ТОП 10:

Лабораторная работа 3. Анализ катионов 1-2-й групп



В практикуме для студентов биологической факультета ионы Hg22+ не включаем в задачи через их токсичность.

Катионы 1-2-й групп осаживаем совместным действием на объект ана-лиза растворов с с(HCl)= 3 моль/л и с(H2SO4)=3 моль/л. Приблезительно ½ объекта (раствора с осадком, если он есть) поместите в пробирку. Добавляя HCl или NaOH, довести рН до 5-9. Затем добавьте двойной объем раствора с с(H2SO4)=3 моль/л, перемешайте и отделите на центрифуге. Добавьте 3-4 капли раствора с с(HCl)=3 моль/л, отделите на центрифуге и убедитесь в полноте осаждения хлоридов, добавляя еще каплю HCl до прозрачного раствора над осадком. Избегайте избытка HCl, чтобы предотвратить потерю Ag+ в комплексе AgCl32-. Осадок может содержать хлорид аргентума и сульфаты бария, стронция, кальция, а также осы-хлориды сурьмы и висмута, а раствор – Са2+ и катионы 3-6-й групп. Суспензию отделите на центрифуге, осадок промойте дважды или трижды холодной дистиллированной водой.

Если, по условиям практикума для студентов биологического факультета, в задачи возможно наличие иона Hg22+, то к осадку добавьте, по каплям и перемешивая, бромную воду (раствор Br2 в воде) до устойчивого слабого окраски раствора избытком брома. Хлорид ртути (I) растворяется, окисляясь до комплексных соединений ртути (II) с Cl- и Br- (координационное число ртути (II) равна 4, константы устойчивости возможных ризнолигандних комплексов с Cl- и Br- неизвестны). Остальные соединений катионов 1-й и 2-й группы не изменяют окислительного состояния и остаются в осадке. Образованный меркурий (II) выявить реакцией восстановления с SnCl2. Перед этой реакцией следует изъять избыток окислителя Br2, екстраґуючы его равным объемом СCl4 или СНCl3. Добавив растворитель, смесь интенсивно перемешайте, дайте жидкостям разделиться и отделите неводный слой пипеткой. К водному раствору добавьте (по каплям) раствор SnCl2. Появление белого осадка Hg2Cl2(s) свидетельствует о наличии в задачи меркурия (I). Если, при условии, ион Hg22+, отсутствует, то сразу начинает ют с последующей операции.

К осадку добавьте раствор с с(NH3)=15 моль/л и перемешайте. Обособленное на центрифуге раствор пидкислить, добавляя с(НNО3)=3 моль/л. Помутнение, вызванное разрушением амминокомплексы и образованием AgCl(s), является признаком наличия Ag+ в исходной задачи. Если Ag+ выявлено, осадок обработайте порциями раствора NH3, пока реакция отделенной порции с НNО3 не перестанет вызывать помутнением.

Отделяя PbSO4(s) от осадков сульфатов катионов 2-й
группы, осадок обработайте при нагревании 1-2 мл раствора с с(NаОН)=6 моль/л. Если осадок полностью растворился, то в исходной задачи отсутствуют Ba2+ и Sr2+. Проявляя свинец, его

Схема хода анализа катионов 1-2-й групп

  1-6 группы катионов  
   
  HCl, H2SO4  
AgCl¯, Hg2Cl2¯, PbSO4¯, CaSO4¯, SrSO4¯, BaSO4¯, (SbOCl¯, BiOCl¯)   3-6 группы катионов
 
   
  Br2  
  AgCl¯, PbSO4¯, CaSO4¯, SrSO4¯, BaSO4¯, (SbOCl¯, BiOCl¯)   HgCl2, HgBr2, CaSO4, Br2
  CCl4
      HgCl2, HgBr2, CaSO4
  NH3      
PbSO4¯, CaSO4¯, SrSO4¯, BaSO4¯, (SbO2Cl¯, BiOCl¯)   Ag(NH3)2+, Cl   Определение Hg
     
     
  HCl   Определение Ag
PbSO4¯, CaSO4¯, SrSO4¯, BaSO4¯   SbCl6, BiCl63‑    
 
   
  NaOH  
  CaSO4¯, SrSO4¯, BaSO4¯   Pb(OH)3  
  Na2CO3, to  
  CaCO3¯, SrCO3¯, BaCO3¯   Определение Pb
  HAc  
  Ca2+, Sr2+, Ba2+  
   
  K2CrO4
  BaCrO4¯   Ca2+, Sr2+, CrO42‑  
    Na2CO3
  Определение Ba   CaCO3¯, SrCO3¯  
  HAc
  Ca2+, Sr2+  
     
  Определение Ca   Определение Sr
                                                                   

 

 

гидроксокомплексы разрушаем, добавляя к щелочному раствору уксусную кислоту до рН =4-5. К отдельным порциям подкисленного раствора добавьте растворы KI или K2CrO4. При наличии свинца образуются желтые осадки соответственно PbI2(s) и PbCrO4(s). Обнаружив свинец, осадок сульфатов обработайте новыми порциями раствора NаОН, пока, по пробе с растворами уксусной кислоты и K2CrO4, PbSO4(s) не отделится полностью.

Осадок который не растворился в NаОН, может содержать CaSO4(s), SrSO4(s) и CaSO4(s). Превращая их в карбонаты, добавьте в осадок в 5-6 раз больше по объему порцию насыщенного раствора Na2CO3 и нагрейте на водяной бане. Раствор отделите, осадок обработайте новой порцией Na2CO3. Эту последовательность операций повторите 3-4 раза. Затем отделенный осадок промойте дистиллированной водой и растворите в 1-2 мл уксусной кислоты. Если осадок растворяется не полностью, сохраните его, чтобы перевести в карбонаты в случае, если не обнаружите Ва2+(BaSO4(s) самое превратить в карбонат!).

К частям уксуснокислого раствора добавьте раствор K2CrO4. При наличии бария образуются желтый кристаллический осадок ВаCrO4(s). Если барий обнаружено, отделите его из остальных уксуснокислого раствора как ВаCrO4(s): добавьте раствор K2CrO4, отделите раствор и добавьте насыщенный раствор Na2CO3, чтобы осадить Sr2+ и Ca2+ (если они присутствуют) как SrСО3(s) и CaСО3(s). Убедившись в полноте осаждения, осадок промойте водой и растворите в небольшом порции уксусной кислоты. Обычно, если Ва2+ не обнаружено, то остальные уксуснокислого раствора используют без дополнительной обработки.

В отдельных порциях уксуснокислого раствора, не содержащего Ва2+, выявить Sr2+ и Ca2+. Чтобы выявить Sr2+, сначала раствор нейтрализуйте NН3 (по индикаторной бумагой), нанесите 1-2 его капли на фильтровальную бумагу, добавьте каплю раствора родизонату натрия. Образование красно-коричневые пятна свидетельствует о наличии Sr2+. Если пятно исчезает под влиянием раствора с с(НСl)=3 моль/л, то это подтверждает ее происхождение от родизоната стронция, а не бария.

Чтобы выявить кальций, каплю уксуснокислого раствора наносят на черную капельную пластинку, добавляют по капле раз-чина NН4Сl, этанола и раствора К4Fe(CN)6. Образование
белого осадка свидетельствует о наличии Ca2+.

Отчетная карта. Результаты исследования оформите в отчетную карту, образец которой приведен в табл. 8. Обозначение здесь засновано на тех же принципах, что используются при записи наблюдений, когда изучаем свойства известных объектов (раздел «Лабораторная работа 1. Реакции катионов 1-й группы», подраздел «Оформление записей в лабораторных журналах»). Как и в табл. 5, осадок обозначают как Р, а раствор - как F. Но, поскольку теперь состав объекта заранее неизвестен, эти обозначения употребляем не только в столбце таблицы «Результат», но и в колонке «Объект». Конкретизируя, какой именно раствор или осадок приняты, упомянутые обозначения в колонке «Объект» сопровождаем числом - номером операции, в которой получено определенный осадок или раствор (этот номер заимствуем из первого столбца). Для выходных осадка и раствора принимаем номер 0, так что соответствующие обозначения для них имеют вид соответственно Р0 и F0. Если для опыта берем часть осадка или раствора, то перед соответствующим символом ставим букву р (сокращение от английского «part»). Так появляются обозначения, такие как рF6. Вполне понятны и допустимы обозначения, такие как ½ . Структура таблицы ясная примеру, табл. 8.

Я групa катионов

Соли катионов 3 й группы подвергаются гидролизу. Соли катионов Al (III) и Cr (III) с очень слабыми и летучими кислотами (в частности, сульфиды и карбонаты) гидролизованные полностью и не способны существовать в водных растворах.

Катионы Zn2+ и Al3+, с заполненными внешними 8 и
18-электронными оболочками, свойственна постоянная степень окисления. Хром и станум, с переменной степенью окисления, действием пероксида водорода в среде NaOH окисляют до CrO42- и Sn(OH)62-. Окислительно-восстановительные свойства проявляются по разному в кислой и щелочной среде. Восстановительные свойства Sn (II) усиливаются с увеличением рН. В среде с с(НСl)=0,53 моль/л имеем следующие значения реального потенциала и условной константы ЗДМ:

Е0(Sn (ІV) + 2 e D Sn (ІI)) = 0,144 B, lg K = 4,87,

А в лужной бреде имеем:

Е0(Sn(OH)62‑ + 2 e D Sn(OH)3 + 3 OH) = ‑0,93 B, lg K = ‑31,4.

Таблица 8

Пример отчетной карточки для катионов первой и 2-й групп

Обьект Реактив Результат Вывод Вероятный состав
Осадка Раствора
рF0 Индикатор окрашенный рН~5 - -
рР0 + рF0 3 моль/л HCl, 3 моль/л H2SO4 Рбелый Є 1-2 група AgCl, PbSO4, BaSO4, SrSO4, CaSO4 H+, HSO4, Ca(II)
P2 15 моль/л NH3 Р остался   PbSO4, BaSO4, SrSO4, CaSO4 Ag(NH3)+, Сl
F3 3 моль/л HNO3, Рбелый Є Ag+ AgCl NH4+, NO3
Р3 6 моль/л NaOH Р остался   BaSO4, SrSO4, CaSO4 Pb(OH)3, SO42‑ ,Na+
F5 HAc - рН »4-5 - Pb2+, SO42‑, Na+ , Ac
pF6 KI Ржёлтый Є РЬ2+ PbI2 Na+, SO42‑, Ac+ ,I
K2CrO4 Ржёлтый   PbCrO4 Na+ , SO42‑, Ac, К+, CrO42‑
P5 Насыщенный Na2CO3, to Р остался   BaCO3, SrCO3, CaCO3, BaSO4 Na+, CO32‑, SO42‑
P8 HAc Р   часть BaSO4 Ca2+, Sr2+, Ba2+ ,CО22‑, Ac

 

Таблица 8(продолжение)

F9 K2CrO4 Ржёлтый Є Ва2+ BaCrO4 Ca2+, Sr2+, Ac, K+, CrO42‑
F10 Насыщенный Na2CO3 Рбелый - SrCO3, СаСОз Na+, CO32‑, K+, CrO42‑
P11 HAc F - - Ca2+, Sr2+, Ac, CO2
Обьект Реактив Резуль­тат Вывод Вероятный состав
Осадок Расствор
F12 3 моль/л NH3 - рН~7 - Ca2+, Sr2+, NH4+ ,Ac
pF13 Na2C6O6 Ркирпично-красный Є Sr2+ частина BaSO4 Ca2+, Sr2+, Ba2+ ,CО22‑, Ac
Р14 3 моль/л HCl P ® F     Sr2+, H2C6O6, H+, Cl
pF13 NH4Cl, C2H5OH, K4Fe(CN)6 Рбелый Є Са2+ Ca(NH4)2 {Fe(CN)6} Sr2+, NH4+, Ac, K+, Fe(CN)64‑
Вывод: в объекте обнаружено катионы Ag+, Pb2+, Ва2+, Sr2+ та Са2+.
               

Реакции станума изучено недостаточно из-за разнообразия возможных комплексов: в кислой среде есть только условные величины (в реакции указано только окислительный состояние), а для щелочного некоторые справочники не приводится последнюю реакцию. В сложных смесях хром (VI) - типичный окислитель. Как и для олова (II), восстановительные свойства хрома (III) усиливаются, а окислительные хрома (VI) ослабляются с увеличением рН. В кислой среде

E0(Cr2O72‑ + 14 H+ + 6 e D 2 Cr3+ + 7 H2O) = 1,33 B, lg K = 134,8,

а в щелочном

Е0(CrO42‑ + 4 H2O + 3 e D Cr(OH)4 + 4 OH) = ‑0,317 B, lg K = ‑16,1.

Все катионы 3-й группы образуют комплексы. Для Zn2+ характерные амминокомплексы, Zn(NH3)j2+ , а для Sn (IV) - хлорокомплексы, SnClj4‑j, где j = 1-6.

Хлориды, нитраты, сульфаты катионов 3-й группы растворимые в воде. Соединения катионов Zn2+, Al3+, Sn (II) та Sn (IV) бесцветные, все соединения хрома окрашенные: Cr3+ сине-зеленый, CrO42- желтый, Cr2O72- оранжевый.







Последнее изменение этой страницы: 2016-08-01; Нарушение авторского права страницы

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 54.236.59.154 (0.008 с.)