Групповые реакции катионов и анионов.
Лекции.ИНФО


Групповые реакции катионов и анионов.



 

В основе деления катионов на группы лежат реакции с кислотами и основаниями. При последовательной обработке испытуемой смеси соля­ной кислотой; серной кислотой; избытком щелочи в присутствии пероксида водорода; раствором аммиака выделяют следующие группы:

1. Ионы, не образующие осадки ни с одним из перечисленных реак­тивов (Na+, K+, NH4+).

2. Ионы, образующие нерастворимые хлориды (Рb2+, Аg+).

3. Ионы, образующие нерастворимые сульфаты (Рb2+, Са2+, Sr2+, Ва2+).

4. Ионы, образующие гидроксиды, растворимые в избытке щелочи (А13+, Сr3+, Zn2+).

5. Ионы, образующие гидроксиды, нерастворимые ни в избытке ще­лочи, ни в аммиаке (Fe3+, Fе2+, Мn2+, Мg2+).

6. Ионы, образующие гидроксиды, растворимые в аммиаке (Со2+, Сu2+, Ni2+, Нg2+, Сd2+).

 

Анионы делят на группы двумя способами: а) с использованием ре­акций осаждения; б) с использованием окислительно-восстановительных реакций.

При протекании реакций осаждения выделяют:

1) Ионы, образующие осадки с нитратом серебра в присутствии NO3-, Cl-, Вr-, I-, SCN-, S2-, S2О ;

2) Ионы, образующие осадки с хлоридом бария в нейтральной среде: SO , SO , S2O , PO , B4O , CO ;

3) Ионы, не образующие осадки ни с одним из перечисленных реак­тивов: СН3СОО-, NО , NО .

 

Анионы некоторых кислот при обработке сильными кислотами вы­деляют газообразные продукты: NО (образует бурый газ NО2), СО , S 2-, SО , S2О (одновременно выпадает в осадок сера).

По возможности протекания окислительно-восстановительных реак­ций выделяют:

1) Анионы-окислители, реагирующие в кислой среде с иодидом ка­лия с образованием йода (NO , NО );

2) Анионы-восстановители, реагирующие с перманганата калия в подкисленном растворе (SО , S2-, S2О , NО , SСN-, Сl-, Вr-, I-).

Серосодержащие ионы (SО , S2-, S2О ) являются более сильными восстановителями по сравнению с остальными, поэтому они способны вступать также в реакцию с йодом, (менее сильным окислителем, чем перманганат калия);

3) Анионы, не проявляющие окислительно-восстановительные свой­ства в водных растворах, т. е. не вступающие в реакции ни с перманганатом калия, ни с иодидом калия (СО , РО , SО , В4О , СН3СОО-).

 

 

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

 

Оборудование и материалы: штатив с пробирками; стеклянные палочки; фильтровальная бумага; лакмусовая бумага синяя и красная; универсальный индикатор.

 

Реактивы: растворы сульфата натрия, сульфата калия, сульфата аммония, сульфата алюминия, хлорида бария, хлорида кальция, хлорида магния, хлорида цинка, хлорида хрома (III), хлорида кобальта (II), хлорида марганца (II), хлорида железа (III), нитрита натрия, тиосульфата натрия, оксалата аммония, бромида калия, иодида калия, нитрата натрия, ацетата кальция, дихромата калия, дихромата аммония, гексацианоферрата (III) калия, гексацианоферрата (IV) калия; нитрата свинца (II); сульфата меди (II) ; ацетата натрия, перманганата калия; карбоната калия; пероксида водорода; иодида калия; серной кислоты; азотной кислоты; гидроксида натрия; аммиака; нитрата серебра; гидроксида кальция; йода (1,3 г йода в 1 л воды); тиоцианата калия; хлорная вода.

 

Образец записи в лабораторный журнал

№ опыта Определяемый ион Реактив Реакция Наблюдения Выводы
           
           
           

 

Порядок выполнения работы

Качественные реакции на анионы:

SO ; CO ; PO ; Cl- ; J- ; CH3COO- ; NO ; OH- ; C2О

 

Ход работы: к 2-3 каплям раствора, содержащий определяемый ион, прилейте несколько капель реактива на этот ион. Наблюдение запишите.

Реакция на SO ион

 

Катион Ва2+ с сульфат – ионом образует мелкокристаллический осадок белого цвета, который нерастворим в HNO3:

 

Na2SO4 + BaCl2 ® 2NaCl + BaSO4

 

2Na+ + SO + Ba2+ + 2Cl- ® 2Na+ + 2Cl- + BaSO4

 

SO + Ba2+ = BaSO4

 

BaSO4 + HNO3 = реакция не идет

 

Реакция на CO ион

1. Кислоты, в том числе разбавленные, разлагают карбонаты с выделением двуокиси углерода:

 

Na2CO3 + 2HNO3 = 2NaNO3 + H2O +CO2­

 

2Na+ + СO + 2H+ + 2NO = 2Na+ +2NO + H2O + CO2­

 

СO + 2H+ = H2O + CO2 ­

2. Ион Ва2+ с ионом СO образует белый осадок, растворимый в кислотах: (HCl, HNO3):

 

Na2CO3 + BaCl2 = 2NaCl + BaCO3¯

 

2Na+ + СO + Ba2+ + 2Cl- = 2Na+ + 2Cl- +BaCO3¯

 

СO + Ba2+ = BaCO3¯

 

BaCO3 +2HCl = BaCl2 + H2O +CO2­

 

BaCO3 + 2HNO3 = Ba(NO3)2 +H2O +CO2­

Реакция на PO ион

 

1. Ион Ва2+ осаждает фосфат-ион в виде белого осадка, растворимого в азотной кислоте:

 

2Na3PO4 + 3BaCl2 = 6NaCl + Ba3 (PO4)2

 

6Na+ + 2PO + 3Ba2+ + 6Cl- = 6Na+ + 6Cl- + Ba3 (PO4)2

 

2PO + 3Ba2+ =Ba3 (PO4)2

 

Ba3 (PO4)2 + 6HNO3 = 2H3PO4 + 3Ba (NO3)2

 

2. Магнезиальная смесь (водный раствор соли магния, содержащий NH4Cl и NH4OH), осаждает фосфат-ион в виде кристаллического осадка MgNH4PO4, который легко растворим в кислотах:

 

Na2HPO4 + NH4OH + NH4Cl + MgCl2 = 2NaCl + H2O + MgNH4PO4

 

HPO + NH4OH + Mg2+ = MgNH4PO4↓ + H2O

Реакция на Cl- ион

 

1. Катион Ag+ с хлорид – ионом образует осадок белого цвета, растворимый в NH4OH:

AgNO3 + KCl = AgCl↓ + KNO3

 

Ag+ + NO + K+ + Cl- = K+ + NO + AgCl¯

 

Ag+ + Cl- =AgCl¯

 

AgCl + 2NH4OH = [Ag (NH3)2]Cl + 2H2O

 

AgCl + 2NH4OH = [Ag (NH3)2]+ + Cl- + 2H2O

 

Если на полученную комплексную соль подействовать раствором азотной кислоты, то снова выпадает белый творожистый осадок:

 

[Ag (NH3) 2]Cl + 2HNO3 = AgCl↓ + 2NH4NO3

 

[Ag (NH3)2]+ + Cl- + 2H+ =AgCl¯ + 2NH

 

2. Катион Pb2+ с хлорид-ионом образует осадок белого цвета:

 

Pb (NO3)2 + 2KCl = PbCl2↓ + 2KNO3

 

Pb2+ + 2NO + 2K+ + 2Cl- = PbCl2↓ +2K+ + 2NO

 

Pb2+ + 2Cl- = PbCl2

Реакция на CH3COO- ион

 

При нагревании раствора соли, содержащей ацетат-ион, с раствором кислоты, появляется характерный запах уксусной кислоты:

 

CH3COOK + HNO3 = CH3COOH + KNO3

 

CH3COO- + H+ = CH3COOH

 

Реакция на NO ион

1. При добавлении дифениламина к раствору, содержащему NO ,образуется интенсивно синее окрашивание, которое постепенно изменяет свой цвет до коричневого.

 

2. J- в кислой среде окисляется ионами NO с образованием элементарного йода (раствор приобретает желтоватую окраску):

 

2KNO3 + 6KJ +4H2SO4 = 4K2SO4 + 3J2 + 4H2O + 2NO

 

2 NO + 4H+ + 3ē = NO + 2H2O

3 2J- - 2ē = J2

2NO + 8H+ + 6J- = 2NO + 4H2O + 3J2

 

Наличие свободного йода в растворе определяется по синему окрашиванию раствора при приливании 1 – 2 капли крахмала.

Реакция на J- ион

 

J- - анион йодистоводородной кислоты бесцветен.

 

1. Катион Pb2+ образует с иодид-ионом осадок желтого цвета:

 

Pb (NO3)2 + 2KJ = PbJ2↓ + 2KNO3

 

Pb2+ + 2NO + 2K+ + 2J- = 2K+ + 2NO + PbJ2

 

Pb2+ + 2J- = PbJ2

Осадок растворите в 5-6 каплях уксусной кислоты при нагревании. Пробирку осторожно охладить под струей холодной воды, хлорид свинца выпадает из раствора в виде золотистых хлопьев.

 

2. Перманганат MnO в кислой среде окисляет J- до J2:

 

10NaJ + 2KMnO4 + 8H2SO4 = 5J2 + 2MnSO4 + 5Na2SO4 + K2SO4 + 8H2O

 
 


2 MnO + 8H+ +5ē = Mn2+ + 4H2O

5 2J- - 2ē = J2

 
 


2MnO + 16H+ + 10J- = 2Mn2+ + 8H2O + 5J2

При этом малиновая окраска исчезает и появляется желтовато-коричневая окраска, обусловленная образованием J2, присутствие которого доказывают по реакции с раствором крахмала.

 

3. Катион Ag+ образует с иодид – ионом осадок желтого цвета, не растворимый в азотной кислоте:

 

AgNO3 + KJ = AgJ↓ + KNO3

 

Ag+ + NO + K+ + J- = AgJ↓ + K+ + NO

 

Ag+ + J- = AgJ↓

 

AgJ + HNO3 = реакция не идет

 

Реакция на C2O ион

 

1. Перманганат ион в кислой среде окисляет оксалат ион до двуокиси углерода:

 

5H2C2O4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 = K2SO4 + 2MnSO4 + 10CO2 + 8H2O

 

 

5 C2O - 2ē = 2CO2

2 MnO + 8H+ + 5ē = Mn2+ +4H2O

 
 


5C2O + 2MnO + 16H+ = 10CO2 + 2Mn2+ + 8H2O

реакция идет очень медленно, рекомендуется нагревание.

 

2. Соли кальция образуют с оксалатами осадок белого цвета:

 

CaCl2 + (NH4)2C2О4 = CaC2О4↓ + 2NH4Cl

 

Ca2+ + 2Cl- + 2NH + C2О = CaC2О4↓ + 2Cl- + 2NH

 

Ca2+ + C2О = CaC2О4

Реакция на H+ ион и OH- ион

Реакцию среды определяют при помощи индикаторов-веществ, меняющих свой цвет в зависимости от относительной концентрации ионов водорода и ионов гидроксила. Наиболее известным индикатором, используемым для определения Н+ или ОН-, является универсальная индикаторная бумага. К универсальной индикаторной бумаге прилагается цветная шкала, по которой, соотнося цвет индикатора, устанавливают рН раствора.

 

 









Читайте также:

Последнее изменение этой страницы: 2016-03-22; Просмотров: 250;


lektsia.info 2017 год. Все права принадлежат их авторам! Главная