Осаждение катионов 3 группы.

К анализируемому раствору прибавляют при тщательном перемешивании концентрированный раствор гидроксида натрия до щелочной реакции по индикаторной бумаге. Затем прибавляют еще 5-8 капель раствора гидроксида натрия и 4-5 капель 3%-ного раствора Н₂О₂. После прекращения бурной реакции содержимое пробирки нагревают на водяной бане для разложения избытка Н₂О₂.

При действии избытка щелочи амфотерные гидроксиды Al(OH)₃ и Zn(OH)₂ переходят в раствор, образуя цинкат и алюминаты. Cr(OH)₃ сначала образует хромиты [Cr(OH)₆]^3-, которые под действием Н₂О₂ при нагревании переходият в хроматы CrO₄^2-. Остальные катионы 3 группы остаются в осадке, причем Fe^{3 +} и Mn²⁺ образуют гидроксиды состава Fe(OH)₃ и MnO(OH)₂.

После осаждения катионы 3 группы оказываются разделенными: фильтрат содержит анионы CrO₄^2-, [Al(OH)₄(H₂O)₂]^-, [Zn(OH)₄]^2-, а осадок – гидроксиды Fe(OH)₃ и MnO(OH)₂.

Выпавшие в осадок гидроксиды Fe(OH)₃ и MnO(OH)₂ отделяют центрифугированием.

Анализ фильтра

Обнаружение ионов хрома.

Желтая окраска раствора указывает на присутствие ионов CrO₄^2-. Концом капилляра, содержащего исследуемый раствор, прикасаются к полоске фильтровальной бумаги и оставляют в таком положении несколько секунд. Полученное влажное пятно обводят по периферии капилляром с раствором бензидина. Если в исследуемом растворе присутствует CrO₄^2-., то по краям пятна появится синее кольцо.

Обнаружение ионов алюминия.

1-2 капли исследумого раствора наносят на полоску фильтровальной бумаги, затем помещают на это пятно 1 капелю 2н соляной кислоты. Через несколько секунд пятно обрабатывают ализарином и помещают полоску над емкостью с концентрированным раствором гидроксида аммония. В присутствии ионов алюминия пятно окрашивается в розовый цвет, характерный для алюминиевого лака. Если алюминий в растворе отсутствует, то пятно окрасится в фиолетовый цвет, характерный для ализарина в щелочной среде.

Анализ осадка

Обнаружение ионов марганца.

Ионы железа отсутствуют. Если в предварительных испытаниях обнаружено, что ионы железа в исследуемом растворе отсутствуют, то к осадку после центрифугирования осторожно, по стенке пробирки пипеткой вводят 2н раствор Н₂С₂О₄. В присутствии ионов марганца образуется малиново-розовое комплексное соединение марганца H[Mn(C₂O₄)₂]. Образующееся соединение неустойчиво, поэтому раствор перемешивать не следует.

Ионы железа присутствуют. К исследуемому осадку предварительно добавляют несколько кристаллов NaF, затем вводят Н₂С₂О₄ до появления малиново-розового окрашивания, характерного для ионов марганца.

Вопросы к лабораторной работе

1. Общая характеристика катионов III группы.

2. Теоретические основы осаждения сульфидов.

3. Действие группового реагента, роль NH₄ОН и NH₄Cl при осаждении катионов III группы.

4. Характерные и специфические реакции катионов Fe²⁺, Fe³⁺, Zn²⁺, Al³⁺ Cr²⁺, Mn²⁺.

 

Лабораторная работа №4

«Качественные реакции на анионы I группы»

Общая характеристика I группы

В I группу входят анионы, образующие малорастворимые в нейтральных или слабощелочных растворах соединения с ионами Ba²⁺. К ним относятся ионы SO₄^2–, SO₃^2–, S₂O₃^2–, CO₃^2–, PO₄^3–. Групповым реагентом является водный раствор BaCl₂ в нейтральной или слабощелочной среде.

Карбонаты аммония и щелочных металлов (кроме Li₂CO₃), а также гидрокарбонаты щелочных и щелочноземельных металлов хорошо растворимы в воде. Не растворимые в воде карбонаты растворяются в уксусной и минеральных кислотах.

Большинство сульфатов и гидросульфатов хорошо растворимо в воде, причем гидросульфаты растворимы лучше сульфатов.

Малорастворимые сульфаты образуют катионы Pb²⁺, Ba²⁺, Sr²⁺, Ca²⁺, Ag⁺, Hg₂²⁺.

В воде растворимы фосфаты щелочных металлов (кроме Li₃PO₄) и аммония, а также дигидрофосфаты щелочноземельных металлов. Малорастворимые в воде фосфаты растворяются в соляной и уксусной кислотах. В CH₃COOH не растворимы FePO₄, CrPO₄ и AlPO₄.

Опыт 1. Характерные реакции на ион CO₃ ^2-

Описание 1. Реакция с кислотами.

В пробирку вносят 5-6 капель раствора карбоната натрия и 5-6 капель 2м соляной кислоты. Закрывают пробкой, в которую вставлена стеклянная палочка с шариком на конце.

Кислоты, в том числе и уксусная, разлагают карбонаты с выделением CO₂:

CO₃^2– + 2H⁺ → H₂O + CO₂↑.

Углекислый газ обнаруживают по помутнению известковой или баритовой воды:

Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃↓ + H₂O.

При пропускании больших количеств CO₂ осадок может раствориться за счет образования гидрокарбоната кальция, растворимого в воде:

CaCO₃ + CO₂ + H₂O → Ca(HCO₃)₂.

Описание 2. Реакция с катионами Ba²⁺.

К 3-4 каплям раствора растворимой соли бария добавить 2-4 капли раствора карбонат натрия, образуется белый осадок карбоната бария:

Ba²⁺ + CO₃^2– → BaCO₃↓.

Опыт 2. Характерные реакции на ион SO₄^{2 –}

Описание 1. Реакция с катионами Ba²⁺.

К 2-3 каплям раствора, содержащего сульфат-ионы, подкисленного несколькими каплями 2М соляной кислоты, добавляют 1-2 капли раствора хлорида бария. Образуется белый кристаллический осадок BaSO₄, практически не растворимый в кислотах:

SO₄^2– + Ba²⁺ → BaSO₄↓.

Описание 2. Реакция с родизонатом бария.

Сульфат-ионы при взаимодействии с родизонатом бария красного цвета разрушают его, т. к. образуется осадок сульфата бария. В результате протекания этой реакции красный раствор родизоната бария обесцвечивается:

родизонат-анион – остаток родизоновой кислотыН2С6О6

Опыт 3. Характерные реакции на ион PO₄^{3 –}

Описание 1. Реакция с катионами Ba²⁺.

Хлорид бария с фосфат-ионом образует белый кристаллический осадок Ba₃(PO₄)₂:

2PO₄^3– + 3Ba²⁺ → Ba₃(PO₄)₂↓.

Свежеосаждённый осадок Ba₃(PO₄)₂ растворяется в минеральных кислотах.

Описание 2. Реакция с нитратом серебра.

Фосфат-ионы образуют в нейтральной среде с катионами серебра жёлтый осадок фосфата серебра:

PO₄^3– + 3Ag⁺ → Ag₃PO₄↓.

Осадок растворяется в разбавленной азотной кислоте и аммиаке:

Ag₃PO₄ + 3HNO₃ → 3AgNO₃ + H₃PO₄,

Ag₃PO₄ + 6NH₃ → [Ag(NH₃)₂]₃PO₄.

Описание 3. Реакция с магнезиальной смесью.

К 2-3 каплям раствора, содержащего фосфат-ионы или гидрофосфат-ион прибавляют 4-5 капель раствора магнезиальной смесью (MgCl₂+NH₄Cl+NH₃) и перемешивают. Образуется белый мелкокристаллический осадок магнийаммонийфосфата MgNH₄PO₄:

HPO₄^2– + Mg²⁺ + NH₃ → MgNH₄PO₄↓.

Описание 4. Реакция с молибдатом аммония.

К 1-2 каплям раствора, содержащего ортофосфат-ионы, прибавляют 3-5 капель молибдата аммония (NH₄)₂MoO₄ в азотнокислой среде при нагревании образуют жёлтый кристаллический осадок фосфоромолибдата аммония – (NH₄)₃[PO₄(MoO₃)₁₂]:

PO₄^3–+3NH₄⁺+12MoO₄^2–+24H⁺ → (NH₄)₃[PO₄(MoO₃)₁₂]+12H₂O.

Осадок фосфоромолибдата аммония растворяется в избытке фосфат-ионов, щелочах и аммиаке. При недостатке молибдат-ионов осадок не выделяется, но раствор сохраняет жёлтый цвет. Чувствительность реакции повышается при добавлении в раствор кристаллического нитрата аммония.

 

«Качественные реакции на анионы II группы».