Аналитические реакции катионов V аналитической группы

Групповым реагентом на катионы V аналитической группы является 25% раствор NH₃. При действии раствора аммиака на раствор, содержащий катионы V аналитической группы, образуются аморфные осадки соответствующих гидроксидов: белые Mg(OH)₂, Fe(OH)₂, Sb(OH)₃, красно-бурый Fe(OH)₃ и желто-розовый Mn(OH)₂, которые нерастворимы в избытке NH₃.

Mg²⁺ + 2 NH₃ + 2 H₂O ® ¯ Mg(OH)₂ + 2 NH₄⁺

Fe²⁺ + 2 NH₃ + 2 H₂O ® ¯ Fe(OH)₂ + 2 NH₄⁺

Fe³⁺ + 3 NH₃ + 3 H₂O ® ¯ Fe(OH)₃ + 3 NH₄⁺

Mn²⁺ + 2 NH₃ + 2 H₂O ® ¯ Mn(OH)₂ + 2 NH₄⁺

Sb³⁺ + 3 NH₃ + 3 H₂O ® ¯ Sb(OH)₃ + 3 NH₄⁺

Выполнение реакции: поместите в пробирку 2-3 капли раствора соответствующей соли и 2-3 капли 25% раствора аммиака.

Запишите наблюдения и уравнения реакций в молекулярном и ионно-молекулярном виде.

Гидроксиды Mg(OH)₂, Fe(OH)₂ и Mn(OH)₂ растворяются в насыщенном растворе NH₄Cl:

¯ Mg(OH)₂ + 2 NH₄⁺ à Mg²⁺ + 2 NH₃ + 2 H₂O

Основания Mg(OH)₂, Fe(OH)₂, Fe(OH)₃ и Mn(OH)₂ не растворяются в растворах щелочей и аммиака, но легко растворяются в сильных кислотах. Гидроксид железа (II) в щелочной среде быстро окисляется кислородом воздуха до гидроксида железа (III):

¯ 4 Fe(OH)₂ + O₂ + 2 H₂O ® ¯ 4 Fe(OH)₃

Гидроксид сурьмы Sb(OH)₃ растворяется в растворах щелочей и концентрированной соляной кислоте с образованием соответствующих комплексных ионов [Sb(OH)₄]^- и [SbCl₄]^-.

1. Аналитические реакции катиона магния, Mg²⁺

1.1 Реакция с 8-оксихинолином, (C₉H₆NOH). Ионы Mg²⁺ в аммиачной среде (рН = 9-10) с 8-оксихинолином образуют зеленовато-желтый осадок оксихинолята магния Mg(C₉H₆NO)₂:

Mg²⁺ + 2 C₉H₆NOH → Mg(C₉H₆NO)₂ + 2 H⁺

Выполнение реакции: поместите в пробирку 2-3 капли раствора соли магния, 3-4 капли аммиачного буферного раствора и 3-4 капли раствора 8-оксихинолина. Перемешайте смесь палочкой.

Запишите наблюдения и уравнение реакции в молекулярном и ионно-молекулярном виде.

1.2 Реакция с гидрофосфатом натрия, Na₂HPO₄. Катионы магния Mg²⁺ в присутствии аммиака и хлорида аммония образуют белый кристаллический осадок фосфата магния и аммония MgNH₄PO₄, который легко растворяется в уксусной и сильных кислотах:

Mg²⁺ + NH₃ + HPO₄^2- → ¯ MgNH₄PO₄

¯ MgNH₄PO₄ + 3 H+ → Mg²⁺ + NH₄⁺ + H₃PO₄

¯ MgNH₄PO₄ + CH₃COOH → Mg²⁺ + NH₄⁺ + CH₃COO^- + HPO₄^2-

Выполнение реакции: поместите в пробирку 2-3 капли раствора соли магния, добавьте 2-3 капли раствора HCl (2 М) и 2-3 капли раствора Na₂HPO₄. Затем добавьте в пробирку 1 каплю раствора фенолфталеина и по каплям раствор аммиака (2 М), перемешивая содержимое пробирки стеклянной палочкой, до появления розовой окраски фенолфталеина (рН» 9). В присутствии иона Mg²⁺ выпадает белый кристаллический осадок.

Запишите наблюдения и уравнения реакций в молекулярном и ионно-молекулярном виде.

1.3. Реакция с растворами щелочей. Ионы Mg²⁺ с раствором NaOH или KOH образуют белый аморфный осадок Mg(OH)₂, нерастворимый в избытке щелочи, но растворимый в концентрированном растворе NH₄Cl:

¯ Mg(OH)₂ + 2 NH₄⁺ → Mg²⁺ + 2 NH₃ + 2 H₂O

Выполнение реакции: поместите в пробирку 4-5 капель раствора соли магния и прибавьте к нему 4-5 капель раствора NaOH (2 М), а затем 5-7 капель раствора NH₄Cl.

Запишите наблюдения и уравнения реакций в молекулярном и ионно-молекулярном виде.

2. Аналитические реакции катиона железа (II), Fe²⁺

2.1. Реакция с гексацианоферратом (III) калия, K₃[Fe(CN)₆]. Ионы Fe²⁺ в кислой среде с гексацианоферратом (III) калия образуют синий осадок – калия-железа (II) гексацианоферрат (III) (турнбулева синь):

Fe²⁺ + K⁺ + [Fe(CN)₆]^3- → ¯ KFe[Fe(CN)₆]

Выполнение реакции: поместите в пробирку 2-3 капли раствора соли железа (II), добавьте 1-2 капли 2 М раствора HCl и 1-2 капли раствора K₃[Fe(CN)₆].

Запишите наблюдение и уравнение реакции в молекулярном и ионно-молекулярном виде.

3. Аналитические реакции катиона железа (III), Fe³⁺

3.1. Реакция с гексацианоферратом (II) калия, K₄[Fe(CN)₆]. Ионы Fe³⁺ в кислой среде с гексацианоферратом (II) калия образуют темно-синий осадок калия-железа (III) гексацианоферрат (II) (берлинская лазурь):

Fe³⁺ + K⁺ + [Fe(CN)6]^4- → ¯ KFe[Fe(CN)₆]

Выполнение реакции: поместите в пробирку 2-3 капли раствора соли железа (III), добавьте 1-2 капли 2 М раствора HCl и 1-2 капли раствора K₄[Fe(CN)₆].

Запишите наблюдение и уравнение реакции в молекулярном и ионно-молекулярном виде.

3.2. Реакция с роданидом аммония, NH₄SCN, или роданидом калия, KSCN. Ионы Fe³⁺ в кислой среде (pH = 2) с роданидом аммония или калия образуют комплексное соединение, которое окрашивает раствор в кроваво-красный цвет:

Fe³⁺ + 6 SCN^- → [Fe(SCN)₆]^3-

Выполнение реакции: поместите в пробирку 2-3 капли соли железа (III). Универсальным индикатором проверьте рН. При необходимости прибавьте 1-2 капли 2 М раствора HCl. Прибавьте 2-3 капли насыщенного раствора роданида аммония (или калия) или сухую соль. Обратите внимание на окраску раствора.

Запишите наблюдение и уравнение реакции в молекулярном и ионно-молекулярном виде.

4. Аналитические реакции катиона марганца (II), Mn²⁺

4.1. Реакция с висмутатом натрия, NaBiO₃. Ионы Mn²⁺ в азотнокислой среде окисляются висмутатом натрия до ионов MnO₄^-, окрашивающих раствор в малиновый цвет:

2 Mn²⁺ + 5 NaBiO₃ + 4 H⁺ → 2 MnO₄^- + 5 BiO⁺ + 5 Na⁺ + 2 H₂O

Выполнение реакции: внесите в пробирку на кончике шпателя немножко порошка висмутата натрия. Прибавьте 2 мл 2 М раствора азотной кислоты и 1-2 капли раствора соли марганца (II). Малиновый цвет раствора указывает на образование иона MnO₄^-.

Запишите наблюдение и уравнение реакции в молекулярном и ионно-молекулярном виде.

5. Аналитические реакции катиона сурьмы (III), Sb³⁺

5.1. Реакция с тиосульфатом натрия, Na₂S₂O₃. Катионы Sb³⁺ при нагревании с тиосульфатом натрия образуют осадок красного цвета (сероксид сурьмы (III) Sb₂OS₂):

2 Sb³⁺ + 2 S₂O₃^2- + 3 H₂O → ¯ Sb₂OS₂ + 2 SO₄^2- + 6 H⁺

Выполнение реакции: поместите в пробирку 2-3 капли раствора хлорида сурьмы, добавьте несколько капель серной кислоты (1 М), бросьте кристаллик Na₂S₂O₃ и нагрейте на водяной бане. Образуется красный осадок Sb₂OS₂.

Запишите наблюдение и уравнение реакции в молекулярном и ионно-молекулярном виде.

Лабораторная работа № 7

Дата добавления: 2015-01-03