4.
Ализарин – 1,2 – дигидроксиантрахинон С
14
Н
6
О
2
(ОН)
2
Выполнение: В щелочной среде гидроксид алюминия образует с ализарином внутрикомплексное соединение ярко-красного цвета – «алюминиевый лак».
Проведению реакции мешают многие катионы. В их присутствии реакцию выполняют следующим образом: на кусочек фильтровальной бумаги поместите 1 каплю анализируемого раствора (соли Al
3+
).
Затем несколько раз коснитесь пятна капилляром с раствором K
4
[Fe(CN)
6
], который переводит мешающие ионы в осадок. К центру пятна прикасаются капилляром с водой, перемещающей ионы Аl
3+
на периферию. После этого, бумажку некоторое время подержите над склянкой с концентрированным раствором аммиака NH
4
OH. Затем по периферии пятна нарисуйте крест капилляром с раствором ализарина и снова подержите бумажку над парами аммиака. Затем пятно осторожно подсушите над плиткой. В присутствии Аl
3+
появляется красно-розовая окраска алюминиевого лака. Уравняйте реакции и запишите в ионном виде.
Al(NO
3
)
3
+ NH
4
OH = Al(OH)
3
↓+ NH
4
NO
3
Al(OH)
3
↓ + C
14
H
6
O
2
(OH)
2
=Al(OH)
2
C
14
H
6
O
2
(OH)↓ + H
2
O
14
Условия обнаружения Проведению реакции мешают многие катионы (Fe
3+
, Cr
3+
, Sn
2+
, Mn
2+
, Cu
2+
и др.), поэтому, следует проводить реакцию строго по методике.
5.
Алюминон
Алюминон - аммонийная соль ауринтрикарбоновой кислоты
C
22
H
11
O
9
(NH
4
)
3
Название - аммония ауринтрикарбоксилат
Брутто-формула (система Хилла): C
22
H
23
N
3
O
9
Внешний вид: красно-коричневые кристаллы
Выполнение:
1
способ. К 2-3 каплям кислого раствора соли алюминия прибавить 2-3 капли 0,01%-ного раствора алюминона, нагреть на водяной бане и прибавить раствор аммиака до запаха и 2-3 капли раствора
(NH
4
)
2
CO
3
. Выпадают хлопья красного цвета.
2
способ. На полоску фильтровальной бумаги наносят 1 каплю раствора алюминона, 1 каплю буферного раствора (рН 4–5 – можно использовать уксуснокислую или аммиачную среду) и 1 каплю раствора алюминия. Через 10–15 секунд наблюдают появление интенсивно красного окрашивания.
Условия проведения: Реакции обнаружения мешают катионы Ca
2+,
Fe
3+
, Cr
3+
6.
Реакция с нитратом кобальта Co(NO
3
)
2
Выполнение: Реакция основана на образовании тенаровой сини (фармакопейная) - смешанный оксид алюминия и кобальта синего цвета. К 6 каплям сульфата алюминия A1 2
(SO
4
)
3
прибавьте столько же нитратом кобальта Co(NO
3
)
2
. Нагрейте. Должен выпасть осадок синего цвета.
A1 2
(SO
4
)
3
+ Co(NO
3
)
2
→ Со(А1О
2
)
2
+ NO
2
+ SO
3
+ O
2
Напишите уравнение реакции в молекулярном и ионном виде.
Реакции катиона Cr
3+
7.
Групповой реактив – NaOH (гидроксид натрия)
Выполнение:
1)
к 6 каплям хлорида хрома (III) CrCl
3
прибавьте 18 капель гидроксида натрия NaOH. Выпадает серо- зеленый осадок гидроксида хрома Cr(OH)
3
. Напишите уравнение реакции в молекулярном и ионном виде.
2)
К полученному осадку добавьте избыток гидроксида натрия. Вы увидите, что осадок растворился.
(если реакция не идет, нагреть пробирку) Дайте объяснение.
Сr(OH)
3
+ NaOH = Na [Al (OH)
4
] тетрагидроксохромат натрия
Сr(OH)
3
+ NaOH = NaCrO
2
+ Н
2
О метахромит натрия
Уравняйте реакцию и запишите в ионном виде.
3)
Дальше в эту же пробирку прилейте немного воды и нагрейте (в водяной бане или над пламенем горелки). Дайте объяснение. Напишите уравнения реакции.
8.
Бензидин
Название: Бензидин (4,4'-диаминодифенил)
Химическая формула: C
12
H
12
N
2
Внешний вид: белые или слегка желтоватые мелкоигольчатые кристаллы, темнеющие на свету и воздухе. Трудно растворим в воде, легко — в спирте и эфире. Впервые получен в 1845 г. Н. Н. Зининым.
Выполнение: К 2-3 каплям раствора соли хрома (III) прибавить раствор щелочи до растворения выпавшего осадка Cr(ОН)
3
, 2-3 капли перекиси водорода и нагреть, пока окраска из зеленой не перейдет в желтую (если окраска не переходит в желтую, добавить еще щелочи и перекиси). На фильтровальную бумагу нанести каплю полученного раствора хромата и каплю бензидина (в 30%-ном уксуснокислом растворе). Появляется синее пятно.
Условия проведения. Эту реакцию можно использовать для дробного обнаружения Cr
3+
в смеси других катионов.
9.
Реакция окисления Cr
3+
пероксидом водорода.
15
Выполнение: 1)
к 2-3 каплям раствора соли хрома (III) добавляют 4-5 капель 2 н. раствора NaOH, 2-3 капли 3%-ного раствора H
2
O
2
и нагревают до перехода окраски из зеленой в желтую.
CrCI
3
+ 3NaOH = Cr(OH)
3
↓ + 3NaCI
Cr(OH)
3
↓ + NaOH = NaCrO
2
+ 2H
2
O
2 NaCrO
2
+ 3H
2
O
2
+ 2NaOH = 2 Na
2
CrO
4
(желтый) + 4H
2
O
2)
К части раствора после его охлаждения добавляют раствор HNO
3
до появления оранжевой окраски.
Затем приливают 6-8 капель смеси эфира с изоамиловым спиртом и 2-3 капли раствора пероксида водорода. Смесь перемешивают. Появление интенсивно-синей окраски органического слоя указывает на образование надхромовой кислоты H
2
CrO
6
Реакции катиона Zn
2+
10.Групповой реактив – NaOH (гидроксид натрия) Выполнение: 1)
к 6 каплям соли цинка прибавьте 10 капель гидроксида натрия NaOH. Выпадает белый осадок гидроксида цинка Zn(OH)
2
. Напишите уравнение реакции в молекулярном и ионном виде. Осадок разделите на 2 пробирки.
2)
В первую пробирку к полученному осадку добавьте избыток гидроксида натрия. Вы увидите, что осадок растворился (если реакция не идет, нагреть пробирку). Дайте объяснение.
3)
Во вторую пробирку добавьте 8 капель соляной кислоты HCl. Вы увидите, что осадок растворился.
Дайте объяснение. Напишите уравнение реакции. Уравняйте реакцию и запишите в ионном виде.
11.Реакция с тетрароданомеркуратом аммония в присутствии соли кобальта. Выполнение: К 2-3 каплям тетрароданомеркурата аммония прибавить 1 каплю очень разбавленного
CoCl
2
и потереть стенки пробирки палочкой. При этом не должен выпадать голубой осадок. Если осадок выпал, значит, взята слишком большая концентрация соли кобальта, тогда нужно все сделать вновь с меньшей концентрацией CoCl
2
. Затем в ту же пробирку добавить 1-2 капли раствора соли цинка и опять потереть палочкой стенки пробирки. Быстро выпадает голубой осадок, состоящий из смеси солей Co(Hg(SCN)
4
)- голубой Zn(Hg(SCN)
4
) –белый.
Co
2+
+ (Hg(SCN)
4
) → Co(Hg(SCN)
4
)↓
Zn
2+
+ (Hg(SCN)
4
) → Zn(Hg(SCN)
4
)↓
Роль цинка заключается в том, что образуемый им белый осадок как затравка ускоряет выпадение синего осадка соли кобальта. Реакция проводится в слабокислом растворе.
12.Реакция с раствором аммиака. ZnCl
2
+ 2NH
3
˙ Н
2
О = Zn(OH)
2
↓ + 2NН
4
Cl
Осадок растворим в избытке NH
3
с образованием аммиаката цинка:
Zn(OH)
2
+ 4NH
3
˙ Н
2
О = [Zn(NH
3
)
4
](OH)
2
+ 4Н
2
O
Эта реакция позволяет отделить Zn
2+
от других катионов III группы.
Проделайте эту реакцию еще раз в соответствии с табл.1 со всеми катионами в параллели.
13.Реакция с дитизоном (дифенилтиокарбазоном) Выполнение: 2–3 капли исследуемого раствора помещают в пробирку, прибавляют 10 капель ацетатного буферного раствора с рН = 4–5, 4–5 капель 1 М раствора Na
2
S
2
O
3
(для осаждения Sn
2+
и связывания ионов Ag
+
, Pb
2+
, Cu
2+
) и 1–2 мл 0,002 % раствора дитизона в хлороформе. В присутствии Zn
2+
цвет слоя органического растворителя после встряхивания пробирки меняется с зеленого на розовый. Реакцию можно также проводить капельным путем.
Условия проведения: Ионы Zn
2+
с раствором дитизона в хлороформе дают ярко-красное окрашивание.
Реакция очень чувствительная. Однако её проведению мешают многие ионы. Их мешающее действие можно устранить предварительным добавлением щелочи, при котором эти ионы выпадают в осадок в виде гидроксидов, а ион цинка остается в растворе или проведением реакции в присутствии Na
2
S
2
O
3
5.Обработка результатов занятий. Данные,
полученные в ходе лабораторной занятий, заносятся и оформляются в виде таблицы, как в лабораторной работе №3.
6.Контрольные вопросы. 1.
В чем особенность катионов 4 группы? Какой у них групповой реактив?
2.
Как правильно проводить открытие катиона алюминия с реактивом ализарин в присутствии других катионов?
16 3.
Предложите схему анализа смеси катионов 4 группы.
4.
Дан бесцветный раствор смеси ионов 4 группы. Какого иона нет в растворе?
5.
На какой реакции основано отделение 4 группы катионов от 5 и 6 групп?
17
Лабораторное занятие№ 6. Реакции катионов V группы (Fe2+, Fe3+, Mn2+, Mg2+) Цель занятий: Провести качественные реакции катионов V группы
Задачи: 4.
Изучить катионы V группы.
5.
Провести реакции с групповым реактивом и специфические реакции.
6.
Сделать выводы.
1.Техника безопасности при проведении лабораторных занятий. 1.1.
На занятие в химико-аналитические лаборатории допускаются лица, прошедшие инструктаж по технике безопасности в лаборатории.
1.2.
При занятиях в химической лаборатории необходимо надевать халат из хлопчатобумажной ткани.
1.3.
При проведении химических реакций необходимо соблюдать правила безопасной занятий с кислотами, щелочами, стеклянной посудой и электронагревательными приборами.
1.4.
Занятие с летучими растворителями, как аммиак, соляная кислота и другими концентрированными растворами должна вестись только в вытяжном шкафу под тягой.
1.5.
Пользоваться реактивами и стеклянными пробирками аккуратно.
1.6.
Под электрическую плитку положить электроизолирующую прокладку.
1.8. После окончания занятий необходимо отключить электроэнергию, газ и воду во всех помещениях.
2.Оборудование и реактивы. 3.Реактивы: FeCl
3
, FeSO
4
, Mg(NO
3
)
2
, Mn(NO
3
)
2,
NaOH, HCl, Na
2
CO
3
, NH
4
OH (концентрированный),
K
4
[Fe(CN)
6
], K
3
[Fe(CN)
6
], реактив Чугаева, Na
2
HPO
4
, HNO
3
KSCN, кристаллические соли хлорида аммония.
4.Химическая посуда: пробирки, стеклянные палочки, индикаторная бумага, горелка, фильтровальная бумага, плитка, водяная баня
3.Теоретические положения К 5-й аналитической группе относятся катионы: Fe
2+
, Fe
3+
,Mn
2+
, Mg
2+
, Bi
3+
Ион Fe
2+
окрашен в светло-зелёный цвет, в разбавленных растворах бесцветный, Mn
2+
- в розовый, в разбавленных растворах бесцветный, Fe
3+
- в жёлтый. Ион Mg
2+
бесцветен. Групповым реактивом на 5- ю группу катионов является едкая щёлочь NaOH или КОН
, так как она образует с ними осадки гидроксидов. Постоянную степень окисления +2
имеет только ион магния, поэтому в реакции окисления – восстановления он не участвует. Так как в процессе анализа обычно происходит окисление иона Fe
2+
до иона Fe
3+
(это окисление идет постепенно и на воздухе), то открытие Fe
2+
всегда производится в начале анализа.
4.Ход занятий 1.Реакции с групповым реактивом - NaOH или КОН Проделайте реакции действия щёлочи на катионы Fe
2+
, Fe
3+
, Mn
2+
, Mg
2+
(берите равные количества растворов, например, по три капли). Наблюдайте за образовавшимися осадками. Запишите наблюдения и уравнения реакции.
Групповой реактив Fe2+ Fe3+ Mn2+ Mg2+ NaOH или КОН
Fe(OH)
2
зеленый
Fe(OH)
3
бурый
Mn(OH)
2
белый
Mg(OH)
2
белый
Вы обратили внимание, что цвет осадка Fe(OH)
2
из зелёного превращается в бурый, а белый осадок
Mn(OH)
2
также становится бурым? Это происходит под действием кислорода, воды и воздуха. Он окисляет Fe(OH)
2
,
Fe(OH)
3
, Mn(OH)
2
до MnO(OH)
2.
2 Mn(OH)
2
+O
2
= MnO(OH)
2
↓ бурый
4 Fe(OH)
2
+ O
2
+ H
2
O= Fe(OH)
3
↓ бурый
Какой характер имеют гидроксиды катионы 5-й группы? Кислотный? Основной? Проверьте. Для этого действуйте на осадки кислотой и щёлочью. Запишите наблюдения и уравнения реакций.
18
В присутствии солей аммония гидроксид аммония не осаждает катион магния, а катионы Fe
2+
, Mn
2+
осаждаются частично. Почему? Возьмите в пробирку раствор соли магния, несколько кристаллов
NH
4
Cl, а затем - гидроксида аммония. Осадок не выпадает. Соль NH
4
Cl используют для предупреждения образования осадка и для его растворения.
Реакция катиона Fe3+2.Реакция с жёлтой кровяной солью (с гексациано-II-ферратом калия) K4[Fe(CN)6] К трём каплям соли Fe
3+
добавьте одну каплю жёлтой кровяной соли. Запишите наблюдения, молекулярное и ионное уравнение реакции. Выпавший осадок называется
берлинской глазурью. Испытайте отношение к этому реактиву остальных катионов 5
группы и сделайте вывод, мешают ли они открытию Fe
3+
. Вы убедитесь, что другие катионы 5-й группы мешают открытию ионов реактивом
K
4
[Fe(CN)
6
]. Как устранить их мешающие влияние?
К
4
[(Fe(CN)
6
] + FeСl
3
→ Fe
4
[Fe(CN)
6
]
3
↓ + KCl
Проверьте как действует соляная кислота на осадки всех катионов с реактивом K
4
[Fe(CN)
6
]. Вы увидите, что все осадки, кроме берлинской лазури растворяются в кислоте. Какой же следует сделать вывод? Итак, чтобы открыть Fe
3+
в присутствии других катионов 5-й группы данной реакции надо предварительно подкислить раствор соляной кислотой. Проверьте действие щелочи на осадок берлинской лазури. Вместо синего осадка получается бурый осадок. Щёлочи разлагают осадок с образованием Fe(OH)
3
. Можно ли открывать ион Fe
3+
в щелочной среде.
3.Реакция с роданидом аммония. К трём каплям раствора соли Fe
3+
добавьте одну каплю раствора соли роданина аммония и наблюдайте образование кроваво-красного окрашивания.
Fe
3+
+3SCN
-
↔ Fe(SCN)
3
Реакция эта обратима. Как сместить равновесие в прямом направлении? Да, надо роданид аммония брать в избытке.
Реакция катиона Fe2+1.Реакция с красной кровяной солью ( с гексацнано-III-феррамом ) калия K3[Fe(CN)6] К трём каплям раствора соли Fe
2+
прилейте одну каплю раствора красной кровяной соли и наблюдайте образование темно-синего осадка – турнбулевой сини.
Запишите уравнение реакции в молекулярном ионном виде. Проверьте не мешают ли другие катионы открытию Fe
+2
этой реакции, подействовав на растворы их солей кровяной солью. Вы убедились, что другие катионы этой группы также дают осадок с этим реактивом. Сделайте вывод об условия проведения этой реакции.
Подействуйте на осадок турнбулевой сини щелочью. Вы видите, что подобно берлинской лазури, осадок турнбулевой сини разлагается щелочью, следовательно, щелочная среда противопоказана этой реакции.
2.Диметилглиоксим (реактив Чугаева) Реактив Чугаева образует с катионом Fe
2+
внутрикомплексную соль карминово-красного цвета состава:
[Fe(C
4
H
7
N
2
O
2
)
2
] + NH
3
Опыт. На предметное стекло поместите каплю анализируемого раствора, добавьте каплю реактива и каплю гидроксида аммония. В присутствии катиона Fe
2+
раствор окрашивается в карминово-красный цвет.
Условия проведения опыта.
1.
Реакция проводится при pH ≈ 9 (в аммиачной средe).
2.
Обнаружению катионов Fe
2+
мешают катионы Mn
2+
, Ni
2+
Реакция катиона Mn2+Водные растворы солей двухвалентного марганца имеют бледно-розовую окраску, а разбавленные растворы – бесцветны.
Реакции окисления Mn
2+
до MnO
4
19 4
4
Учитывая величину потенциала пары Mn
2+
/MnO
4
- подберите окислитель для окисления Mn
2+
до
MnO
4
-
C каким потенциалом надо брать окислитель? Изучите этот вопрос по таблице окислительно- восстановительных потенциалов.
Растворы солей марганца имеют бледно - розовую окраску, а разбавленные растворы бесцветны.
1.
Гидроксиды NaOH, KOH осаждают катион Mn
2+
с образованием белого осадка гидроксида марганца (II),
растворимого в кислотах, но нерастворимого в щелочах:
Mn
2+
+ 2OH
–
→ Mn(OH)
2
Осадок на воздухе буреет вследствие перехода катиона Mn
2+
в катион Mn
4+
при этом образуется марганцоватистая кислота MnО(ОН)
2
или Н
2
MnО
3
Опыт Возьмите в пробирку 3-4 капли раствора сульфата марганца, добавьте 3-4 капли воды и 4-5 капель раствора щелочи. Образуется белый осадок, который изменяет свою окраску до желто - бурой.
Реакция проводится при рН 9-10 2.
Аммиак осаждает катион Mn
2+
в виде Mn(OH)
2
В присутствии солей аммония осаждение не происходит, Mn(OH)
2
в отличии от MnО(ОН)
2
растворим в разбавленной серной кислоте.
Опыт Налейте в пробирку 2-3 капли раствора сульфата марганца, добавьте 2-4 капли воды и 3 капли раствора аммиака. Получается белый осадок, растворимый в минеральных кислотах и в избытке гидроксида аммония (особенно в присутствии солей аммония).
Условия проведения опыта.
1.
Реакция проводится при рН 9-10 2.
Наличие катионов NH
+
способствует растворению осадка.
3.
Окисление катиона Mn
2+
в анион MnО
–
Эта реакция имеет очень большое значение для обнаружения катиона Mn
2+
, т.к. позволяет открывать его в присутствии катионов всех аналитических групп. В качестве окислителей можно использовать оксид свинца РвО
2
, персульфат аммония (NH
4)2
S
2
O
8
и другие окислители с окислительно - восстановительным потенциалом выше
Окисление оксидом свинца:
2Mn(NO
3)2
+ 5 РвО
2
+ 6 HNO
3 2HMnO
4
+ 5Рв(NO
3)2
+ 2 H
2
O
2 Mn
2+
+ 5 РвО
2
+ 4H+
MnO
4
+ 5Рв
2+
+ 2 H
2
O
Опыт. Возьмите в пробирку немного оксида свинца РвО
2
, добавьте туда 5-7 капель азотной кислоты и нагрейте. Через 1-2 мин. отцентрифугируйте оксид свинца(IV), обратите внимание на окраску раствора.
Если окраска раствора будет малиновой, то оксид свинца содержит следы марганца и для опыта непригоден. Если же окраска отсутствует, то прибавьте каплю разбавленного в десять раз исследуемого на катион Mn
2+
раствора и перемешайте его.
Условия проведения опыта.
1.
Реакция должна проводиться при рН <2 2.
Хлорид марганца брать нельзя
3.
Анионы- восстановители мешают открытию ионов Mn
2+
в виде MnO
4
, поэтому их следует предварительно удалить.
4.
Умеренное нагревание способствует проведению реакции
Скачать 0.79 Mb.