадка, выделение газа, изменение окраски раствора и т.д.), позволяющим сделать вывод о наличии или отсутствии соответствующих ионов или молекул в анализируемом веществе. Большинство аналитических реакций выполняется в водных растворах. Так как подавляющее большинство неорганических соединений в растворах диссоциировано, то при анализе практически определяются не элементы вообще, а ионы. Поэтому качественный анализ делится на анализ (открытие, обнаружение) катионов и анализ анионов.

Аналитические реакции делятся на специфические и групповые. Специфическая реакция – это аналитическая реакция, внешний эффект которой характерен только для данного иона или соединения. С помощью специфической реакции ион может быть обнаружен в присутствии других ионов.

Групповая реакция – это реакция, внешний эффект которой характерен для группы ионов. С помощью групповых реакций смеси ионов разделяют на аналитические группы, после чего проводят определение ионов внутри каждой из групп посредством тех или иных специфических реакций. Существует целый ряд групповых методов анализа, основанных на различной растворимости тех или иных соединений (сульфидов, карбонатов, фосфатов, гидроксидов) в зависимости от pH среды.

Наиболее простым является кислотно-щелочной групповой метод анализа, в котором групповыми реагентами являются соляная и серная кислоты, растворы гидроксида натрия и аммиака. В основе данного метода лежит различная растворимость в воде хлоридов, сульфатов и гидроксидов, а также амфотерные свойства гидроксидов некоторых элементов и способность к образованию комплексных соединений с аммиаком.

Данное пособие содержит описание основ метода качественного анализа катионов металлов с использованием кислотно-щелочного группового метода и специфических реакций и предназначено для студентов, изучающих курс «Дополнительные главы химии» (3 семестр 1 курса).

I. План работы.
1. На первом занятии преподаватель проводит для группы студентов семинар, на котором проводится разбор основ кислотно-щелочного группового метода анализа катионов и некоторых специфических реакций (с записью уравнений реакций на доске и демонстрационными опытами) с учётом особенностей определения катионов в смесях.
2. На втором занятии студенты проводят качественные реакции, описанные на предыдущем занятии, с оформлением отчёта (лабораторного журнала), в котором должны быть приведены химические реакции и соответствующие им наблюдения. Во второй половине занятия студенты в качестве контрольного задания получают 5 пронумерованных пробирок, в каждой из которых находится раствор, содержащий один из катионов. Целью контрольного задания является усвоение методики качественного анализа катионов и определение катиона в каждой из выданных пробирок.
2. На 4-х следующих занятиях студенты проводят определение катионов металлов в смесях растворов нескольких солей. В начале каждого занятия в качестве контрольного задания студенты получают пронумерованный стакан, в котором находится смесь растворов нитратов металлов, подкисленная азотной кислотой во избежание гидролиза, содержащая 4 любых катиона из наиболее распространённых p- и d- металлов, а также щелочноземельных металлов
(Ca2+, Sr2+, Ba2+, Cr3+, Mn2+, Fe2+, Fe3+, Co2+, Ni2+, Cu2+, Zn2+, Hg2+, Hg22+, Al3+, Pb2+, Bi3+). Целью контрольного задания является усвоение методики качественного анализа смесей катионов и определение катионов в контрольных растворах.


II. Оценивание работы.
1. Система оценивания работы на втором занятии (при наличии правильно оформленного отчёта):
1) правильно определены все 5 катионов с одной или двух попыток – 10 баллов;

2) правильно определены 4 катиона – 8 баллов;

3) правильно определены 3 катиона – 6 баллов;

4) правильно определены 2 катиона – 4 балла;

5) правильно определён 1 катион и менее – 0 баллов.
2. Система оценивания работы на третьем и последующем занятиях (при наличии правильно оформленного отчёта):
1) правильно определены все 4 катиона с одной или двух попыток – 10 баллов;

2) правильно определены все 4 катиона с 3-х попыток – 8 баллов;

3) правильно определены 3 катиона – 6 баллов;

4) правильно определены 2 катиона – 4 балла;

5) правильно определён 1 катион и менее – 0 баллов.

При наличии в отчёте ошибок преподаватель должен потребовать их исправления и вправе снизить оценку (но не более, чем на 4 балла). Общая зачётная оценка складывается из суммы оценок за пять лабораторных работ. Если суммарная оценка составляет менее 15 баллов, преподаватель вправе выдать студенту дополнительное контрольное задание.



III. Основы кислотно-щелочного группового метода анализа.

В данном групповом методе анализа групповыми реагентами являются соляная и серная кислоты, растворы гидроксида натрия и аммиака. В основе данного метода лежит различная растворимость в воде хлоридов, сульфатов и гидроксидов, а также амфотерные свойства гидроксидов некоторых элементов и способность к образованию комплексных соединений с аммиаком.


1). Катионы I аналитической группы (Pb2+, Hg22+).

Образуют малорастворимые хлориды. Групповой реагент – хлорид-ион (соляная кислота или хлорид натрия).



а). Взаимодействие с хлорид-ионом (хлорид натрия или разбавленная соляная кислота).

Pb2+ + 2Cl- = PbCl2

Hg22+ + 2Cl- = Hg2Cl2

Добавить к анализируемому раствору хлорид-ион (хлорид натрия). При наличии какого-либо из этих ионов выпадает белый осадок. Белый осадок использовать для реакции с трихлоростаннатом натрия и гидроксидом натрия (п. в и г.). Если белый осадок не выпадает, следовательно, в анализируемом растворе ионы Pb2+ и Hg22+ отсутствуют. В этом случае следует сразу перейти к п. 3.



б). Взаимодействие с гидроксидом натрия.

К анализируемому раствору добавить гидроксид натрия. При наличии катионов ртути(I) выпадает чёрный (жёлто-чёрный) осадок, при наличии катионов свинца – белый осадок, растворяющийся в избытке щёлочи.



Hg22+ + 2OH- = Hg + HgO + H2O

Pb2+ + 2OH- = Pb(OH)2

Pb(OH)2 + 2OH- = [Pb(OH)4]2-

В присутствии посторонних ионов (ионов других аналитических групп) возможно образование осадков иных цветов, а растворение осадка гидроксида свинца при этом может остаться незамеченным. Поэтому для анализа смесей данная реакция неприменима. Поэтому для того, чтобы отличить катион Pb2+ от Hg22+ следует использовать реакцию с трихлоростаннатом натрия.



в). Взаимодействие с трихлоростаннатом натрия.

К осадку из п.1 добавить соляной кислоты и раствор трихлоростанната натрия. При наличии катионов ртути(I) в анализируемом растворе белый осадок чернеет.



Hg2Cl2 + 2Cl- + [SnCl3]- = 2Hg + [SnCl6]-

В этом случае необходимо проверить одновременное наличие в анализируемом растворе катионов диртути и свинца.



г). Взаимодействие осадков хлоридов с гидроксидом натрия.

К белому осадку из п.1 добавить гидроксид натрия. В случае наличия катионов свинца осадок частично растворится.



PbCl2 (т) + 4OH- = [Pb(OH)4]2- + 2Cl-
2). Катионы II аналитической группы (Ca2+, Sr2+, Ba2+).

Образуют малорастворимые сульфаты. Групповой реагент – сульфат-ион (разбавленная серная кислота или сульфат натрия).

Добавить к анализируемому раствору сульфат натрия и нагреть. При наличии какого-либо из ионов ЩЗМ выпадает белый осадок. При этом осадок сульфата бария выпадает сразу, сульфата кальция и стронция – через некотрое время (или после нагревания).

M2+ + SO42- = MSO4

Образующиеся осадки сульфатов нерастворимы в разбавленных кислотах и в щелочах (в отличие от сульфата свинца, растворимого в растворе гидроксида натрия). Дальнейшее отождествление катионов ЩЗМ возможно с помощью хроматного и оксалатного методов.



Хроматный метод. При действии хромата калия в осадок выпадают хроматы стронция (обычно после нагревания) и бария. Хромат кальция в осадок не выпадает.

Sr2+ + CrO42-= SrCrO4

Ba2+ + CrO42-= BaCrO4

При действии слабых кислот (например, уксусной), осадок хромата стронция растворяется. Хромат бария переходит в раствор только при действии сильных кислот.



2SrCrO4 + 2CH3COOH = 2Sr2+ + Cr2O72- + 2CH3COO- + H2O

Оксалатный метод. При действии на катионы ЩЗМ оксалата натрия (или щавелевой кислоты), образуются белые осадки оксалатов, причём оксалаты стронция и бария растворяются в уксусной кислоте, а оксалат кальция – нет.

Сa2+ + С2O42-= CaC2O4
3). Катионы III аналитической группы (Zn2+, Al3+, Cr3+).

Образуют малорастворимые гидроксиды, растворяющиеся в избытке щёлочи. Групповой реагент – гидроксид натрия.

Добавить к анализируемому раствору по каплям гидроксид натрия. Образуется белый (в случае Zn2+, Al3+) или серо-зелёный (Cr3+) осадок, растворяющийся в избытке щёлочи с образованием бесцветного (в случае Zn2+, Al3+) или изумрудно-зелёного раствора (Cr3+).

Al3+ + 3OH- = AlO(OH) + H2O

Zn2+ + 2OH- = Zn(OH)2

Cr3+ + 3OH- = Cr(OH)3

AlO(OH) + H2O + OH- = [Al(OH)4]-

Zn(OH)2 + 2OH- = [Zn(OH)4]2-

Cr(OH)3 + 3OH- = [Cr(OH)6]3-

Отличить Zn2+ от Al3+ можно действием на растворы их гидроксокомплексов сульфида натрия. В случае цинка выпадает нерастворимый в щелочах белый осадок сульфида цинка, в случае гидроксокомплекса алюминия никаких изменений не происходит.



[Zn(OH)4]2- + S2- = ZnS + 4OH-

В присутствии катионов других аналитических групп (кроме VI-й) отождествление данных ионов становится затруднительным. Тем не менее обнаружить катионы хрома можно с помощью специфической реакции образования пероксокомплекса хрома(VI). Для этого добавить к анализируемому раствору диоксид свинца и смесь нагреть. После охлаждения смеси отобрать раствор из пробирки пипеткой и добавить его в пробирку, содержащую смесь разбавленного раствора серной кислоты, пероксида водорода и амилового спирта (или диэтилового эфира). В присутствии хрома в анализируемом растворе наблюдается окрашивание органического слоя в синий (голубой) цвет.



2Cr3+ + 3H2O + 3PbO2 = Cr2O72- + 3Pb2+ + 2H3O+

Cr2O72- + 2H3O+ + 4H2O2 + 2L = 2[CrLO(O2)2] + 7H2O

(L – C5H11OH или O(C2H5)2)


4). Катионы IV аналитической группы (Co2+, Ni3+, Cu2+, Hg2+, Cd2+).

Образуют малорастворимые гидроксиды, растворяющиеся в растворе гидрата аммиака. Групповой реагент – гидрат аммиака.



Co2+ + NH3·H2O + Cl-= Co(OH)Cl + NH4+

Co(OH)Cl + NH3·H2O = Co(OH)2 + NH4+ + Cl-

Co(OH)2 + 6NH3·H2O = [Co(NH3)6]2+ + 2OH- + 6H2O


синий осадок

розовый осадок

жёлто-коричневый раствор

Ni2+ + 2NH3·H2O -= Ni(OH)2 + 2NH4+

Ni(OH)2 + 6NH3·H2O = [Ni(NH3)6]2+ + 2OH-

зеленый осадок

синий раствор

Cu2+ + 2NH3·H2O + SO42- = Cu2(OH)2SO4+ 2NH4+

Cu2(OH)2SO4 + 4NH3·H2O = [Cu(NH3)4]2+ + SO42- + 2OH- + 4H2O

голубой осадок

ярко-синий раствор

Hg2+ + NH3·H2O + Cl- = HgClNH2 + H3O+

белый осадок

В присутствии других катионов, катионы ртути(II), кобальта и никеля лучше определять с помощью нижеприведённых специфических реакций.



Специфические реакции:

1). В присутствии катионов кобальта при действии нитрита калия (рекомендуется добавлять твёрдый) в слабокислой среде образуется жёлтый осадок:



Co2+ + 3K+ + 7NO2- + 2CH3COOH = K3[Co(NO2)6] + NO + 2CH3COO- + H2O

2). В присутствии иона никеля при действии на аммиачный раствор раствора диметилглиоксима выпадает розовый осадок:



[Ni(NH3)6]2+ +2Hdmg +4H2O = [Ni(dmg)2] + 4NH3·H2O + 2NH4+

3). В присутствии катионов ртути(II) при действии раствора трихлоростанната образуется белый осадок, чернеющий при избытке трихлоростанната:



2Hg2+ +5Cl- + [SnCl3]- = [SnCl6]2- + Hg2Cl2

Hg2Cl2 + Cl- + [SnCl3]- = [SnCl6]2- + 2Hg

4). При действии иодид-ионов на соли ртути(II) образуется оранжевый осадок, растворимый в избытке иодида:



Hg2+ + 2I- = HgI2

HgI2 + 2I- = [HgI4]2-

Катион меди(II) в этом случае даёт коричневый раствор, обесцвечивающийся при действии тиосульфата, и белый осадок, растворяющийся в избытке тиосульфата натрия:



2Cu2+ + 5I- = 2CuI + [I(I)2]-

[I(I)2]- + 2SO3S2- = 3I- + S4O62-

CuI + + 2SO3S2- = I- + [Cu(SO3S)2]3-
5). Катионы V аналитической группы (Mn2+, Fe2+, Fe3+, Bi3+).

Образуют гидроксиды, нерастворимые в воде, в избытке щёлочи и в растворе гидрата аммиака. Групповой реагент – гидроксид натрия. Реакции образования этих гидроксидов неспецифичны и в присутствии катионов других групп практически бесполезны. Поэтому катионы данной аналитической группы лучше открывать с помощью специфических реакций. (Описаны в


пп. IV.3, IV.4, IV.6 и IV.8).
5). Катионы VI аналитической группы (катионы ЩМ и NH4+).

Образуют гидроксиды, растворимые в воде. Группового реагента нет.

Обнаружение катионов данной аналитической группы (кроме NH4+) осуществляется с помощью достаточно сложных специфических реакций, которые здесь рассматриваться не будут. Определение катионов этой группы в рамках предлагаемых лабораторных работ не предусмотрено.
IV. Определение катионов металлов в смеси

(рекомендуемая последовательность анализа)
Качественный анализ целесообразно начинать с обнаружения катионов
II-й аналитической группы (катионы щелочноземельных металлов).
1. Обнаружение ЩЗМ (катионы II группы).

а). Взаимодействие с сульфат-ионом (сульфат натрия или разбавленная серная кислота).

M2+ + SO42- = MSO4

Добавить к анализируемому раствору сульфат-ион (сульфат натрия). При наличии катионов ЩЗМ выпадает белый осадок, причём в случае бария осадок выпадает сразу, при наличии катионов кальция или стронция – спустя минуту. Раствор после добавления сульфата рекомендуется подогреть. Осадки нерастворимы в разбавленных кислотах и в щелочах. В дальнейшем отождествление катионов ЩЗМ проводится хроматным методом (см. п. 12) после обнаружения и удаления других катионов, мешающих определению катионов ЩЗМ данным методом.

С сульфат-ионом белый осадок даёт также катион свинца. Поэтому на следующем этапе необходимо убедиться в его отсутствии или наличии в анализируемом растворе (так как он также даёт жёлтый осадок при взаимодействии с хромат-ионами).

Если при добавлении сульфат-ионов к анализируемому раствору белый осадок не выпадает, следовательно, в анализируемом растворе отсутствуют ионы ЩЗМ и Pb2+.



2. Обнаружение катионов Pb2+ и Hg22+ (катионы I группы).

а). Взаимодействие с хлорид-ионом (хлорид натрия или разбавленная соляная кислота).

Pb2+ + 2Cl- = PbCl2

Hg22+ + 2Cl- = Hg2Cl2

Добавить к анализируемому раствору хлорид-ион (хлорид натрия). При наличии какого-либо из этих ионов выпадает белый осадок. Белый осадок использовать для реакции с трихлоростаннатом натрия и гидроксидом натрия (п. в и г.). Если белый осадок не выпадает, следовательно, в анализируемом растворе ионы Pb2+ и Hg22+ отсутствуют. В этом случае следует сразу перейти к п. 3.



б). Взаимодействие с гидроксидом натрия.

К анализируемому раствору добавить гидроксид натрия. При наличии катионов ртути(I) выпадает чёрный (жёлто-чёрный) осадок, при наличии катионов свинца – белый осадок, растворяющийся в избытке щёлочи.



Hg22+ + 2OH- = Hg + HgO + H2O

Pb2+ + 2OH- = Pb(OH)2

Pb(OH)2 + 2OH- = [Pb(OH)4]2-

В присутствии посторонних ионов (ионов других аналитических групп) возможно образование осадков иных цветов, а растворение осадка гидроксида свинца при этом может остаться незамеченным. Поэтому для анализа смесей данная реакция неприменима. Поэтому для того, чтобы отличить катион Pb2+ от Hg22+ следует использовать реакцию с трихлоростаннатом натрия.



в). Взаимодействие с трихлоростаннатом натрия.

К осадку из п.1 добавить соляной кислоты и раствор трихлоростанната натрия. При наличии катионов ртути (I) белый осадок чернеет.



Hg2Cl2 + Cl- + [SnCl3]- = 2Hg + [SnCl6]2-

В этом случае необходимо проверить одновременное наличие в анализируемом растворе катионов свинца.



г). Взаимодействие осадков хлоридов с гидроксидом натрия.

К белому осадку из п.1 добавить гидроксид натрия. В случае наличия катионов свинца осадок частично растворится.



PbCl2 (т) + 4OH- = [Pb(OH)4]2- + 2Cl-
3. Обнаружение катионов Fe2+.

Добавить к анализируемому раствору раствор красной кровяной соли. При наличии катионов железа(II) выпадает синий осадок.



Fe2+ + K+ + [Fe(CN)6]3- = KFe[Fe(CN)6]
4. Обнаружение катионов Fe3+.

Добавить к анализируемому раствору раствор жёлтой кровяной соли. При наличии катионов железа(III) выпадает синий осадок.



Fe3+ + K+ + [Fe(CN)6]4- = KFe[Fe(CN)6]
5. Обнаружение катионов Co2+.

Добавить к анализируемому раствору твёрдого нитрата калия, взболтать до полного его растворения и подкислить уксусной кислотой. При наличии катионов Co2+ выпадает жёлтый осадок.



Co2+ + 3K+ + 7NO2- + 2CH3COOH = K3[Co(NO2)6] + NO + 2CH3COO- + H2O
6. Обнаружение катионов Mn2+.

Добавить к анализируемому раствору оксид свинца (IV), подкислить концентрированной азотной кислотой и нагреть. При наличии катионов Mn2+раствор приобретает интенсивный малиновый цвет.



2Mn2+ + 4H3O+ + 5PbO2 = 2MnO4- + 5Pb2+ + 2H2O
7. Обнаружение катионов Cr3+

Катионы III аналитической группы (Zn2+, Al3+, Cr3+) образуют малорастворимые гидроксиды, которые растворяются в избытке раствора щёлочи. Однако при анализе смесей катионов различных аналитических групп, дающих осадки с гидроксидом натрия, обнаружение катионов алюминия и цинка представляет весьма сложную задачу, и поэтому целесообразно проводить его в самом конце (см. п. 13).

Определение катионов хрома(III) можно осуществить с помощью специфической реакции образования пероксокомплекса хрома(VI).

Гидроксиды натрия и калия осаждают ионы Cr3+ в виде гидроксида Cr(OH)3 серо-зеленого цвета, который растворяется в избытке щелочи с образованием изумрудно-зелёного раствора гексагидроксохромата(III).



Cr3+ + 3OH- = Cr(OH)3

Cr(OH)3 + 3OH- = [Cr(OH)6]3-

Однако в присутствии других ионов (например, Fe3+) зелёное окрашивание может не наблюдаться. Единственный достаточно надёжный способ обнаружения катионов хрома – получение синего (голубого) пероксокомплекса хрома(VI) с амиловым спиртом (диэтиловым эфиром).

Добавить к анализируемому раствору диоксид свинца и смесь нагреть. После охлаждения смеси отобрать раствор из пробирки пипеткой и добавить его в пробирку, содержащую смесь разбавленного раствора серной кислоты, пероксида водорода и амилового спирта (или диэтилового эфира). В присутствии хрома в анализируемом растворе наблюдается окрашивание органического слоя в синий (голубой) цвет.

2Cr3+ + 3H2O + 3PbO2 = Cr2O72- + 3Pb2+ + 2H3O+

Cr2O72- + 2H3O+ + 4H2O2 + 2L = 2[CrLO(O2)2] + 7H2O

(L – C5H11OH или O(C2H5)2)


8. Обнаружение катионов Bi3+.

Добавить к анализируемому раствору иодид калия. Образуется чёрный осадок, растворяющийся в избытке иодида калия с образованием оранжевого раствора (в присутствии катионов Cu2+, Pb2+ или Hg22+осадок растворится неполностью, но поменяет свой цвет). В присутствии катионов Fe3+ раствор приобретает коричневый цвет.


Bi3+ + 3I- = BiI3

BiI3 + I- = [BiI4]-

Если при добавлении иодид-ионов чёрный осадок не образуется, но образуются осадки других цветов (оранжевого, жёлтого или коричневого), это свидетельствует о присутствии в анализируемом растворе Hg2+ (оранжевый осадок, растворяющийся в избытке иодида калия), Cu2+ (белый осадок, кажущийся коричневым из-за образования диодоиодат-ионов, при добавлении тиосульфата натрия осадок белеет и в избытке тиосульфата растворяется) или Pb2+ (жёлтый осадок). В этом случае следует провести качественные реакции на катионы ртути(II) и меди(II).

При отсутствии каких-либо осадков при добавлении иодида калия этапы №№ 9 и 10 можно пропустить.
9. Обнаружение катионов Hg2+.

Добавить к анализируемому раствору солянокислый раствор трихлоростанната водорода. При наличии Hg2+ выпадает белый осадок, чернеющий при добавлении избытка [SnCl3]-.



2Hg2+ +5Cl- + [SnCl3]- = [SnCl6]2- + Hg2Cl2

Hg2Cl2 + Cl- + [SnCl3]- = [SnCl6]2- + 2Hg

В присутствии Hg22+к анализируемому растворупредварительно следует добавить избыток раствора хлорида калия, после чего отобрать раствор над образовавшимся осадком пипеткой и далее провести с этим раствором качественную реакцию на Hg2+.



10. Обнаружение катионов Cu2+.

Добавить к анализируемому раствору избыток концентрированного раствора гидрата аммиака. При наличии катионов меди образуется ярко-синий раствор (в присутствии других катионов также возможно образование осадков гидроксидов).


2Cu2+ + 2NH3·H2O + SO42- = Cu2(OH)2SO4 + 2NH4+

Cu2(OH)2SO4 + 8NH3·H2O = 2[Cu(NH3)4]2+ + SO42- + 2OH- + 8H2O
11. Обнаружение катионов Ni2+.

Добавить к анализируемому растворуизбыток концентрированного раствора гидрата аммиакаи несколько капель раствора диметилглиоксима. При наличии Ni2+ выпадает малиновый (розовый) осадок.



Ni2+ + 2NH3·H2O -= Ni(OH)2 + 2NH4+

Ni(OH)2 + 6NH3·H2O = [Ni(NH3)6]2+ + 2OH-

[Ni(NH3)6]2+ +2Hdmg +4H2O = [Ni(dmg)2] + 4NH3·H2O + 2NH4+
12. Определение катионов ЩЗМ хроматным методом.

В случае отрицательной реакции на сульфат-ион данный этап следует пропустить.

При наличии в растворе мешающих ионов их следует осадить (Cu2+, Pb2+, Hg22+) или связать в комплекс (Hg2+) добавлением иодида калия, отобрать пипеткой раствор над осадком и последующие операции проводить с ним. При отсутствии мешающих ионов определение катионов ЩЗМ можно проводить, используя исходный анализируемый раствор.

Добавить к исследуемому раствору хромат калия и нагреть. Если жёлтый осадок не выпадает – в растворе из ЩЗМ присутствует только катион кальция.

Если жёлтый осадок выпадает, добавить к жёлтому осадку раствор уксусной кислоты. Если осадок растворится, анализируемый раствор содержит катионы Sr2+, если не растворится – Ba2+. (Уравнения реакций см. в п. III.2).

Наличие или отсутствие катионов кальция подтверждается оксалатным методом (п. III.2).


13. Определение катионов Zn2+и Al2+.

Добавить к анализируемому раствору избыток концентрированного раствора гидроксида натрия. Отобрать раствор над образовавшимся осадком пипеткой и все последующие операции проводить с ним (далее – исследуемый раствор).


Al3+ + 3OH- = AlOOH + H2O

Zn2+ + 2OH- = Zn(OH)2

AlOOH + H2O + OH- = [Al(OH)4]-

Zn(OH)2 + 2OH- = [Zn(OH)4]2-

1). К исследуемому раствору добавить по каплям азотную кислоту (или избыток нитрата аммония). При наличии в исходном анализируемом растворе катионов Zn2+ или Al3+ выпадает белый осадок соответствующих гидроксидов.



[Al(OH)4]- + H3O+ = Al(OH)3 + 2H2O

[Zn(OH)4]2- + 2H3O+ = Zn(OH)2 + 4H2O

В этом случае перейти к п. 2).



2). К исследуемому раствору добавить сульфид-ион. При наличии в исходном анализируемом растворе катионов цинка выпадает белый осадок (сульфид цинка нерастворим в щелочах). Если белый осадок не выпадает – в анализируемом растворе присутствует катион алюминия.

[Zn(OH)4]2- + S2- = ZnS + 4OH-
После проведения лабораторной работы студенты должны представить преподавателю отчёт в виде таблицы произвольной формы, содержащей уравнения реакций, соответствующие им наблюдения и выводы, вытекающие из наблюдений.


Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©uverenniy.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница