Практические работы по аналитической химии

Аналогичный осадок образует ион Ba²⁺. Поэтому этой реакцией можно обнаружить Ca²⁺ лишь после удаления иона Ba²⁺.

Опыт 12. К 2 каплям раствора CaCl₂ прибавить 2 капли раствора (NH₄)₂C₂O₄. Белый осадок CaC₂O₄ разделить на две части: одну часть испытать на растворение в уксусной кислоте, другую – в соляной. Сделайте вывод.

      2. Микрокристаллоскопическая реакция  может служить как проверочная.

Опыт 13. Поместить на предметное стекло 1 каплю раствора соли кальция, прибавить к ней 1 каплю 2 н. раствора H₂SO₄ и затем смесь осторожно нагреть до начала образования кристаллов. После остывания пластинки наблюдать под микроскопом длинные игольчатые кристаллы CaSO₄∙2H₂O.

      Чувствительность  реакции: предельное разбавление 1:25000. С помощью микрокристаллоскопической реакции ион кальция можно обнаружить в присутствии иона бария.

      Реакции иона железа (II) Fe²⁺

      1. Гексацианоферрат (III) калия K₃[Fe(CN)₆] образует с ионами Fe²⁺ темно-синий осадок (турнбулеву синь). Это характерная реакция на ион Fe²⁺. Осадок разлагается щелочами. В кислотах – не растворим.

      Fe²⁺ + [Fe(CN)₆]^3- → Fe₃[Fe(CN)₆]₂↓

Опыт 14. В коническую пробирку внести 2 капли свежеприготовленного раствора соли Мора, подкислить 1 каплей 2н. раствора HCl (подкисление благоприятствует течению реакции) и добавить 2 капли раствора гексацианоферрата (III) калия (красной кровяной соли). Содержимое пробирки разбавить дистиллированной водой. Каков цвет осадка? Как называется осадок? Уравнение реакции?

      Испытать  отношение осадка к раствору щелочи.

      Реакции иона железа (III) Fe³⁺

       1. Гексацианоферрат (II) калия K₄[Fe(CN)₆] образует с раствором соли железа (III) темно-синий осадок (берлинскую лазурь). Это характерная реакция на ион Fe³⁺. Осадок разлагается в растворах щелочей. В кислотах – не растворим.

      Fe³⁺ + [Fe(CN)₆]^4- → Fe₄[Fe(CN)₆]₃↓

Опыт 15. Внести в коническую пробирку 2 капли раствора соли железа (III), подкислить 1 каплей 2н. раствора HCl и добавить 2 капли раствора гексацианоферрата (II) калия (желтой кровяной соли). Содержимое пробирки разбавить водой. Каков цвет осадка и как называется осадок? Уравнение реакции? Испытать отношение осадка к раствору щелочи.

      2. Роданиды SCN^- образует с растворами солей железа (III) соединение Fe(SCN)₃, которое окрашивает раствор в кроваво-красный цвет.

Опыт 16. К 2 мл раствора хлорного железа прибавить 2 мл раствора роданистого калия. Получить раствор с характерной красной окраской, обусловленной присутствием малодиссоциированных молекул Fe(SCN)₃. Реакция обратима:

FeCl₃ + 3KSCN ↔ Fe(SCN)₃ + 3KCl.

Реакции иона-хрома Cr³⁺

      1. Растворы щелочей (NaOH, KOH) с ионами Cr³⁺ образуют амфотерные гидроксиды.

Опыт 17. К 4 каплям раствора соли хрома (III) прибавить 2 капли 2н. раствора едкого натра. Заметить цвет осадка в пробирке. Уравнение реакции? В ту же пробирку с осадком по каплям добавлять раствор едкого натра до растворения осадка. Уравнение реакции? Пробирку с растворенным осадком нагреть на микробане с кипящей водой. Что при этом наблюдается? Уравнение реакции? К выпавшему при нагревании осадку по каплям прибавлять раствор 2н. серной кислоты до его полного растворения. Объяснить растворение гидроокиси хрома в растворах щелочи и кислоты.

      Растворы  окислителей (H₂O₂, Br₂, Cl₂, KMnO₄, (NH₄)₂S₂O₈ и др.) в щелочной среде окисляют ион Cr³⁺ в ион CrO₄^2-.

NaCrO₂ + 2NaOH + 3H₂O₂ = 2Na₂CrO₄ + 4H₂O

      Сильные окислители (KMnO₄, (NH₄)₂S₂O₈ и некоторые другие) в кислой среде окисляют ион Cr³⁺ в ион Cr₂O₇^2-.

Cr₂(SO₄)₃ + 2KMnO₄ + 5H₂O = K₂Cr₂O₇ + 2H₂MnO₃¯ + 3H₂SO₄

Опыт 18. Поместить в пробирку 1 мл соли хрома (III), прибавить 2н. раствора щелочи. Наблюдать выпадение осадка. Записать уравнение реакции. Прибавить по каплям 30% раствор пероксида водорода (H₂O₂) до растворения осадка. Наблюдать изменение окраски. Записать уравнение реакции.

Реакции иона алюминия Al³⁺

      1. Кристаллический хлорид аммония  NH₄Cl или насыщенный раствор этой соли, взятый в избытке, осаждает Al(OH)₃ из щелочного раствора, содержащего алюминат – ион:                   AlO₂^- + H₂O ↔ΗAlO₂ + OH^-

HAlO₂ + H₂O = Al(OH)₃

OH^- + NH₄⁺ = H₂O + NH₃

AlO₂^- + H₂O + NH₄⁺ = Al(OH)₃↓ + NH₃↑

При этом Al(OH)₃ в присутствии NH₄Cl не растворяется (отличие от Mg(OH)₂), так как ПР_Al(OH)3 = 1,9·10^-33.

Опыт 19. Поместить в пробирку 5 капель раствора соли алюминия и прибавить 1 каплю раствора NaOH. Что наблюдается? Прибавлять в пробирку щелочь до полного растворения осадка. Затем к раствору образовавшегося алюмината натрия NaAlO₂ прибавить насыщенный раствор NH₄Cl или несколько кристалликов этой соли. Раствор нагреть или прокипятить до полного удаления аммиака. Наблюдать выпадение белых студенистых хлопьев гидроксида алюминия.

      2. Ализарин S – органический краситель  – образует с Al(OH)₃ красный аморфный осадок («алюминиевый лак»). Обычно реакцию проводят капельным методом.

Опыт 20. Поместить каплю раствора ализарина S на полоску фильтровальной бумаги и дать ей впитаться. Затем поместить на влажное пятно 1 каплю исследуемого раствора и 1 каплю 2н. раствора NH₄OH. В присутствии алюминия на сиреневом фоне образуется красновато-розовое пятно алюминиевого лака. Сиреневый фон, образуемый в результате взаимодействия аммиака с ализарином, нельзя принимать за алюминиевый лак. Осторожно высушить бумагу над пламенем горелки. В этих условиях окраска алюминиевого лака более яркая.

Реакции иона марганца Mn²⁺

Опыт 21. К 2 каплям раствора соли марганца прилить 3-4 капли 6н. раствора HNO₃ и 5-6 капель воды. Затем добавить немного порошка висмутата натрия NaBiO₃. Отметить цвет раствора, написать уравнение реакции.

Реакции иона никеля Ni²⁺

      Реактив Чугаева – диметилглиоксим –  дает очень чувствительную качественную реакцию на ионы Ni²⁺.

  CH₃ – C = NOH                                CH₃ – C = NO —Ni — ON = C – CH₃

             │              +NiSO₄ + 2NH₃ =            │                                             +(NH₄)₂SO₄

  CH₃ – C = NOH                                CH₃ – C = NOH         HON = C – CH₃

Опыт 22. К 1 капле раствора NiCl₂ прибавить 1 каплю реактива Чугаева (диметилглиоксим) и 1 каплю раствора аммиака. Отметить цвет осадка. Написать уравнение реакции.

Реакции иона кобальта Со²⁺

Опыт 23. На раствор CoCl₂ подействовать раствором роданида аммония. Отметить цвет образовавшегося комплексного соединения. Написать уравнение реакции.

Реакция иона серебра Ag⁺

      Разбавленные  растворы соляной кислоты и ее солей, т.е. хлорид-ионы образуют с растворами солей серебра не растворимый в воде осадок AgCl. Осадок хорошо растворяется в избытке раствора NH₄OH, при этом образуется растворимая в воде комплексная соль серебра [Ag(NH₃)₂]Cl. При последующем действии азотной кислоты комплексный ион разрушается и хлорид серебра снова выпадает в осадок (если Ag⁺ мало, то образует муть). Эти свойства солей серебра используются для обнаружения. Реакция проводится в три этапа: 1) выпадение осадка AgCl; 2) растворение AgCl в избытке раствора NH₄OH и 3) выпадение осадка (мути) при действии раствором HNO₃. Все эти три этапа выполняются в указанной последовательности в одной и той же пробирке.

Опыт 24. В пробирку к 1 капле раствора нитрата серебра прибавить 2 капли 2н. раствора соляной кислоты или раствора хлорида натрия. К осадку добавлять раствор аммиака (лучше концентрированного) до его полного растворения. Почему растворился осадок? Уравнение реакции? Затем в пробирку с растворенным осадком по каплям прибавлять азотную кислоту (3-5 капель). Уравнение реакции? Объяснить образование осадка при прибавлении азотной кислоты.

Реакции иона свинца Pb²⁺

      1. Йодид калия KJ образует с раствором  солей свинца желтый осадок PbJ₂:

Pb²⁺ + 2J^- = PbJ₂↓

Осадок  растворяется при нагревании в 2н. растворе уксусной кислоты. При медленном охлаждении раствора выпадают характерные золотистые чешуйки кристаллов PbJ₂. Медленное охлаждение благоприятствует росту более крупных кристаллов.

Опыт 25. К 2 каплям раствора соли свинца прибавить столько же раствора йодида калия. Отделить осадок от раствора. Добавить к осадку 4 капли 2н. раствора CH₃COOH и хорошо нагреть на водяной бане. Перенести пробирку с раствором в штатив и оставить ее там для медленного охлаждения. Через 10-15 мин наблюдать выпадение блестящих золотистых кристаллов.

      2. Бихромат калия K₂Cr₂O₇ в присутствии CH₃COONa образует с раствором соли свинца желтый осадок PbCrO₄.

Опыт 26. В пробирку поместить 2 капли раствора соли свинца; прибавить 3 капли раствора CH₃COONa и 2 капли раствора K₂Cr₂O₇. Наблюдать образование желтого осадка. Написать уравнение реакции.

Реакции иона меди Cu²⁺

      1. Гидроксид аммония NH₄OH, взятый в небольших количествах, с раствором соли меди образует сине-зеленый осадок основной соли:

2Cu²⁺ + SO₄^2- + 2NH₄OH = (CuOH)₂SO₄↓ + 2NH₄⁺

Осадок  легко растворяется в избытке реактива с образованием иона [Cu(NH₃)₄]²⁺ интенсивно-синего цвета:

(CuOH)₂SO₄ + 2NH₄⁺ + 6NH₄OH = 2[Cu(NH₃)₄]²⁺ + SO₄^2- + 8H₂O

Чувствительность  реакции характеризуется предельным разбавлением 1:25000.

Опыт 27. К 3 каплям раствора медного купороса прибавить 2 капли раствора NH₄OH. Наблюдать выпадение зеленовато-голубоватого осадка основной соли (CuOH)₂SO₄. Уравнение реакции в ионном виде? Затем по каплям прибавить избыток раствора аммиака. Что наблюдается? Уравнение реакции в ионном виде?

      2. Гексацианоферрат (II) калия K₄[Fe(CN)₆] образует с раствором соли меди красно-бурый осадок Cu₂[Fe(CN)₆], не растворимый в разбавленных кислотах, но растворимый в растворе аммиака:     2Cu²⁺ + [Fe(CN)₆]^4- = Cu₂[Fe(CN)₆]↓

Эта реакция  чувствительнее предыдущей: предельное разбавление равно 1:1000000.

Опыт 28. К 3 каплям раствора CuSO₄ прибавить 2 капли гексацианоферрата (II) калия K₄[Fe(CN)₆]. Наблюдать выпадение красно-бурого осадка. Уравнение реакции?

Лабораторная  работа № 2.

Качественные  реакции на анионы.

Цель  работы: Ознакомление с качественными реакциями на отдельные анионы.

Реакции сульфат - иона SO₄^2-

      Хлорид  бария BaCl₂ образует с анионом SO₄^2- белый осадок BaSO₄, нерастворимый в кислотах:  Ba²⁺ + SO₄^2- = BaSO₄↓

      В этом состоит отличие аниона SO₄^2- от других анионов, и оно используется для его обнаружения.

Опыт 1. В одну пробирку поместить 2 капли раствора Na₂SO₄, подкислить его 1 каплей 2н. раствора HCl и прибавить 2 капли раствора BaCl₂. В другую пробирку поместить 2 капли раствора Na₂CO₃, прибавить 2 капли раствора BaCl₂ и 1 каплю дистиллированной воды (чтобы объемы растворов были одинаковы). Сравнить выпавшие осадки в обеих пробирках и исследовать их растворимость в разбавленной соляной кислоте. В третьей пробирке получить осадок BaSO₃ и также исследовать его растворимость в растворе HCl.