Лабораторная работа 1 качественные реакции. Изучение качественных реакций на анионы
 Скачать 342.61 Kb.
|
|
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1 КАЧЕСТВЕННЫЕ РЕАКЦИИ. ИЗУЧЕНИЕ КАЧЕСТВЕННЫХ РЕАКЦИЙ НА АНИОНЫ Цель работы: провести качественные реакции на анионы и ознакомиться с их внешними проявлениями; отразить сущность процесса химическими уравнениями; научиться писать полные молекулярные, полные ионные, сокращенные ионные уравнения химических реакций Теоретическая часть Одно из важнейших применений химии – анализ веществ. Химический анализ подразделяется на качественный и количественный. Качественным анализом производится идентификация вещества и устанавливают наличие в нём тех или иных примесей. Количественным анализом устанавливается конкретное содержание основного вещества и примесей. Качественный анализ предшествует количественному определению примесей. Качественный анализ отвечает на вопрос «что?» (присутствует в веществе), а количественный – на вопрос «сколько?». Качественный анализ неорганической веществ основан на обнаружении в растворах этих веществ катионов и анионов с помощью характерных качественных реакций. Не все химические реакции пригодны для качественного анализа. Характерной называют реакцию, сопровождающуюся изменением окраски, выпадением осадка, растворением осадка или выделением газа. Характерная качественная реакция является селективной, т.е. с ее помощью данный элемент обнаруживается в присутствии большого числа других элементов. Важной характеристикой качественной реакции является ее чувствительность. Чувствительность выражается наименьшей концентрацией раствора, при которой данный элемент еще может быть уверенно обнаружен без предварительной обработки раствора с целью увеличения его концентрации. В качественном анализе аналитические реакции делят на групповые - это реакции, протекающие под действием так называемого группового реактива, и, дающие сходный внешний эффект с несколькими ионами, а также специфические - реакции, которые позволяют обнаружить данный ион в присутствии других ионов. С помощью групповых реакций та или иная аналитическая группа катионов (анионов) может быть отделена от раствора осаждением. В химическом анализе неорганических соединений, как правило, исследуют водные растворы, в которых вещества находятся в диссоциированном состоянии. Поэтому качественный анализ соли заключается в обнаружении или, как говорят, открытии, отдельных катионов и анионов. Для удобства обнаружения ионы делят на аналитические группы. В кислотно-основном методе различают шесть аналитических групп катионов и три - анионов. Специфические реакции на отдельные ионы обладают селективностью и высокой чувствительностью. В данной работе изучаются как групповые, так и специфические реакции. Таблица 1 Классификация анионов по аналитическим группам Группа Анионы Групповой реактив Образующийся продукт Внешний эффект 1 SO 4 2- , SO 3 2- , CO 3 2- , PO 4 3- , SiO 3 2- , BaCl 2 в нейтральной или в слабощелочной среде Соли бария Осадки белого цвета 2 Cl - , Br - , I - , S 2- AgNO 3 в присутствии НNO 3 Соли серебра AgCl - белый AgBr, AgI - светло-желтые Ag 2 S - черный 3 NO 2 - , NO 3 - дифениламин Растворимые в воде соли Синее окрашивание Таблица 2 Экспериментальная часть В настоящей работе необходимо проделать качественные реакции на отдельные анионы. Для этого в вашем распоряжении имеется набор необходимых химических реактивов, набор пробирок. Реактивы после проведения опыта необходимо ставить на место. Порядок расположения реактивов в штативе указан в специальной таблице, расположенной рядом со штативом. Все реактивы пронумерованы, чтобы их легче было ставить на место. С порядком расположения реактивов ознакомьтесь вместе с преподавателем. Пробирки после опытов необходимо тщательно вымыть. Опыты 1-3. Качественные реакции на анионы I группы. Опыт 1. Качественная реакция на сульфат-анионы Проведем самую известную качественную реакцию на анионы SO 2 4 Для этого поместите в пробирку 3-5 капель раствора сульфата калия К 2 SO 4 и добавьте в эту же пробирку 3-5 капель раствора хлорида бария BaCl 2 Образуется белый осадок сульфата бария. После отстаивания слейте с осадка жидкость и добавьте к осадку 2-3 капли раствора соляной кислоты. Убедитесь в том, что белый осадок BaSO 4 в ней не растворяется. Написать уравнения выполненных реакций в молекулярном и ионном (полное и сокращенное) виде. Молекулярное уравнение реакции: К 2 SO 4 + BaCl 2 = BaSO 4 + 2КCl Полное ионное уравнение реакции: 2К + +SO 4 2- + Ba 2+ + 2Cl - = BaSO 4 + 2К + +2Cl - Сокращенное ионное уравнение реакции: SO 4 2- + Ba 2+ = BaSO 4 Вывод: обнаружить сульфат-анион можно прибавлением солей бария. Выпадает белый осадок сульфата бария, нерастворимого даже в сильных кислотах Опыт 2. Качественная реакция на карбонат-анионы При выполнении реакции к 3-5 каплям раствора карбоната натрия Na 2 CО 3 добавьте 3-5 капель раствора BaCl 2 , наблюдая образование осадка ВаСО 3 После отстаивания слить с осадка жидкость и подействовать на осадок соляной (2-3 капли) или азотной кислотой, наблюдая выделение СО 2 Уравнения реакции привести в молекулярном и ионном (полное и сокращенное)виде. Молекулярное уравнение реакции: Na 2 СO 3 + BaCl 2 = Ba СO 3 + 2NaCl Полное ионное уравнение реакции: ___________________________________________________________ Сокращенное ионное уравнение реакции: _______________________________________________________________ Растворяем карбонат бария в кислотах: Ba СO 3 + 2HCl = CO 2 + BaCl 2 + H 2 O Полное ионное уравнение реакции: ___________________________________________________________ Сокращенное ионное уравнение реакции: _______________________________________________________________ Вывод: Хлорид бария BaCl 2 осаждает ионы СО 2 3 в виде белого осадка ВаСО 3 , который растворяется в соляной, азотной и уксусной кислотах с выделением углекислого газа. Опыт 3. Качественная реакция на фосфат-анионы Опыт проделывают аналогично двум предыдущим, добавлением 3-5 капель раствора хлорида бария BaCl 2 к 3-5 каплям раствора соли фосфата натрия Na 3 РO 4 . Наблюдаемый эффект, уравнения реакций (молекулярное, полное и сокращенное ионное), вывод напишите самостоятельно. ВЫВОД по опытам 1-3 Хлорид бария является групповым реагентом на анионы первой группы. Об их присутствии можно судить по образованию белого осадка соответствующих солей бария, обладающих различной растворимостью. Опыты 4-5. Качественные реакции на анионы II аналитической группы. Опыт 4. Качественные реакции на хлорид-анионы Анионы Cl - , Br - и I - обнаруживаются с помощью нитрата серебра. Нитрат серебра AgNO 3 образует с галогенид-анионами белый творожистый осадок AgCl, желтоватый осадок AgBr и желтый осадок AgI. При выполнении реакции к 3-5 каплям раствора хлорида натрия NaCl добавьте 3-5 капель раствора нитрата серебра AgNO 3 наблюдая образование белого творожистого осадка AgCl. Уравнения реакции привести в молекулярном и ионном (полное и сокращенное)виде. NaCl + AgNO 3 = Опыт 5. Действие специфических реагентов на иодид-анион Ионы меди окисляют иодид-анион до свободного йода, но не окисляют хлорид-анион. Чтобы убедиться в этом, в две пробирки налейте по несколько капель раствора сульфата меди и добавьте в одну пробирку раствор иодида калия, и а в другую – раствор хлорида натрия. Запишите наблюдаемый эффект и уравнение реакции: KI + CuSO 4 = I 2 + K 2 SO 4 + CuJ (что наблюдаем?) Это окислительно-восстановительная реакция, поэтому ионное уравнение здесь не требуется. Рассмотрите эту реакцию как ОВР, укажите окислитель и восстановитель и баланс степеней окисления NaCl+ CuSO 4 = реакция не идет ВЫВОД по опытам 4-5 сделайте самостоятельно Опыт 6. Обнаружение ионов CrO 2 4 и Cr 2 O 2 7 Образование нерастворимых солей. Ионы CrO 2 4 образуют с катионами Ва 2+ , Рb 2+ и с Ag + нерастворимые хроматы: CrO 2 4 + Ва 2+ = ВаCrO 4 (осадок желтого цвета) CrO 2 4 + Рb 2+ = PbCrO 4 (осадок желтого цвета) CrO 2 4 + 2Ag+ = Ag 2 CrO 4 (осадок кирпично-красного цвета) Выполните любой из этих трех опытов. Растворы солей этих катионов (хлорид бария, нитрат свинца, нитрат серебра - одной на выбор или по заданию преподавателя ) вы найдете в штативе с реактивами, и 3-5 капель раствора добавите к 3 каплям раствора хромата калия K 2 CrO 4 . При проведении реакций раствор необходимо подкислять уксусной кислотой для более полного протекания реакций. Уравнения реакции привести в молекулярном и ионном (полное и сокращенное) виде, описать наблюдаемые эффекты. Вывод: Опыт 7. Обнаружение ионов Cr 2 O 2 7 Бихромат – анион Cr 2 O 2 7 обнаружим с помощью окислительно- восстановительной реакции. При выполнении реакции в раствор K 2 Cr 2 O 7 (5-6 капель), подкисленный серной кислотой (3-4 капли), внести 1 ложечку кристаллического сульфита натрия Na 2 SO 3 (стоит отдельно!). Описать опыт и привести уравнение окислительно-восстановительной реакции. Рассмотреть баланс степеней окисления. Расставить коэффициенты. K 2 Cr 2 O 7 +Na 2 SO 3 + H 2 SO 4 = Cr 2 (SO 4 ) 3 + Na 2 SO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O Аналитическим признаком реакции является изменение окраски раствора: растворы хроматов имеют желтую окраску, растворы дихроматов – оранжевую, а растворы солей трехвалентного хрома – зеленую или фиолетовую. В выводе ответьте на вопросы: Что вы наблюдаете в ходе этой реакции? По каким внешним признакам можно судить об образовании сульфата трехвалентного хрома? Опыт 8. Качественные реакции на нитрит-ионы Нитриты в кислой среде восстанавливают перманганат калия. О наличии или отсутствии нитритов в растворе можно судить по обесцвечиванию. Для проведения опыта в пробирку добавить в указанной последовательности растворы перманганата калия, серной кислоты (по 3 капли) и затем только 1 каплю раствора нитрита натрия и слегка взболтать смесь. Что наблюдаем? Описать опыт и привести уравнение окислительно-восстановительной реакции. Рассмотреть баланс степеней окисления. Расставить коэффициенты NaNO 2 + KMnO 4 + H 2 SO 4 = MnSO 4 + NaNO 3 + K 2 SO 4 + H 2 O Вывод: Опыт 9. Обнаружение силикат-анионов: Силикат-анионы обнаруживают при добавлении к растворам его солей концентрированных кислот: при этом выпадает характерный осадок кремневой кислоты гелеобразного вида. Конц кислоты хранятся отдельно, не в штативе, будьте осторожны при выполнении этого и следующего опыта. Налейте в пробирку силикатный клей – это раствор силиката натрия Na 2 SiO 3 и добавьте несколько капель конц. соляной кислоты HCl до образования геля. Закончите уравнение реакции. Уравнения реакции привести в молекулярном и ионном (полное и сокращенное) виде. Опишите внешний вид и агрегатное состояние геля кремневой кислоты Na 2 SiO 3 + 2HCl = Опыт 10. Обнаружение ацетат-анионов: К раствору ацетата натрия добавьте 2-3 капли конц. серной кислоты. По характерному запаху выделяющейся уксусной кислоты можно судить о наличии ацетат-анионов в растворе. CH 3 COONa + H 2 SO 4 = Закончите уравнение реакции. Уравнения реакции привести в молекулярном и ионном (полное и сокращенное) виде. Опишите наблюдаемый эффект. Сделайте общий вывод по работе. Он может быть примерно таким: мы познакомились с некоторыми общими и характерными качественными реакциями на основные анионы, присутствующие, как правило, в природных водах, наблюдали их внешние проявления и усвоили суть химических процессов, протекающих при выполнении качественных реакций. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2 КАЧЕСТВЕННЫЕ РЕАКЦИИ. ИЗУЧЕНИЕ КАЧЕСТВЕННЫХ РЕАКЦИЙ НА КАТИОНЫ Таблица 1 Катионы первой группы Катион Характерные реакции Наблюдения Ag + 2AgNO 3 + Na 2 CrO 4 = Ag 2 CrO 4 + 2NaNO 3 Pb 2+ Pb(NO 3 ) 2 + 2KI = PbI 2 + 2KNO 3 Hg 2 2+ Hg 2 (NO 3 ) 2 + 2KCl = Hg 2 Cl 2 + 2KNO 3 Таблица 2 Катионы второй группы Катион Характерные реакции Наблюдения Ba 2+ BaCl 2 + Na 2 CrO 4 = BaCrO 4 + 2NaCl (реакция в присутствии CH 3 COOH) Ca 2+ CaCl 2 + H 2 C 2 O 4 Т CaC 2 O 4 + 2HCl Sr 2+ SrSO 4 + CaSO 4 = SrSO 4 + CaSO 4 “гипсовая вода” При проведении качественных реакций на катионы третьей группы обратить внимание на то, что соответствующие им гидроксиды являются амфолитами, т.е. растворяются и в кислотах, и в щелочах. Поэтому при получении амфолитов, щелочь к раствору соли следует приливать по каплям, сначала 1 - 2 капли, затем избыток. Таблица 3 Катионы третьей группы Катион Характерные реакции Наблюде ния Al 3+ Al 2 (SO 4 ) 3 +6NaOH (нед) = 2Al(OH) 3 + 3Na 2 SO 4 Al(OH) 3 +3NaOH( изб ) = Na 3 [Al(OH) 6 ] (раствор) Na 3 [Al(OH) 6 ] + NH 4 Cl( нас.р) Al(OH) 3 + NH 3 + NaCl + NaOH Zn 2+ ZnSO 4 + 2NaOH( нед ) = Zn(OH) 2 + Na 2 SO 4 Zn(OH) 2 + 2NaOH( изб ) = Na 2 [Zn(OH) 4 ] (раствор) Na 2 [Zn(OH) 4 ] +4NH 4 Cl( нас.р) [Zn(NH 3 ) 4 ]Cl 2 + 2NaCl + 4H 2 O –этой реакцией катион Zn 2+ отличается от катиона Al 3+ Cr 3+ CrCl 3 + 3NaOH( нед ) = Cr(OH) 3 + 3NaCl Cr(OH) 3 + 3NaOH( изб ) = Na 3 [Cr(OH) 6 ] (раствор) Sn 2+ SnCl 2 + 2NaOH( нед ) = Sn(OH) 2 + 2NaCl Sn(OH) 2 + 2NaOH( изб ) = Na 2 [Sn(OH) 4 ] (раствор) Na 2 [Sn(OH) 4 ] + Bi(NO 3 ) 3 + NaOH Na 2 [Sn(OH) 6 ] + Bi + NaNO 3 Таблица 4 Катионы четвертой группы Катион Характерные реакции Наблю -дения Fe 2+ 1. FeSO 4 + 2NaOH = Fe(OH) 2 + Na 2 SO 4 Fe(OH) 2 + O 2 + H 2 O Fe(OH) 3 2. FeSO 4 + K 3 [Fe(CN) 6 ] = KFe[Fe(CN) 6 ] + K 2 SO 4 Fe 2+ 1. FeCl 3 + K 4 [Fe(CN) 6 ] = KFe[Fe(CN) 6 ] + 3KCl 2. FeCl 3 + 3NH 4 CNS = Fe(CNS) 3 + 3NH 4 Cl Mg 2+ MgCl 2 + NH 4 OH + Na 2 HPO 4 + 4H 2 O = MgNH 4 PO 4 5H 2 O + 2NaCl Bi 3+ Bi(NO 3 ) 3 + NaOH( изб ) + SnCl 2 Na 2 [Sn(OH) 6 ] + Bi + NaCl + H 2 O Sb 3+ 2SbCl 3 + 3Na 2 S 2 O 3 + 3H 2 O Т Sb 2 S 3 +3H 2 SO 4 + 6NaCl Mn 2+ MnSO 4 + 2NaOH = Mn(OH) 2 + Na 2 SO 4 Mn(OH) 2 + O 2 + H 2 O Mn(OH) 4 Mn(OH) 4 MnO(OH) 2 + H 2 O Таблица 5 Катионы пятой группы Катион Характерные реакции Наблюдения Co 2+ CoCl 2 + NaOH( нед ) = Co(OH)Cl + NaCl Co(OH)Cl + NaOH( изб ) = CoCl 2 + NaCl Ni 2+ 1. NiSO 4 + 2NaOH = Ni(OH) 2 + Na 2 SO 4 2. NiSO 4 + 6NH 4 OH( изб ) = [Ni(NH 3 ) 6 ]SO 4 + 6H 2 O [Ni(NH 3 ) 6 ]SO 4 +2C 4 H 8 N 2 O 2 +4H 2 =Ni[C 4 H 7 N 2 O 2 ] 2 + NH 4 OH диметилглиоксим Cu 2+ CuSO 4 + 4NH 4 OH = [Cu(NH 3 ) 4 ] SO 4 Cd 2+ CdCl 2 + Na 2 S = CdS + 2NaCl Hg 2+ HgCl 2 + 2NaOH = HgO + H 2 O + 2NaCl Таблица 6 Катионы шестой группы Катион Характерные реакции Набл юдени я Na + NaCl + KH 2 SbO 4 = NaH 2 SbO 4 + KCl для ускорения реакции потереть палочкой о стенку пробирки K + KCl + NaHC 4 H 4 O 6 = KHC 4 H 4 O 6 + NaCl для ускорения реакции потереть палочкой о стенку пробирки NH 4 + 1. NH 4 Cl + NaOH Т NH 3 + NaCl + H 2 O 2. NH 4 Cl + 2K 2 [HgI 4 ] + 4KOH = [O(Hg) 2 NH 2 ] + 7KI + KCl + 3H 2 O реактив Несслера Опыт 1. Качественные реакции на катионы серебра Для обнаружения катионов Ag + используются его реакции с хроматом калия, щелочами и галогенидами щелочных металлов. 1. Хромат калия К 2 CrO 4 образует с ионами Ag + кирпично-красный осадок хромата серебра Ag 2 CrO 4 : 2AgNO 3 + K 2 CrO 4 = Ag 2 CrO 4 + 2KNO 3 , который растворяется в HNO 3 и NH 4 OH, но не растворяется в уксусной кислоте. 2. Гидроксиды (NaOH или КОН) образуют с ионами Ag + осадок AgOH, разлагающийся с образованием оксида серебра(I) бурого цвета: 2AgNO 3 + 2NaOH = Ag 2 O + 2NaNO 3 + H 2 O 3. Растворы хлоридов, бромидов и йодидов образуют с ионами Ag + белый творожистый осадок AgCl, бледно-зеленый AgBr и желтый AgI: AgNO 3 + NaCl = AgCl + NaNO 3 AgNO 3 + NaBr = AgBr + NaNO 3 AgNO 3 + KI = AgI + KNO 3 Осадок хлорида серебра хорошо растворяется в NH 4 OH с образованием комплексного соединения: AgCl + 2NH 4 OH = [Ag(NH 3 ) 2 ]Cl + 2H 2 O, бромид серебра растворяется в NH 4 OH частично, а йодид серебра практически нерастворим. Получив от лаборанта раствор нитрата серебра, провести все указанные реакции, написать их уравнения и указать признаки, по которым обнаруживаются катионы серебра. Сделать вывод о том, какая из реакций является наиболее чувствительной. Опыт 2. Качественные реакции на катионы ртути Щелочи образуют с солями ртути (II) желтый осадок HgO, т.к. гидроксид ртути(II) неустойчив: Hg(NO 3 ) 2 + 2NaOH = Hg(OH) 2 + 2NaNO 3 ; Hg(OH) 2 = HgO + H 2 O Иодид калия образует с ионами Hg 2+ оранжево-красный осадок йодида ртути(II), который в избытке реактива растворяется, образуя в растворе бесцветное устойчивое комплексное соединение тетрайодогидраргерат(II) калия: Hg(NO 3 ) 2 + 2KI = HgI 2 + 2KNO 3 ; HgI 2 + 2KI = K 2 [HgI 4 ]. Провести реакции, указать признаки обнаружения катионов Hg 2+ и сделать вывод о том, какая из этих реакций является более чувствительной. Опыт 3. Качественные реакции на катионы свинца 1. Иодид калия образует с ионами Рв 2+ желтый осадок йодида свинца(II): Pb(NO 3 ) 2 + 2KI = PbI 2 + 2KNO 3 Получив осадок, прибавьте в пробирку несколько капель воды и 2н. раствора уксусной кислоты и нагрейте. При этом осадок растворяется, но при охлаждении (погружении пробирки в холодную воду) PbI 2 снова появляется в виде блестящих золотистых кристаллов. Эта специфическая для Рв 2+ реакция является одной из наиболее красивых реакций в аналитической химии. 2. Хромат и дихромат калия образует с катионами Рв 2+ один и тот же осадок – хромат свинца(II) желтого цвета: Pb(NO 3 ) 2 + K 2 CrO 4 = PbCrO 4 + 2KNO 3 Pb(NO 3 ) 2 + K 2 Cr 2 O 7 + H 2 O = PbCrO 4 + 2HNO 3 Осадок растворяется в растворах щелочей, в растворе аммиака и в уксусной кислоте, а в разбавленной азотной кислоте растворяется частично. Эта реакция на ионы Рв 2+ является наиболее чувствительной. 3. Серная кислота и растворимые сульфаты осаждают ион Рв 2+ в виде белого осадка сульфата свинца(II): Pb 2+ + SO 2 4 = PbSO 4 Осадок растворим при нагревании в растворах щелочей, вследствие образования тетрагидроксоплюмбатов(II), например: PbSO 4 + 4NaOH = Na 2 [Pb(OH) 4 ] + Na 2 SO 4 Провести реакции, написать их уравнения и указать признаки обнаружения ионов свинца (II). Опыт 4. Качественные реакции на катионы бария Дихромат калия K 2 Cr 2 O 7 образует с ионами Ва 2+ желтый осадок BaCrO 4 , а не BaCr 2 O 7 , как можно было бы ожидать. Объясняется это тем, что в растворе дихромата калия имеются ионы CrO 2 4 , которые образуются в результате взаимодействия ионов Cr 2 O 2 7 с водой по обратимой реакции: Cr 2 O 2 7 + H 2 O 2СrO 2 4 + 2H + Несмотря на то, что концентрация ионов СrO 2 4 невелика, она все же достаточна для того, чтобы образовался осадок BaCrO 4 , произведение растворимости которого намного меньше, чем произведение растворимости дихромата бария: 2Ba 2+ + 2CrO 2 4 = 2BaCrO 4 При сложении обоих уравнений получают общее ионное уравнение этой специфической реакции: 2Ba 2+ + Cr 2 O 2 7 + H 2 O = 2BaCrO 4 + 2H + , по которому можно написать молекулярное: 2BaCl 2 + K 2 Cr 2 O 7 + H 2 O = 2BaCrO 4 + 2KCl + 2HCl Осадок хромата бария растворим в сильных кислотах и не растворим в уксусной кислоте. Сильная кислота НСl образуется при самой реакции, поэтому полного осаждения BaCrO 4 не происходит. Но, если к исходному раствору хлорида бария прибавить избыток ацетата натрия (CH 3 COONa), то соляная кислота будет взаимодействовать с ним с образованием слабой уксусной кислоты: CH 3 COONa + НСl = CH 3 COOH + NaCl, в которой BaCrO 4 нерастворим. Ионы Са 2+ и Sr 2+ с дихроматом калия осадков не образуют и обнаружению бария не мешают, поэтому рассмотренная реакция применяется не только для открытия ионов Ва 2+ , но и для отделения их от ионов кальция и стронция. Осадок BaCrO 4 образуется также при действии на растворы солей бария хроматом калия K 2 CrO 4 (проведите реакцию). Однако хромат калия образует такой же желтый осадок SrCrO 4 c ионами Sr 2+ , поэтому реакция уже не является специфической. Для проведения опыта необходимо внести в пробирку 2-3 капли раствора ВаСl 2 , добавить 5-6 капель раствора ацетата натрия и действовать раствором дихромата калия, наблюдая образование желтого осадка хромата бария. Опыт 5. Качественные реакции на катионы железа Железо в виде катионов Fe 2+ и Fe 3+ постоянно присутствует в грунтовых водах Западной Сибири. Для обнаружения этих катионов используется несколько высокочувствительных реакций. а) Обнаружение ионов Fe 2+ 1. Гидроксиды NaOH и КОН, а также гидроксид аммония NH 4 OH образует с ионами Fe 2+ зеленый осадок гидроксида железа(II). Осадок растворим только в кислотах, т.к. Fe(OH) 2 не обладает амфотерными свойствами. При перемешивании стеклянной палочкой зеленый осадок становится бурым вследствие окисления кислородом воздуха до Fe(OH) 3 Ход опыта. Несколько микрокристалликов сульфата железа(II) или соли Мора (NH 4 ) 2 Fe(SO 4 ) 2 6H 2 O растворить в 20 каплях воды и разделить раствор на две примерно равные части, отлив половину во вторую пробирку для проведения следующего опыта. В первую пробирку добавить 2-3 капли раствора щелочи или аммиака. Образуется нерастворимый гидроксид железа(II) светло-зеленого цвета. Перемешать раствор стеклянной палочкой. Что происходит с осадком? В отчете написать уравнения реакций образования гидроксида железа (II) и его окисления кислородом при участии воды. 2. Гексацианоферрат(II) калия образует с ионом Fe 2+ синий осадок комплексного соединения – "турнбулевой сини". FeSO 4 + K 3 [Fe(CN) 6 ] = KFe[Fe(CN) 6 ] + K 2 SO 4 Эта реакция – наиболее чувствительная на ионы железа(II). Она проводится во второй пробирке с раствором сульфата железа(II) или соли Мора добавлением (по каплям) гексацианоферрата(II) калия. Осадок обычно образуется уже после добавления первой капли этого реактива. б) Обнаружение ионов Fe 3+ 1. Гексацианоферрат(IV) калия образует с ионом Fe 3+ темно-синий осадок "берлинской лазури": FeСl 3 + K 4 [Fe(CN) 6 ] = KFe[Fe(CN) 6 ] + 3KCl Ход опыта. Поместить в пробирку одну каплю взятого из штатива раствора FeCl 3 , разбавить его водой (6-8 капель) и прибавить 1-2 капли раствора K 4 [Fe(CN) 6 ]. В отчете описать опыт и объяснить, чем отличается "берлинская лазурь" от "турнбулевой сини". Для правильного ответа на этот вопрос необходимо определить степени окисления атомов железа в обоих соединениях и ознакомиться с соответствующим материалом в учебных пособиях. 2. Роданид аммония NH 4 SCN или калия KSCN образует с ионами Fe 3+ роданид железа Fe(SCN) 3 , окрашивающий раствор в кроваво-красный цвет: Fe 3+ + 3SCN - = Fe(SCN) 3 Эта реакция наиболее чувствительная на ионы Fe 3+ , однако, она не всегда надежна, т.к. ряд веществ, образующих комплексы с ионом Fe 3+ , мешают появлению окраски. К таким веществам относятся фториды, фосфорная кислота, соли щавелевой кислоты. Провести опыт, добавляя в разбавленный раствор хлорида железа(III) роданид аммония; убедиться в появлении кроваво-красной окраски раствора. Опыт 6. Качественные реакции на катионы висмута 1. При гидролизе солей висмута(III) образуется белый осадок оксосоли. Сначала на первой ступени гидролиза образуется растворимая гидроксосоль: BiCl 3 + H 2 O = Bi(OH)Cl 2 + HCl, на второй ступени образуется дигидроксосоль: Bi(OH)Cl 2 + H 2 O = Bi(OH) 2 Cl + HCl, которая неустойчива и самопроизвольно разлагается до нерастворимой оксосоли с выделением воды: Bi(OH) 2 Cl = BiOCl + H 2 O При обработке осадка кислотой он растворяется, но при повторном разбавлении водой снова образуется, и выпадает в осадок оксосоль. Провести и описать опыт. Уравнения реакций гидролиза написать в молекулярном и ионном виде. 2. Иодид калия KI взаимодействует с катионами Bi 3+ с образованием черного осадка BiI 3 , который в избытке KI растворяется с образованием комплексных ионов [BiI 4 ] - оранжевого цвета: Bi 3+ + 3I - = BiI 3 ; BiI 3 + I - = [BiI 4 ] - При умеренном разбавлении водой комплекс разлагается и из раствора снова выпадает черный осадок BiI 3 , а при сильном разбавлении вместо BiI 3 образуется оранжевый осадок основной соли: [BiI 4 ] - + H 2 O = BiOI + 3I - + 2H + Провести и описать опыт, написать уравнения реакций в молекулярном виде. 3. Тетрагидроксостаннаты(II) натрия и калия восстанавливают ион Bi 3+ до металлического висмута, который образуется в виде осадка черного цвета. Для выполнения реакции к 2 каплям раствора SnCl 2 прибавляют 8-10 капель 2н. раствора NaOH или КОН, чтобы первоначально выпавший осадок Sn(OH) 2 растворился с образованием тетрагидроксостанната: Sn 2+ + 2OH - = Sn(OH) 2 ; Sn(OH) 2 + 2OH - = [Sn(OH) 4 ] 2- К полученному раствору, содержащему избыток щелочи, прибавляют каплю раствора соли висмута(III). При этом образуется черный осадок металлического висмута: 2Bi 3+ + [Sn(OH) 4 ] 2- + 2OH - = Bi + [Sn(OH) 6 ] 2- Провести и описать опыт, написать уравнения реакций в молекулярном виде. Опыт 7. Качественные реакции на катионы меди 1. Щелочи NaOH и КОН образуют с ионами Cu 2+ голубой осадок Cu(OH) 2 , чернеющий при нагревании вследствие превращения в CuO: Cu 2+ + 2OH - = Cu(OH) 2 ; Cu(OH) 2 = CuO + H 2 O. 2. Гексацианоферрат(II) калия в нейтральной или слабокислой среде образует с ионом Cu 2+ красно-бурый осадок гексацианоферрата(II) меди(II): 2Cu 2+ + [Fe(CN) 6 ] 4- = Cu 2 [Fe(CN) 6 ] Осадок нерастворим в разбавленных кислотах, но разлагается при действии щелочей: Cu 2 [Fe(CN) 6 ] + 4OH - = 2Cu(OH) 2 + [Fe(CN) 6 ] 4- 3. Металлический алюминий, цинк и железо восстанавливают ионы Cu 2+ до металла , выпадающего в осадок в виде красной губчатой массы, например: Cu 2+ + Zn = Cu + Zn 2+ Металл-восстановитель может быть в любом виде, но лучше всего реакция наблюдается при их использовании в порошкообразном виде. Провести описанные реакции и сравнить их по наглядности и чувствительности. Опыт 8. Качественные реакции на катион Cr 3+ Гидроксид аммония образует с катионами Cr 3+ осадок Cr(OH) 3 серо- фиолетового или серо-зеленого цвета, обладающего амфотерными свойствами. Ход опыта. К 5 каплям раствора сульфата хрома(III) прибавить столько же капель раствора NH 4 ОН. Полученный осадок разделить в две пробирки: В одной растворить осадок добавлением раствора серной кислоты, а в другой – гидроксида натрия. Схемы реакций: Cr 2 (SO 4 ) 3 + NH 4 OH = Cr(OH) 3 + H 2 O+ (NH 4 ) 2 SO 4 Cr(OH) 3 + H 2 SO 4 = Cr 2 (SO 4 ) 3 + H 2 O Cr(OH) 3 + NaOH = Na[Cr(OH) 4 ] Пробирку с ярко-зеленым раствором тетрагидроксохромата(III) натрия нагреть на пламени спиртовки; при этом комплекс разлагается с выпадением в осадок Cr(OH) 3 . В отчете описать опыт и написать все уравнения реакций в молекулярном и ионном виде. Исследование качественного состава соли Получить у преподавателя соль неизвестного состава и растворить ее в дистиллированной воде. Обратить внимание на цвет раствора, с помощью универсальной индикаторной бумаги измерить рН и определить реакцию среды. Установить принадлежность катиона соли к определенной аналитической группе. Для этого в пять пробирок поместить по 5 капель раствора анализируемой соли и добавить: в первую - две капли 2н раствора соляной кислоты; во вторую - две капли 2н раствора серной кислоты; в третью - одну каплю 2н раствора щелочи, а затем ее избыток; в четвертую - две капли 2н раствора щелочи, а затем избыток серной кислоты; в пятую - пять капель 25 -ного раствора аммиака. В отчёте описать наблюдения. Отсутствие реакций во всех пробирках указывает на принадлежность катиона соли к шестой группе. С помощью специфических реакций установить наличие конкретного катиона. Аналогичным образом проведя эксперимент, определить анион. Сделать вывод о составе соли. |