Лабораторная работа 12. Анализ анионов

Если анализы на присутствие анионов подвергают твердое вещество, то прежде всего пытаемся анионы перевести в раствор как ВВ или СВ (см начало раздела «Анионы»). Напомним, что некоторые мало растворимые соли - сульфиды, сульфаты, фосфаты, силикаты, а также галогениды аргентума плохо меняют свой анион на CO₃^2- (из-за слишком малой константу равновесия реакции превращения осадков). Если по систематическому анализу соответствующих анионов в содовой вытяжке не обнаружит, то их следует искать в остатке от содовой вытяжки.

Анализ начинаем с предварительных испытаний по методикам раздела 11.1. Протокол этих проб записываем в лабораторном журнале и выводы из него используем в дальнейшем анализе. Эти пробы логично вместить в общую отчетную карту анализа анионов.

Дерево, отражающий дальнейший анализ, мы отражать не будем - слишком много анионов из всех аналитических групп оно должно охватить. Следуя методические разработки профессора Л. П. Адамовича, представим отчетную карточку для случая наличия всех анионов, которые изучались в учебном процессе (табл. 14). В ней предварительные испытания не внесены. Подробности операций представлены в описании лабораторной работы 11 и в комментариях, приведены после таблицы. Номера комментариев соответствуют номерам операций в отчетной карте.

Комментарии к отчетной карточки (табл. 14)

1. Выявление СО₃^2-. Если объектом является твердое вещество, то используют или непосредственно ее, или водяную вытяжку. Пробу осуществляем в специальном устройстве (опыт 11.2), добавив окислитель, чтобы устранить помехи от газа SО₂.

2. Осаждение 1- й группы. Используем содовую или водяную вытяжку (последнюю, если нужно, подщелачивают раствором амо-ниаку к слабому запаха). Выпадает белый осадок солей анионов 1-й группы по катионом Са²⁺. Если концентрация SO₄^2- высока, то может выпасть и СаSO₄. Осадок промываем дважды водой с примесью СаАс₂. Если осадок окрашен в желтый цвет из-за адсорбции иона CrO₄^2-, то его промываем пока промывные воды не перестанут давать осадок с ионами Pb²⁺. Первую промывную воду добавляем к 2, остальную отбрасываем.

3. Разделение 1-й группы на подгруппы является нечетким. Окислители и восстановители со 2-й подгруппы могут взаимодействовать, когда осадок растворяют. Так, IO₃ окисляет превосходящие в кислой среде SO₂ или As(OH)₃. Мы не можем предотвратить все эти осложнения. Если осложнений нет, то, обрабатывая кислотой осадок, содержащий СаSO₃, можем почувствовать запах SO₂, чем мешает собственный запах нас. Через летучесть SO₂ проявлять SO₃^2- с F3 следует сразу.

4-5. Выявление SO₃^2- (вторая подгруппа 1-й группы). Добавляя BaCl₂ к подкисленного минеральной кислотой F3, осаждают ВаSO₄, если ион SO₄^2- попал сюда из-за частичной растворимость СаSO₄, или образовался из окисления других анионов, содержащих серы. Этот осадок отвергаем, а в раствор добавляем Н₂О₂, что окисляет SO₃^2- к SO₄^2-. Нагреваем, разрушая избыток Н₂О₂. Образованная теперь муть может содержать ВаSO₄, тогда имеющийся SO₃^2-.

6. Выявление Аs(ОН)₄. В среде с с (НСl) = 3 моль/л только Аs(ОН)₄, что может содержаться в F3, способен давать желтый осадок с Н₂S, что образуется в кислой среде с прилагаемого Na₂S. К сожалению, если в F3 обнаружено SО₃^2-, то в кислой среде образуется белая муть серы (опыт 11.14.4), что усложняет и без того нечеткий анализ 2-й подгруппы.

7. Выявление РО₄^3-. 5 капель F3+10 капель молибденовой жидкости нагреваем до» 40°С и потрем стенки пробирки стеклянной палочкой. Желтый кристаллический осадок свидетельствует о наличии РО₄^3-. Аналогичный осадок с АsО₄^3- не образуется, так как мышьяк маскируем в устойчивый комплекс с ионами тартрата. Ионы SО₃^2- или S₂О₃^2- восстанавливают осадок к «молибденовой сини».

 

Таблица 14

Ход анализа анионов (Р0 - выходное сухое вещество,

F0 - ВВ или СВ)

№	Обьект	Реактив	Результат	Вывод	Вероятный состав
Осадка	Раствора
	P0+ K2CrO4	H2SO4, 3 моль/л	СО2­, Рбелый в поглотители с раствором Ca(OH)2	СО3^2‑	СаСО3	-
	F0	СаАс2	Рбелый	Є 1-я группа	СaSiO3, СaCO3, СaSiF6, СaSO3, CaSO4, Ca(IO3)2, Ca3(AsO4)2, CaHPO4, Ca5OH(PO4)3, Ca(As(OH)4)2
	P2	HAc, 3 моль/л	Р остался	Є 1-я подгруппа	СaSiO3, СaSiF6, CaSO4, Н2SiО3, Ca(IO3)2	SO2, As(OH)3, HAsO4^‑, HРO4^‑, Н2SiО3, ІО3^‑
	рF3 + HCl	BaCl2	Рбелый	-	BaSO4	SO2
	рF4	H2O2, t ^o	Рбелый	SO3^2‑	BaSO4	SO2
	рF3 + HCl, 3 моль/л	Na2S	Ржелтый	As(OH)3^‑	As2S3	-
	рF3 + HNO3, конц.	Na2C4H4O6 + (NH4)2MoO4	Ржелтый	PO4^3‑	(NH4)3H4P(Mo2O7)6

Таблица 14(продолженние)

№	Обьект	Реактив	Результат	Вывод	Вероятный состав
Осадка	Раствора
	рF3 + HNO3, конц.	(NH4)2 MoO4	Ржелтый	AsO4^3‑, если не было РО4^3‑	(NH4)3H4As(Mo2O7)6
	P8	NH3	F	-	-	AsO4^3‑, PO4^3‑
	F9	MgCl2	Рбелый	-	Mg(NH4)PO4, Mg(NH4)AsO4	-
	P10	HCl + KI + CCl4	фиолетовый шар CCl4	AsO4^3‑		І2
	Р3	HCl, 3 моль/л	P ® F (частично)		H2SiO3, CaSiO3, Ca(IO3)2	SiF6^2‑, IO3^‑
	рF12	NaAc	Рбілий	SiF6^2‑	CaSiF6
	P12	HCl, конц.	P ® F (частично)	-	H2SiO3 (гель)	H2SiO3 (золь), ІО3^‑
	рF14	Na2SO3 + CCl4	фиолетовый шар CCl4	IO3^‑		I2, I3^‑
	P14 + F14	t» 150^oC
	P16	HCl, 3 моль/л	Рбелый	-	SiO2
	P17	KNaCO3, t ^o	топление		Na2SiO3
	P18	H2O	выщелачивания			SіО2
	F19	(NH4)2MoO4 + бензидин	P синий	SiО3^2‑	молибденовая синь + бензидиновая синь	-

Таблица 14(продолженние)

№	Обьект	Реактив	Результат	Вывод	Вероятный состав
Осадка	Раствора
	F2	ВаАс2	Р желт.	Є 2-я группа	ВaCrO4, BaSO4, Ba(BO3)2	3 – 5 групи, В(ОН)4^‑
	pF0	висушить + H2SO4, конц. + СН3ОН	Зеленое пламя	В(ОН)4^‑		В(OСН3)3
	Р21	НCl, 3 моль/л	P ® F (частично)	-	BaSO4	Сr2O7^2‑
	рF23	Проверенная реакция на Сr2O7^2‑,, за 4.3.3 чи 4.3.4.
	Р23	Проверенная реакція на SO4^2‑, за 11.9.
	F21	CdAc2	Ржелтый.	Є 3-я группа	CdS, Cd(BO2)2	4, 5 групы
	рF26	CuSO4	Ржелтый ® P черн.	S^2‑	СuS	-
	рF26 + HCl	I2 + KI	обесцвечивание	S2О3^2‑		І2 ® І^‑
FeCl3	F фиолетовый (окраска неустойчивая)	S2О3^2‑		Fe(S2O3)^‑
26 a	(осуществляют при обнаружении S2O3^2‑)
F26	H2SO4, 3 моль/л, t ^o	SO2­, S¯			SCN^‑, Cl^‑, Br^‑, I^‑, 5-я группа
	F26 або F26а	AgNO3	Рбелый	-	AgSCN, AgCl, AgBr, AgI	5-я группа + NO3^‑

Таблица 14(продолженние)

№	Обьект	Реактив	Результат	Вывод	Вероятный состав
Осадка	Раствора
	рP29	NaCl, конц.			AgSCN, AgCl, AgBr, AgI	SCN^‑, Cl^‑,
	F30	FeСl3	F розовый	SСN^‑		FeSCN^2+
	P29	прожарить			Ag, AgCl, AgBr, AgI
	Р32	H2SO4, 3 моль/л + Zn	Рбелый ® Р черный	-	Ag, Zn	Cl^‑, Br^‑, I^‑, Zn^2+, SO4^2‑
Если SCN^- не обнаружено, то операции 34-38 осуществляют непосредственно с F26 (если S2О3^2‑ отсутствует), или с F26а.
	рF33	Cl2 + CCl4	фиолетовый шар CCl4	І^‑		І2
	F34	избыток Cl2	Желтый шар CCl4	Br^‑		Br2
	рF33	AgNO3	P белый		AgCl, AgBr, AgI
	P36	NH3 или раствор Фаургольта	P ® F (частично)	Є Cl^‑?	AgBr, AgI	Ag(NH3)2^+, Cl^‑
	F37	HNO3, 3 моль/л	Р, белая муть	Cl^‑	AgCl
	F26	AgAc	Р	-	Ag2S2O3, Ag2S, AgSCN, AgCl, AgBr, AgI	5-я группа
	рF39	реактив Ґрисса	Розовая окраска	NO2^‑		азокраситель
Если NO2^‑ найденно, то

Таблица 14(продолженние)

№	Обьект	Реактив	Результат	Вывод	Вероятный состав
Осадка	Раствора
	F39	нитритон	P белый		производное триазола	NO3^‑, ClO3^‑
	рF41	Fe^2+ + H2SO4	Бурое кольцо	NО3^‑		FeNO^2+
	рF41	NaOH	Р		Ag2O, Сd(OH)2	NO3^‑, ClO3^‑
	рF43	стоп Деварда	NН3 ­	NО3^‑	Cu	Cl^‑, Al(OH)4^‑, Zn(OH)3^‑
	рF44 + HNO3	AgNO3	Рбелый	ClO3^‑	AgCl
Если в объекте не обнаружено SО3^2- или S2О3^2-, а также ионов - окислителей (таблица 12), то операции 48 - 49 осуществляем непосредственно с F0, иначе SО3^2- и S2О3^2- окисляет, а окислители осаживаем в операциях 46 и 47.
	рF0	H2O2, t ^о	-	-	-	-
	рF0 або F46	хлориды (или нитраты) ионов – осадников соответствующих груп	Р	-	-	-
	рF0 або F46 чи F47	H2SO4, 3 моль/л	запах НАс	Ас^‑	-	-
	рF0 або F46 чи F47	конц. H2SO4, С2Н5ОН	Запах сложного ефира	Ас^‑	-	-

8-11. Выявление АsО₄^3-. 5 капель F3+10 капель концентрированной HNO₃ + 10 капель молибденовой жидкости нагрейте до»40°С и потрем стенки пробирки стеклянной палочкой. Если РО₄^3- не обнаружено, то желтый кристаллический осадок свидетельствует о наличии АsО₄^3-. Если же РО₄^3- обнаружено, то F8 переводят в MgNH₄PO₄(s) и в MgNH₄AsO₄(s). Только As(V), помещенного в осадке, способен в операции 11 окислять І^-. Реакции не дает Р(V).

12. 1-й подгруппы 1-й группы. Действие раствора с с (НСl) =3 моль/л на Р3 переводим СаSіО₃ полностью или частично в H₂SіО₃. Эти вещества остаются в осадке, а SiF₆^2- полностью поступает в раствор. H₂SіО₃ здесь выпадает как осадок, подобный студня.

13. Выявление SiF₆^2-. До F3 добавляем избыток NaAc, создавая умеренно кислая среда (рН»5) и снова выпадает легкая муть СаSiF₆.

14-15. Выявление ІО₃. Для реакции берем сухой реагент Na₂SO₃ в очень небольшом количестве, так как его избыток может вызвать восстановление IO₃ не только к I₂, но и к I^- (опыт 11.21.2), и слой CCl₄ останется бесцветным. Если здесь проба на IО₃^- привела к отрицательного результата, то, принимая во внимание, что разделение IО₃^- на группы не является четким, его следует попытаться выявить в F12 и даже в F3.

16-20. Выявление SiО₃^2-. Н₂SiО₃ склонна образовывать коллоидные растворы, поэтому ее дегидратують, дважды высушивая с с (НСl)=12 моль/л на водяной бане. Приобретенный SiO₂ стоплюемо с КNaСO₃ в петле из платиновой проволоки. Вилужившы водой стоп, наличие иона SiО₃^2- в растворе обнаруживаем реакцией с молибдатом и бензидином (опыт 11.6.3). Если SiО₃^2- не обнаружено, эту реакцию можно осуществить с F0. Поскольку она не является специфической (ее дают и другие гетерополикислоты - фосфорно-молибденовая, Арсен-молибденовая; бензидинова синь может образоваться под воздействием других окислителей, например, СrО₄^2- т.п.) - то из исходного раствора сначала выделяем SiO₂, прокипятив F0 с NН₄Сl и 2-3 раза подсушив осадок с НСl. Промытый осадок стоплюемо с КNaСO₃ и дальше поступаем так, как указано выше.

21. Осаждение 2-й группы. Если с ВаСl₂ выпадает желтый осадок, то есть СrО₄^2-, а если осадок чисто белый, то СrО₄^2- отсутствует. Если нет ни одного осадка, то отсутствуют как СrО₄^2-, так и SО₄^2-, но В(ОН)₄, не поддается четкому разделению на группы, следует все равно искать. Осадок 2-й группы дважды промывают водой.

22. Проявлять В(ОН)₄ лучшее из части F0 (в которой не по-винно быть катионов Ba²⁺ и Cu²⁺). Бор обнаруживаем, как описано в опыте 11.2.2.

24. Выявление СrО₄^2- (или Сr₂О₇^2-). Применяем реакции, изучены для анализа катионов (например, бензидиновая, реакция 4.3.3).

25. Выявление SО₄^2-. Поскольку на этом этапе работы как-растворенный может остаться не только осадок ВаSО₄, но и, например, SіО₂, то осадок следует проверить на наличие в нем сульфат-ру - по реакции «серной печени», 11.9.3).

26-27. Осаждения 3-й группы и выявления S^2-. Желтый осадок, выпадающий за операцией 26 является признаком иона S^2-. Чтобы это проверить, осадок смочим каплей раствора CuSО4. Осадок CdS имеет сменить цвет на черный. Ион В(ОН)₄ в этом осадке не обнаруживают.

28. Выявление S₂О₃^2-. Раствор иона І₃^- в этих условиях может обесцветить только ион S₂О₃2. Образование неустойчивого фиолетового комплекса Fe(S₂O₃)₂^- наблюдаем, если отсутствует SCN^-.

28a. Изъятие S₂О₃^2-. Обнаружив S₂О₃^2-, его разрушаем во всем объеме F26, нагревая последний из раствором Н₂SО₄, с (Н₂SО₄)=3 моль/л, пока не исчезнет запах SО₂. Серу выпавшую отделяем.

29-31. Выявление SСN. Часть раствора, содержащего четвёртой и пятой группах анионов, но без S₂О₃^2-, обрабатываем избытком рас-на AgNO₃. Промытый осадок стряхиваем с насыщенным раствором NaCl. Из-за смещения равновесия реакции

AgSCN(s) + Cl^‑ D AgCl(s) + SCN^‑

в растворе устанавливается небольшая концентрация ионов SCN^-, которую обнаруживаем за бледно-розовой окраской, когда добавляют каплю раствора FeCl₃.

32-33. Разрушение SCN^- и получения раствора галогенидив. Поскольку SCN^- мешает выявлению ионов галогенидив, то его следует удалить, прокаливая осадок Р29,

2 AgSCN(s) + 4 О₂ D 2 Ag(s) + 2 CО₂ + 2 SО₂ + N₂.

Галогениды аргентуму в этих условиях стоплюються, не меняясь химически. Если в дальнейшем стоплену остальные осадка подвергнуть действию Zn и H₂SO₄, то в раствор переходят ионы галогенидов, например,

2 AgI(s) + Zn(s) + 2 H⁺ D 2 Ag(s) + Zn²⁺ + I^‑.

34-35. Выявление І^- и Br^-. І^- и Br^-, контактируя с Сl₂, спо-чала образуют свободный I₂, что, растворяясь в СCl₄, окраску-ет слой последнего в фиолетовый цвет. Избыток Сl₂ обесцветит раствор

I₂ + 5 Cl₂ + 6 H₂O D 2 IO₃^‑ + 10 Cl^‑ + 12 H⁺,

 

а бром окисляется до элементного состояния

2 Br^‑ + Cl₂ D Br₂ + 2 Cl^‑,

окрашивая слой СCl₄ в желтый цвет.

36-38. Выявление Cl^-. Из смеси AgCl(s) и AgI(s) раствор NН₃ действует только на AgCl(s) с произведением растворимости, гораздо больше, чем для AgI(s). Итак, если AgBr(s) отсутствует, то Р36 обрабатывают раствором с с (NН3)=3 моль/л. Подкисляющее полученный раствор, муть наблюдаем лишь при наличии Cl^-. Для смеси AgCl(s) и AgBr(s) раствор только NН₃ как средство отделения никак пригоден, так как он заметно растворяет AgBr(s). Тогда принимаем реактив Фаургольта (Ag⁺ - буферный раствор с превосходящими компонентами Ag(NН₃)₂⁺ и NН₃). Наличие в нем продукта растворения, иона Ag(NН₃)₂⁺, ослабляет растворимость как AgCl(s), так и AgBr(s). Последний почти не растворяется, позволяя вы-явить ион Cl^- в присутствии Br^-.

39. Отделение 4-й группы анионов от 5-й. К F26 добавляем AgАс, пока осаждения не будет полным. Осадок отбрасывают (в банку для сбора солей аргентума), так четвёртую группу уже проанализированно. В растворе обнаруживаем пятую группу анионов.

40. Выявление NО₂^-. Используем весьма чувствительную реакцию Ґрисса (опыт 11.7.1), где образуется розовый краситель - п-сульфобензоазонафтиламин. Можно также воспользоваться «ре-цию на кольцо», которая известна как реакция на ион NО₃^- (опыт 11.6.1). В отличие от только что упомянутой реакции, здесь вместо концентрир ной Н₂SО₄ следует использовать разведенную или НАс. Поскольку отдельных слоев жидкости здесь не образуется, результатом будет не кольцо, а бурая окраска всего раствора.

41. Отделение NО₂^-, что мешает выявлению NО₃^-, удобно осуществлять действием реактива Мартинченко-Красивицького (опыт 11.7.3. Слагаемое NаОН после реакции осаждает избыток реагента, а в растворе ищем NО₃^- и ClО₃^-. Если нитритон отсутствует, то к F39 добавляем (NН₄)₂SО₄ и кипятим в течение 30 мин. При этом NО₂^- изымается за реакцией

NH₄⁺ + NO₂^‑ D N₂(g) + 2 H₂O.

Однако в определенной степени происходит и преобразование NO₂^- в NO₃^-,

3 NO₂^‑ + H₂O D NO₃^‑ + 2 NO + 2 OH^‑,

поэтому этот процесс нельзя считать вполне удовлетворительное.

42-45. Выявление NO_3-. К F41 можно применить реакцию «бурого кольца» (опыт 11.6.1). Поскольку F41 по сравнению с F0 весьма разбавленным, а реакция не является достаточно чувствительной, то рекомен- дуем, випарившы его, предварительно сконцентрировать раз в 5-8 и осуществить еще одну реакцию обнаружения NO₃^- через восстановление в NН₃ (опыт 11.6.2). Ион ClО₃^- при этом восстанавливается до Cl^-, который можно обнаружить описанными выше реакциями (опыт 11.3.1).

46-49. Выявление Ас^-. Операция 46 подобна окисления SO₃^2- в операции 5. Иначе запах SO₂(g) мешать выявлению продуктов Ас^- за их запахом. Окислители опасны, потому что могут разрушать реагентов для реакций определения Ас^- (особенно с С₂Н₅ОН в среде концентрированной Н₂SO₄ в операции 49). Зови-чайно, осаждая ионы, мешающие должны добавлять (к пов-ноты процесса) не ацетаты соответствующих катионов, а хлориды или (если хлориды отсутствуют в лаборатории) нитраты. Операции 48 и 49 осуществляем, как описано в опытах 11.4.1 и 11.4.2.

 

 

ВОПРОСЫ К КОЛЛОКВИУМА ПО ТЕМЕ «КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ КАТИОНОВ И АНИОНОВ»

Отвечая на вопрос, приводите, где необходимо, уравнения реакций и теоретические обоснования на их основе.

Кислотно-основная схема систематического анализа катионов

1) Что такое групповой реактив?

2) Какие реагенты называют селективными, специфическими?

3) Что такое проба на полноту осаждения? Почему она нужна?

4) Какой реактив является групповым на первом аналитическую группу? Почему NaCl или NH₄Cl?

5) Очередность выпадения осадков хлоридов 1-й аналитической группы катионов.

6) Выбор концентрации группового реагента.

7) Возможно практически полностью осадить катион Pb2 + действием HCl?

8) Как выполняют реакцию открытия Рb²⁺ действием KI?

9) Как удалить PbCl₂(s) из осадка хлоридов катионов 1-й группы?

10) О чем свидетельствует полное растворение осадка хлоридов арґентуму, ртути (I) и свинца при извлечении из него PbCl₂(s)?

11) На чем основывается растворения осадка AgCl(s) в растворе аммиака?

12) Что произойдет при действии раствора аммиака на осадок Hg₂Cl₂(s)?

13) Из осадка хлоридов 1 й группы изъяли хлорид свинца. Остаток полностью растворяется в растворе аммиака? Что наглядно в системе?

14) Как разрушают комплекс аргентума с аммиаком? Что при этом наблюдается?

15) Доказать расчетами, что разводя раствор AgCl(s) в концентрированной НCl, снова получаем осадок AgCl(s).

16) Какие осложнения в анализе вызывает большая концентрация ионов хлорида?

17) Какие осложнения вызывает ион Hg₂²⁺ в исследуемом растворе?

18) Возможно ли использовать ионы сульфида, чтобы выявить катион Pb²⁺? Или мешать образования Ag₂S(s)?

19) Какая сопоставима растворимость сульфатов различных катионов 2-й группы?

20) Как снизить растворимость сульфата кальция?

21) Как переводят в раствор сульфаты катионов 2-й группы?

22) Как растворяют карбонаты катионов 2-й группы?

23) Каким реактивом проявляют Ва²⁺ при наличии Sr²⁺ и Ca²⁺?

24) Какие условия практически полного осаждения BaCrO4(s) действием К₂Cr₂O₇?

25) Почему устраняют катион Ва²⁺ перед обнаружением Sr²⁺ и Са²⁺?

26) Почему при действии «гипсовой воды» на катион Sr²⁺ образуется не осадок, а только «муть» SrSO₄?

27) Как выполняют микрокристаллоскопических реакцию на ион Са 2+?

28) Как устранить Pb²⁺ с осадка сульфатов катионов 2-й группы?

29) Почему следует устранить сульфат свинца осадка сульфатов 1-й и 2-й групп?

30) Для чего, осаждая сульфаты Ca²⁺, Sr²⁺ и Ba²⁺, добавляют этанол?

31) Реакции отделения и обнаружения катионов 1-й и 2-й групп.

32) Как проводить анализ, если «задача» содержит осадок? Которые могут возникнуть осложнения?

33) Какой из осадков выпадет первым, если смешать:

а) раствор с с (I^-)=0,1 моль/л и с (Cl^-)=0,3 моль/л с раствором с (AgNO₃)=1,0 моль/л;

б) раствор с с (Ag⁺)=0,1 моль/л и с (Pb²⁺)=0,3 моль/л с раствором с (HCl)=1,0 моль / л;

в) раствор с с (CrO₄^2-)=0,3 моль/л и с (CO32)=0,1 моль/л с раствором с (Pb(NO₃)₂)=0,5 моль/л;

г) раствор с с (Ag)=0,01 моль/л и с (Pb²⁺)=0,1 моль/л с раствором с (KI)=1,0 моль/л.

34) Какое свойство гидроксидов катионов 3-й группы позволила выделить их в отдельную аналитическую группу?

35) Для каких катионов 3-й группы характерны окислительно-восстановительные превращения?

36) Какие анионы образуются при окислении Cr³⁺ в щелочной среде? В кислой среде?

37) Как получают Al(OH)₃(s) и Sn(OH)₄(s) из раствора алюмината и станната?

38) Каким реактивом отделяют Zn²⁺ от других катионов 3-й группы?

39) Почему перед реакцией на хром с бензидином необходимо раствор, обработанный щелочью и перекисью водорода, нагревать, пока не прекратится выделение кислорода?

40) О чем свидетельствует отсутствие окраски раствора смеси катионов 3-й группы?

41) В среде проявляют ион цинка действием дитизона?

42) Почему, проявляя цинк действием (NH₄)₂[Hg(NCS)₄], добавляют очень разбавленный раствор CoCl₂?

43) С какой целью, проявляя Al³⁺ ализарином капельным методом, добавляют K₄[Fe(CN)₆]?

44) Какие свойства гидроксидов 4-й группы?

45) Почему, разделяя катионы 3-й и 4-й групп, кроме избытка щелочи, рекомендуют добавить пероксид водорода?

46) На чем базируется отделения Mg²⁺ от других катионов 4-й группы?

47) Какое свойство спoлук Sb (III) и Sb (V) является основой их обнаружения?

48) Какие катионы 4-й группы можно обнаружить, употребляя окислительно-восстановительные реакции?

49) Какие катионы 4-й группы можно обнаружить дробным методом?

50) При действии щелочей на смесь катионов 4-й группы выпал белый осадок. Какие катионы отсутствовали в растворе?

51) Какова роль Н₂О₂ при растворении MnO(OH)₂(s) в разбавленных растворах?

52) Какова роль нитрата арґентуму при окислении Mn²⁺ пероксодисульфатом аммония (NН₄)₂S₂O₈?

53) Какой ион образуется при реакциях Mn²⁺ с сильными окислителями в кислой среде? Каково его окраску?

54) Как разделить смесь: Fe²⁺, Mn²⁺, Mg²⁺?

55) Действием какого реагента можно разделить основные соли Bi(III) и Sb(III)?

56) По какой свойством катионы 5-й группы выделяют в отдельную группу?

57) Почему амминокомплексы Со(III) образуется только при значительном избытке аммиака?

58) В какой цвет окрашены амониакаты катионов 5-й группы?

59) Что произойдет при подкислении амминокомплексы Cu(II)? Как при этом изменится окраска раствора?

60) Каким реактивом возможно осадить ионы меди как их сульфид?

61) Какие условия образования комплекса Со(NCS)₄^2-?

62) Какой характер взаимодействия солей ртути (II) с иодид ка-лию?

63) Действием концентрированного раствора аммиака на смесь катионов 5-й группы получено бесцветный раствор. Какие катионы отсутствуют в смеси?

64) Какими реагентами можно разделить такие катионы: Zn²⁺ и Cu²⁺; Al³⁺ и Ni²⁺; Mg²⁺ и Cd²⁺; Mg²⁺ и Fe³⁺; Cu²⁺ и Cd²⁺?

65) Какие катионы могут быть в анализируемой смеси, растворяя ее в воде, образуется белый осадок?

66) Действуя на смесь катионов 3-5 групп избытка щелочи и перекиси водорода, образовавшегося черно-белый осадок. Какие катионы могли это вызвать?

67) Как растворить осадки Fe(OH)₃, Мg(OH)₂,Cd(OH)₂, MnO(OH)₂?

68) Чем отличается 4-a группа катионов кислотно-основного классификации от других групп?

69) Почему, проявляя К⁺ Гидротартрат натрия, необходимо нейтральную среду?

70) Возможно ли катион К⁺ осадить винной кислотой практически полностью?

71) Возможно ли выявить катион К⁺ при наличии катиона NH⁴⁺?

72) Возможно ли выявить катион Na + при наличии катиона NH4 +?

73) Какая из реакций обнаружения катиона NH⁴⁺ является специфической?

74) Почему, проявляя NH⁴⁺ через выделение NH₃, следует нагреть раствор и смочить индикаторная бумага?

75) Какие реактивы используют, чтобы выявить К⁺?

76) Как обнаруживают Na⁺ действием UO₂Ac₂ микрокристаллоскопических методом?

77) Почему, анализируя смесь катионов 6-й группы, сначала обнаруживают катион NH₄⁺?

78) Как устранить катион NH4 + с анализируемого раствора?

79) Как проверить, полностью устранены ион NH₄⁺?

80) Схема анализа смеси катионов 1-2 аналитических групп.

81) Схема анализа смеси катионов 3-й аналитической группы.

82) Схема анализа смеси 4-5 аналитических групп.

Другие схема систематического анализа катионов

83) Сероводородная схема систематического анализа катионов

а) назовите групповые реагенты и состав групп;

б) свойства объединяют катионы в группы?

84) Фосфатно-амониакова схема систематического анализа катионов

а) назовите групповые реагенты и состав групп;

б) свойства объединяют катионы в группы?

85) Какие преимущества и недостатки кислотно-основного, сероводородной и фосфатно-амониаковои схем систематического анализа?

86) Какие органично реагенты применяют в качественном анализе катионов?

87) По каким реакциями проявляют катионы дробным методом?

Систематический качественный анализ анионов

88) Какие особенности анализа анионов по сравнению с анализом катионов?

89) Назовите групповые реагенты и состав групп систематического анализа анионов.

90) Что такое «водяной вытяжка» и «содовая вытяжка»?

91) Предварительные испытания на присутствие окислителей, восстановителей, летучих и неустойчивых соединений. Их необходимость и суть.

92) Схема анализа смеси анионов 1-й аналитической группы.

93) Схема анализа смеси анионов 2 и 3-й аналитических групп.

94) Схема анализа смеси анионов 4 и 5-й аналитических групп.

95) По каким реакциями обнаруживают анионы CO32-; PO43-; CrO₄^2-; BO₂^-; Cl^-; Br^-; I; NO₂^-; NO₃^-. Обоснуйте их условия.

96) Какие анионы препятствуют выявлению PO₄^3- по реакции с молибдата аммония дробным методом?

97) Какие анионы можно обнаружить реакцией «серное печенье»? Как ее применить, чтобы выявить ион SO₄^2-.

98) Почему ион I- окисляется хлорной водой до IO₃^-, а Br^- ион не окисляется до BrO₃^-?

99) Какой состав реактивов Фаургольта и Грисса? Продукты реакций?

 

МОДУЛЬ 1.

Примеры решения задач

1.Запишите значения констант следующих равновесий:

1) H₂AsO₄^- D HAsO₄^2- + H⁺;

1) AgCNS ↓ + 2CNS^- D Ag(CNS)₃^2-;

2) SrCrO4 ↓ + H⁺ D HCrO₄^- + Sr²⁺.

Решение:

1) H₂AsO₄ HAsO₄^2- + H⁺.

Это константа диссоциации мишяковои кислоты по второй ступенью. Из таблиц констант находим:

AsO ₄ ^3‑, арсенат‑ион

H⁺ lg K _H1 = 11,50, D H = ‑27,6; lg K _H2 = 6,96, lg K _H3 = 2,24.

Учитываем связь между константами диссоциации и конс- тант протонирования:

K_a2 = K_H2^-1 =10^-6,96

ЗДМ: K_a2 = .

2) AgCNS ↓ + 2CNS^- D Ag (CNS)₃^2-

Равновесие состоит из двух процессов:

1) Равновесие растворения осадка с константой произведения растворимости

1. AgCNS↓ D Ag⁺ + CNS^-, K_S = 10^-11,97

2) равновесие комплексообразования с общей константой b₃

2. Ag⁺ + 3CNS^- Û Ag(CNS)₃^2-, b₃ = K₁·K₂·K₃ = 10^9,5

Суммарный процесс:

AgCNS↓ + Ag⁺ + 2 3CNS^-Û

Û Ag⁺ + CNS^-+ Ag(CNS)₃^2-, K_S · b₃ = 10^-2,47

(Константа суммарного процесса равна произведению

K_S · b₃ = 10^-11,97 · 10^9,5 = 10^-2,47)

ЗДМ:

3) SrCrO₄↓ + H⁺ D HCrO₄^- + Sr²⁺.

Это уравнение состоит из:

равновесия растворения осадка с константой произведения рас-силу

SrCrO₄↓ D Sr²⁺ + CrO₄^2-, K_S =10^-4,65

и равновесия протонирования: по первой ступенью

CrO₄^2- + H⁺ D HCrO₄^-, K_Н1 = β_H1 = 10^3,17

SrCrO₄↓ + H⁺ D HCrO₄^- + Sr²⁺, K_S · K_Н1 = 10^-4,65 · 10^3,17 =

=10^-1,48 =

 

2. Какой из осадков выпадет первым, если осаждать смесь Катио-нов одинаковых концентраций, с=0,1 моль/л, (Ag⁺; Hg₂²⁺; Pb²⁺) IO₃^-?

Решение:

Запишем уравнение закона действующих масс

AgІО₃↓ D Ag⁺ + ІО₃^-, K_S = [Ag⁺ ] + [ІО₃^-] = 10^-7,51;

Hg₂(IO₃)₂↓ D Hg₂²⁺ + 2 ІО₃^-, K_S = [Hg₂²⁺]·[ІО₃^-]² = 10^-17,89;

Pb(IO₃)₂↓ D Pb²⁺ + 2 ІО₃^-, K_S = [Pb²⁺]·[ІО₃^-]² = 10^-12,61;

[IO₃^-]_Ag+ = K_S /[Ag⁺] = 10^-7,51/10^-1 = 10^-6,51;

[IO₃^-]_Hg2+ = (K_S / [Hg²⁺])^1/2 = (10^-17,89/10^-1)^1/2 = 10^-8,44;

[IO₃^-]_Pb2+ = (K_S /[Pb²⁺])^1/2 = (10^-12,61/10^-1)^1/2 = 10^-5,65.

Ответ: первым будет выпадать Hg₂(IO₃)₂↓, вторым - AgIO₃↓, третьим - Pb(IO₃)₂↓.

3. Вычислить рН насыщенного раствора СО₂­, если его раствор ность при 20⁰С составляет 2,2 г/л.

Дано:

S = 2,2 г / л

_____________________

рН -?

Решение: Для расчета молярной концентрации используем уравнения: где, n - количество вещества, m - масса, M=44 - молярная масса, , V - объем раствора, , =0,05 моль/л,

H₂CO₃ D СО₂­+ H₂O

H₂CO₃ D H⁺ + HCO₃^-, K_Н2 = 10^-6,35;

C 0.05 - -

DC -x +x +x

[ ] 0.05-X X x

ЗДМ: ;

x» ,

рН = -lg 10^-3,83 = 3,83.

Ответ: рН = 3,83.

 

Задачи для самостоятельного решения