Химический анализ катионов (стр. 6 из 10)

Если раствор кислый, нейтрализуют его раствором Ba(OH)₂.

Ионы Ba²⁺ образуют с сульфат-ионами белый осадок сульфата бария, нерастворимый в кислотах. Этим сульфат бария отличается от солей бария других анионов.

Выполнение: к 2–3 каплям нейтрального или слабощелочного раствора прибавляют 3–4 капли группового реагента BaCl₂. Выпадение осадка указывает на присутствие анионов 1‑й группы. К осадку прибавляют 3–4 капли 2 н соляной кислоты. Нерастворимость его в 2 н хлороводородной кислоте – признак присутствия иона SO₄^2-.

Отличить сульфат бария от других солей можно также по его способности к образованию смешанных кристаллов с KMnO₄, имеющих розовый цвет.

Выполнение: к 2–3 каплям исследуемого раствора прибавляют 2 капли 2 н раствора соляной кислоты, 5 капель 0,01 н раствора KMnO₄ и затем раствор BaCl₂. Образуется осадок. Далее прибавляют раствор H₂O₂ для восстановления избытка KMnO₄, при этом раствор бесцвечивается, а осадок окрашивается в розовый цвет.

Опыт 3. Проба на анионы 2‑й группы и их обнаружение.

Выполнение: к 2–3 каплям исходного раствора добавляют 3–4 капли раствора AgNO₃ – реагента на 2‑ю группу. Образование осадка и его нерастворимость в 2 н азотной кислоте подтверждает присутствие анионов второй аналитической группы.

Если анионы 2‑й группы присутствуют, то добиваются полного осаждения их раствором нитрата серебра, осадок отделяют центрифугированием и промывают. Используют его для обнаружения ионов Cl^-, Br^-, I^-.

a) Растворение хлорида серебра и обнаружение иона Cl^-.
Выполнение: прибавляют к осадку 20–30 капель раствора карбоната аммония с массовой долей (NH₄)₂CO₃ 12% и взбалтывают в течение 1 мин. При этом хлорид серебра растворяется с образованием [Ag(NH₃)₂] Cl, но только частично; бромид и иодид серебра остаются в осадке. Отделяют центрифугированием осадок, центрифугат делят на две порции. К одной из них прибавляют несколько капель азотной кислоты (появление мути AgCl указывает на присутствие хлорид-иона). К другой порции центрифугата прибавляют несколько капель раствора бромида калия. Интенсивное помутнение раствора из-за выделения бромида серебра также указывает на присутствие хлорид-иона.

Отцентрифугированный осадок промывают и исследуют, как описано ниже.

Переведение ионов Cl^-, Br^-, I^- в раствор, обнаружение Br^- и I^-.

Выполнение: к осадку добавляют 5–6 капель воды и немного цинковой пыли. Тщательно перемешивают содержимое пробирки палочкой в течение 1 мин. Осадок (т.е. свободное серебро и избыток цинка) отделяют центрифугированием и отбрасывают.

2–3 капли полученного центрифугата подкисляют 2 н серной кислотой и обнаруживают ионы I^- и Br ^– действием хлорной воды в присутствии бензола (или бензидина). Ион Br ^– можно обнаружить также реакцией с фуксинсернистой кислотой, а ион I^- – реакцией с нитритом натрия в присутствии крахмала.

Реакция на Br^- с фуксинсернистой кислотой.

Пары брома дают с фуксинсернистой кислотой сине-фиолетовое окрашивание. Реакция позволяет обнаруживать ион Br^- в присутствии ионов Cl^- и I^-, которые не окрашивают реактив.

Выполнение: к 2–3 каплям испытуемого раствора на часовом стекле прибавляют 4–5 капель хромовой кислоты с массовой долей H₂CrO₄ 25% для окисления ионов Br ^– до свободного брома.

На внутреннюю поверхность другого часового стекла прикрепляют фильтровальную бумагу, пропитанную фуксинсернистой кислотой (т.е. раствором фуксина, обесцвеченным гидросульфитом натрия NaHSO₃ в присутствии HCl). Накрывают первое стекло вторым и в течение 10 мин нагревают газовую камеру на водяной бане. Бумага окрасится в сине-фиолетовый цвет.

Реакция на I^-с нитритом натрия в присутствии крахмала:

2 KI + 2 KNO₂ + 2 H₂SO₄ = I₂ + 2 NO + 2 K₂SO₄ + 2 H₂O.

Выделившийся йод обнаруживают по посинению крахмала.

Выполнение: к 1–2 каплям исследуемого раствора добавляют столько же раствора нитрита натрия NaNO₂, подкисляют 2 н серной кислотой и добавляют 1–2 капли крахмального раствора. Синяя окраска адсорбционного соединения йода с крахмалом при нагревании исчезает, при охлаждении снова появляется.

Опыт 4. Обнаружение иона CO₃^2-.

Выполнение: 5–6 капель исследуемого раствора помещают в склянку прибора для обнаружения газов и приливают 6–8 капель 2 н HCl. Помутнение известковой воды указывает на присутствие иона CO₃^2-.

Опыт 5. Обнаружение иона PO₄^3-.

Выполнение: к 2 каплям анализируемого раствора прибавляют избыток молибденовой жидкости, нагревают на горячей бане; при необходимости добавляют несколько кристаллов нитрата аммония и дают постоять. В присутствии иона PO₄^{3 –} выпадает желтый осадок (NH₄)₃H₄[P(Mo₂O₇)₆].

Опыт 6. Обнаружение иона SiO₃^2-.

Выполнение: к 3–4 каплям исследуемого раствора прибавляют 2 капли 2 н раствора NH₄OH, 3 капли насыщенного раствора хлорида аммония и в течение 2–3 мин нагревают на водяной бане. В присутствии аниона SiO₃^{2 –} выпадает белый студенистый осадок кремниевых кислот.

Опыт 7. Обнаружение аниона NO₃^-.

Выполнение: на чистое и сухое часовое стекло (капельную пластинку) помещают 3–4 капли раствора дифениламина в концентрированной серной кислоте, вносят в него стеклянной палочкой немного исследуемого раствора и перемешивают. В присутствии NO₃ ^– появится интенсивно-синяя окраска.

Опыт 8. Обнаружение иона ВО^2-.

Выполнение: отбирают в тигель или фарфоровую чашку 5–6 капель анализируемого раствора, выпаривают досуха, дают остыть, приливают к сухому остатку 2–3 капли концентрированной серной кислоты и немного этанола Смесь поджигают. В присутствии иона BO₂ – пламя имеет зеленый цвет.

Результаты проведенных опытов занесите в таблицу

Что делали

Что наблюдали

Вывод (уравнения реакций)

Раздел II. Количественный анализ

Тема 2.1 Методы количественного анализа

Практическое занятие

«Вычисление в количественном анализе»

Концентрацией раствора называется содержание растворенного вещества в определенной массе или известном объеме раствора или растворителя.

Пример 1.Вычислите: а) массовую долю (ω, %); б) молярную (С, моль/дм³), в) молярную концентрацию эквивалента (С (1/z, А)); г) моляльную (С_m) концентрации раствора Н₃РО₄, полученного при растворении 18 г. кислоты в 282 см³ воды, если плотность его 1,031 г./см³. Чему равен титр (Т, г/см³) этого раствора?

Решение

(А)) показываетwа) Массовая доля растворенного вещества А (число грамм (единиц массы) вещества, содержащееся в 100 г. (единиц массы) раствора.

или

или

где m(A) – масса растворенного вещества, г; m_р-ля – масса растворителя, г; m_р-ра масса раствора, г; V_р-ра – объем раствора, см₃; ρ_р-ра – плотность раствора, г/см³.

Так как массу воды 282 см³ можно принять равной 282 г. (т. к. плотность воды равна 1г/см³), то масса полученного раствора 18 + 282 = 300 г. и, следовательно,

б) молярная концентрация, или молярность, показывает число молей (υ) растворенного вещества, содержащих в 1 л раствора:

в) молярная концентрация эквивалента (С (1/z, А)), или нормальность, показывает число моль эквивалентов растворенного вещества А, содержащихся в 1 дм³ раствора:

или С (1/z, А)=С(А) · z, где z – эквивалент. Так как z = 3, тогда М (1/3, Н₃РО₄) = М/3 = 97,99/3 = 32,66 г./моль,

г) моляльная концентрация, или моляльность, показывает число молей растворенного вещества А, содержащихся в 1 кг растворителя:

где m_{растворителя}= m_р-ра – m(А), отсюда

д) титром раствора называется число граммов растворенного вещества А в 1 см³ (мл) раствора:

, или зная молярную концентрацию эквивалентов и молярную массу эквивалентов растворенного вещества, титр легко найти по формуле: .

Тема 2.2 Гравиметрический (весовой) метод анализа

Лабораторная работа №13.

«Определение кристаллизационной воды в кристаллогидратах»

Цель работы: научиться определять кристаллизационную воду в кристаллогидратах.

Оборудование: порошок голубого сульфата меди (II), бюкс, весы аналитические, сушильный шкаф, спиртовка, металлическая сетка.

Перед выполнением лабораторной работы необходимо проработать материал:

Аналитические и технохимические весы и правила взвешивания на них. Операции весового анализа: подготовка вещества к анализу, взятие