Катион. Лабораторная работа 2 качественные реакции. Изучение качественных реакций на катионы
 Скачать 362.81 Kb.
|
|
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2 КАЧЕСТВЕННЫЕ РЕАКЦИИ. ИЗУЧЕНИЕ КАЧЕСТВЕННЫХ РЕАКЦИЙ НА КАТИОНЫ Цель работы: провести качественные реакции на катионы и ознакомиться с их признаками и внешними проявлениями; отразить сущность процесса химическими уравнениями; научиться писать полные молекулярные, полные ионные, сокращенные ионные уравнения химических реакций Экспериментальная часть В настоящей работе необходимо проделать качественные реакции на отдельные катионы. 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. ВНИМАНИЕ! Для каждого опыта привести молекулярное, полное ионное и сокращенное ионное уравнение, наблюдаемый эффект – те признаки или внешние проявления, характерные для данной реакции Опыт 1. Качественная реакция на катионы серебра ( с хроматом калия). Для проведения опыта к 3-5 каплям раствора нитрата серебра AgNO 3 добавьте 3-5 капель раствора хромата калия. 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. Опыт 2. Качественная реакция на катионы серебра ( с гидроксидом калия или натрия). Для проведения опыта к 3-5 каплям раствора нитрата серебра добавьте 3-5 капель раствора хромата калия. 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 Опыт 3. Качественная реакция на катионы серебра ( с растворами галогенидов). Для проведения опыта в две пробирки налейте по 3-5 капли раствора нитрата серебра AgNO 3, добавьте в первую раствор хлорида натрия NaCl, во вторую – раствор иодида калия KI. Растворы хлоридов и йодидов образуют с ионами Ag + белый творожистый осадок AgCl, желтый AgI: AgNO 3 + NaCl = AgCl + NaNO 3 AgNO 3 + KI = AgI + KNO 3 Осадок хлорида серебра хорошо растворяется в NH 4 OH с образованием комплексного соединения: Вывод по опытам 1-3 (определение катионов серебра): Для обнаружения катионов Ag + используются его реакции с хроматом калия. щелочами и галогенидами щелочных металлов. Опыт 4. Качественные реакции на катионы ртути ( со щелочами) Для проведения опыта к 3-5 каплям раствора нитрата ртути Hg(NO 3 ) 2 добавьте 3-5 капель гидроксида натрия или калия NaOH или КОН. 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 Опыт 5. Качественные реакции на катионы ртути ( с иодидом калия) Для проведения опыта к 3-5 каплям раствора нитрата ртути Hg(NO 3 ) 2 добавьте 3-5 капель иодида калия KI. 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+ Опыт 6. Качественные реакции на катионы свинца ( с иодидом калия) Для проведения опыта к 3-5 каплям раствора нитрата свинца Pb(NO 3 ) 2 добавьте 3-5 капель иодида калия KI 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. (выполняется по заданию преподавателя) Опыт 7. Качественные реакции на катионы свинца ( с хроматом и дихроматом калия) Достаточно выполнить одну из приведенных ниже реакций. 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. Опыт 8. Качественные реакции на катионы бария с бихроматом калия Для проведения опыта к 3-5 каплям раствора хлорида бария добавьте 3- 5 капель раствора иодида калия KI. 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. Опыт 9. 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. В пробирку с раствором соли FeSO 4 добавить 2-3 капли раствора щелочи или аммиака. Образуется нерастворимый гидроксид железа(II) светло-зеленого цвета. Перемешать раствор стеклянной палочкой. Что происходит с осадком? 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 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 в пробирке с раствором сульфата железа(II) (3-5 капель) добавлением (по каплям) гексацианоферрата(II) калия K 3 [Fe(CN) 6 ]. 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 ]. 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 10. Качественные реакции на катионы висмута Поместить в пробирку три капли раствора соли висмута азотнокислого – нитрата висмута Вi(NO 3 ) 3. Добавляйте по каплям раствором иодида калия. . 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. Опыт 11. Качественные реакции на катионы меди 1. К раствору соли меди, например, сульфата меди , добавить раствор щелочи – гидроксида натрия или калия. 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. К раствору соли меди, например, сульфата меди , добавить раствор гексацианоферрата(II) калия K 4 [Fe(CN) 6 ]. 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- Опыт 12. Качественные реакции на катион Cr 3+ К 3-5 каплям раствора хлорида хрома добавить раствор щелочи – КОН или NаОН. Гидроксид аммония образует с катионами Cr 3+ осадок Cr(OH) 3 серо- фиолетового или серо-зеленого цвета, обладающего амфотерными свойствами. Опыт 13. Определение катионов кобальта и никеля. Проведите самостоятельно согласно следующей таблице. 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.[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 Привести уравнения реакций и наблюдаемые эффекты. Сделать вывод. Сделайте общий вывод по работе. Он может быть примерно таким: мы познакомились с некоторыми общими и характерными качественными реакциями на основные катионы, 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. |