Порядок выполнения работы.

4.1. Действие группового реагента и частные реакции на анионы первой группы.

4.1.1. Реакции сульфат-ионов. Анионы SO₄^2-, бесцветны.

1) Реакция с хлоридом бария.

К 2-3 каплям раствора сульфата натрия приливают 2-3 капли раствора хлорида бария.

Осадок делят на две части и испытывают растворимость его в соляной кислоте и щелочи.

BaCl₂ с ионами SO₄^2-, образует белый кристаллический осадок сульфата бария, кото- рый не растворим в кислотах и щелочах.

2) Реакция с ацетатом свинца.

К 4-5 каплям серной кислоты или раствора ее соли прибавляют столько же реактива. Испытывают растворимость осадка в щелочах и концентрированном растворе ацетата ам- мония при нагревании.

Растворимые соли свинца с ионами SO₄^2- образуют белый осадок сульфата свинца, который не растворим в разбавленных кислотах, но растворяется при нагревании в едких щелочах и ацетате аммония.

4.1.2. Реакции фосфат-ионов.

PO₄^3- – анион ортофосфорной кислоты, бесцветен. Для изучения реакций берут Na₂HPO₄, имеющий реакцию среды, близкую к нейтральной. Na₃PO₄ гидролизуется и имеет сильно щелочную среду.

1) Реакция с хлоридом бария.

К 4-5 каплям раствора гидрофосфата натрия добавляют столько же раствора хлорида бария. Испытывают растворимость осадка в соляной и азотной кислотах.

 

 

BaCl₂ выделяет из нейтральных растворов фосфатов белый аморфный осадок гидро- фосфата бария. Осадок растворим в минеральных кислотах (кроме H₂SO₄) и уксусной ки- слоте:

Na₂HPO₄ + BaCl₂ = BaHPO₄¯ + 2NaCl, HPO₄^2- + Ba²⁺ = BaHPO₄¯.

2) Реакция с магнезиальной смесью.

К 2-3 каплям раствора гидрофосфата натрия добавляют 2-3 капли раствора хлорида аммония, 2-3 капли раствора аммиака и 2-3 капли раствора хлорида магния. Проверяют растворимость полученного осадка в соляной и азотной кислотах.

Соли магния в присутствии NH₄OH и NH₄Cl с фосфат-ионами образуют белый кри- сталлический осадок магний-аммоний фосфата, который легко растворяется в кислотах:

Na₂HPO₄ + MgCl₂+ NH₄OH = MgNH₄PO₄¯ + 2NaCl + H₂O, HPO₄^2- + Mg²⁺ + NH₄OH = MgNH₄PO₄¯ + H₂O.

3) Реакция с молибдатом аммония.

К 5-6 каплям раствора молибденовой жидкости, подкисленной несколькими каплями азотной кислоты и нагретой до 50-60°С, прибавляют 1-2 капли гидрофосфата натрия. На- блюдают выпадение желтого осадка.

(NH₄)₂MoO₄, прилитый в избытке к азотнокислому раствору фосфатов, дает при по- догревании желтый кристаллический осадок фосфоро-молибдата аммония, который рас- творим в едких щелочах и гидроксиде аммония:

Na₂HPO₄+12(NH₄)₂MoO₄+23HNO₃ = (NH₄)₃PO₄´12MoO₃¯ + 2NaNO₃ +21NH₄NO₃ + 12H₂O

4.1.3. Реакции карбонат-ионов.

1) Реакция с хлоридом бария.

К 4-5 каплям раствора карбоната натрия добавляют столько же раствора хлорида ба- рия. Испытывают растворимость осадка в кислотах.

BaCl₂ с ионами CO₃^2- образует белый осадок карбоната бария, который растворяется в азотной, соляной и уксусной кислотах.

2) Реакция с кислотами.

К 5-6 каплям раствора карбоната натрия приливают столько же соляной кислоты. Разбавленные кислоты разлагают карбонаты с выделением углекислого газа. Это спе-

цифическая реакция на ион CO₃^2-:

Na₂CO₃ + 2HCl = 2NaCl + H₂O + CO₂­, CO₃^2- + 2H⁺ = H₂O + CO₂­.

4.2. Действие группового реагента и частные реакции на анионы второй группы.

4.2.1. Реакции хлорид-ионов.

1) Реакция с нитратом серебра.

К 2-3 каплям раствора хлорида натрия прибавляют 2-3 капли раствора нитрата сереб- ра. К раствору с осадком прибавляют 5-6 капель раствора аммиака и встряхивают смесь. Наблюдают растворение осадка. К полученному раствору приливают несколько капель азотной кислоты. Наблюдают выпадение осадка хлорида серебра.

AgNO₃ с ионами хлора образует белый творожистый осадок хлорида серебра, кото- рый не растворяется в разбавленных кислотах, но растворяется в гидроксиде аммония с об- разованием комплексной соли:

AgCl + 2NH₄OH = [Ag(NH₃)₂]Cl + 2H₂O.

При подкислении азотной кислотой комплексная соль разрушается и снова выпадает осадок хлорида серебра:

[Ag(NH₃)₂]Cl + 2HNO₃ = AgCl¯ + 2NH₄NO₃.

 

Растворимость осадка в 10% растворе карбоната аммония (NH₄)₂CO₃ используется для отделения AgCl от AgBr и AgJ, которые не растворяются в карбонате аммония.

4.2.2. Реакции бромид-ионов.

1) Реакция с нитратом серебра.

К 4-5 каплям раствора бромида натрия приливают столько же реактива. Испытывают растворимость осадка в азотной кислоте и гидроксиде аммония.

AgNO₃ с ионами брома образует желтовато-белый осадок бромида серебра, который не растворяется в азотной кислоте, плохо растворяется в гидроксиде аммония и хорошо растворяется в растворе тиосульфата натрия:

AgBr + Na₂S₂O₃ = NaBr + Na[Ag(S₂O₃)].

2) Реакция с фуксинсернистой кислотой.

В пробирку помещают 5-6 капель раствора бромида натрия, 4-5 капель раствора KMnO₄ и 4-5 капель 2н H₂SO₄. Пробирку закрывают пробкой с пипеткой, содержащей 2-3 капли фуксина. Пробирку слегка нагревают. В присутствии брома обесцвеченный фуксин окрасится в сине-фиолетовый цвет.

Фуксинсернистая кислота (раствор фуксина, обесцвеченный сернистой кислотой) с парами брома дает сине-фиолетовое окрашивание. Хлориды и иодиды не мешают реакции.

3) Реакция с окислителями.

К 2-3 каплям раствора бромида натрия добавляют столько же разбавленной серной кислоты и 5-6 капель бензола или хлороформа. В полученную смесь приливают по каплям хлорную воду при энергичном встряхивании. Органический растворитель, в котором бром растворяется лучше, чем в воде, окрашивается в лимонно-желтый или красно-бурый цвет. При большом избытке хлорной воды раствор обесцвечивается, так как образуется бесцвет- ное соединение BrCl.

Хлорная вода, а также KMnO₄ и MnO₂, окисляют бромид-ионы до свободного брома: 2KBr + Cl₂ = 2KCl + Br₂.

4.2.3. Реакции иодид-ионов.

1) Реакция с нитратом серебра.

К 4-5 каплям раствора иодида калия приливают столько же реактива. Испытывают растворимость осадка в азотной кислоте и гидроксиде аммония.

AgNO₃ с ионами иода образует бледно-желтый осадок иодида серебра, который не растворяется в азотной кислоте и гидроксиде аммония и плохо растворяется в растворе тиосульфата аммония.

2) Реакция с нитритами.

К 3-4 каплям иодида калия прибавляют 2-3 капли 2н раствора H₂SO₄, 2-3 капли рас- твора крахмала и 2-3 капли раствора KNO₂ или NaNO₂. Окрашивание раствора в синий цвет укажет на присутствие ионов J^-.

KNO₂ или NaNO₂ в кислой среде окисляет иодид-ион до свободного иода: 2KJ + 2KNO₂ + 2H₂SO₄ = 2K₂SO₄ + J₂ + 2NO + 2H₂O.

Эта реакция является специфической для открытия J^-, так как Cl^- и Br^- нитритами не окисляются.

3) Реакция с окислителями.

К 1-2 каплям раствора иодида калия, подкисленного 1 каплей серной кислоты, при- бавляют 5-6 капель бензола (бензина или хлороформа), 1-2 капли хлорной воды и, встрях- нув смесь, наблюдают окраску слоя бензола. Прибавляют избыток хлорной воды, наблю- дают обесцвечивание органического растворителя.

Хлорная и бромная вода вытесняет из растворов иодидов свободный иод, который окрашивает органический растворитель в красновато-фиолетовый цвет.

 

4.3. Частные реакции на анионы третьей группы.

4.3.1. Реакции нитрат-ионов.

1) Реакция с сульфатом железа (II).

На часовое стекло помещают 2-3 капли раствора NaNO₃, маленький кристаллик FeSO₄ и прибавляют каплю концентрированной H₂SO₄. Вокруг кристаллика FeSO₄ образу- ется комплексное соединение [FeNO]SO₄ бурого цвета.

FeSO₄ восстанавливает азотную кислоту и ее соли до оксида азота (II): 2NaNO₃ + 6FeSO₄ + 4H₂SO₄ = 3Fe₂(SO₄)₃ + Na₂SO₄ + 4H₂O + 2NO.

Оксид азота с избытком реактива образует непрочные комплексные ионы FeNO²⁺ бу- рого цвета.

2) Реакция с дифениламином.

На часовое стекло помещают 3-4 капли раствора дифениламина (C₆H₅)₂NH в концен- трированной серной кислоте и добавляют каплю раствора нитрата натрия. Раствор окраши- вается в темно-синий цвет.

Ионы NO₂^- также дают эту реакцию.

4.3.2. Реакции нитрит-ионов.

1) Реакция с иодидом калия.

К 4-5 каплям нитрита калия прибавляют 4-5 капель 2н раствора H₂SO₄, 2-3 капли рас- твора крахмала и 4-5 капель раствора иодида калия. Окрашивание раствора в синий цвет укажет на присутствие ионов J^-.

KJ окисляется нитритами в кислой среде до свободного иода: 2KJ + 2KNO₂ + 2H₂SO₄ = 2K₂SO₄ + J₂ + 2NO + 2H₂O,

2J^- + 2NO₂^- + 4H⁺ = J₂ +2NO + 2H₂O.

2) Реакция с перманганатом калия.

К 4-5 каплям раствора нитрита калия прибавляют столько же серной кислоты. К рас- твору приливают по каплям раствор KMnO₄ и наблюдают обесцвечивание перманганата калия.

KMnO₄ окисляет нитрит-ионы до нитрат-ионов:

5KNO₂ + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ = 5KNO₃ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 3H₂O.

3) Удаление нитрит-ионов.

К 4-5 каплям раствора, содержащего нитрит-ионы, добавляют до насыщения сухой соли NH₄Cl и нагревают 7-8 минут на водяной бане. Испытание на полноту удаления ионов NO₂^- проводят с KMnO₄ в отдельной пробе.

Нитрит-ионы мешают открытию нитрат-ионов, поэтому их следует удалить перед от- крытием ионов NO₃^-. Удаление нитрит-ионов производится нагреванием исследуемого рас- твора с твердым NH₄Cl:

KNO₂ + NH₄Cl = KCl + NH₄NO₂, NH₄NO₂ = N₂ + 2H₂O.

4.3.3. Реакции ацетат-ионов.

1) Реакция с серной кислотой.

К 4-5 каплям раствора ацетата натрия прибавляют столько же серной кислоты и смесь слегка нагревают. Уксусную кислоту обнаруживают по характерному запаху.

H₂SO₄ вытесняет свободную уксусную кислоту из ее солей: 2CH₃COONa + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + 2CH₃COOH.

2) Реакция с этиловым спиртом.

К 5-6 каплям раствора ацетата натрия прибавляют 5-6 капель этилового спирта и 5-6 капель концентрированной серной кислоты. Смесь нагревают на водяной бане, после чего выливают в стакан с холодной водой и исследуют запах.

 

Уксусная кислота и ее соли в присутствии концентрированной H₂SO₄ образуют со спиртом уксусноэтиловый эфир, который обнаруживается по запаху, напоминающему за- пах плодов:

CH₃COOH + C₂H₅OH = CH₃COOC₂H₅ + H₂O.

 

5. Контрольные вопросы.

5.1. Какие методы в зависимости от количества анализируемого вещества используют для анализа?

5.2. Дайте понятие реагента, аналитического сигнала, аналитической реакции. Какие требования предъявляются к аналитической реакции?

5.3. Что такое чувствительность аналитической реакции и как ее выражают?

5.4. Как классифицируют аналитическую реакцию по числу компонентов взаимодей- ствующих в данных условиях с применяемым реагентом?

5.5. Какие методы обнаружения ионов вы знаете?

5.6. Что лежит в основе классификации анионов?

 

 

Таблица 3

Результаты эксперимента

 

№ п/п	Определяе- мый компонент (анион)	Реагент	Аналитический сигнал	Уравнение реакции (молекулярные и / или ионные)	Примечание (напр. растворимость осадков)
1	2- SO4	Хлорид бария BaCl2	Белый крист. осадок сульфата бария BaSO4	Na2SO4 + BaCl2 = BaSO4↓ + 2NaCl 2-         2+ SO4 + Ba = BaSO4↓	Осадок не растворим в соляной кислоте и щелочи
2
3
4
5

 

 

Продолжение табл. 3

№ п/п	Определяе- мый компонент (анион)	Реагент	Аналитический сигнал	Уравнение реакции (молекулярные и / или ионные)	Примечание (напр. растворимость осадков)
6
7
8
9
10

 

 

 

Продолжение табл. 3

№ п/п	Определяе- мый компонент (анион)	Реагент	Аналитический сигнал	Уравнение реакции (молекулярные и / или ионные)	Примечание (напр. растворимость осадков)
11
12
13
14
15

 

Продолжение табл. 3

№ п/п	Определяе- мый компонент (анион)	Реагент	Аналитический сигнал	Уравнение реакции (молекулярные и / или ионные)	Примечание (напр. растворимость осадков)
16
17
18
19
20

 

 

Вывод:

Исправления и дополнения

Зачтено                    Подпись преподавателя          

Дата

КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ

Лабораторная работа №

Определение содержания железа в растворе методом гравиметрии.

1. Цель работы: Практическое знакомство с гравиметрическим методом количест- венного химического анализа, его особенностями и приемами проведения. Освоить мето- дику определения железа, включающую операции: осаждение, фильтрование и промыва- ние, высушивание, прокаливание, взвешивание.