Вирішення задач по аналітичній хімії (стр. 3 из 15)

№ 19

Розкрити суть дробного та систематичного методів якісного аналізу. Чи можливе виконання аналізу речовини з використанням лише одного з цих методів?

Дробний метод аналізу передбачає виявлення кожного іона певними, характерними реакціями в присутності всіх інших іонів. У складніших випадках спочатку відділяють даний іон від тих, які заважають визначенню.

Систематичний аналіз полягає в тому, що складну суміш іонів спочатку розділяють за допомогою групових реактивів на кілька окремих груп, потім у межах кожної групи виявляють окремі іони певними, характерними реакціями. Розділяють іони на групи і виявляють їх в кожній групі в цілком певній послідовності, що виключає помилки, які часто роблять недосвідчені хіміки, проводячи аналіз дробним методом.

Використання лише одного з цих методів (дробного) можливе тільки у випадку високоспецифічних реакцій (таких, наприклад, як визначення іона амонію за допомогою лугу), та у випадку, коли визначуваний іон вдається без проблем відділити від іонів, які заважають визначенню.

№ 20

Які хімічні реагенти належать до групових, селективних, специфічних? Навести приклади. Написати рівняння реакцій

Груповими називають реактиви, якими визначають певну групу катіонів або аніонів. Наприклад, розчин сульфіду амонію є груповим реактивом на катіони 3-ї аналітичної групи. Розчин хлориду барію є груповим реактивом на аніони 1-ї аналітичної групи, і т. п.

Селективними називають реактиви, що визначають ті чи інші іони за певних умов. Так, фероціанід калію дає з іонами Ca²⁺ осад K₂Ca[Fe(CN)₆]. Якщо в розчині немає зовсім або є незначна концентрація іонів Ba²⁺, даний реактив “віддає перевагу” іонам Ca²⁺. Якщо ж має місце значна концентрація іонів Ba²⁺, фероціанід калію вже не буде селективним на іони Ca²⁺, тому що іони Ba²⁺ в значних концентраціях утворюють аналогічний осад.

Специфічними називають реактиви, дії яких незаважає жоден сторонній іон. Так, в одній з небагатьох високоспецифічних реакцій визначення іону амонію

NH₄Cl + NaOH → NH₄OH + NaCl

↕

NH₃↑ + H₂O

гідроксид натрію можна вважати специфічним на іон амонію. Специфічних реактивів, рівно як і специфічних реакцій, дуже мало.

№ 21

Що покладено в основу розподілу катіонів на аналітичні групи? Чи збігається даний розподіл з розподілом на групи в періодичній системі Д.І.Менделєєва?

Навести молекулярні та іонні рівняння реакцій дії групових реактивів на катіони:NH₄⁺, Ca²⁺, Fe³⁺.

Зазначити колір осаду, розчинність. Пояснити, чому відсутній груповий реактив на катіони 1-ї аналітичної групи.

Систематичний аналіз ділить всі катіони на 5 аналітичних груп за розчинностями карбонатів і сульфідів. Принцип класифікації катіонів на аналітичні групи наступний:

1-ша група – карбонати і сульфіди катіонів даної групи добре розчинні у воді;

2-га група – катіони даної групи утворюють нерозчинні у воді карбонати;

3-тя група – сульфіди і гідроксиди катіонів даної групи нерозчинні у воді, але розчинні в розведених кислотах;

4-та група – сульфіди катіонів даної групи нерозчинні у воді і у розведеній соляній кислоті;

5-та група – сульфіди катіонів даної групи нерозчинні у воді і у розведеній соляній кислоті, проте розчинні у полісульфіді амонію.

Багато в чому класифікація катіонів на аналітичні групи збігається з поділом на групи в Періодичному Законі. Особливо це стосується катіонів 1-ї, 2-ї та 5-ї аналітичних груп. У 3-ю аналітичну групу включені катіони тріад.

За визначенням, до 1-ї аналітичної групи входять катіони, які не утворюють важкорозчинних сполук з карбонат- і сульфід-іонами. Наприклад, майже всі солі натрію, калію та амонію добре розчинні у воді. Тому не існує групового реактиву, здатного осадити всі катіони 1-ї аналітичної групи.

Рівняння реакцій:

1) груповий реактив на іони амонію відсутній через належність вказаного катіона до 1-ї аналітичної групи;

2) CaCl₂ + (NH₄)₂CO₃ → CaCO₃↓ + 2NH₄Cl

Ca²⁺ + CO₃^2– → CaCO₃↓

білий аморфний осад, розчинний в кислотах;

3) Fe₂(SO₄)₃ + 3(NH₄)₂S → Fe₂S₃↓ + 3(NH₄)₂SO₄

2Fe³⁺ + 3S^2– → Fe₂S₃↓

чорний осад, розчинний в оцтовій і мінеральних кислотах.

№ 22

Навести молекулярні та іонні рівняння реакцій дії групових реактивів на катіони: K⁺, Mn²⁺, Ca²⁺.

1-ша група – карбонати і сульфіди катіонів даної групи добре розчинні у воді;

2-га група – катіони даної групи утворюють нерозчинні у воді карбонати;

4-та група – сульфіди катіонів даної групи нерозчинні у воді і у розведеній соляній кислоті;

Рівняння реакцій:

1) на іон калію груповий реактив відсутній через належність вказаного катіона до 1-ї аналітичної групи;

2) MnSO₄ + (NH₄)₂S → MnS↓ + (NH₄)₂SO₄

Mn²⁺ + S^2– → MnS↓

світло-рожевий осад, розчинний в кислотах;

3) CaCl₂ + (NH₄)₂CO₃ → CaCO₃↓ + 2NH₄Cl

Ca²⁺ + CO₃^2– → CaCO₃↓

білий аморфний осад, розчинний в кислотах.

№ 23

Навести молекулярні та іонні рівняння реакцій дії групових реактивів на катіони:Na⁺, Cu²⁺, Zn²⁺.

1-ша група – карбонати і сульфіди катіонів даної групи добре розчинні у воді;

2-га група – катіони даної групи утворюють нерозчинні у воді карбонати;

4-та група – сульфіди катіонів даної групи нерозчинні у воді і у розведеній соляній кислоті;

Рівняння реакцій:

1) на іон натрію груповий реактив відсутній через належність вказаного катіона до 1-ї аналітичної групи;

2) CuSO₄ + H₂S → CuS↓ + H₂SO₄

Cu²⁺ + S^2– → CuS↓

чорний осад, нерозчинний в розведених соляній та сірчаній кислотах, проте розчинний в 2 н розчині азотної кислоти;

3) ZnSO₄ + (NH₄)₂S → ZnS↓ + (NH₄)₂SO₄

Zn²⁺ + S^2– → ZnS↓

білий осад, нерозчинний в оцтовій кислоті, але розчинний в розведених міне-ральних кислотах.

№ 24

Навести молекулярні та іонні рівняння реакцій дії групових реактивів на катіони:Mg²⁺, Fe³⁺, Cu²⁺.

1-ша група – карбонати і сульфіди катіонів даної групи добре розчинні у воді;

2-га група – катіони даної групи утворюють нерозчинні у воді карбонати;

4-та група – сульфіди катіонів даної групи нерозчинні у воді і у розведеній соляній кислоті;