Анализ смеси катионов IV группы

Висмут

Железо (III)

Железо (II)

Реакция с гексацианоферратом (III) калия (красной кровяной солью). Ионы железа (II) с K₃[Fe(CN)₆] в кислой среде образуют мелкий осадок синего цвета:

FeSO₄ + K₃[Fe(CN)₆] ® KFe[Fe(CN)₆]¯ + K₂SO₄

синий

Осадок не растворяется в кислотах и не разлагается щелочами. Реакции мешают ионы Mn²⁺, Zn²⁺, Co²⁺, Ni²⁺, которые образуют с данным реактивом осадки, окрашенные в бурые или жёлтые цвета, и маскируют синюю окраску осадка в зелёную.

Выполнение реакции. К 1-2 каплям кислого раствора соли железа (II) (рН<7) прилить 1 каплю гексацианоферрата (III) калия. Моментально образуется осадок турнбуллевой сини.

Реакция с гексацианоферратом (II) калия (жёлтой кровяной солью). По этой реакции в кислой среде образуется тёмно-синий осадок комплексной соли - берлинской лазури, нерастворимой в кислотах и разлагающейся в щелочах с выделением Fe(OH)₃¯:

FeCl₃ + K₄[Fe(CN)₆] ® KFe[Fe(CN)₆] ¯ + 3KCl

тёмно-синий

Выполнение реакции. К 1-2 каплям соли железа (III) прибавить 1-2 капли 2н раствора HCl и 1 каплю K₄[Fe(CN)₆], при этом выпадает тёмно-синий осадок.

Реакция пригодна для обнаружения иона Fe³⁺ в смеси со всеми катионами.

Реакция с роданидом калия или аммония. Ионы трёхвалентного железа в кислой среде с роданидом калия или аммония образуют кроваво-красный роданид железа (III):

FeCl₃ + 3KSCN ®[ Fe(SCN)₃]⁰ + 3KCl

^{красный}

Этой реакции мешают анионы, образующие с ионами Fe³⁺ более устойчивые комплексные соединения, например, [FeF₆]^3-, которые маскируют красное окрашивание.

Выполнение реакции: к 1-2 каплям соли железа (III) прилить 1-2 капли 2н раствора HСl и добавить 1-2 капли KSCN или NH₄SCN. Появляется кроваво-красное окрашивание.

Восстановление иона висмута станнитом натрия Na₂SnO₂ в щелочной среде до металлического висмута. Висмут осаждается в виде мелкодисперсного осадка чёрного цвета, а станнит натрия превращается в станнат.

Выполнение реакции. К 2 каплям раствора (свежеприготовленного) SnCl₂ прибавить по каплям концентрированный раствор NaOH до полного растворения осадка гидроксида олова:

SnCl₂ + 4NaOH ® Na₂SnO₂ + 2NaCl + 2H₂O;

затем к полученному раствору станнита прибавить 1 каплю соли висмута:

2Bi(NO)₃ + 6NaOH +3Na₂SnO₂ ®2Bi⁰¯ + 3Na₂SnO₃ + 3H₂O+ 6NaNO₃

чёрный

2Bi³⁺ + 3SnO₂^2- + 6OH^- ® 2Bi + 3SnO₃^2- + 3H₂O

2 Bi³⁺ + 3e ® Bi⁰

3 SnO₂^2- + 2OH^- - 2e ® SnO₃^2- + H₂O

Реакция с иодидом калия KI. При действии соли Bi³⁺ на раствор KI образуется чёрный осадок BiI₃¯, который растворим в избытке KI с образованием комплексных ионов оранжевого цвета:

1) Bi³⁺ + 3I^- ® BiI₃¯

чёрный

2) BiI₃¯ + KI ® K[BiI₄]

оранжевый

тетраиодовисмутат (III) калия

При сильном разбавлении вместо BiI₃¯ выпадает оранжевый осадок основной соли висмута:

[BiI₄]^- + H₂O ® BiOI¯ + 3I^- + 2H⁺

^оранж.

Реакции мешает катион Fe³⁺:

2Fe³⁺ + 2I^- ® 2Fe²⁺ + I₂¯

бурый

Выполнение реакции. К 1-2 каплям соли висмута прилить 2-3 капли раствора KI. Сначала наблюдается выпадение осадка BiI₃¯ чёрного цвета, а затем, в избытке KI, его растворение с переходом в комплексную соль оранжевого цвета K[BiI₄].

Если в задаче присутствует осадок, то смесь центрифунируем и в осадке (1) открываем висмут станнитом натрия. В растворе (1) все катионы, кроме Mg²⁺, можно открыть дробным методом.

В отдельной пробе окрыть Fe²⁺ гексаницианоферратом (III) калия. Если осадок не чисто синий, то надо встряхнуть пробирку. Если Fe²⁺ есть, то на стенках пробирки остаются отдельные частицы синего осадка.

В отдельной пробе открыть ион Fe³⁺ роданидом калия.

В отдельной пробе открыть ион Mn²⁺ капельной реакцией бензидином.

Если в выданной задаче не было осадка, то в отдельной пробе открыть Bi³⁺ станнитом натрия. Если осадок не явно черный, то следует прибавить к нему избыток разбавленной хлороводородной кислоты (рН<7). В присутствии висмута черный осадок остается.

Открытие Mg²⁺. Чтобы открыть ион магния, его нужно отделить от смеси других ионов четвертой группы аммиачной буферной смесью (раствор 2), окислив ион двухвалентного железа до трехвалентного, а ион Mn²⁺ до MnO₂ перекисью водорода (осадок 2).

К 5-6 каплям раствора (2) добавить раствора аммиака до щелочной реакции, затем 3-4 капли перекиси водорода перемешать. Далее добавлять кристаллический хлорид аммония при перемешивании до рН=9. В раствор переходят только ионы магния. Центрифугировать, затем в центрифугате открыть магний реакцией с гидрофосфатом натрия. Появление белой мути указывает на наличие иона магния.

По выполненной работе составить подробный отчет, сделать вывод о составе полученной смеси ионов.

Дата добавления: 2015-06-04