Какие анионы проявляют как окислительные так и восстановительные свойства
| группа | изучаемые ионы | групповой реагент | схема взаимодействия | аналитический сигнал |
| анионы-окислители | CrO42-(Cr2O72-), NO2-, NO3-, | KI+H2SO4 | NO2-+2I-→I2+2NO↑+2H2O | выделение свободного йода |
| анионы- восстановители | SO32-, S2O32-,C2O42-, Cl-, Br-, I-, SCN-, S2- | I2(pH<9) KMnO4+H2SO4 | 2S2O32-+I2→2I-+S4O62- 5SO32-+2MnO4-+6H+→5SO4 2-+2Mn2++3H2O | обесцвечивание раствора йода обесцвечивание раствора KMnO4 |
| индифферентные ионы | SO4 2-, CO32-, (HCO3-) PO43-(HPO42-), B4O72-(BO2-,BO33-) -, CH3COO-, C6H5COO-, C6H4(OH)COO- | не имеют группового реактива |
Анализ катионов
Лекция № 7
Первая аналитическая группа
Первая аналитическая группа объединяет простые катионы, образованные S-элементами I группы периодической системы Д.И. Менделеева Na+ , K+ и комплексный катион аммония, образованной за счет донорно-акцепторной связи между NH3-донор электронов и протона H+-акцептор электронов:
:NH3 + H+→[NH4]+
Катионы калия и натрия не являются комплексообразователями, обладая постоянной и устойчивой степенью окисления, эти катионы не участвуют в окислительно-восстановительных реакциях. Для них характерны реакции обмена.
Гидроксиды калия и натрия сильные основания, соли этих катионов и анионов сильных кислот в водных растворах не гидролизованы pH=7, соли слабых кислот гидролизованы по аниону pH>7.
· Катион аммония в силу своего строения обладает рядом отличительных свойств:
Неустойчив в щелочной среде
NH4++OH-→NH3+H2O
Реакция используется для обнаружения катиона аммония.
· Обладает восстановительными свойствами
2NH4++4Cl2→N2↑+8HCl
В качестве окислителя могут быть использованы хлорамин Б, хлорная известь гипохлориты и др.
· Соли аммония термически не устойчивы.
При прокаливании они разлагаются с образованием газообразных продуктов.
NH4Cl→NH3↑+HCl↑
(NH4)2CO3→2NH3↑+CO2↑+H2O
NH4NO3→N2O↑+2H2O
Реакция протекает без изменения степени окисления элементов, если соли образованы кислотой не окислителем, и с изменением степени окисления элементов, если анион является остатком кислоты окислителя. В анализе используется для удаления катиона аммония.
· Водный раствор аммиака является слабым основанием, соли аммония и сильных кислот гидролизованы по катиону pH<7
NH4++HOH→NH4OH+H+
При анализе катионов I аналитической группы используют следующие способы выполнения реакций: пробирочный, микрокристаллоскопический, пирохимический.
Характерные реакции катионов I аналитической группы.
Катион натрия
С диоксиуран(VI)цинкацетатом МКС, ГФ.
NaNO3+Zn(UO2)3(CH3COO)8+CH3COOH+9H2O→NaZn(UO2)3(CH3COO)9∙H2O↓+HNO3
Желтые кристаллы тетра- и октаэдрической формы, нерастворимые в уксусной кислоте.
Мешающие ионы: K+, катионы тяжелых металлов(Hg22+, Hg2+, Bi3+Fe3+ и др.)
Реакция используется как дробная после удаления мешающих ионов.
Окрашивание пламени горелки в интенсивный желтый цвет. ГФ.
С пикриновой кислотой. МКС.
пикрата натрия желтого цвета игольчатой формы, исходящие из одной точки.
Мешающие ионы K+, NH4+, Ag+.
С гексагидроксостибатом(V) калия.
NaNO3+K[Sb(OH)6]→Na[Sb(OH)6]↓+KNO3
В кислой среде образует белый аморфный осадок метасурьмяной кислоты HSBO3.
Условия проведения реакции:
-достаточная концентрация Na+;
-нейтральная реакция среды;
-проведение реакции на холоду.
Мешающие ионы: NH4+, Mg2+.
Катион калия.
С винной кислотой. ГФ.
KNO3+H2C4H4O6→KHC4H4O6↓+HNO3
Образуется белый кристаллический осадок гидротартрата калия, растворимый в сильных кислотах и щелочах и нерастворимый в уксусной кислоте.
Условия проведения реакции:
-достаточно высокая концентрация ионов калия в растворе;
-проведение реакции на холоду;
-слабокислая или нейтральная среда раствора, pH 4÷7.
Для этого реакцию проводят в присутствии ацетата натрия:
H++CH3COONa→ CH3COOH+Na+
-потирание стеклянной палочкой о стенку пробирки.
Мешающие ионы: NH4+ и катионы s2- и d- элементов.
С гексанитрокобальтатом(III) натрия.ГФ.
2KNO3+ Na3[C0(NO3)6]→K2Na[C0(NO3)6] ↓+2NaNO3
Образуется осадок желтого цвета, растворимый в сильных кислотах, нерастворимый в уксусной кислоте, разлагается щелочью.
Условия проведения реакции:
-свежеприготовленный реагент;
-избыток реагента;
-слабокислая среда,pH 4÷6.
Мешающие катионы: NH4+, катионы s- и d-элементов.
Реакция используется как дробная после удаления мешающих ионов действием NaOH или Na2CO3.
Окрашивание бесцветного пламени горелки в фиолетовый цвет. ГФ.
С перхлоратом аммония, МКС
KNO3+NH4ClO4→KClO4↓+NH4NO3
Кристаллы имеют вид многогранников с затемненными гранями.
Реакция дробная, специфическая.
С тройным нитритом (гексанитро меди(II)натрий свинец. МКС.
2KNO3+Na2Pb[Cu(NO2)6]→K2Pb[Cu(NO2)6]+2NaNO3
Черные или коричневые кубические кристаллы.
Реакцию проводят в нейтральной среде. PH=7.
Методика: На предметное стекло нанесите 1каплю соли калия и выпарьте досуха. Поместите рядом каплю реактива и смешайте палочкой с сухим остатком. Рассмотрите форму и цвет кристаллов под микроскопом.
Катион аммония
С гидроксидмом натрия.ГФ
NH4NO3+NaOH→NH3↑+NaNO3+H2O
Пробирку осторожно нагревают, выделяющиеся пары аммиака окрашивают влажную лакмусовую бумагу в синий цвет.
С раствором Несслера
Образуется аморфный осадок белого цвета иодида аминооксодиртути(II),(иодид оксодимеркураммония).
Реакция специфична, высокочувствительна.
Мешающие ионы катионы тяжелых металлов.
Особенности систематического анализа катионов Iаналитической группы в растворе.
Проводят дробное обнаружение катиона аммония в растворе.
Удаляют катион аммония из раствора термическим разложением.
Обнаружение катионов кия и натрия проводят в последнюю очередь, после удаления катионов всех других групп, мешающих их открытию.
Источник
Классификация анионов по их
окислительно-восстановительным свойствам
Группа | Анионы | Характеристика группы | Групповой реактив |
I | *NO3-, NO2-, Cr2O72-, MnO4-, AsO43- | Окислители | KI + H2SO4 |
II | **Cl-, Br-, I-, ***C2O42-, SO32-, S2O32-, S2-, (NO2-), AsO33- | Восстановители | KMnO4 + H2SO4 |
S2-, SO32-, S2O32- | I2 + H2SO4 + крахмал | ||
III | CO32-, SO42-, PO43-, B4O72-, CH3COO- | Индифферентные | – |
*NO3- – ион в слабокислой среде практически не взаимодействует с KJ.
**Сl- – ион взаимодействует с KMnO4 очень медленно.
***C2O42- – ион обесцвечивает KMnO4 при нагревании.
Как видно, эта классификация достаточно условна, зависит от условий проведения реакции и выбора группового реактива.
Классификация анионов по летучести и прочности свободных кислот основана на использовании в ходе анализа реакций взаимодействия солей с различными кислотами. Некоторые анионы при подкислении дают летучие (H2S, CH3COOН) или непрочные свободные кислоты, которые разлагаются с образованием летучих оксидов (CO2, SO2, NO2).
В практике анализа чаще используют классификацию анионов, основанную на осаждении их солями бария и серебра. Но в предварительных испытаниях при обнаружении и удалении отдельных анионов широко применяют окислительно-восстановительные реакции и реакции, сопровождающиеся выделением газоообразных продуктов.
Для анионов характерно большое разнообразие свойств. Если анализ катионов обычно проводят систематическим методом, то при анализе анионов систематический метод мало приемлем, так как разделение анионов на аналитические группы неполное и многократная обработка пробы различными реактивами приводит к загрязнению ее примесями. Значительную часть анионов открывают дробным методом и лишь обнаружение некоторых анионов требует систематического хода анализа.
Групповые реактивы на анионы в отличие от групповых реактивов на катионы предназначены не для разделения отдельных групп, а для их обнаружения. Это позволяет в случае отрицательной реакции с групповым реактивом не проводить анализ пробы на присутствие анионов данной группы.
Характерной особенностью обнаружения анионов является система предварительных проб. Особое значение имеет подготовка вещества к анализу. Приготовление раствора из исходной смеси может вызвать ряд осложнений для последующего анализа. Так, при растворении смеси в кислотах могут быть потеряны некоторые анионы (SO32-, CO32- и др.).
В данном пособии рассматриваются и изучаются следующие анионы:
I группа II группа III группа
SO42- – сульфат-ион Cl- – хлорид-ион NO3- – нитрат-ион
SO32- – сульфит-ион Br- – бромид-ион NO2- – нитрит-ион
S2O32- – тиосульфат-ион I- – иодид-ион CH3COO- – ацетат-ион
PO43- – фосфат-ион
CO32- – карбонат-ион
B4O72- – тетраборат-ион
Эти ионы бесцветны. Растворимыми в воде являются их соли, образованные щелочными металлами и аммонием; все нитраты; большинство сульфатов (за исключением BaSO4, SrSO4, PbSO4, Hg2SO4), хлоридов, бромидов и иодидов (за исключением галогенидов Ag+, Hg22+, Pb2+, Cu+, Bi3+). Соли щелочных металлов, образованные слабыми кислотами, подвергаются гидролизу и имеют щелочную реакцию растворов, образованные сильными кислотами – не гидролизуются и имеют нейтральную реакцию. Для анионов устойчивых кислот характерны реакции осаждения. Анионы кислот, неустойчивых в водном растворе (S2O32-, SO32-, CO32-), могут быть обнаружены с помощью реакций разложения.
Na2CO3 + 2HCl = CO2↑ + H2O + 2NaCl,
Na2SO3 + 2HCl = SO2↑ + H2O + 2NaCl,
Na2S2O3 + 2HCl = SO2↑ + S + H2O + 2NaCl.
Обнаружение анионов, проявляющих окислительные или восстановительные свойства (SO32, S2O32-, Br-, I-, NO2-, NO3-), проводят с помощью окислительно-восстановительных реакций.
Лабораторная работа
Действие группового реактива на анионы I группы
Растворы солей бария с анионами I группы SO42-, SO32-, CO32-, S2O32-, PO43-, B4O72- образуют кристаллические осадки белого цвета. Наиболее растворимым является BaS2O3, поэтому S2O32- ион осаждается только из концентрированных растворов. Эти осадки, за исключением BaSO4, растворяются в растворах HCl и HNO3, поэтому осаждение следует проводить в нейтральной или слабощелочной среде. Осадки BaCO3, BaSO3, BaS2O3 растворяются с выделением газов CO2 и SO2, а растворение BaS2O3 сопровождается, кроме того, помутнением раствора вследствие выделения свободной серы.
Опыт. В шесть пробирок налить по 2-3 капли растворов Na2SO4, Na2SO3, Na2S2O3, Na2CO3, Na2HPO4 и Na2B4O7 и прибавить по 1-2 капли раствора BaCl2. К полученным осадкам прибавить при перемешивании по 3-4 капли 2М раствора HCl и сделать вывод о растворимости осадка.
Реакции сульфат-иона SO42-
Ионы бария Ba2+ осаждают SO42- – ионы в виде нерастворимого в кислотах осадка BaSO4:
Na2SO4 + BaCl2 = BaSO4↓ + 2HCl.
Опыт. См. действие группового реактива.
Соли кальция Ca2+ образуют с SO42- – ионами игольчатые кристаллы гипса CaSO4·2H2O:
Na2SO4 + CaCl2 + 2H2O = CaSO4·2H2O↓ + 2NaCl.
Опыт. На предметное стекло нанести по капле растворов Na2SO4 и CaCl2, слегка подсушить. Образовавшиеся кристаллы рассмотреть под микроскопом.
3. Соли свинца Pb2- осаждают SO42- – ионы в виде белого осадка, растворимого в щелочах.
Na2SO4 + Pb(NO3)2 = PbSO4↓ + 2NaNO3.
Опыт. К 3-4 каплям раствора сульфата натрия прибавить такое же количество соли свинца, наблюдать выпадение белого осадок. Проверить растворимость осадка в избытке 6М раствора NaOH.
Реакции сульфит-иона SO32-
Соли бария Ba2+ осаждают SO32- – ион в виде осадка белого цвета BaSO3, растворимого в кислотах:
Na2SO3 + BaCl2 = BaSO3↓ + 2HCl,
Na2SO3 + 2HCl = BaCl2 + SO2↑ + H2O.
Опыт. См. действие группового реактива.
Окислители (KMnO4, I2) окисляют SO32- – ион до SO42- – иона:
5Na2SO3 + 2KMnO4 + 3H2SO4 = 5NaSO4 + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O.
Na2SO3 + I2 + H2O = Na2SO4 + 2HI.
Опыт. В пробирку поместить 1-2 капли 0,05 н. раствора KMnO4, прибавить 3-4 капли 1М раствора H2SO4 и по каплям раствор Na2SO3 до обесцвечивания реакционной смеси. В другую пробирку поместить 1-2 капли очень разбавленного раствора иода I2, 2-3 капли CH3COOН и по каплям прибавлять раствор Na2SO3 до исчезновения бурой окраски раствора.
Нитрат серебра AgNO3 с ионами SO32- дает белый осадокAg2SO3, растворимый в HNO3 и CH3COOН:
Na2SO3+ 2AgNO3 = Ag2SO3↓ + 2NaNO3,
Ag2SO3 + 2HNO3 = 2AgNO3 + SO2↑ + H2O.
Опыт. К 2-3 каплям раствора Na2SO3 прибавить 1-2 капли раствора AgNO3. Полученный осадок исследовать на растворимость в HNO3 и CH3COOН.
Реакции тиосульфат-иона S2O32-
Кислоты разлагают тиосульфат-ион S2O32- с выделением свободной серы и SO2:
Na2S2O3 + 2HCl = H2S2O3 + 2NaCl.
H2S2O3 = S + SO2↑ + H2O.
Опыт. К 2-3 каплям раствора Na2S2O3 прибавить 1-2 капли 2М раствора HCl и слегка нагреть, наблюдать помутнение раствора и запах горящей серы.
Окислители (KMnO4, I2) окисляют S2O32- – ион соответственно до SO42- и S4O62– ионов (S4O62- – тетратионат-ион):
5Na2S2O3 + 8KMnO4 + 7H2SO4 = 5Na2SO4 + 8MnSO4 + 4K2SO4 + 7H2O.
2Na2S2O3 + I2 = Na2S4O6 + 2NaI.
Опыт. К 2-3 каплям раствора I2 прибавить 2-3 капли раствора Na2S2O3. К 2 каплям раствора KMnO4 прибавить 1-2 капли 1М раствора H2SO4 и 3-4 капли раствора Na2S2O3. Наблюдать обесцвечивание растворов.
Нитрат серебра AgNO3 образует с S2O32- – ионами белый осадок Ag2S2O3, который быстро желтеет, буреет и превращается в осадок Ag2S черного цвета:
2AgNO3 + Na2S2O3 = Ag2S2O3↓ + 2NaNO3.
Ag2S2O3↓ + H2O = Ag2S↓ + H2SO4.
В избытке Na2S2O3 осадок Ag2S2O3 растворяется с образованием комплексных ионов:
Ag2S2O3 + 3Na2S2O3 = 2Na3[Ag(S2O3)2].
Опыт. К 3-4 каплям раствора AgNO3 прибавить 1-2 капли раствора Na2S2O3 до образования осадка бурого цвета. Осадок разделить на две части. К одной части осадка добавить избыток Na2S2O3 до его растворения. В другой пробирке наблюдать через несколько минут почернение осадка.
Реакции карбонат-иона CO32-
Кислоты разлагают CO32- – ион с выделением CO2, который вызывает помутнение известковой воды Ca(OH)2:
Na2CO3 + 2HCl = CO2↑ + 2NaCl + H2O,
CO32- + 2H+ = CO2↑ + H2O,
CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3↓ + H2O.
При большой концентрации CO2 муть исчезает вследствие образования растворимой кислой соли:
CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2.
Ионы SO32- и S2O32- при подкислении разлагаются с образованием SO2, который также вызывает помутнение известковой воды. Поэтому при обнаружении CO32- – иона в ходе анализа ионы SO32- и S2O32- предварительно должны быть окислены до SO42- – иона в раствором KMnO4 при подкислении (или раствором H2O2).
Опыт. Реакцию выполняют в пробирке с газоотводной трубкой, в которую помещают несколько капель раствора Na2CO3 и равный объем 2М раствора HCl. Пробирку закрывают пробкой с газоотводной трубкой, конец которой помещают в другую пробирку, куда предварительно налита известковая вода.
Нитрат серебра AgNO3 с ионами CO32- дает белый осадок Ag2CO3, растворимый в азотной кислоте:
Na2CO3 + 2AgNO3 = Ag2CO3↓ + 2NaNO3,
Ag2CO3 + 2HNO3 = 2AgNO3 + CO2 + H2O.
Опыт. К 2-3 каплям раствора Na2CO3 прибавить 1-2 капли раствора AgNO3. Полученный осадок исследовать на растворимость в HNO3.
Реакции борат (тетраборат) – иона BO33- (B4O72-)
Хлорид бария BaCl2 из умеренно концентрированных растворов тетрабората натрия осаждает белый метаборат бария:
Na2B4O7 + 2BaCl2 + H2O = 2Ba(BO2)2↓ + 2NaCl + 2HCl.
Опыт. См. действие группового реактива.
2. Окрашивание пламени борно-этиловым эфиром. Летучие соединения бора окрашивают бесцветное пламя горелки в зеленый цвет. Для анализа чаще используют получение борно-этилового эфира.
Na2B4O7 + 2HCl + 5H2O = H3BO3 + 2NaCl,
H3BO3 + 3C2H5OH = B(OC2H5)3 + 3H2O.
Опыт. В фарфоровую чашку или микротигель поместить 4-5 капель раствора Na2B4O7 и выпарить досуха. После охлаждения добавить 3-4 капли концентрированной серной кислоты и 5-6 капель этилового спирта, хорошо перемешать и зажечь. Наблюдать зеленую окраску по краям пламени.
Реакция фосфат (гидрофосфат) – иона PO43- (HPO42-)
1. Магнезиальная смесь (MgCl2 + NH4OH + NH4Cl) с ионами PO43-, HPO42- образует белый кристаллический осадок MgNH4PO4:
Na2HPO4 + MgCl2 + NH4OH = MgNH4PO4↓ + 2NaCl + H2O.
Опыт. К 2-3 каплям раствора MgCl2 прибавить равный объем 2М раствора NH4OH и выпавший аморфный осадок Mg(OH)2 растворить в растворе NH4Cl, прибавляя его по каплям. Полученную магнезиальную смесь нагреть на водяной бане и прибавить раствор Na2HPO4 до появления осадка.
2. Молибденовая жидкость [смесь (NH4)2MoO4 с HNO3] осаждает PO43- – ионы в виде желтого кристаллического осадка гетерополисоединения (NH4)3[PMo12O40] или (NH4)3PO4·12MoO3·nH2O:
HPO42- + 3NH4+ + 12MoO42- + 23H+ = (NH4)3[PMo12O40]↓ + 12H2O.
Опыт. В пробирку поместить 5-6 капель молибденовой жидкости и при перемешивании добавить 1-2 капли раствора Na2HPO4. В присутствии ионов SO32- и S2O32- необходимо предварительно добавить 3-4 капли концентрированного раствора HNO3 для окисления этих ионов.
3. Нитрат серебра AgNO3 с ионамиPO43- (HPO42-) образует осадок желтого цвета Ag3PO4 (Ag2HPO4), растворимый в азотной кислоте и аммиаке:
HPO42- + 2Ag+ = Ag2HPO4↓.
Опыт. К 2-3 каплям раствора Na2HPO4 прибавить 1-2 капли раствора AgNO3. Выпавший осадок исследовать на растворимость в HNO3 и NH4OH.
Действие группового реактива на анионы II группы
Анионы второй группы Cl-, Br-, I- осаждаются раствором нитрата серебра AgNO3 в виде галогенидов серебра:
NaCl + AgNO3 = AgCl↓ + NaNO3,
KBr + AgNO3 = AgBr↓ + KNO3,
KI + AgNO3 = AgI↓ + KNO3.
Осадки не растворяются в азотной кислоте.
Осадок AgCl растворяется в 12% растворе (NH4)2CO3 и в растворе NH4OH:
(NH4)2CO3 + H2O = NH4OH + NH4HCO3,
AgCl + 2NH4OH = [Ag(NH3)2]Cl + 2H2O.
Осадок AgBr частично растворяется в концентрированном растворе NH4OH. Все галогениды серебра растворимы в тиосульфате натрия.
2AgJ + 2Na2S2O3 = Na3[Ag(S2O3)2]J+ NaJ.
Опыт. В три пробирки поместить по 3-4 капли растворов NaCl, KBr и KI и прибавить по 2-3 капли раствора AgNO3. Каждый осадок разделить на три части и исследовать их растворимость в НNO3, концентрированном растворе NH4OH и растворе Na2S2O3. Полученный раствор хлорида диамминсеребра (I) использовать для выполнения последующих реакций.
Реакцияхлорид–иона Cl–
1. AgNO3 осаждает хлорид-ионы в виде белого «творожистого» осадка AgCl, растворимого в аммиаке (см. выше). Кислоты, бромиды и иодиды разрушают хлорид диамминсеребра [Аg(NH3)2]Cl и образуют осадки AgCl, AgBr, AgI:
[Ag(NH3)2]Cl + 2HNO3 = AgCl↓ + 2NH4OH,
[Ag(NH3)2]Cl + KBr + 2H2O = AgBr↓ + KCl + 2NH4OH,
[Ag(NH3)2]Cl + KI + 2H2O = AgI↓ + KCl + 2NH4OH.
Опыт. В три пробирки пометить по 2-3 капли раствора [Ag(NH3)2]Cl. В первую – прибавить 3-4 капли концентрированного раствора HNO3, во вторую – 2-3 капли раствора KBr, в третью – 2-3 капли раствора KI.
2.Сильные окислители (KMnO4, MnO2, K2Cr2O7, KClO3 и др.) окисляют Cl- – ионы до свободного Cl2:
16HCl + 2KMnO4 = 5Cl2↑ + 2KCl + 2MnCl2 + 8H2O,
6HCl + KClO3 = 3Cl2↑ + KCl + 3H2O.
2NaCl + MnO2 + 2H2SO4 = Cl2↑ + Na2SO4 + MnSO4 + 2Н2О.
Опыт. К 4-5 каплям раствора NaCl прибавить 2-3 капли концентрированного раствора H2SO4, немного твердого MnO2 и нагреть (под тягой!). К отверстию поднести влажную иодкрахмальную бумажку. Выделение хлора определяют по характерному запаху или по посинению иодкрахмальной бумажки. Ион I- окисляется хлором до свободного I2, в присутствии которого крахмал синеет:
Cl2 + 2I- = I2 + 2Cl-.
Реакции бромид-иона Br–
1. AgNO3осаждает бромид-ион в виде желтоватого осадка AgBr (см. выше).
2. Окислители KMnO4, NaClO, Cl2 и другие в кислой среде окисляют Br – ионы до свободного Br2, окрашивающего водный раствор в желтый цвет, а органические растворители – в оранжевый:
2KBr + Cl2 = Br2 + 2KCl.
Реакции мешает присутствие I- – иона и анионов-восстановителей I группы.
Опыт. К 3-4 каплям раствора KBr прибавить 2-3 капли 1М раствора H2SO4, 4-5 капель органического растворителя (толуола, бензола) и по каплям при встряхивании хлорную воду (Cl2). Наблюдать окрашивание органического слоя в оранжевый цвет.
Реакции иодид-иона J–
1. AgNO3 осаждает иодид-ионы в виде светло-желтого осадка AgJ (см. выше).
2. Окислители KMnO4, K2Cr2O7, Cl2, FeCl3 окисляют I- ионы до свободного I2. Действием хлорной воды можно обнаружить ионы Br- и I- при их совместном присутствии в растворе. В первую очередь окисляются I- – ионы, свободный I2 окрашивает слой органического растворителя (например, бензола или толуола) в фиолетовый цвет:
2I- + Cl2 = I2 + 2Cl-.
Избытком хлорной воды I2 окисляется до бесцветной иодноватой кислоты HIO3, и фиолетовая окраска исчезает:
I2 + 5Cl2 + 6H2O = 2HIO3 + 10HCl.
Как только весь I2 будет окислен, начнут окисляться Br- – ионы, слой органического растворителя окрасится в оранжевый цвет.
Опыт. К 1-2 каплям раствора KI прибавить 2-3 капли 1М раствора H2SO4, 5-6 капель органического растворителя (толуола) и по каплям при сильном встряхивании хлорную воду или FeCl3. Наблюдать окрашивание органического слоя в фиолетовый цвет.
3.Нитриты в уксуснокислой среде окисляют I- – ионы, но не окисляют Br- – ионы:
2NaNO2 + 2KI + 4CH3COOН =2CH3COONa + I2 + 2NO +
+ 2CH3COOK + 2H2O.
Выделившийся иод выпадает в виде темно-серого осадка или окрашивает раствор в бурый цвет. В последнем случае при добавлении раствора крахмала наблюдается синяя окраска.
Опыт. К 2-3 каплям раствора KI прибавить 2-3 капли 2М раствора CH3COOН и 3-4 капли раствора NaNO2. Наблюдать выделение иода по окраске с крахмалом или по окрашиванию в фиолетовый цвет слоя органического растворителя (см. выше).
Третья группа анионов
Реакции нитрат-иона NO3– и нитрит-иона NO2–
1.Металлы Al, Zn в щелочной среде восстанавливают NO3- иNO2-ионы до NH3:
3NaNO3 + 8Al + 5NaOH = 3NH3↑ + 8NaAlO2,
NaNO3 + 4Zn + 7NaOH = NH3↑ + 4Na2ZnO2 + 2H2O.
Выделение NH3 определяют по запаху или по посинению влажной красной лакмусовой бумажки. При проведении реакции должны отсутствовать ионы NH4+.
Опыт. К 3-4 каплям раствора NaNO3 или NaNO2 прибавить 6-8 капель 2М раствора NaOH и немного алюминиевой стружки или цинковой пыли. Нагреть и поднести к отверстию пробирки влажную красную лакмусовую бумажку. Наблюдать посинение лакмусовой бумажки.
2. Дифениламин (C6H5)2NH в сернокислой среде окисляется нитрат- и нитрит – ионами до хиноидного соединения синего цвета. (Эту реакцию с дифениламином дают и другие окислители).
Предел обнаружения – 0,5 мкг.
Опыт. На сухое часовое стекло поместить 2-3 капли раствора дифениламина в концентрированной серной кислоте. Прибавить каплю раствора NaNO3 или NaNO2.
Сульфат железа (II) восстанавливает NO3- – ионы в кислой среде до оксида азота (II), который с избытком FeSO4 образует нестойкие комплексные ионы [FeNO]2+ бурого цвета:
6FeSO4 + 2NaNO3 + 4H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + 2NO + Na2SO4 + 4H2O,
FeSO4 + NO = [FeNO]SO4.
Этой реакции мешают ионы I- и Br-, которые окисляются концентрированной H2SO4 до свободных Br2 и I2.
Опыт. На предметное стекло нанести каплю раствора NaNO3, 1-2 кристалла FeSO4 и каплю концентрированного раствора H2SO4. Вокруг кристаллов образуются бурые кольца.
Отличить анион NO2- от аниона NO3- можно при помощи следующих реакций.
4. Кислоты разлагают все нитриты с образованием бурого газаNO2:
2KNO2 + H2SO4 = 2HNO2 + K2SO4,
2HNO2 = NO2↑+ NO↑ + H2O.
Опыт. К 3-4 каплям раствора NaNO2 (KNO2) добавить 1-2 капли 1М раствора H2SO4. Наблюдать цвет паров выделившегося NO2.
5. Иодид калия KJ в присутствии разбавленной минеральной кислоты или CH3COOН окисляется нитритами до J2:
2KJ + 2KNO2 + 2CH3COOН = J2 + 2CH3COOК + 2NO↑ + 2H2O.
Опыт. К 4-5 каплям подкисленного уксусной кислотой раствора нитрита натрия (или калия) прибавить столько же раствора иодида калия. Наблюдать выделение свободного иода по желто-бурой окраске раствора или посинению крахмальной бумажки, или экстракционным методом (см. обнаружение иодид-иона).
Реакции ацетат-иона CH3COO–
1.Сильные кислоты из растворов солей уксусной кислоты вытесняют CH3COOН, имеющую характерный запах уксуса:
2CH3COONa + H2SO4 = 2CH3COOН + 2Na2SO4.
Опыт. К 3-4 каплям раствора CH3COONa прибавить равный объем 1М раствора H2SO4, перемешать, слегка нагреть.
2. Этанол и другие спирты в присутствии концентрированной серной кислоты с ацетат-ионами образуют сложные эфиры с характерным запахом (этилацетат, амилацетат и др.):
2CH3COONa + H2SO4 = 2CH3COOН + Na2SO4,
CH3COOH + C2H5OH = CH3COOC2H5 + H2O.
Опыт. К 4-5 каплям раствора CH3COONa прибавить 3-4 капли концентрированного раствора H2SO4 и равный объем этанола, нагреть на водяной бане 2-3 минуты и затем быстро вылить раствор в стакан с холодной водой.
Хлорид железа (III) с ацетат-ионами дает ацетат железа (III) красно-бурого цвета, который при разбавлении и нагревании гидролизируется с образованием красно-бурого осадка ацетата дигидроксожелеза (III):
FeCl3 + 3CH3COONa = Fe(CH3COO)3 + 3NaCl,
3Fe(CH3COO)3 + 2H2O = [Fe3(CH3COO)6(OH)2]CH3COO↓ + 2CH3COOН.
Реакции мешает присутствие ионов SO32-, CO32-, PO43-, которые с ионом Fe3+ дают подобные осадки, а также иодид-ион, окисляющийся до J2.
Опыт. К 2-3 каплям раствора CH3COONa прибавить равный объем раствора FeCl3, разбавить раствор в 2-3 раза и нагреть.
Источник