Главная страница

Учебнометодический комплекс Аналитическая, физическая и коллоидная химия


Скачать 1.36 Mb.
НазваниеУчебнометодический комплекс Аналитическая, физическая и коллоидная химия
Анкорumk_an-fiz111.doc
Дата03.11.2017
Размер1.36 Mb.
Формат файлаdoc
Имя файлаumk_an-fiz111.doc
ТипУчебно-методический комплекс
#10095
страница5 из 24
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   24

2) Реакции катиона Fe 3+

Реакция с сульфидом аммония

Fe Cl3 +3(NН4)2S+ 6Н2О = Fe2S 3↓+ 6NН4Cl

Осадок растворяется в кислотах и щелочах.

Реакция со щелочами

FeCl3 + 3NаОН = Fe(ОН) 3↓+ 3NаCl

Осадок растворяется в кислотах и щелочах.

FeCl3 + 3NН4ОН = Fe(ОН) 3↓+ 3NН4Cl

Реакция с роданистыми солями

FeCl3 + 3NH4CNS = Fe(CNS)3 + 3NH4Cl

Реакция с ферроцианидом калия:

FeCl3 + 3K4[Fe(CN)6] = Fe4[Fe(CN)6] + 12KCl к осадку прилить щелочи NаОН

Реакция с гидрофосфатом натрия.

FeCl3+ Na2НРО4 = FeНРО4↓+ 2NaCl

Осадок растворяется в сильных минеральных кислотах.
3) Реакции катиона Fe 2+

Реакция с сульфидом аммония

FeSО4+3(NН4)2S= FeS↓+ (NН4)2SО4

Осадок растворяется в соляной кислоте.

Реакция со щелочами

Fe SО4+ 3NаОН = Fe(ОН) 2↓+ 3Nа2SО4

Fe(ОН) 2↓+ О2 2О = 4Fe(ОН) 3

Осадок растворяется в кислотах и щелочах.

Реакция с ферроцианидом калия:

3FeSО4+ 2K3[Fe(CN)6] = Fe3[Fe(CN)6]+ 3K2SО4 к осадку прилить щелочи

NаОН+ Fe3[Fe(CN)6]= Fe(ОН) 2↓+ Nа3[Fe(CN)6]

Реакция с карбонатами

FeSО4+Nа2CО3= FeCО3+Nа2SО4 карбонаты железа на воздухе окисляется

3FeCО3+ О2 +6Н2О = 4Fe(ОН) 3↓+ 4CО2
4) Реакции катиона Мn2+

Реакция с сульфидом аммония

Мn SО4+3(NН4)2S= МnS↓+ (NН4)2SО4

Осадок растворяется в соляной кислоте.

Реакция со щелочами

МnSО4+ 3NаОН = Мn(ОН) 2↓+ 3Nа2SО4 Осадок на воздухе окисляется

Мn(ОН) 2↓+ О2 = Н2МnО3

Реакция с едким натром и перекисью водорода

МnCl2+ NаОН 2О2 = Н2МnО3↓+Н2О + 2NaCl
5) Реакции катиона Zn2+

Реакция с сульфидом аммония

ZnSО4+3(NН4)2S= ZnS↓+ (NН4)2SО4

Осадок разделить на две части к одной прилить соляную кислоту, к другой уксусную, написать реакции.

Реакция со щелочами

ZnSО4+ 3NаОН = Zn(ОН) 2↓+ 3Nа2SО4 Осадок проверить на растворимость в избытке реактива и соляной кислоте.

Реакция с ферроцианидом калия:

2ZnCl2 + 2K4[Fe(CN)6] = Zn3K2[Fe(CN)6] + 6KCl к осадку прилить щелочи NаОН

Другие реакции

ZnSО4+ 2NН4ОН = Zn (ОН) 2↓+ (NН4)2SО4 Осадок проверить на растворимость в избытке реактива и солях аммония.

Zn(ОН) 2↓+ 4NН4ОН = [Zn(NН3)4 ] (ОН) 2↓+4Н2О
6) Реакции катиона Со2+

Реакция со щелочами и аммиаком

СоSО4+ 3NаОН = Со(ОН) 2↓+ 3Nа2SО4 Осадок проверить на растворимость в избытке реактива.

СоSО4+ 3 NН4ОН = Со(ОН) 2↓+ (NН4)2SО4 Осадок проверить на растворимость в избытке реактива.

Реакция с роданидом калия

СоSО4 + 2КCNS = Со(CNS)3 + 2К2SО4

Со(CNS)3 + 2КCNS = K2[Со(CNS)3 ]
7) Реакции катиона Ni2+

Реакция со щелочами и аммиаком

Ni SО4+ 3NаОН = Ni (ОН) 2↓+ 3Nа2SО4 Осадок проверить на растворимость в кислотах.

При избытке реактива NН4ОН образуется комплекс

Ni SО4+ 3 NН4ОН = [Ni(NН3)6 ]SО4↓ +6Н2О

Реакция с реактивом Чугаева ( раствор диметилглиоксима)

Ni SО4+ 3 NН4ОН +2С4Н8N2О2 = Ni4 Н7 N2О2 ) 2 +(NН4)2SО4 +2Н2О
Контрольные вопросы.

1.Какие катионы относятся к 3 группе аналитической, в чем состоит их отличие от катионов 1 и 2 групп?

2.Гидроксиды каких катионов 3 группы обладают амфотерными свойствами?

3.Подвергаются ли соли катионов 3 группы гидролизу? Что такое степень гидролиза?

4.Для каких катионов 3 аналитической группы характерны реакции окисление- восстановления?

5. При каких условиях ионы Mn2+ окисляются в ионы MnO4-? Напишите уравнения реакции.

Лабораторная работа. Качественные реакции анионов 1-3 группы
Выполнение работы. Проделать реакции, приведенные ниже, взяв по 1 мл каждого из компонентов реакции, отметить цвет осадка и проверить его на растворимость в указанных веществах.

Реакции 1 группы анионов

1). Реакции сульфат иона.

Реакция с хлоридом бария

Na2SO4 + BaCl2 = BaSO4↓ + 2NaCl осадок не растворим в минеральных кислотах даже при нагревании.

Реакция с ацетатом свинца

Pb(CH3COO) 2 + H2SO4 = 2CH3COOH + PbSO4↓ осадок не растворим в разбавленных минеральных кислотах, но растворяется в щелочах.

PbSO4↓+4NаОН =Nа2PbO2+ Na2SO4+2Н2О

2). Реакции сульфит иона

Реакция с хлоридом бария

Na2SO3 + BaCl2 = BaSO3↓ + 2NaCl осадок растворяется в сильных кислотах.

BaSO3↓ + 2НCl= BaCl2+ Н2О+ SO3

Реакция с кислотами

Na2SO3 +2НCl= 2NaCl+ Н2О+ SO2

Реакция с иодом

Na2SO3 +I2+ Н2О = Na2SO4+ 2НI прилить к полученному раствору соль бария.

Реакция с перманганатом калия.

5Na2SO3 + 2КМnО4+ 3H2SO4 = 5Na2SO4+ 2МnSO4+ К2SO4+ 3Н2О
3). Реакции тиосульфат иона.

Реакция с нитратом серебра

Na2S2O3 +2AgNO3 =Ag2S2O3↓+2 NaNO3 осадок растворяется в избытке реактива

Ag2S2O3↓+ 2Na2S2O3= Na4[Ag2S2O3]

Реакция с хлоридом бария

Na2S2O3 + BaCl2 = BaS2O3↓ + 2NaCl осадок нагреть до кипения.

Реакция с кислотами

Na2S2O3 +2НCl= 2NaCl+ Н2S2O3

Реакция с иодом.

Na2S2O3 +I2+ Н2О = Na2S4O6+ 2 NaI
4). Реакции карбонат иона.

Реакция с хлоридом бария

Na2СO3 + BaCl2 = BaСO3↓ + 2NaCl осадок растворяется в уксусной кислоте.

Реакция с кислотами

Na2СO3 + 2НCl = BaСO3↓ + Н2О + СO2↑ выделяющийся СO2 можно определить по помутнению известковой воды.

Са(ОН) 2 + СO2= СaСO3↓+ Н2О
5). Реакции фосфат иона

Реакция с хлоридом бария

Na2НРO4 + BaCl2 = BaНРO4↓ + 2NaCl осадок растворяется в соляной и азотной кислотах.

Реакция с магнезиальной смесью

Na2НРO4 + МgCl2 +NН4ОН = NН4МgРO4↓ + 2NaCl+ Н2О

Реакция с молибденовой жидкостью

Na2НРO4+12(NН4)2МоO4+23НNO3=(NН4)3РМо12O40↓+2NaNO3↓+21NН4NO3+12Н2О осадок растворяется в едких щелочах.

Реакция с нитратом серебра

Na2НРO4 +3AgNO3 =Ag3 РO4 ↓+2NaNO3+НNO3 осадок растворяется в НNO3 и NН4ОН.

Ag3РO4 ↓+ 6NН4ОН = [Ag(NН3)2]3РO4+ 6Н2О
6). Реакции оксалат иона

Реакция с хлоридом бария или кальция

Na2С2O4 + BaCl2 = BaС2O4 ↓ + 2NaCl осадок растворяется в соляной и азотной кислотах.

Реакция с перманганатом калия (при нагревании).

5Na2С2O4 + 2КМnО4+ 8H2SO4 = 5Na2SO4+ 2МnSO4+ К2SO4 + 8Н2О+ 10СO2
7). Реакции борат иона

Реакция с хлоридом бария

Na2В4O7 + BaCl2 + 3Н2О = BaO2)2↓ + Н3ВO3+ 2NaCl осадок растворяется в разбавленных кислотах.

Реакции 2 группы анионов

1).Реакции хлорид иона

Реакция с нитратом серебра

НCl + AgNO3 = AgCl + НNO3 осадок растворяется в аммиаке

AgCl +2NН4ОН =[Ag(NН3)2]Cl+ 2Н2О при подкислении снова образуется осадок

[Ag(NН3)2]Cl + НNO3= AgCl+NН4 NO3
2). Реакции бромид иона

Реакция с нитратом серебра

NaВr + AgNO3 = AgВr + NaNO3 осадок растворяется в аммиаке.

Реакция с фуксинсерной кислотой.

10NaВr + 2КМnО4 + 8H2SO4 =5Вr2↑+ 2МnSO4+ 6К2SO4 + 8Н2О
3).Реакции иодид иона

Реакция с нитратом серебра

KI + AgNO3 = AgI + КNO3

Реакция с ацетатом свинца

Pb(CH3COO) 2 + KI = 2CH3COOК + PbI2↓ растворяется в горячей воде.

Реакция с нитритом калия

2KI + 2H2SO4+ 2КNO2= I2↓+2К2SO4+ 2Н2О+ 2NO
4). Реакции роданид иона

Реакция с нитратом серебра

КСNS + AgNO3 = AgСNS + КNO3 осадок растворяется в аммиаке.

AgСNS +2NН4ОН =[Ag(NН3)2]СNS+ 2Н2О

Реакция с хлорным железом

3КСNS + FeCl3 = FeСNS + 3КCl

Реакция с солями кобальта

СоCl2 + 4NН4СNS= (NН4) 2[Со(СNS) 4] + 2NН4Cl

Реакция с солями меди

2КСNS +CuSO4= CuNS) 2 + К2SO4
5). Реакции сульфид иона (выполнять под тягой)

Реакция с нитратом серебра

(NН4) 2S + 2AgNO3 = Ag2S + NН4NO3 осадок растворяется в НNO3.

Реакция с кислотами

FeS +H2SO4 = H2S↑ +Fe SO4

Pb(CH3COO) 2 + H2S= PbS + 2CH3COOН

Реакция с солями цинка и кадмия.

(NН4) 2S +СdSO4=(NН4) 2SO4+СdS

Реакции 3 группы анионов

1). Реакции нитрат иона (выполнять под тягой)

Реакция с медью и серной кислотой

Cu+ 4H2SO4+ 6NаNO3= Cu (NO3) 2+ 4Nа2SO4+ 4Н2О+ 2NO↑

Реакция с сульфатом железа

2NаNO3 + 6FeSO4 +4H2SO4 = Fe2(SO4) 3+ 4Nа2SO4+ 4Н2О+ 2NO↑

Реакция с алюминием или цинком.

3NаNO3 + 5NаОН +8Аl+2Н2О=8NаАlО2 +3NН3
2). Реакции нитрит иона

Реакция с кислотами

2NаNO2 +H2SO4 = Nа2SO4+ Н2О+ 2NO↑+ 2NO2

Реакция с иодидом калия

NO2 +2H2SO4 + 2KI = I2+2К2SO4+ 2Н2О+ 2NO

Реакция с перманганатом калия (при нагревании).

5 КNO2 + 2КМnО4+ 3H2SO4 = 5 КNO3 + 2МnSO4+ К2SO4 + 3Н2О

3). Реакции ацетат иона

Реакция с серной кислотой

CH3COONа+2H2SO4= Nа2SO4+CH3COOН слегка нагреть.

Реакция с этиловым спиртом

CH3COONа+ C2H5OН=CH3COO C2H5+ 3Н2О

Реакция с хлорным железом

3CH3COONа + FeCl3 = Fe(CH3COONа) 3 + 3NаCl
Лекции 2-3. Количественный анализ

Гравиметрический метод анализа
Задача количественного анализаустановить количественные соотношения составных частей данного соединения и смеси веществ. Методы количественного анализа делят на химические и физико-химические. Из химических методов количественного анализа в основном используют гравиметрический (весовой) и титриметрический (объемный) анализы.

Гравиметрический анализ основан на точном измерении массы определяемого вещества в виде соединения или простого вещества определенного состава. Основным инструментом являются весы. Например, серебро осаждают в виде хлорида серебра, который высушивают и взвешивают. Расчет массовой доли вещества выполняют с помощью так называемого аналитического фактора или множителя F - отношения эквивалентов определяемого вещества ЭА и его гравиметрической формы

ЭG: FАG.

Например: для серебра, определяемого в виде хлорида серебра,

F Ag|AgCl = 107,87/143,32=0,7526.

Используя аналитический фактор можно вычислить:

1.массу вещества в анализируемой навеске, зная, что из одного эквивалента вещества в реакции осаждения образуется один эквивалент гравиметрической формы:

ЭА - Э G

qА - mА q= mА ЭАG = mАFА|G

m- масса гравиметрической формы.

2. по массе вещества затем вычисляют его массовую долю %

а - 100%

qА - С С= qА100/а = mАFА|G /а 100%

q- масса вещества или объем пробы, взятые для анализа.

Гравиметрические методы подразделяются на две подгруппы:

I. методы осаждения

II. методы отгонки.

В методах осаждения навеску анализируемого вещества переводят в раствор, после этого определяемый элемент осаждают в виде малорастворимого соединения. Выпавший осадок отделяют фильтрованием, тщательно промывают или высушивают, и точно взвешивают. По массе осадка и его формуле рассчитывают содержание определенного элемента в % по массе.

В методах отгонки определяемый компонент удаляют в виде летучих продуктов, и по убыли в весе судят о содержании элемента.

Требования к осадкам:

Осаждаемой формой - называют то соединение, которое образуется при взаимодействии с реагентом - осадителем, а весовой формой - соединение, которое взвешивают для получения окончательного результата анализа.

Например, при определении кремния в чугунах формой осаждения является кремниевая кислота H2SiO3·nH2O, а весовой формой является безводная двуокись кремния, получающаяся в результате прокаливания при температуре около 1000оС. иногда осаждаемая и весовая форма могут представлять собой одно и тоже соединение. Например, при определении серы весовым методом ее осаждают из раствора, и взвешивают в виде сульфата бария, который при прокаливании химически не изменяется.

Требования к осаждаемой форме:

1)Малая растворимость осаждаемой формы соединения, содержащего определенное вещество и как более низкое содержание в ней определяющего вещества.

AlAl3+Al(OH)3 xH2OAl2O3

осаждаемая форма весовая форма

Требование к осаждению - малая растворимость. Произведение растворимости . К таким соединения относятся: AgCl, BaSO4, Fe(OH)3, Sb2S3.

2) Структура осадка должна отвечать условиям фильтрования и позволять отмывку осадков с достаточной скоростью.

Мелкокристаллические осадки, могут пройти через поры фильтра. Наиболее удобны крупнокристаллические осадки, т.к. они не забивают поры фильтра, имеют слабо развитую поверхность, мало адсорбируют посторонние ионы и легко отмываются от них. Фильтруются через фильтр средней плотности, маркируемый белой лентой. Аморфные осадки, например, многие гидроксиды имеют сильно развитую поверхность, адсорбируют посторонние вещества из раствора и трудно от них отмываются. Фильтрование таких осадков проводят через неплотный фильтр, маркируемый красной лентой. Самые мелкокристаллические осадки (например, BaSO4), фильтруются через фильтр с синей лентой.

Окклюзия - внедрение посторонних ионов в структуру кристаллической решетки.

3) Важно, чтобы осаждаемая форма легко переходила в весовую.

Осаждаемая и весовая формы должны быть химически инертными, чтобы не приводить к количественным ошибкам.

Требования к весовой форме:

1.Точное соответствие ее состава химической формуле. Если такого соответствия нет, вычисление результатов невозможно.

2.Химическая устойчивость весовой формы.

3.Содержание определяемого в весовой форме должно быть как можно меньшим, тогда погрешности определения меньше скажутся на окончательном результате анализа.

Искомое процентное содержание ( Р ) рассчитывают по формуле:

,

где b - количество весовой формы (количество полученного осадка), a – навеска исследуемого вещества, F – фактор пересчета.

Фактор пересчета показывает, скольким граммам определяемого элемента соответствует 1 г весовой формы.



Из двух возможных гравиметрических методов определения элемента при прочих равных условиях будет более точным тот, для которого фактор пересчета будет меньше.

; ;

Анализ может быть:

а) частным – определяется один или несколько веществ, а другие не интересуют



б) полным – на содержание всех входящих составных частей (Σ = 100%).

Полный анализ проводится для того, чтобы узнать все составные части данного вещества.

Титриметрические методы анализа
Титриметрический анализ - метод определения количества вещества путем точного измерения объема растворов веществ, вступающих между собой в реакцию.

Титр- количество г. вещества содержащегося в 1 мл. раствора или эквивалентное определяемому веществу. Например, если титр H2SO4 равен 0,0049 г/мл, это значит, что каждый мл раствора содержит 0,0049 г. серной кислоты.

Раствор, титр которого известен, называется титрованным. Титрование - процесс добавления к исследуемому раствору или его аликвотной части эквивалентного количества титрованного раствора. При этом используются стандартные растворы -фиксаналы - растворы с точной концентрацией вещества (Na2CO3, HCl).

Реакция титрования должна отвечать следующим требованиям:

  1. высокая скорость реакции;

  2. реакция должна протекать до конца;

  3. реакция должна быть высоко стехиометричной;

  4. иметь удобный метод фиксирования конца реакции.

HCl + NaOHNaCl + H2O

Главная задача титриметрического анализа - не только использовать раствор точно известной концентрации (фиксанал), но и правильно определить точку эквивалентности. Существует несколько способов зафиксировать точку эквивалентности:

    1. По собственной окраске ионов определяемого элемента, например марганца в виде аниона MnO4-

    2. По веществу-свидетелю

Пример: Ag+ + Cl- " AgCl $

Ag+ + CrO4" Ag2CrO4$ (ярко оранжевая окраска)

В колбу, где требуется определить ион хлора, добавляют небольшое количество соли K2CrO4 (свидетель). Затем из бюретки постепенно добавляют исследуемое вещество, при этом первыми в реакцию вступают ионы хлора и образуется белый осадок (AgCl), т. е. ПР AgCl << ПР Ag2Cr O4.

Таким образом, лишняя капля нитрата серебра даст ярко оранжевую окраску, т. к. весь хлор уже прореагировал.

III. С помощью индикаторов: например, при реакции нейтрализации используют кислотно-щелочные индикаторы: лакмус, фенолфталеин, метил оранж – органические соединения изменяющие окраску при переходе от кислой к щелочной среде. Индикаторы - органические красители, которые меняют свою окраску при изменении кислотности среды. Схематически (опуская промежуточные формы) равновесие индикатора можно представить как кислотно-основную реакцию

HIn +H2O "In- + H3O+

H2O " H+ + OH-

H+ + H2O " H3O+

На область перехода окраски индикатора (положение и интервал) влияют все факторы, от которых зависит константа равновесия (ионная сила, температура, посторонние вещества, растворитель), а также индикатора.

Классификация методов титриметрического анализа.

  1. кислотно-основное титрование (нейтрализация): этим методом определяют количество кислоты или щёлочи в анализируемом растворе;

  2. осаждение и комплексообразование (аргентометрия)

AgNO3 + HCl Ag+ + Cl- " AgCl $

  1. окислительно-восстановительное титрование (редоксиметрия):

а) перманганатометрия (KMnO4); б) йодометрия (I2); в) броматометрия (KBrO3); г) дихроматометрия (K2Cr2O7); д) цериметрия (Ce(SO4)2); е) ванадометрия (NH4VO3); ж) титанометрия (TiCl3) и т.д.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   24


написать администратору сайта