Использование реакций окисления-восстановления
В анализе Реакции окисления-восстановления широко используются в аналитической химии для различных целей: для открытия ионов, для разделения смеси ионов, для переведения малорастворимых осадков в раствор, для маскировки, для стабилизации растворов при хранении, для количественного определения. 1. Открытие катионов и анионов, разделение ионов. Многие окислительно-восстановительные реакции сопровождаются ярко выраженным внешним эффектом, что дает возможность широко использовать их для обнаружения ионов. Так можно открыть катионы: Cu2+, Mn2+, Cr3+, Bi3+, Sb3+, Hg2+, Ag+, анионы: J-, Br-, SO32-, S2O32- и др. Ион висмута Bi3+ можно открыть при приливании к щелочному раствору солей, содержащих катион Sn2+, исследуемого раствора, по появлению черного бархатистого осадка металлического висмута: SnCl2 + 4KOH = K2SnO2 + 2KCl + 2H2O; 2Bi(NO3)3 + 3K2SnO2 + 6KOH = 2Bi↓ + 6KNO3 + 3K2SnO3 + 3H2O; 2Bi3+ + 3SnO22- + 6OH- → 2Bi↓+ 3SnO32- + 3H2O Ион ртути Hg2+ обнаруживают реакцией с медью по появлению на медной пластинке блестящего налета металлической ртути: Hg(NО3)2 + Cu = Cu(NO3)2 + Hg↓; Hg2+ + Cu = Cu2+ + Hg↓ На цинковой пластинке ионы Sb3+ восстанавливаются до черного бархатистого осадка металлической сурьмы: 2SbCl3 + 3Zn = 2Sb↓ + 3ZnCl2 В отсутствии ионов висмута ионы сурьмы можно обнаружить по образованию оранжево-красного осадка сульфида сурьмы при взаимодействии с тиосульфатом натрия Na2S2O3: 2SbCl3 + 3Na2S2O3 + 3H2O = Sb2S3↓ + 3H2SO4 + 6NaCl Окисление катионов Mn2+ оксидом свинца (IV) или персульфатом аммония (NH4)2S2O8 позволяет селективно открывать этот катион по появлению малинового окрашивания за счёт образующегося аниона MnO4-: 2Mn(NO3)2 + 5PbO2 + 4HNO3 = 2HMnO4 + 5Pb(NO3)2 + 2H2O 2MnSO4 + 5(NH4)2S2O8 + 8H2O = 2HMnO4 + 5(NH4)2SO4 + 7H2SO4 Окисление катиона Cr3+ персульфатом аммония (NH4)2S2O8 в кислой среде идёт до дихромат-иона Cr2O72-, придающего раствору оранжевый цвет: Cr2(SO4)3 + 3(NH4)2S2O8 + 7H2O (NH4)2Cr2O7 + 2(NH4)2SO4 + 7H2SO4 Используя в качестве восстановителя ион Mn2+, в щелочной среде по моментальному почернению пятна капельным методом открывают в растворе ион серебра Ag+: Ag+ + Cl- = AgCl¯ 2AgCl + Mn(NO3)2 + 4NaOH = 2Ag¯ + 2NaCl + MnO(OH)2 + 2NaNO3 + H2O В качестве восстановителей чаще всего используют металлы (Zn, Fe, Al, Cu), пероксид водорода H2O2 в кислой среде, тиосульфат натрия Na2S2O3, сероводород H2S, сернистую кислоту H2SO3 и другие вещества, легко отдающие электроны. Из окислителей наиболее широко применяют дихромат калия K2Cr2O7, перманганат калия KMnO4, хлорную воду, пероксид водорода в щелочной среде, азотную кислоту, соли азотной кислоты, оксид свинца (IV) PbO2 и др. При проведении анализа необходимо учитывать, что ионы восстановителей Fe2+, I-, S2-, SO32- не могут сосуществовать в растворе с ионами окислителей NO2-, Fe3+, Sn4+, MnO4-, Cr2O72-. В ходе анализа, используя в качестве окислителя пероксид водорода в щелочной среде, можно отделить ионы Mn2+, Fe2+ от ионов Zn2+, Al3+: 2Fe(NO3)2 + H2O2 + 4NaOH = 2Fe(OH)3¯ + 4NaNO3 Mn(NO3)2 + H2O2 + 2NaOH = MnO(OH)2¯ + 2NaNO2 + 2H2O Ионы Mn2+ и Fe2+ связываются в осадок, а в растворе остаются ионы, содержащие алюминий и цинк. Подобным образом, используя H2O2 в щелочной среде, можно разделить ионы Mn2+ и Mg2+: Mg(NO3)2 + 2NaOH = Mg(OH)2¯ + 2NaNO3 При обработке образующихся осадков раствором хлорида аммония гидроксид магния растворяется, а MnO(OH)2 остаётся в осадке. Сульфит-ион SO32- можно открыть, восстановив его металлическим цинком в кислой среде до сероводорода: Na2SO3 + 2HCl = 2NaCl + SO2 + H2O SO2 + 3Zn + 6HCl = H2S + 3ZnCl2 + 2H2O Иодная вода при взаимодействии с растворами сульфитов обесцвечивается: Na2SO3 + I2 + H2O = 2HI + Na2SO4. Нитрит–ионы NO2- в кислой среде окисляют ионы I- до свободного йода, который обнаруживают по посинению раствора крахмала: 2NaNO2 + 2NaI + 2H2SO4 = I2¯ + 2Na2SO4 + 2NO + 2H2O Нитрат–ион можно открыть сульфатом железа (II) в среде концентрированной серной кислоты по образованию соли железа [Fe(NO)]SO4 бурого цвета: 2HNO3 + 6FeSO4 + 3H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + 2NO + 4H2O FeSO4 + NO = [Fe(NO)]SO4 2. Растворение малорастворимых соединений. При растворении металлов, сплавов, многих труднорастворимых осадков также используются окислительно–восстановительные реакции: Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2 3PbS + 6HCl + 2HNO3 = 3PbCl2¯ + 3S¯ + 2NO + 4H2O. 3. Маскировка. Например, для обнаружения карбонатов в присутствии сульфитов к исследуемому раствору добавляют несколько капель разбавленной серной кислоты и раствор перманганата калия, выделяющийся газ пропускают через известковую воду. О наличии иона CO32- судят по помутнению известковой воды. Раствор перманганата калия окисляет SO32- в SO42-, что исключает образование SO2, который так же, как и CO2 вызывает помутнение известковой воды: Na2CO3 + H2SO4 = Na2SO4 + CO2 + H2O CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3¯ + H2O 2KMnO4 + 5Na2SO3 + 3H2SO4 = 2MnSO4 + 5Na2SO4 + K2SO4 + 3H2O 4. Для стабилизации растворов легко восстанавливающихся или окисляющихся реагентов в них вводят соответствующие восстановители или окислители. Например, в растворы солей олова (II) для предупреждения окисления до Sn4+ вводят металлическое олово, в растворы солей Fe2+ - металлическое железо или аскорбиновую кислоту, в растворы солей Hg22+ - металлическую ртуть. Растворы некоторых сильных окислителей хранят в склянках из тёмного стекла, чтобы исключить фотохимические процессы. Например, пероксид водорода на свету разлагается: 2H2O2 2H2O + O2 Перманганат калия на свету восстанавливается водой до MnO2, который выпадает в виде бурого осадка: 4KMnO4 + 2H2O 3O2 + 4MnO2¯ + 4KOH Окислительно–восстановительные реакции лежат в основе целой группы методов количественного анализа, таких как перманганатометрия, иодометрия и др.
Популярное: Почему люди поддаются рекламе?: Только не надо искать ответы в качестве или количестве рекламы... ©2015-2020 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (2481)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |