Практические работы по аналитической химии

      Реакции фосфат – иона PO₄^3-

      1. Молибденовая жидкость, взятая в  избытке, образует с ионом PO₄^3- характерный желтый кристаллический осадок (NH₄)₃H₄[P(Mo₂O₇)₆].

Опыт 2. Поместить в пробирку 8 капель раствора (NH₄)₂MoO₄ и 8 капель концентрированной HNO₃. К смеси прибавить 2-3 капли раствора фосфата натрия, перемешать стеклянной палочкой и слегка нагреть до 40-50⁰ на водяной бане (нагревание ускоряет образование осадка). Осадок имеет состав (NH₄)₃H₄[P(Mo₂O₇)₆]. Написать уравнение реакции в ионном виде.

      Реакции мешают сильные восстановители (ионы SO₄^2-, S^2- и др.), которые восстанавливают шестивалентный молибден до низших степеней окисления, в результате чего раствор окрашивается в синий цвет. Восстановители можно окислить предварительным нагреванием раствора с несколькими каплями 6н. раствора HNO₃.

      Молибденовую  жидкость, т.е. раствор  (NH₄)₂MoO₄ в разбавленной HNO₃, всегда надо брать в избытке (в 4-5 раз).

      Реакции хлорид-иона Cl^-

      Для обнаружения хлорид-иона применяется  та же реакция, что и для иона Ag⁺. Реакцию проводят также в три этапа (Лаб. раб. № 1, опыт 24):

Реакции нитрит-иона NO₂^-

      1. Йодид калия KJ при взаимодействии  с нитритами, подкисленными растворами серной или уксусной кислот, окисляется до свободного йода, который обнаруживается по окрашиванию раствора крахмала или органического растворителя.

Опыт 3. Внесите в пробирку 3 капли раствора йодида калия, и немного раствора крахмала или органического вещества (бензола, хлороформа). К этой смеси прибавить 5 капель раствора нитрита калия. Наблюдать внешние эффекты. Написать уравнение реакции.

      2. Смесь сульфаниловой кислоты (NH₂C₆H₄SO₃H) и a-нафтиламина (C₁₀H₇NH₂) образует с раствором нитрита красное окрашивание. Другие анионы не мешают. Реакция весьма чувствительна.

Опыт 4. В коническую пробирку поместить 1 каплю раствора нитрита, разбавить его 6-10 каплями дистиллированной воды, после чего  прибавить 2 капли смеси раствора сульфаниловой кислоты и a-нафтиламина. Наблюдать красное окрашивание раствора, вызванное анионом NO₂^-.

Реакции нитрат-иона NO₃^-

      1. 1%-ный раствор дифениламина (С₆H₅)₂NH в концентрированной серной кислоте образует с нитрат -ионом интенсивно синее окрашивание. Реакция весьма чувствительна.

      Аналогичное окрашивание дает и анион NO₂^-. Поэтому анион NO₂^- , если его присутствие обнаружено, должен быть предварительно удален (разрушен). Последнее достигается кипячением исследуемое раствора с твердым NH₄Cl (до прекращения выделения пузырьков газа):

      NO₂^- + NH₄Cl = NH₄NO₂ + Cl^-,

      NH₄NO₂ = N₂­ + H₂O.

      Еще более быстрое удаление NO₂^- происходит при взаимодействии с кристаллами сульфаминовой кислоты HSO₃NH₂ в уксуснокислой среде:

HNO₂ + HSO₃NH₂ = N₂­ + 2H⁺ + SO₄^2- + H₂O

      Опыт  также проводят до прекращения выделения  пузырьков газа.

Опыт 5. На капельную пластинку поместить 3 капли раствора дифениламина в концентрированной серной кислоте и прибавить 1 каплю раствора нитрата. Смесь перемешать стеклянной палочкой. Интенсивно-синее окрашивание указывает на присутствие аниона NO₃^-. Выполнить аналогичный опыт с анионом NO₂^-. Каким путем можно удалить анион NO₂^- из раствора?

      2. Металлический алюминий в сильно щелочной среде восстанавливает нитраты до аммиака:   3NO₃^- + 8Al + 5OH^- + 2H₂O = 3NH₃­ + 8AlO₂^-

Ионы NO₂^- и NH₄⁺ должны быть предварительно удалены, если они присутствуют в исследуемом растворе. Удаление NO₂^- - см. п. 1. Удаление NH₄⁺ производится кипячением исследуемого раствора с раствором NaOH до прекращения выделения аммиака.

Опыт 6. Поместить в пробирку 4 капли раствора нитрата и добавит 6 капель 6н. раствора NaOH, не касаясь ими стенок пробирки. Внести в раствор кусочек металлического алюминия. Отверстие пробирки закрыть влажной полоской индикаторной бумаги. Наблюдать изменение цвета бумаги, указывающее на присутствие аниона NO₃^-. Испытать выделяющийся газ в пробирке на запах (как?).

      Реакция сульфит-иона SO₃^2-

      1. Йодная или бромная вода при  взаимодействии с растворами сульфитов обесцвечивается:    SO₃^2- + J₂ + H₂O = SO₄^2- + 2J^- + 2H⁺

   Реакцию проводить только в нейтральном  или слабокислом растворе (почему?).

Опыт 7. В коническую пробирку поместить 2 капли йодной воды и добавлять по каплям раствор сернистой кислоты до обесцвечивания раствор. Уравнение реакции?

      2. Перманганат калия KMnO₄ в сернокислом растворе также обесцвечивается в присутствии аниона SO₃^2-.

Опыт 8. Взять в одну коническую пробирку 2 капли раствора перманганата калия, в другую – столько же раствора дихромата калия, растворы в пробирках подкислить 1-2 каплями 2н. раствора серной кислоты и по каплям добавлять сернистую кислоту до изменения окраски растворов. Написать ионные и молекулярные уравнения реакций электронно-ионным методом.

      Реакция карбонат-иона CO₃^2-

      Важнейшей реакцией на анион CO₃^2- является реакция разложения карбонатов с помощью разбавленных минеральных кислот. При этом с шипением выделяются пузырьки углекислого газа и происходит помутнение насыщенных растворов Ca(OH)₂ или Ba(OH)₂:  CO₃^2- + 2H⁺ = CO₂¯ + H₂O     

      и далее:  CO₂ + Ca²⁺ + 2OH^- = CaCO₃¯ + H₂O

      При избытке СО₂ помутнение может исчезнуть:

CaCO₃ + CO₂ + H₂O = Ca²⁺ + 2HCO₃^-

Опыт  проводить в приборе для обнаружения  газов (рис. 1)

Опыт 9. В прибор для обнаружения газов поместить 8 капель исследуемого раствора. К нему добавить 8 капель 2н. раствора HCl и отверстие прибора быстро закрыть резиновой пробкой с нихромовой проволокой или капилляром. Ушко проволоки или капилляр должны содержать раствор Ca(OH)₂ или Ba(OH)₂. Наблюдать помутнение раствора баритовой или известковой воды.

Опыт 10. Поместить в пробирку по 3 капли растворов солей Na₂CO₃  и Na₂SO₃. Так как анион SO₃^2- мешает обнаружению аниона CO₃^2-, то его надо окислить. Для этого прибавить 6 капель 3%-ного раствора H₂O₂, перемешать смесь и нагреть на водяной бане. Обнаружить анион CO₃², как описано в опыте 9.

Реакции дихромат–иона Cr₂O₇^2-

      Перекись  водорода H₂O₂ в кислой среде с ионами Cr₂O₇^2- образует надхромовую кислоту синего цвета:        Cr₂O₇^2- + 2H⁺ + 4H₂O₂ = 2H₂CrO₆ + 3H₂O     или                     K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ + 4H₂O = 2H₂CrO₆ + K₂SO₄ +3H₂O.

В водных растворах надхромовая кислота  легко разлагается: синий цвет переходит в зеленый (цвет Cr³⁺). В некоторых органических растворителях она сравнительно устойчива.

      Опыт 11. Поместить в пробирку 10 капель 3%-ного раствора H₂O₂, 3 капли 2н. раствора H₂SO₄ и 5 капель изоамилового спирта или эфира. К полученной смеси прибавить 2 капли раствора хромата или дихромата калия, после чего раствор сильно взболтать. Наблюдать появление синего кольца – раствора надхромовой кислоты в органическом растворителе. Для чего добавляется изоамиловый спирт или эфир?

а                б

Рис. 1. Приборы  для обнаружения выделяющихся газов.

а –  с нихромовой проволокой; б –  с капельной пипеткой. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 Авторы: И.А.Бабак, канд. тех. наук; А.В.Тарасов, канд. тех. наук ;

С.Г.Герке, канд. тех. наук и И.М.Яхнич.