методичка. Качественный анализ. Практикум санктпетербург 2019
 Скачать 2.02 Mb.
|
|
+ следует проводить гидроксидом калия; нейтрализацию рас- твора для анализа K + следует проводить гидроксидом на- трия. 88 4.5. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5 АНАЛИЗ СМЕСИ КАТИОНОВ ТРЕТЬЕЙ И ЧЕТВЕРТОЙ АНАЛИТИЧЕСКИХ ГРУПП ЦЕЛЬ РАБОТЫ Установить качественный состав раствора, содержащий катионы III и IV аналитических групп. Оборудование и реактивы В штативе: хлорид бария, нитрат свинца (II), ацетат на- трия, гидроксид натрия, гидроксид калия – 5% растворы. В лаборатории: держатели для пробирок, воронки, фильт- ры, индикаторная бумага, пробирки, стеклянные палочки. В вытяжном шкафу: соляная кислота, серная кислота, ук- сусная кислота – 2 н. растворы; гидроксид калия, гидроксид натрия – 6 н. растворы, ацетон, гексацианоферрат (II) калия – 5 % растворы, алюминон – 1% раствор, хлорид аммония крист., перекись водорода. ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ Анализируемый раствор может содержать только катионы третьей (Ba 2+ , Ca 2+ ) и четвертой (Zn 2+ , Cr 3+ , Al 3+ ) групп. Схема анализа смеси катионов III и IV аналитических групп показана на рис. 8. 1. Отобрать пробу раствора и провести разделение III и IV аналитических групп (рис. 5) последовательным добавлением 2 н. серной кислоты – при наличии катионов бария образуется белый осадок) и ацетона, который следует добавлять в соот- 89 ношении 1:2 по отношению к объему анализируемого раствора и тщательно перемешивать полученную смесь при нагревании – при наличии катионов кальция образуется белый кристалли- ческий осадок. 2. К раствору 2 после отделения катионов III аналитиче- ский группы добавить избыток 6 н. раствора гидроксида калия или натрия до полного растворения гидроксидов элементов IV аналитической группы. При наличии хрома раствор может приобрести зеленый цвет. 3. Провести окисление катионов хрома (III), добавив к ще- лочному раствору 3 небольшое количество 30 % перекиси во- дорода (см. рис. 6). При наличии хрома раствор приобретет желтую окраску. В чистую пробирку отобрать порцию раство- ра и проделать качественную реакцию на хром. 4. Провести отделение катионов алюминия (рис. 7). Для этого щелочной раствор 4, полученный в п.п. 2, 3, прокипятить для удаления избытка перекиси водорода; добавить избыток кристаллического хлорида аммония до образования насыщен- ного раствора; довести рН раствора до 5 добавлением разбав- ленной HCl; отфильтровать осадок. В осадке 1 – гидроксид алюминия и хлорид аммония; в растворе 6 – хром в виде хро- мат-иона и катионы цинка. 5. Провести анализ алюминия. Для этого осадок 1, полу- ченный в п. 4, промыть водой – фильтрат, содержащий хлорид аммония, выбросить. Осадок 2 промыть уксусной кислотой – в раствор перейдет алюминий; рН раствора довести до 5 и про- вести качественную реакцию на катион алюминия. 90 6. В растворе 6, полученном в п. 4, провести качественную реакцию на катион цинка. 4.6. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6 АНАЛИЗ СМЕСИ КАТИОНОВ ПЯТОЙ И ШЕСТОЙ АНАЛИТИЧЕСКИХ ГРУПП ЦЕЛЬ РАБОТЫ Установить качественный состав раствора, содержащий катионы V и VI аналитических групп. Оборудование и реактивы В штативе: гидроортофосфат натрия, сульфат цинка, ро- данид (тиоцианат) калия, гидроксид аммония, гидроксид на- трия, 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 – 2 н. растворы; гидроксид калия, гидроксид натрия – 6 н. растворы; гидроксид аммония – концентрирован- ный раствор; сульфид натрия – 5 % раствор, гексацианофер- рат (II) калия, гексацианоферрат (III) калия, тетрароданомер- курат (II) аммония – 5 % растворы, висмутат натрия крист., хлорид аммония крист., диметилглиоксим – 1 % спиртовой раствор. 91 ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ Анализируемый раствор может содержать катионы пятой (Mn 2+ , Mg 2+ , и Fe 3+ ) и шестой (Hg 2+ , Cu 2+ , Ni 2+ , Co 2+ , Cd 2+ ) ана- литических групп. Схема анализа приведена на рис. 13. 1. Провести предварительные испытания, целью которых является возможное упрощение схемы анализа; установление, как версии (но не как факта обнаружения), наличия или отсут- ствия в растворе определенного типа ионов. При проведении предварительных испытаний выполнить дробный анализ раствора на обнаружение катионов = Fe 3+ по реакции с роданидом аммония или калия; = Cu 2+ по реакции с гидроксидом аммония; = Hg 2+ по реакции с медной пластинкой; = Mn 2+ по реакции с висмутатом натрия. По результатам предварительных испытаний устанавли- вают: отсутствие в растворе перечисленных ионов, что позво- ляет упростить схему анализа за счет исключения операций выделения отсутствующих ионов; как версию, наличие в растворе определенных ионов что ориентирует исследователя на их первоочередное обнаруже- ние по схеме анализа. 2. Разделить катионы V и VI групп (рис. 9), последова- тельно добавив избыток концентрированного раствора гидро- ксида аммония; нескольких капель 6 н. раствора гидроксида калия или натрия для полного выделения катионов магния в 92 виде Mg(OH) 2 . После фильтрации получают: осадок 1, содер- жащий гидроксиды V аналитической группы, и раствор 1, со- держащий аммиакаты VI (аммиачной) аналитической группы. 3. Растворение осадка катионов V аналитической группы. Осадок 1 на фильтре растворяют 2 н. азотной кислотой. Рас- творимость гидроксидов группы увеличивается в следующей последовательности: Fe(OH) 3 – Mn(OH) 2 – Mg(OH) 2 . В азотно- кислой среде магний обязательно перейдет в раствор, а часть гидроксидов железа и марганца может остаться на фильтре в виде бурого осадка. 4. Отделение магния (рис. 10). К раствору 2 прибавить полшпателя кристаллического хлорида аммония и нейтрализо- вать раствор до рН = 10-11. Осадок отфильтровать. В фильтра- те 3 – катион магния, в осадке 2 – гидроксиды железа и мар- ганца (если они есть). 5. Анализ присутствия магния. В растворе 3, полученном в п. 4, провести качественную реакцию на магний. 6. Анализ осадка гидроксидов железа и марганца (рис. 10). Осадок 2, полученный в п. 4, обработать азотной кислотой. Фильтрат разделить на две части. В одной части провести ка- чественную реакцию на катион железа (III), в другой – на ка- тион марганца (II). 7. Отделение катионов меди и ртути (II). При наличии в исходном растворе Cu 2+ и Hg 2+ их отделяют в виде сульфидов и удаляют из раствора (рис. 11). Для этого к раствору 1 при нагревании и энергичном перемешивании добавить 2 н. сер- ную кислоту до рН = 2. К полученному раствору 5 при нагре- 93 вании и энергичном перемешивании добавить 2 н. раствор тиосульфата натрия Na 2 S 2 O 3 Образуется черный осадок 3, содержащий сульфиды меди СuS, ртути HgS, а также элементарную серу; раствор 6, содер- жащий ионы Ni 2+ , Co 2+ , Cd 2+ и H 2 S (aq) Примечание: если ионы Cu 2+ и Hg 2+ в анализируемом рас- творе отсутствуют, то операция их удаления из раствора ис- ключается. 8. Анализ осадка сульфидов Cu(II) и Hg(II). Осадок 3 сульфидов обрабатывают раствором азотной кислоты (2 н.). При этом сульфид меди переходит в раствор, а сульфид ртути остается в виде темного осадка, по наличию которого судят о присутствии в пробе ртути. В растворе провести качественную реакцию на наличие ионов меди. 9. Если проводилась операция осаждения меди и рту- ти (II), то раствор 6, полученный в п. 7, следует прокипятить для удаления сероводорода. Проверка полноты удаления осу- ществляется на фильтровальной бумаге, смоченной раствором нитрата свинца: 2H PbS S H Pb 2HNO PbS S H ) Pb(NO 2 2 3 2 2 3 Отсутствие черного (темного) пятна на смоченной нитра- том свинца фильтровальной бумаге после нанесения на нее капли раствора свидетельствует о полноте удаления сероводо- рода. 94 10. Анализ катионов Ni 2+ , Co 2+ и Cd 2+ показан на рис. 12. После удаления сероводорода следует выполнить операцию переосаждения гидроксидов никеля, кобальта и кадмия. К рас- твору 7 прибавить щелочь до выпадения в осадок гидроксидов никеля, кобальта и кадмия. Осадки отфильтровать. Фильтрат выбросить. Воронку с фильтром с осадками гидроксидов ни- келя, кобальта и кадмия 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. 4.7. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7 АНАЛИЗ СМЕСИ КАТИОНОВ ВСЕХ ШЕСТИ АНАЛИТИЧЕСКИХ ГРУПП ЦЕЛЬ РАБОТЫ Установить качественный состав раствора, содержащий катионы I – VI аналитических групп. Оборудование и реактивы В штативе: дигидроантимонат натрия, йодид калия, хло- рид бария, нитрат свинца (II), ацетат натрия, гидроксид аммо- ния, гидроортофосфат натрия, сульфат цинка, роданид (тио- цианат) калия, гидроксид натрия, гидроксид калия – 5% рас- творы. В лаборатории: держатели для пробирок, воронки, фильт- ры, индикаторная бумага, пробирки, стеклянные палочки. 95 В вытяжном шкафу: песчаная баня, соляная кислота, азотная кислота, уксусная кислота – 2 н. растворы; гидроксид калия, гидроксид натрия – 6 н. растворы; гидроксид аммония – концентрированный раствор, сульфид натрия – 5 % раствор, гексанитрокобальтат натрия, реактив Несслера, ацетон, гекса- цианоферрат (II) калия – 5 % растворы, алюминон – 1% рас- твор, хлорид аммония крист., перекись водорода, гексациано- феррат (III) калия, тетрароданомеркурат (II) аммония – 5 % растворы, висмутат натрия крист., диметилглиоксим – 1 % спиртовой раствор. ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ Анализируемый раствор этой работы может содержать ка- тионы всех шести аналитических групп. Приобретенные сту- дентами навыки в ходе выполнения лабораторных работ № 1-6 позволяют решить поставленную задачу самостоятельно, без детального описания хода анализа, с использованием схемы разделения раствора на аналитические группы (см. рис. 14), схем анализа попарно выделенных групп и качественных ана- литических реакций. Первоначально проводят предварительные испытания дробным анализом на обнаружение или отсутствие в растворе ионов Fe 3+ , Cu 2+ , Mn 2+ , Hg 2+ , 2 2 Hg , что в последующем позво- лит упростить схему анализа отдельных аналитических групп. После проведения предварительных испытаний осуществ- ляют разделение анализируемого раствора на отдельные груп- пы (кроме первой, которую анализируют дробным методом 96 путем отбора пробы, см. схему рис. 14). Разделение на группы осуществляют по схеме рис. 1 с использованием операций промывки осадков на фильтре и проверки полноты осаждения каждой группы. Аналитическая работа № 7 рассчитана на два лаборатор- ных занятия (по 2 академических часа в каждом). В течение первого занятия рекомендуется: провести предварительные испытания; осуществить разделение исследуемого раствора на группы с выделением осадков II группы, III группы (с одно- временным обнаружением в нем Ba 2+ и Ca 2+ ) и суммарного осадка V и VI групп; провести анализ раствора IV группы; провести дробный анализ на определение K + и Na + 97 Рис. 14. Схема разделения катионов всех шести аналитических групп В течении второго занятия рекомендуется: провести ана- лиз осадка II группы; провести разделение V и VI групп из суммарного осадка с последующим анализом растворов V и VI групп. 98 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Аналитическая химия. Химические методы анализа. Ред. Петрухин О.М. М.: Химия, 2013. 2. Васильев В.П. Аналитическая химия. М.: Дрофа, 2016. 3. Васильев В.П. Аналитическая химия. Лабораторный практикум. М.: Дрофа, 2015. 4. Золотов Ю.А. и др. Основы аналитической химии в 2-х книгах. Книга 2. Методы химического анализа. М.: Высшая Школа, 2014 г. 5. Краткий справочник физико-химических величин. Издание 9. ред. Рав- дель А.А., Пономарева А.М. СПб.: Специальная литература, 2014. 6. Пилипенко А.Т., Пятницкий И.В. Аналитическая химия. М.: Химия, 2016. 7. Харитонов Ю.Я. Аналитическая химия. М.: Высшая школа, 2013. 99 СОДЕРЖАНИЕ 1. Основные понятия аналитической химии ............................................... 3 1.1. Предмет и задачи аналитической химии .............................................. 3 1.2. Классификация методов определения состава вещества ....................... 7 1.3. Чувствительность, точность, предел обнаружения ............................. 10 2. Методы концентрирования и разделения .............................................. 12 3. Качественный анализ ............................................................................ 20 3.1. Физические методы качественного анализа ........................................ 21 3.2. Химические методы качественного анализа ....................................... 22 3.3. Классификация аналитических реакций и реагентов .......................... 24 3.4. Классификация методов химического качественного анализа ............ 28 3.5. Систематический анализ катионов кислотно-основным методом ....... 35 3.6. Общий ход систематического качественного анализа ........................ 44 4. Кислотно-основной метод качественного химического анализа ............ 48 4.1. Лабораторная работа № 1 ......................................................................... 50 Действие групповых реагентов ....................................................................... 50 4.2. Лабораторная работа № 2 ......................................................................... 53 Качественные аналитические реакции катионов ........................................... 53 4.3. Лабораторная работа № 3 ......................................................................... 69 Разделение ионов по аналитическим группам и внутри группы .................. 69 4.4. Лабораторная работа № 4 ......................................................................... 86 Анализ смеси катионов первой и второй аналитических групп ................... 86 4.5. Лабораторная работа № 5 ......................................................................... 88 Анализ смеси катионов третьей и четвертой аналитических групп ............ 88 4.6. Лабораторная работа № 6 ......................................................................... 90 Анализ смеси катионов пятой и шестой аналитических групп .................... 90 4.7. Лабораторная работа № 7 ......................................................................... 94 Анализ смеси катионов всех шести аналитических групп ........................... 94 Библиографический список ...................................................................... 98 100 Учебное издание Лобачева Ольга Леонидовна Джевага Наталья Владимировна Кужаева Алена Алексеевна АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ Лабораторный практикум Редактор ……………..…………… И.Г. Клочкова Технический редактор…………… В.А. Федорова Корректор………………………И.О. Калашников Верстка, дизайн…………………..П.П. Прохоров Изд. лицензия ЛР № 065684 от 19.02.98 Подписано в печать 29.04.2019 Формат 60Х84/16. Бумага офсетная. Печать цифровая. Усл. печ. л. 5,9 п.л. Тираж 200 экз. Заказ № 15485 Отпечатано с готового оригинал-макета заказчика в ООО «Издательство “ЛЕМА”» 199004, Россия Санкт-Петербург, В.О. 1-я линия, 28 Тел.: (812) 323-30-50, факс (812) 323-67-74 email: izd_lema@mail.ru http://www.lemaprint.ru |