Общая характеристика анионы II группы

Ко II группе анионов относятся ионы Cl^–, Br^–, I^– и S^2–, образующие в разбавленных растворах азотной кислоты малорастворимые соединения с ионами Ag⁺. Групповой реагент – раствор AgNO₃ в присутствии 2 н. HNO₃.

Большинство хлоридов и бромидов хорошо растворимо в воде. Малорастворимы хлориды и бромиды серебра, ртути, свинца и меди (I). Иодид-ионы обладают восстановительными свойствами.

Опыт 4. Характерные реакции на ион Cl ^–

Описание 1. Реакция с нитратом серебра.

К 2-3 каплям раствора, содержащего хлорид-иона, добавляют 2-3 капли раствора нитрат серебра. Образуется белый творожистый осадок AgCl:

Cl^– + Ag⁺ → AgCl↓.

Осадок не растворяется в HNO₃, но растворяется в NH₃:

AgCl + 2NH₄OH → [Ag(NH₃)₂]Cl + 2H₂O.

Описание 2. Реакция с катионами Pb²⁺.

Растворимые соли Pb²⁺ реагируют с хлорид-ионами с образованием белого осадка:

Pb²⁺ + 2Cl^– → PbCl₂↓.

В горячем растворе осадок растворяется полностью, а при охлаждении вновь выпадает.

Опыт 5. Характерные реакции на ион Br ^–

Описание 1. Реакция с нитратом серебра.

К 2-3 каплям раствора, содержащего бромид-ионы, добавляют 2-3 капли раствора нитрата серебра. Образуется бледно-жёлтый осадок AgBr:

Br^– + Ag⁺ → AgBr↓.

Окраска осадка зависит от размеров частиц. Часто осадок получается белым. В отличие от AgCl осадок AgBr не растворяется в гидроксиде аммония.

Описание 2. Реакция с сильными окислителями (KMnO₄, KBrO₃, CrO₃ и др.).

Сильные окислители в кислой среде окисляют бромид-ионы до молекулярного брома:

10Br^– + 2MnO₄^– + 16H⁺ → 5Br₂ + 2Mn²⁺ + 8H₂O.

Молекулярный бром окрашивает раствор в бурый цвет, а над раствором появляются бурые пары брома, особенно при нагревании (реакцию надо проводить под тягой!). Образующийся бром можно экстрагировать из водной фазы органическими растворителями, слой которых окрашивается после экстракции в жёлто-бурый цвет.

Опыт 6. Характерные реакции на ион I ^–

Описание 1. Реакция с нитратом серебра.

К 2-3 каплям раствора, содержащего иодид-ионы, добавляют 2-3 капли раствора нитрата серебра. Образуется светло-жёлтого осадка AgI:

I^– + Ag⁺ → AgI↓.

Осадок AgI практически не растворим в HNO₃ и NH₃.

Описание 2. Реакция с хлорной водой.

К 1-2 каплям раствора, содержащего иодид-ионы, добавляют 2-3 капли 1М серной кислоты, 1-2 капли хлорной воды и 1-2 капли раствора крахмала. Появляется синее окрашивание. Вместо крахмала можно добавить несколько капель CHCl₃, CCl ₄ или С₆Н₆ и встряхнуть. Хлорная вода окисляет ионы I^– до молекулярного иода I₂:

2I^– + Cl₂ → I₂ + 2Cl^–.

Выделяющийся иод окрашивает раствор в жёлто-коричневыйцвет. Органические растворители хорошо экстрагируют I₂ из водной фазы, в результате чего органический слой окрашивается в фиолетово-розовый цвет.

«Качественные реакции на анионы III группы».

Общая характеристика анионов III группы

К III группе анионов относятся ионы NO₂^– и NO₃^–. Анионы
III группы не имеют группового реагента.

Нитрит-ионы являются анионами слабой кислоты и подвергаются гидролизу в водных растворах. Ионы NO₂^– обладают окислительными и восстановительными свойствами, а ионы NO₃^– – восстановительными.

Все нитриты хорошо растворимы в воде. Все нитраты (кроме нитратов висмута и ртути) также хорошо растворимы в воде.

Опыт 7. Характерные реакции на ион NO₂ ^–

Описание 1. Реакция с реактивом Грисса–Илосвая.

Реактив Грисса–Илосвая (смесь сульфаниловой кислоты HSO₃C₆H₄NH₂ с α-нафтиламином C₁₀H₇NH₂) с нитрит-ионами в нейтральных и уксуснокислых растворах придает раствору ярко-красный цвет за счёт образования азокрасителя. В кислой среде в присутствии нитрит-ионов образуется азотистая кислота, реагирующая с сульфаниловой кислотой с образованием соли диазония:

Соль диазония вступает в реакцию азосочетания с
α-нафтиламином, образуя азокраситель красного цвета:

Описание 2. Реакция с солями аммония.

Нитрит-ионы при нагревании окисляют ионы аммония NH₄⁺ и карбамид до свободного N₂:

NO₂^– + NH₄⁺ → N₂ + 2H₂O,

2NO₂^– + 2H⁺ + CO(NH₂)₂ → 2N₂ + CO₂ + 3H₂O.

Эти реакции используют с целью удаления нитрит-ионов.

Описание 3. Реакция с иодидом калия.

К 2-3 каплям раствора, содержащего нитрит-ионы, добавляют 1-2 капли 2М соляной кислоты или уксусной кислоты и 2-3 капли раствора иодида калия. Иодид калия в разбавленных кислых растворах окисляется нитрит-ионами до молекулярного иода I₂:

2NO₂^– + 2I^– + 4H⁺ → I₂ + 2NO + 2H₂O.

Выделившийся иод окрашивает раствор в бурый цвет. При добавлении крахмала появляется синее окрашивание.

Описание 4. Реакция с перманганатом калия.

К 2-3 каплям раствора KMnO₄ прибавляют 2-3 капли 1М серной кислоты, несколько капель раствора, содержащего нитрит-ионы, и слегка подогревают. Осуществляется превращение иона NO₂^– до NO₃^–:

5NO₂^– + 2MnO₄^– +6H⁺ → 5NO₃^– + 2Mn²⁺ + 3H₂O.

При этом раствор KMnO₄ обесцвечивается.

Опыт 8. Характерные реакции на ион NO₃ ^–

Описание 4. Реакция с дифениламином.

На стеклянную пластинку помещают 2-3 капли раствора дифениламина в концентрированной серной кислоте и 1-2 капли раствора, содержащего нитрат-ионы.

Дифениламин (C₆H₅)₂NH в среде концентрированной H₂SO₄ окисляется нитрат-ионами вначале в бесцветный дифенилбензидин, а затем в дифенилдифенохинондиимин, окрашенный в интенсивно-синий цвет. Предполагают следующий механизм окисления дифениламина в кислой среде. Вначале происходит необратимое окисление дифениламина в дифенилбензидин:

2C₆H₅NHC₆H₅ → C₆H₅–NH–C₆H₄–C₆H₄–NH–C₆H₅ + 2H⁺ + 2e.

дифениламин дифенилбензидин (бесцветный)

Затем происходит обратимое окисление дифенилбензидина до окрашенного в синий цвет дифенилдифенохинондиимина:

 

Описание 2. Реакция с металлическим цинком или алюминием.

К 3-4 каплям раствора, содержащего нитрат-ионы, прбвляют несколько капель 2М гидроксида натрия и 1-2 кусочка металлического алюминия. Пробирку закрывают не очень плотно ватой, поверх которой помещают влажную красную лакмусовую бумагу и нагревают на водяной бане. Выделяющийся аммиак окрашивает предварительно увлажнённую индикаторную бумагу в синий цвет. Нитрат-ионы в щелочной среде восстанавливаются металлическим цинком до аммиака:

NO₃^– + 4Zn + 7OH^– → NH₃↑ + 4ZnO₂^2– + 2H₂O.

Лабораторная работа №5

«Анализ смеси анионов»

Цель работы: провести качественный анализ раствора, в котором возможно присутствие анионов 1, 2 и 3 аналитической группы.

В противоположность катионам, анионы в большинстве случаев не мешают обнаружению друг друга, поэтому их открывают дробным методом, т.е. в отдельных порциях исследуемого раствора. В соответствии с этим при анализе анионов групповые реагенты применяют обычно не для разделения групп, а лишь для того, чтобы установить их наличие или отсутствие. Если установлено отсутствие анионов всей группы, то не следует проводить реакции на отдельные анионы. В этом смысле проведение групповых реакций значительно облегчает работу и экономит время. Существуют некоторые смеси анионов, для определения состава которых необходимо проведение систематического анализа.

Поскольку в данной работе вы познакомились лишь с элементами качественного анализа анионов, то задача на смесь анионов будет включать не все, а некоторые анионы 1,2 и 3 аналитических групп: SO₄^2-, CO₃^2-, PO₄^3-, Cl^-, J^-, NO₃^-,NO^-₂.

Подготовка к выполнению работы и проведение анализа.

1. Повторить технику выполнения основных операций (см. приложение)

2. Изучить основные аналитические реакции указанных анионов, используя растворы их солей.

3. Ознакомиться с рекомендациями к выполнению контрольных анализов (см.приложение)

4. после этого получить у лаборантов контрольный (анализируемый) раствор и выполнить лабораторную работу в соответствии со схемой анализа (см. схему 4 в приложении) и приведенным ниже ходом выполнения. Результаты анализа представить в виде таблицы (образец - табл.1).

 

Предварительные испытания