методичка. Качественный анализ. Практикум санктпетербург 2019
 Скачать 2.02 Mb.
|
|
А. Определяется реакцией с тиоцианатом (роданидом) с образованием кроваво-красного раствора роданида желе- за (III): р) - 3(р 3 Fe(CNS) 3CNS Fe Ход анализа. К нескольким каплям раствора соли желе- за (III) добавить по каплям раствор тиоцианата аммония или калия до образования кроваво-красного раствора. Б. Другим известным способом определения железа (III) является реакция с гексацианоферратом (II) калия. При этом образуется темно-синий осадок гексацианоферрата (III) желе- за (II) («берлинская лазурь»): 66 2 6 3 4 6 3 ] ) CN ( Fe [ Fe ] ) CN ( Fe [ 2 Fe 3 Ход анализа. К нескольким каплям раствора соли желе- за (III) добавить по каплям раствор гексацианоферрата (II) ка- лия до образования темно-синего осадка. ШЕСТАЯ АНАЛИТИЧЕСКАЯ ГРУППА КАТИОНОВ 15. Катион Cu 2+ растворы солей окрашены в голубой или зеленый цвет. А. Определяется по реакции комплексобразования в из- бытке гидроксида аммония с образованием ярко-синего рас- твора, содержащего комплексный катион тетраамминмеди (II). Реакция протекает в две стадии. Сначала образуется зелено- голубой осадок основной соли меди (например, гидроксосуль- фата): 4 4 2 4 2 4 2 NH 2 SO ) CuOH ( OH NH 2 SO Cu 2 , который растворяется в избытке гидроксида аммония: O H 8 SO ] ) Cu(NH [ 2 OH NH 6 NH 2 SO ) CuOH ( 2 2 4 2 4 3 4 4 4 2 Ход анализа. К нескольким каплям раствора соли меди добавить по каплям 2 н. раствор гидроксида аммония, наблю- дая сначала образование зелено-голубого осадка, а затем его растворение с образованием ярко-синего раствора. Б. Более чувствительным, чем реакция с аммиаком, явля- ется обнаружение Cu 2+ с гексацианоферратом (II) калия. При рН 7 образуется красно-бурый осадок гексацианоферрата (II) меди: 67 ] ) CN ( Fe [ Cu ] ) CN ( Fe [ Cu 2 6 2 4 6 2 Осадок не растворим в разбавленных кислотах, но раство- ряется в аммиаке и разлагается при действии щелочей. 16. Катион Ni 2+ растворы солей окрашены в зеленый цвет. Никель определяется по реакции с диметилглиоксимом в аммиачной среде (рН 8-10), с которым он образует малино- вый осадок внутрикомплексной соли диметилглиоксимата никеля: Диметилглиоксим (реактив Чугаева) является двухдентат- ным лигандом со структурной формулой: имеющим два донорных атома азота. Реактив очень чувстви- телен к иону Ni 2+ , с которым он образует очень прочное внут- 68 рикомплексное соединение (хелат), содержащее пятичленные циклы во внутренней сфере комплекса: Ход анализа. К 2-3 каплям раствора соли никеля добавить 1-2 капли раствора диметилглиоксима и несколько капель раз- бавленного раствора гидроксида аммония до рН 8-10. 17. Катион Co 2+ растворы солей имеют розовый цвет. Определяется по реакции с тетрароданомеркуратом аммония при рН = 5 с образованием синего кристаллического осадка тетрароданомеркурата кобальта (II). Добавление Zn 2+ ускоряет реакцию: ] ) CNS ( Hg [ Co ] ) CNS ( Hg [ Co 4 Zn 2 4 2 2 Ход анализа. К 2-3 каплям раствора соли кобальта (II) до- бавить 1-2 капли ацетатного буфера (pH5), избыток тетраро- даномеркурата аммония, 1-2 капли раствора сульфата цинка и перемешать. Примечание: выпадение осадка может происхо- дить через некоторое время после смешивания реактивов. 18. Катион Cd 2+ в водных растворах бесцветен. Определяется по реакции с сульфидом натрия с образова- нием желтого осадка сульфида кадмия: 69 CdS S Cd - 2 2 В разбавленных подкисленных растворах образуется коллоидный раствор желтого цвета, содержащий серу. Ход анализа. К нескольким каплям соли кадмия добавить сульфид натрия до образования желтого осадка сульфида кад- мия. 19. Катион Hg 2+ в водных растворах бесцветен. Способом обнаружения является восстановление его ме- таллической медью: 2 0 0 2 Cu Hg Cu Hg с образованием медно-ртутной амальгамы (светлое пятно). Ход анализа. Медную пластину предварительно обрабо- тать азотной кислотой для удаления пассивирующей пленки оксида меди, промыть водой и протереть фильтровальной бу- магой. На подготовленную медную пластину капнуть раствор нитрата ртути (II) и наблюдать образование светлого металли- ческого пятна. 4.3. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3 РАЗДЕЛЕНИЕ ИОНОВ ПО АНАЛИТИЧЕСКИМ ГРУППАМ И ВНУТРИ ГРУППЫ ЦЕЛЬ РАБОТЫ Изучить реакции разделения катионов на аналитические группы и соответствующие схемы анализа. 70 Оборудование и реактивы. В штативе: хлорид натрия, хлорид калия, хлорид аммо- ния, дигидроантимонат натрия, нитрат свинца (II), йодид ка- лия, хромат калия, хлорид бария, сульфат натрия, хлорид кальция, ацетат натрия, сульфат магния, гидроортофосфат на- трия, гидроксид аммония, сульфат марганца (II), хлорид желе- за (III), роданид (тиоцианат) калия, сульфат меди (II), сульфат кобальта (II), сульфат никеля (II), нитрат кадмия (II), гидро- ксид натрия, гидроксид калия – 5% растворы. В лаборатории: держатели для пробирок, воронки, фильт- ры, индикаторная бумага, пробирки, стеклянные палочки. В вытяжном шкафу: соляная кислота, азотная кислота, серная кислота, уксусная кислота – 2 н. растворы, гидроксид калия, гидроксид натрия – 6 н. растворы, гидроксид аммония – концентрированный раствор, сульфид натрия – 5 % раствор, бромная вода, гексанитрокобальтат натрия, реактив Несслера, нитрат серебра, нитрат ртути (I), нитрат ртути (II) – 1 % рас- творы, нитрат натрия, нитрат калия, хлорид цинка, хлорид алюминия, хлорид хрома (III) – 5 % растворы; ацетон; гекса- цианоферрат (II) калия, гексацианоферрат (III) калия, тетраро- даномеркурат (II) аммония – 5 % растворы, алюминон – 1% раствор, висмутат натрия крист., хлорид аммония крист., ди- метилглиоксим – 1 % спиртовой раствор, перекись водорода. 71 ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ АНАЛИЗ КАТИОНОВ ПЕРВОЙ И ВТОРОЙ АНАЛИТИЧЕСКИХ ГРУПП 1. Разделение катионов первой и второй аналитических групп (рис. 1). В пробирку налить по 3-4 капли растворов нитратов свинца, серебра, ртути (I), калия и натрия. К полу- ченной смеси добавить около 3 мл дистиллированной воды, перемешать и добавить 3 мл 2 н. раствора соляной кислоты. Хлорид свинца трудно осаждаем, поэтому пробирку с раство- ром охладить под струей холодной воды и осаждать PbCl 2 , по- терев стеклянной палочкой о внутренние стенки пробирки. Осадок отфильтровать. Воронку с осадком разместить над чистой пробиркой. Полученный фильтрат подписать: «раствор 1». «Раствор 1» будет содержать катионы I аналитической группы. Осадок 1 будет содержать элементы II аналитической группы. Рис. 1. Схема разделения катионов I и II аналитических групп 2. Разделение и анализ смеси катионов серебра, свинца и ртути (I) (рис. 2). К осадку 1 на фильтре добавить немного горячей дистиллированной воды. Осадок частично растворит- 72 ся. В фильтрате провести качественную реакцию на ионы свинца. Воронку с остатками осадка 1 разместить над чистой про- биркой. К осадку добавить 10-15 капель концентрированного аммиака. Обратить внимание на цвет осадка на фильтре (!!!). В растворе 3 провести качественную реакцию на ионы серебра. Рис. 2. Схема разделения и анализа смеси катионов II аналитической группы 3. Анализ катионов I аналитической группы (рис. 3). Раствор 1 разделить на 2 пробирки. Пробирки подписать: «раствор 4», «раствор 5». Анализ раствора 4 на присутствие катионов натрия. Рас- твор 4 нейтрализовать до рН = 6 добавлением гидроксида ка- лия и провести качественную реакцию на ионы натрия. 73 Анализ раствора 5 на присутствие катионов калия. Рас- твор 5 нейтрализовать до pH = 4 добавлением гидроксида на- трия и провести качественную реакцию на ионы калия. Проведение нейтрализации кислого раствора. К раствору добавить каплю щелочи, перемешать; стеклянной палочкой взять каплю пробы и поместить её на полоску индикаторной бумаги. Сравнить цвет бумаги с цветовой шкалой на тубусе универсальной индикаторной бумаги. Если среда раствора окажется кислой, то следует добавить еще каплю щелочи, пе- ремешать и повторить анализ. Если среда в пробе раствора окажется щелочной, то добавляют каплю 0,2 н. HCl, анализи- руя pH среды после каждой добавленной капли. Рис. 3. Схема анализа смеси катионов I аналитической группы На рисунке 4 приведена общая схема разделения и анализа элементов I и II аналитических групп. 74 Рис. 4 С х ем а ана л иза см еси к ат и о нов I и II анал итическ их гр у п п 75 АНАЛИЗ КАТИОНОВ III И IV АНАЛИТИЧЕСКИХ ГРУПП 1. Разделение элементов III и IV аналитических групп и анализ бария и кальция (рис. 5). В чистую пробирку ото- брать по 3-4 капли растворов солей бария, кальция, алюминия, цинка и хрома. К полученной смеси добавить около 3 мл дис- тиллированной воды и перемешать. К раствору добавить 3 мл 2 н. раствора серной кислоты. Образовавшийся осадок сульфата бария отфильтровать, рас- твор подписать «раствор 1». К «раствору 1» добавить равное количество ацетона. Содержимое пробирки хорошо переме- шать при помощи стеклянной палочки и нагреть. Наблюдать образование осадка сульфата кальция. Осадок отфильтровать. Раствор (фильтрат) подписать: «раствор 2». Фильтр с осадком сульфата кальция можно вы- бросить. Рис. 5. Схема разделения элементов III и IV аналитических групп 76 2. Окисление и анализ хрома (рис. 6). К раствору 2 до- бавлять щелочь до растворения образующихся осадков гидро- ксидов металлов. К щелочному раствору 3 добавить перекись водорода. Должен образоваться раствор желтого или оранже- вого цвета (раствор 4). Пробу этого раствора отлить в чистую пробирку и проделать качественную реакцию на присутствие хрома. После окисления хром (VI) не мешает определению ка- тионов Zn 2+ и Al 3+ 3. Разделение и анализ алюминия и цинка. Разделение алюминия и цинка (рис. 7). Раствор 4 прокипятить для уда- ления примеси перекиси водорода и охладить. К раствору 5 прибавить избыток хлорида аммония до образования насы- щенного раствора. При помощи индикаторной бумаги опреде- лить рН полученной смеси и провести ее нейтрализацию до рН = 5. Отфильтровать образующийся осадок 1, представляющий собой смесь хлорида аммония и гидроксида алюминия. Рас- твор подписать: «Раствор 6». 77 Рис. 6. Схема окисления и анализа хрома Рис. 7. Схема разделения и анализа алюминия и цинка 78 Анализ алюминия (рис. 7). Воронку с осадком 1 размес- тить над чистой пробиркой. К осадку на фильтре добавить дистиллированную воду для растворения хлорида аммония. На фильтре останется только гидроксид алюминия. Раствор вы- бросить. Воронку с фильтром с осадком 2 гидроксида алюми- ния разместить над чистой пробиркой и к осадку на фильтре добавить 2 н. раствор уксусной кислоты. В полученном рас- творе провести качественную реакцию на присутствие катио- нов алюминия. Анализ цинка (рис. 7). В растворе 6, после доведения его до pH = 2, провести качественную реакцию на цинк. На рисунке 8 приведена общая схема разделения и анализа элементов III и IV аналитических групп. 79 Рис. 8. Общая схема разделения и анализа элементов III и IV аналитических групп 80 АНАЛИЗ КАТИОНОВ V И VI АНАЛИТИЧЕСКИХ ГРУПП 1. Разделение катионов V и VI аналитических групп (рис. 9). В чистую пробирку отобрать по 3-4 капель растворов сульфата магния, сульфата марганца (II), хлорида железа (III), сульфата меди (II), нитрата ртути (II), сульфата никеля, суль- фата кобальта, нитрата кадмия, добавить 3 мл дистиллирован- ной воды и перемешать. К полученному раствору прилить равный объем концен- трированного раствора гидроксида аммония и 10 капель гид- роксида натрия. Образующийся осадок 1 элементов V анали- тической группы отфильтровать. Фильтрат пометить надписью «раствор 1» и оставить для дальнейшего анализа. Рис. 9. Схема разделения катионов V и VI аналитических групп 2. Разделение и анализ катионов V аналитической группы. Отделение и анализ магния (рис. 10). Воронку с осадком 1 поместить над чистой пробиркой. Осадок обрабо- тать 2 н. раствором азотной кислоты до растворения. К полу- ченному раствору 2 добавить полшпателя хлорида аммония и нейтрализовать полученную смесь раствором аммиака до рН = 9-10 по индикаторной бумаге. При этом железо и марганец 81 должны выпасть в осадок 2 в виде гидроксидов, а магний ос- таться в растворе 3. Осадок 2 гидроксидов железа и марганца отфильтровать. Воронку с фильтром разместить над чистой пробиркой. В фильтрате (раствор 3) провести качественную реакцию на катион магния. Анализ железа и марганца (рис. 10). Фильтр с осадком 2 (гидроксиды железа (III) и марганца (II)) обработать 2 н. рас- твором азотной кислоты до растворения осадка. Раствор 4 по- делить на 2 части. В одной части провести качественную реак- цию на катион железа (III), в другой – качественную реакцию на катион марганца. Рис. 10. Схема разделения и анализа катионов V аналитической группы 82 3. Разделение и анализ смеси катионов VI аналитиче- ской группы. Отделение и анализ меди и ртути (рис. 11). При нагревании и энергичном перемешивании раствор 1 ней- трализовать 2 н. раствором серной кислоты до рН = 1−2. К раствору 5 при нагревании и энергичном перемешивании до- бавить 5-7 капель 2 н. раствора тиосульфата натрия Na 2 S 2 O 3 Наблюдать образование темного осадка 3, содержащего суль- фиды меди и ртути (II). Осадок отфильтровать. Фильтр с осад- ком разместить над чистой пробиркой. Фильтрат подписать: раствор 6. Осадок сульфидов меди и ртути (II) обработать 2 н. раствором азотной кислоты. При этом сульфид меди раство- рится, а ртуть останется в виде темного осадка на фильтре. В фильтрате провести качественную реакцию на присутствие ионов меди 2+. Анализ никеля, кадмия, кобальта (рис. 12). Раствор 6 прокипятить для удаления сероводорода. Проверка полноты удаления осуществляется на фильтровальной бумаге, смочен- ной раствором нитрата свинца: отсутствие черного (темного) пятна на смоченной Pb(NO 3 ) 2 фильтровальной бумаге после нанесения на нее капли раствора свидетельствует о полноте удаления сероводорода. 83 Рис. 11. Схема отделения и анализа меди и ртути (II) После удаления сероводорода следует выполнить опера- цию переосаждения гидроксидов никеля, кобальта и кадмия. К раствору 7 прибавить щелочь до выпадения в осадок гидро- ксидов никеля, кобальта и кадмия. Осадки отфильтровать. Фильтрат выбросить. Воронку с фильтром с осадками гидро- ксидов никеля и кобальта разместить над чистой пробиркой. К осадку прибавить 2 н. уксусную кислоту до растворения гид- роксидов. Полученный раствор 8 разделить на 3 части. В од- ной провести качественную реакцию на катион никеля, в дру- гой – на катион кобальта, в третьей – на катион кадмия. 84 На рис. 13 показана схема анализа смеси катионов V и VI аналитических групп. Рис. 1 2. Схема анал иза ка тио нов никеля, кад ми я и кобаль та 86 4.4. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4 АНАЛИЗ СМЕСИ КАТИОНОВ ПЕРВОЙ И ВТОРОЙ АНАЛИТИЧЕСКИХ ГРУПП ЦЕЛЬ РАБОТЫ Установить качественный состав раствора, содержащий катионы I и II аналитических групп. Оборудование и реактивы В штативе: дигидроантимонат натрия, йодид калия, гид- роксид аммония, гидроксид натрия, гидроксид калия – 5% рас- творы. В лаборатории: держатели для пробирок, воронки, фильт- ры, индикаторная бумага, пробирки, стеклянные палочки. В вытяжном шкафу: соляная кислота, азотная кислота– 2 н. растворы; гидроксид калия, гидроксид натрия – 6 н. рас- творы; гидроксид аммония – концентрированный раствор, гек- санитрокобальтат натрия, реактив Несслера. ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ Общая схема анализа смеси катионов I и II аналитических групп показана на рис. 4. 1. Провести предварительные испытания на наличие в рас- творе катиона Hg 2 2+ 2. Разделить катионы I и II аналитических групп (см. рис. 1) действием соляной кислоты и проверить полноту осаж- дения катионов II аналитической группы. 87 Если при добавлении соляной кислоты образовался осадок 1, то выполнить анализ осадка катионов II аналитической группы по п. 3. Если осадка не наблюдается, то можно выпол- нить дробный анализ раствора 1 на содержание катионов I аналитической группы по схеме рис. 3 (см. п. 4). 3. Выполнение анализа осадка II аналитической группы. Схема анализа осадка показана на рис. 2. 3.1. Осадок 1 обрабатывают горячей водой; в фильтрате 2 проводят качественную реакцию на катион Pb 2+ ; 3.2. После горячей воды осадок обрабатывают раствором аммиака; в фильтрате 3 после его подкисления азотной кисло- той проводят качественную реакцию на катион Ag + ; 3.3. Если после всех проведенных операций на фильтре останется темный осадок, то это свидетельствует о наличии в растворе катионов 2 2 Hg 4. Анализ раствора смеси катионов I аналитической груп- пы. В пробирки отобрать порции раствора 1 после отделения катионов II аналитической группы (если катионы II аналити- ческой группы отсутствуют, можно отобрать порции пробы раствор для анализа). Проверить рН растворов и провести, ес- ли требуется, нейтрализацию растворов до рН = 6-7. Провести соответствующие качественные реакции. Примечание: нейтрализацию раствора для анализа Na |