Вирішення задач по аналітичній хімії (стр. 5 из 15)

Mn²⁺ + S^2– → MnS↓

світло-рожевий осад, розчинний в кислотах;

2) FeSO₄ + (NH₄)₂S → FeS↓ + (NH₄)₂SO₄

Fe²⁺ + S^2– → FeS↓

чорний осад, розчинний в кислотах;

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

№ 29

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: Mg²⁺, Fe³⁺, Cu²⁺. 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) Іноді Mg²⁺ відносять до 1-ї аналітичної групи, на катіони якої не існує групового реактиву. Проте, карбонат амонію при нагріванні з солями магнію і відсутності солей амонію осаджує магній у вигляді білого аморфного осаду непостійного складу, найчастіше утворюється Mg(OH)₂∙3MgCO₃. Саме тому Mg²⁺ часто відносять до 2-ї аналітичної групи;

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

2Fe³⁺ + 3S^2– → Fe₂S₃↓

чорний осад, розчинний в оцтовій і мінеральних кислотах;

3) CuSO₄ + H₂S → CuS↓ + H₂SO₄

Cu²⁺ + S^2– → CuS↓

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

№ 30

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: Mn²⁺, Ba²⁺, NH₄⁺. 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) MnSO₄ + (NH₄)₂S → MnS↓ + (NH₄)₂SO₄

Mn²⁺ + S^2– → MnS↓

світло-рожевий осад, розчинний в кислотах;

2) BaCl₂ + (NH₄)₂CO₃ → BaCO₃↓ + 2NH₄Cl

Ba²⁺ + CO₃^2– → BaCO₃↓

білий аморфний осад, розчинний в кислотах (крім сірчаної);

3) на іон амонію груповий реактив відсутній через належність даного катіона до 1-ї аналітичної групи.

№ 35-36-37

Відповідно до номеру завдання вказати, які з катіонів

NH₄⁺, Na⁺,K⁺,Mg²⁺,Ca²⁺,Ba²⁺,Mn²⁺,Fe²⁺,Fe³⁺,Al³⁺,Cu²⁺,Zn²⁺

та за допомогою яких специфічних реактивів визначають дробним аналізом. Напи-сати молекулярні та іонні рівняння відповідних реакцій, казати умови виконання та зовнішній ефект для катіонів 2-ї аналітичної групи

Характерна реакція на іон Ba²⁺:

К₂Сr₂O₇ + 2ВаСl₂ + H₂O + 2NaCH₃COO → 2ВаСrO₄ + 2КСl + 2NaСl + 2CH₃COOН

Основна умова – присутність ацетату натрію. Хромати стронцію і кальцію, розчиняючись в оцтовій кислоті, не заважають виявленню іона Ba²⁺. Спостерігатиметься жовтий осад у присутності вказаного іона.

Характерна реакція на іон Ca²⁺:

CaSO₄ + K₄[Fe(CN)₆] → K₂Ca[Fe(CN)₆]↓ + K₂SO₄

2K⁺ + Ca²⁺ + [Fe(CN)₆]^4– → K₂Ca[Fe(CN)₆]↓

В даному випадку утворюється білий осад фероціаніду калію і кальцію K₂Ca[Fe(CN)₆]. У присутності солей амонію утворюється менш розчинна сіль фероціаніду кальцію, калію і амонію змінного складу. Ця реакція виявляє іон кальцію у присутності іона Sr²⁺, але іони Ba²⁺ в значних концентраціях можуть утворити аналогічні осади. Користуватись даною реакцією для виявлення іонів кальцію в присутності іонів барію небажано.

Катіон Cu²⁺ теж можна виявити дробним аналізом за допомогою надлишку гідроксиду амонію, проте вказаний катіон не належить до 2-ї аналітичної групи.

№ 38-39-40

Відповідно до номеру завдання вказати, які з катіонів

NH₄⁺,Na⁺,K⁺,Mg²⁺,Ca²⁺,Ba²⁺,Mn²⁺,Fe²⁺,Fe³⁺,Al³⁺,Cu²⁺,Zn²⁺

та за допомогою яких специфічних реактивів визначають дробним аналізом? Написати молекулярні та іонні рівняння відповідних реакцій, вказати умови виконання та зовнішній ефект для катіонів 3-ї аналітичної групи. Характерні реакції на катіони Fe²⁺ та Fe³⁺:

3FeSO₄ + 2K₃[Fe(CN)₆] → Fe₃[Fe(CN)₆]₂↓ + 3K₂SO₄

3Fe²⁺ + 2[Fe(CN)₆]^3– → Fe₃[Fe(CN)₆]₂↓

4FeCl₃ + 3K₄[Fe(CN)₆] → Fe₄[Fe(CN)₆]₃↓ + 12KCl

4Fe³⁺ + 3[Fe(CN)₆]^4– → Fe₄[Fe(CN)₆]₃↓

В обох випадках у присутності вказаних іонів випаде темно-синій осад, який відповідно має назву “турнбульова синь” та “берлінська лазур”.

Характерна реакція на катіон Mn²⁺:

2MnSO₄ + 5NaBiO₃ + 16HNO₃ → 2HMnO₄ + 5Bi(NO₃)₃ + 2Na₂SO₄ + NaNO₃ + 7H₂O

2Mn²⁺ + 5BiO₃‾ + 14H⁺ → 2MnO₄‾ + 5Bi³⁺ + 7H₂O

Умови: холодний азотнокислий розчин. Зовнішній ефект – малиново-фіолетове забарвлення у присутності іонів Mn²⁺.

Інша характерна реакція на цей же катіон:

2MnSO₄ + 5(NH₄)₂S₂O₈ + 8H₂O → 2HMnO₄ + 5(NH₄)₂SO₄ + 7H₂SO₄

2Mn²⁺ + 5S₂O₈^2– + 8HOH → 2MnO₄‾ + 12SO₄^2– + 16H⁺

Умови: присутністьAgNO₃. Зовнішній ефект: малиново-фіолетове забарвлення у присутності іонів Mn²⁺. Буре забарвлення при надлишку вказаних іонів.

Характерна реакція на катіон Zn²⁺:

ZnSO₄ + H₂S + 2CH₃COONa → ZnS↓ + 2CH₃COOH + Na₂SO₄

Zn²⁺ + H₂S + 2CH₃COO‾ → ZnS↓ + 2CH₃COOH

Умови: повне осадження тільки за присутності ацетату лужного металу; середовище з РН 2–3. Зовнішній ефект – білий осад ZnS у присутності іонів Zn²⁺.

Характерна реакція на катіон Al³⁺:

NaAlO₂ + NH₄Cl + 2H₂O → Al(OH)₃↓ + NH₄OH + NaCl

AlO₂‾ + NH₄⁺ + 2H₂O → Al(OH)₃↓ + NH₄OH

Умови:присутність твердої солі NH₄Cl. Зовнішній ефект – білий осад Al(OH)₃ у присутності іонів Al³⁺.

Катіон Cu²⁺ теж можна виявити дробним аналізом за допомогою надлишку гідроксиду амонію, проте вказаний катіон відносять не до 3-ї, а до 4-ї аналітичної групи.

№ 41

Дати обґрунтовану відповідь, який висновок роблять за результатами дробного аналізу, якщо при дії на окрему порцію розчину, що аналізується: гідроксиду калію чи натрію (при нагріванні) виділяється газ з різким запахом, в присутності якого синіє червоний лакмусовий папірець, змочений водою. Написати молекулярне та іонне рівняння реакції відкриття встановленого катіону. Зазначити умови її виконання

Це означає, що в досліджуваному розчині присутні катіони амонію:

NH₄Cl + KOH → NH₄OH + KCl

↨

NH₃↑ + H₂O

NH₄⁺ + OH^– ↔ NH₃↑ + H₂O

Умови – нагрівання. Червоний лакмусовий папірець, змочений водою, синіє у присутності пари аміаку, оскільки утворює з водою луг:

NH₃ + H₂O → NH₄OH

№ 42

Дати обґрунтовану відповідь, який висновок роблять за результатами дробного аналізу, якщо при дії на окрему порцію розчину, що аналізується:

дихромату калію (у присутності ацетату натрію) утворюється жовтий осад.