Главная

Популярная публикация

Научная публикация

Случайная публикация

Обратная связь

ТОР 5 статей:

Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия

Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века

Ценовые и неценовые факторы

Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка

Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы

КАТЕГОРИИ:






Реакції катіонів 4-ї аналітичної групи




 

Реактив Fe2+ Fe3+ Bi3+ Mn2+ Sb(III) та Sb(V)
NaOH, KOH, або NH3 Fe(OH)2¯, брудно-зелений (поступово буріє) Fe(OH)3¯, червоно-бурий Bi(OH)3¯, білий Mn(OH)2¯, білий (поступово буріє) Sb(OH)3¯ та SbO(OH)3¯, білі
NH3 та NH4Cl Розчин *) Fe(OH)3¯, червоно-бурий Bi(OH)3¯, білий Розчин *) Осади (дивись вище)
Окисники (лужне се­редовище) Fe(OH)3¯, червоно-бурий Fe(OH)3¯, червоно-бурий Bi(OH)3¯, білий MnO(OH)2¯, чорно – бурий SbO(OH)3¯, білі
Сильні окисники (кисле се­редовище) Розчин Fe(ІІІ) Розчин Fe(ІІІ) Розчин Ві(ІІІ)   Розчин комплексів Sb(V)
Відновники Розчин Fe(ІІ) Розчин Fe(ІІ) Bi¯, чорний   Sb¯, чорний
K3{Fe(CN)6} KFe{Fe(CN)6}¯, синій Осади змінного складу   MnO(OH)2¯ чорно – бурий  
K4{Fe(CN)6} Fe2{Fe(CN)6} ¯, білий KFe{Fe(CN)6} ¯, синій   Білий осад змінного складу  
KSCN   Fe(SCN) j, червоний розчин Bi(SCN)63‑, жовтий розчин    

6.4. Стибій (ІІІ) та стибій (V)

6.4.1. Осадження Sb(OH)3(s) та SbO(OH)3(s), їх властивості. До 2 крапель розчинів SbCl3 або SbCl5 додайте 2 краплі розчину з с (NаОH) = 6 моль/л. Суспензію розділіть на 2 частини й випробуйте їх розчинність у кислоті й у лугу.

Запишіть рівняння реакцій.

6.4.2. Гідроліз солей стибію (ІІІ) та стибію (V). До 2 крапель розчинів SbCl3 або SbCl5 додайте потрійний об’єм дистильованої води. Перевірте розчинність осадів, що утворились, у розчині з с (HCl) = 3 моль/л. Якщо необхідно, підігрійте.

Запишіть рівняння реакцій.

А група катioнів

Катіони 5-ї групи Cu2+, Cd2+, Ni2+, Co2+, Mg2+, Нg2+ у лужному середовищі в присутності Н2О2 (в умовах відокремлення 3-ї групи від 4-ї та 5-ї груп), як і катіони 4-ї аналітичної групи, утворюють осади відповідних гідроксидів та оксогідроксидів, Cu(OH)2(s), Cd(ОН)2(s), Ni(ОН)2(s), Co(ОН)3(s), Mg(ОН)2(s) та НgО(s). Ці осади, на відміну від катіонів 4-ї аналітичної групи, розчиняються в аміачно-амонійному буфері в присутності Н2О2, утворюючи амінокомплекси Cu (ІІ), Cd (ІІ), Ni (ІІ), Co (ІІ), Нg (ІІ) та іон Mg2+.

У водяних розчинах деякі аквакомплекси катіонів 5-ї групи забарвлені: Со2+ рожевий, Ni2+ зелений, Cu2+ блакитний. Зазвичай для таких комплексів, скорочуючи позначення, координовану воду не вказуємо, не записуючи формул типу Со(Н2О)62+. Випаровуючи розчини або змінюючи розчинник, віднімаємо Н2О з координаційної сфери комплексів, змінюючи забарвлення катіонів. Так, не гідратований Со2+ є синім. Катіони 5-ї групи, крім аміно- та аквокомплексів, здатні утворювати безліч інших комплексів, наприклад, HgBr42‑, CdI42‑, Co(SCN)3, Cu(S2O3)22‑ і т. ін.

Купрум, кобальт і меркурій утворюють сполуки з різним ступенем окиснення, тому для їх виявлення можна використовувати реакції окиснення-відновлення.


Лабораторна робота 7. Реакції катіонів 5-ї групи

7.1. Купрум (ІІ), або мідь (ІІ)

7.1.1. Осадження Cu(OH)2(s) та його властивості. У 2 пробірки налийте по 2 краплі розчину Cu(NO3)2. В одну з них додайте розчин із с (NаОH) = 6 моль/л, а в іншу по краплях, помішуючи, аміачно-амонійний буфер, поки нова крапля не спричинятиме більше жодних змін. Осад, що утворився у першій пробірці, розділіть на 3 частини й випробуйте його розчинність у кислоті, с (НNО3) = 3 моль/л; у лузі, с (NаОH) = 6 моль/л; у аміачно-амонійному буфері.

Поясніть Ваші спостереження, записавши рівняння реакцій, знайшовши їх lg K та побудувавши КЛД для системи Cu(OH)2(s) – рH. Чи можна в умовах відокремлення 3-ї групи катіонів вважати Cu(OH)2(s) за помітно амфотерний?

7.1.2. Дія КІ. До 2-3 крапель розчину Cu(NO3)2 додайте 3-4 краплі розчину із с (КІ) = 0,5 моль/л. Перемішавши, до розчину з осадом додайте рівний об’єм CCl4. Закрийте пробірку пробкою і струсіть. Елементний іод, що виділився, екстраґується у шар CCl4, забарвлюючи його у фіолетовий колір.

Повторіть дослід, замінивши Cu(NO3)2 на Cd(NO3)2, Co(NO3)2, та Ni(NO3)2. Запишіть реакції, знайдіть їх lg K. Чи можна застосовувати цю реакцію, щоб виявити купрум (ІІ) у присутності інших катіонів 5-ї групи?

7.1.3. Осадження тіоціанату купруму (І), CuSCN(s). 1-2 краплі розчину Cu(NO3)2 підкисліть оцтовою кислотою (перевірте середовище), додайте 2 краплі розчину гідроксиламіну солянокислого й 2-3 краплі розчину з с (КSCN) = 2 моль/л. Нагрійте на водяній бані, відзначте колір осаду.

Розрахуйте константу лінійної комбінації реакцій, у яку входять сполуки, що переважають у кислому середовищі,

  Cu2+ + e D Cu+,
  2 NH3OH+ ‑ 2 e D N2(g) + 2 H2O + 4 H+,
  Cu+ + SCN D CuSCN(s),
2 Cu+ +2 NH3OH+ + 2 SCN D N2(g) + 2 CuSCN(s) + 2 H2O + 4 H+.

Зауважимо, що гідроксиламін часто використовують як відновник, забуваючи про його дволикість, аналоґічну спорідненій сполуці – Н2О2. Обидві сполуки термодинамічно нестабільні й можуть бути як окисниками, так і відновниками. Гідроксиламін є окисником у лужному середовищі.

7.1.4. Реакція з K4Fe(CN)6. До 1-2 крапель розчину Cu(NO3)2 додайте 1-2 краплі розчину з K4Fe(CN)6. Порівняйте кольори Cu2Fe(CN)6(s) й аналогічних осадів інших катіонів 5-ї групи, Cd2+, Ni2+, Co2+.

Запишіть рівняння реакцій.

7.2. Кадмій (ІІ)

7.2.1. Осадження Cd(OH)2(s) та його властивості. До 2-3 крапель розчину Cd(NO3)2 прилийте 2-3 краплі розчину з с (NаОH) = 6 моль/л. Осад розділіть на 2 частини, промийте дистильованою водою. Додайте до першої частини розчин із с (НNО3) = 3 моль/л, до другої − аміачно-амонійний буфер.

Запишіть рівняння реакцій, знайдіть відповідні lg K. Побудуйте КЛД для системи Cd(OH)2(s) – рH. Чи можна в умовах відокремлення 3-ї групи катіонів вважати Cd(OH)2(s) за помітно амфотерний?

7.2.2. Реакція з триспіридилзалізо (ІІ) іодидом. У центрифужну пробірку внесіть краплю розчину триспіридилферум (ІІ) іодиду, поверх неї краплю слабко кислого, нейтрального або аміачного розчину, що містить Cd2+. Осад, що утворюється, відокремте на центрифузі, не перемішуючи розчину.

Запишіть рівняння реакцій. Із великим аніоном CdІ4, продуктом іонів кадмію й іодиду, утворює осад великий катіон реагенту, FeDip32+ (де символом Dip позначено нейтральний ліґанд a, a’ – дипіридил.

7.3. Нікол (ІІ)

7.3.1. Осадження Nі(OH)2(s) та його властивості. До 1-2 крапель розчину Nі(NO3)2 додайте 1-2 краплі розчину з с (NаОH) = 6 моль/л. Із осадом виконайте такі ж операції, що й з гідроксидом кадмію у п. 7.2.1.

Запишіть рівняння реакцій, знайдіть відповідні lg K. Побудуйте КЛД для системи Nі(OH)2(s) – рH. Чи можна вважати за помітно амфотерний Nі(OH)2(s) в умовах відокремлення 3-ї групи катіонів?

7.3.2. Реакція Чугаєва. До 1-2 крапель розчину Nі(NO3)2 додайте 3 краплі розчину з с (NH3) = 3 моль/л, декілька кристаликів винної кислоти або її солі (тартрату) й 2-3 краплі спиртового розчину диметилгліоксиму (дивись дослід 6.1.2).

Запишіть рівняння реакції осадження внутрішньокомплексної солі, знайдіть відповідний lg K. Яку реакцію феруму (ІІІ), домішки якого є можливими у системі, маскують тартрати?

7.4. Кобальт (ІІ)

7.4.1. Осадження Со(OH)2(s),Со(OH)3(s) та їх властивості. У 3 пробірки вмістіть по 2 краплі розчину Со(NO3)2, у першу з них додайте краплю розчину з с (NаОH) = 6 моль/л, спостерігаючи за зміною забарвлення осаду.

У 1‑й пробірці перевірте розчинність рожевого осаду Со(OH)2(s) у розчині із с (НNО3) = 3 моль/л. У 2‑у додайте краплю розчину Н2О2, потім 2-3 краплі розчину з с (NаОH) = 6 моль/л. Перевірте розчинність Со(OH)3(s) у розчині з с (НNО3) = 3 моль/л. У 3‑ю прилийте по краплях амоніачно-амонійний буфер, поки забарвлення не перестане змінюватись.

Знайдіть lg K реакцій розчинення Со(OH)3(s) у кислоті у відсутності й присутності Н2О2. Зіставте розрахунки зі спостереженнями. Знайдіть lg K реакції окиснення оксиґеном (киснем) повітря гідроксиду кобальту (ІІ). Які зміни спостерігаємо у перебігу цих реакцій, беручи до уваги, що основна сіль Co(OH)(NO3)(s) є синьою, гідроксиду кобальту – рожевою, а гідроксиду кобальту (ІІІ) – темно-бурою?

7.4.2. Реакція з іонами тіоціанату. До 3 крапель розчину Со(NO3)2 додайте розчин Nа2НРО4 або NаF, а потім − розчин NH4CNS й ацетон. Утворюється синє забарвлення, що обумовлене комплексами, стійкими не у водному розчині, а у змішаних розчинниках, таких як ацетон-вода.

Запишіть рівняння реакції утворення комплексу Co(SCN)2. Для чого додають фосфат або флуорид (порівняйте з п. 6.1.2)?

7.5. Маґній (ІІ)

7.5.1. Осадження Mg(OH)2(s) та його властивості. У 2 пробірки вмістіть по 3 краплі розчину MgСl2. У 1‑у додайте 2 краплі розчину з с (NаОH) = 6 моль/л у 2‑у – 4 краплі амоніачного буферу. Випробуйте розчинність осаду з 1‑ї пробірки у розчинах із с (НNО3) = 3 моль/л та NН43.

Запишіть рівняння реакцій. Поясніть, використовуючи КЛД, чому у аміачно-амонійному буфері осад не утворюється.

7.5.2. Реакція Mg2+ із2HРО4 та NH3. У пробірці змішайте 2 краплі розчину MgСl2, 2 краплі розчину з с (HСl) = 3 моль/л та 2 краплі насиченого розчину Nа2HРО4. До суміші додайте по краплях, перемішуючи, розчин із с (NH3) = 3 моль/л. Осад, що випав, розділіть на 2 пробірки й перевірте його розчинність у кислотах із с (НСl) = 3 моль/л та с (НАс) = 6 моль/л.

Запишіть рівняння реакції утворення MgNH4РО4(s), беручи до уваги, що при 9,4 < pH <10,8 переважають NH3 та HРО4, знайдіть її lg K.

7.5.3. Мікрокристалоскопічний варіант попередньої реакції.На предметне скло нанесіть краплю розчину MgСl2 й краплю розчину NH4Сl. Обробіть випарами аміаку, перевернувши скло краплями вниз. Внесіть у краплю кристалик Nа2HРО4 й під мікроскопом розгляньте утворені кристали MgNH4РО4 × 6Н2О. Форма кристалів різна, відповідно до того, чи є кристалізація повільною (з розведених розчинів) або швидкою (з концентрованих розчинів).

7.5.4. Реакція Mg2+ із маґнезоном. До 5 крапель розведеного розчину MgСl2 додайте 2-3 краплі розчину маґнезону (п -нітробензол азорезорцину) й струсіть. Якщо розчин забарвлюється у жовтий колір (ознака кислого середовища), додайте декілька крапель розчину NаОH. Зверніть увагу на різницю забарвлення маґнезону в розчині й у адсорбаті на Mg(ОH)2(s).

7.5.5. Відокремлення Mg2+ від інших катіонів 5‑ї групи. До 2 крапель розчину MgСl2 додайте 5 крапель розчину NaF. Желеподібний осад, що випав, відокремте на центрифузі й розчиніть у розчині борної кислоти. До здобутого розчину додайте розчин NаОH, щоб середовище стало лужним, а потім 2-3 краплі розчину маґнезону.

Здійсніть аналоґічні операції з сумішшю катіонів 5‑ї групи, що не містить маґнію (ІІ).

Запишіть рівняння реакцій, беручи до уваги, що внаслідок взаємодії фторидів із борною кислотою утворюються стійкі гідроксофторидні комплекси бору В(ОН) i F4‑ i . Про що свідчить зміна забарвлення маґнезону?

7.6. Меркурій (ІІ). Попередження: залишки препаратів меркурію (отрута!!!) зливати у спеціальну банку. Із практикуму для студентів біолоґічного факультету взяті такі досліди.

7.6.1. Осадження НgO(s) та його властивості. До 3-4 крапель розчину Нg(NО3)2 додайте 3-4 краплі розчину з с (NаОH) = 6 моль/л. Осад промийте, відокремте, розділивши на 2 пробірки, й випробуйте його розчинність у розчині з с (NН3) = 3 моль/л та амоніачно-амонійному буфері (розчині з близькими концентраціями NН3 та NН43).

Запишіть рівняння реакцій. Яка роль NН4+ у процесі розчинення?

7.6.2. Реакція з КІ. До 5 крапель розчину Нg(NО3)2 додайте 1-2 краплі розчину КІ, потім подвійний об’єм розчину з с (KОH) = 6 моль/л та 2-3 краплі розчину NН4Сl.

Запишіть рівняння реакцій. В останній реакції (Несслера на NН3) продуктом є (Hg2N)I2×Н2О(s). Побудуйте КЛД для системи HgI2(s) – pI.

7.6.3. Відновлення Нg2+ до металічного меркурію. До 2 крапель розчину Нg(NО3)2 додайте 8 крапель амоніачно-амонійного буферу й такий самий об’єм розчину NН2ОH×НСl, що попередньо нейтралізований розчином із с (NН3) = 3 моль/л. Якщо у суміші рН ¹ 9, додайте ще аміачно-амонійного буферу. Розчин нагрійте. Відзначте утворення осаду та виділення газу. Перевірте повноту перетворення, додавши свіжу порцію нейтрального розчину NН2ОH×НСl. Перевірте, чи розчиняється осад у розчині з с (НСl) = 3 моль/л.

Аналоґічний дослід здійсніть із амоніачно-амонійним розчином суміші інших катіонів 5-ї групи. Якщо утвориться осад, відзначте його колір та випробуйте розчинність у с (НСl) = 3 моль/л.

Знайти lg K лінійної комбінації реакцій між частинками, що переважають у амоніачно-амонійному середовищі,

  Hg(NH3)42+ D Hg2+ + 4 NH3 ,
  Hg2+ + 2 e D Hg(s),
  NH2OH + H+ D NH3OH+,
  2 NH3OH+ ‑ 2 e D N2(g) + 2 H2O + 4 H+,
  NH3 + H+ D NH4+,
Hg(NH3)42+ + + NH2OH D Hg(s) + N2(g) + 2 NH3 + 2 NH4+ + 2 H2O.
         

7.6.4. Реакції Нg2+ із пероксидом водню. До 2 крапель розчину Нg(NО3)2 додайте 8 крапель амоніачно-амонійного буферу й 5 крапель розчину з w (H2О2) = 3 %. Нагрійте розчин, відзначте утворення осаду та виділення газу.

Повторіть дослід, замінивши амоніачно-амонійний буфер розчином НNО3. Знайдіть lg K лінійної комбінації реакцій між частинками, що переважають у кислому середовищі. Які ускладнення у систематичному ході аналізу може спричинити ця реакція?

 


Таблиця 10

Реакції катіонів 5-ї аналітичної групи

 

Реактив Cu2+ Co2+ Ni2+ Cd2+ Hg2+ Mg2+
NH3 без надлишку (CuOH)2SO4 ¯, блакитно-зелений CoOHCl¯, синій (NiOH)2SO4¯, світло – зелений Cd(OH)2¯, білий (HgNH2)Cl¯ білий Mg(OH)2¯, білий
NH3, надлишок Cu(NH3)42+, яскраво –синій Co(NH3)62+, жовто – бyрий Ni(NH3)62+, синій Cd(NH3)42+, безбарвний Hg(NH3)42+, безбарвний Mg(OH)2¯, білий
NaOH, KOH, Cu(OH)2¯, блакитний Co(OH)2¯, рожевий Ni(OH)2¯, світло – зелений Cd(OH)2¯, білий HgO¯, жовтий Mg(OH)2¯, білий
  K4[Fe(CN)6] Cu2{Fe(CN)6} ¯, червоно – бурий Зелений осад змінного складу Блідо-зелений осад змінного складу Cd2{Fe(CN)6} ¯, білий Hg2[Fe(CN)6] ¯, жовтий  
Реактив Чугаєва Розчинна сполука бурого кольору   Ni(C4H7N2O2)2¯, яскраво – червоний      
Окисники   Co(III)        
Відновники Сполуки Cu(I), або елементний Cu(0)       Сполуки Hg22+, осад Hg¯  

 






Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

vikidalka.ru - 2015-2024 год. Все права принадлежат их авторам! Нарушение авторских прав | Нарушение персональных данных