III аналитическая группа

Качественные реакции катионов

Кислотно-основная классификация катионов

I группа: Li⁺, NH₄⁺, Na⁺, K⁺

групповой реагент – отсутствует.

Свойства соединений: хлориды, сульфаты и гидроксиды растворимы в воде.

II группа: Ag⁺, Hg₂²⁺, Pb²⁺

групповой реагент – HCl (с (HCl) = 2 моль/л).

Свойства соединений: хлориды не растворимы в воде.

III группа: Са²⁺, Ва²⁺, Sr²⁺, Pb²⁺

групповой реагент – H₂SO₄ (c (H₂SO₄) = 2 моль/л).

Свойства соединений: сульфаты не растворимы в воде.

IV группа: Al³⁺, Cr³⁺, Zn²⁺, As(III), As(IV), Sn²⁺

групповой реагент – NaOH (c (NaOH) = 2 моль/л).

Свойства соединений: гидроксиды растворимы в избытке NaOH.

V группа: Bi³⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Mn²⁺

групповой реагент – NH₃ (конц.).

Свойства соединений: гидроксиды нерастворимы в избытке NaOH и NH₃.

VI группа: Cd²⁺, Co²⁺, Cu²⁺, Ni²⁺

групповой реагент – NH₄OH (конц.).

Свойства соединений: гидроксиды нерастворимы в избытке NaOH, но растворимы в избытке NH₃.

Кислотно-основная классификация анионов

I группа: SO₄^2-, CO₃^2-, PO₄^3-, SiO₃^2-

групповой реагент – Ba(NO₃)₂

II группа: CI^-, S^2-

групповой реагент – AgNO₃

III группа: NO₃^-, MoO₄^2-, WO₄^2-, VO₃^-, CH₃COO^-

групповой реагент – отсутствует

 

I аналитическая группа

Ион: Li⁺

1. Реактив, условия: Na₂HPO₄, конц. NH₃.

3LiCl + Na₂HPO₄ → Li₃PO₄↓ + 2NaCl +HCl

Наблюдения: белый осадок.

2.Реактив, условия: Na₂CO₃.

2LiCl + Na₂CO₃ → Li₂CO₃↓ + 2NaCl

Наблюдения: белый осадок.

Ион: NH₄⁺

1. Реактив, условия: NaOH, газовая камера.

NH₄Cl + NaOH → NaCl + Н₂O + NH₃↑

Наблюдения: запах аммиака, фенолфталеиновая бумага краснеет.

2. Реактив, условия: реактив Несслера (смесь K₂[HgI₄] и KOH)

Наблюдения: красно-бурый осадок.

Ион: Na⁺

1. Реактив, условия: K[Sb(OH)₆], насыщенный раствор, мешают NH₄⁺, Li⁺

NaCl + K[Sb(OH)₆] → Na[Sb(OH)₆]↓ + KCl

Наблюдения: белый осадок.

2. Реактив, условия: Zn(UO₂)₃(CH₃COO)₈, предметное стекло, CH₃COOH, мешает Li⁺

NaCl + Zn(UO₂)₃(CH₃COO)₈ + CH₃COOK + 9Н₂O → NaZn(UO₂)₃(CH₃COO)₉·9Н₂O↓ + KCl

Наблюдения: желтые кристаллы октаэдрической и тетраэдрической форм.

Ион: К⁺

1. Реактив, условия: Na₃[Co(NO₂)₆], слабо-кислая среда, мешают NH₄⁺, Li⁺.

2KCl + Na₃[Co(NO₂)₆] → K₂Na[Co(NO₂)₆]↓ + 2NaCl

Наблюдения: желтый осадок.

2.Реактив, условия: NaHC₄H₄O₆, мешает NH₄⁺.

2KCl + NaHC₄H₄O₆ → K₂C₄H₄O₆↓ + NaCl + HCl

Наблюдения: белый осадок.

II аналитическая группа

Ион: Ag⁺

1. Реактив, условия: HCl, NH₃ · Н₂O

AgNO₃ + HCl → AgCl↓ + HNO₃

AgCl↓ + 2NH₃ · H₂O → [Ag(NH₃)₂]Cl + 2H₂O

[Ag(NH₃)₂]Cl + 2HNO₃ → AgCl↓ + 2NH₄NO₃

Наблюдения: белый осадок, растворимый в избытке аммиака и выпадающий вновь при добавлении азотной кислоты.

2. Реактив, условия: К₂СrO₄, рН = 6,5–7,5.

2AgNO₃ + K₂CrO₄ → Ag₂CrO₄↓ + 2KNO₃

Наблюдения: кирпично-красный осадок.

Ион: Hg₂⁺

1. Реактив, условия: HCl, NH₃ · Н₂O

Hg₂(NO₃)₂ + 2HCl → Hg₂Cl₂↓ + 2HNO₃

Hg₂Cl₂↓ + 2NH₃ · H₂O → [HgNH₂]Cl↓ + Hg↓ + NH₄Cl + 2H₂O

Наблюдения: белый осадок, при добавлении аммиака – чернеет.

2. Реактив, условия: Cu (металл.)

Hg₂(NO₃)₂ + Cu → Hg↓ + Cu(NO₃)₂

Наблюдения: образование амальгамы.

Ион: РЬ²⁺

1. Реактив, условия: HCl

Pb(NO₃)₂ + 2HCl → РЬCl₂↓ + 2HNO₃

Наблюдения: белый осадок, растворимый в горячей воде.

2. Реактив, условия: KI

РЬCl₂ + 2KI → РbI₂↓ + 2KCl

Наблюдения: ярко-желтый осадок.

III аналитическая группа

Ион: Ва²⁺

1. Реактив, условия: H₂SO₄

ВaCl₂ + H₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2HCl

Наблюдения: белый осадок, нерастворимый в HNO₃.

2. Реактив, условия: К₂СrO₄ или К₂Сr₂O₇

ВaCl₂ + К₂СrO₄ → ВаСrO₄↓ + 2KCl

Наблюдения: желтый осадок, нерастворимый в CH₃COOH, растворимый в HNO₃.

Ион: Са²⁺

1. Реактив, условия: H₂SO₄ и С₂Н₅OH

CaCl₂ + H₂SO₄ + 2Н₂O → CaSO₄ • 2H₂O↓ + 2HCl

Наблюдения: белые кристаллы гипса.

2. Реактив, условия: (NH₄)₂C₂O₄

CaCl₂ + (NH₄)₂C₂O₄ → СаС₂O₄↓ + 2NH₄Cl

Наблюдения: белый осадок, нерастворимый в CH₃COOH, растворимый в HNO₃.

Ион: Sr²⁺

1. Реактив, условия: «гипсовая вода»

SrCl₂ + CaSO₄ SrSO₄↓ + CaCl₂

Наблюдения: белый осадок.

IV аналитическая группа

Ион: Al³⁺

1. Реактив, условия: ализарин С₁₄Н₆O₂(OH)₂, NH₃ • Н₂O

AlCl₃ + 3NH₃ • H₂O → Al(OH)₃↓ + 3NH₄Cl

Наблюдения: Розовый лак на фильтровальной бумаге.

2. Реактив, условия: алюминон, CH₃COOH

алюминон с Al(OH)₃ образует красный лак, которому предположительно соответствует формула:

Наблюдения: розовый лак.

Ион: Сr³⁺

Реактив, условия: NaOH, H₂O₂, нагревание, амиловый спирт, H₂SO₄

2СrCl₃ + 10NaOH + ЗН₂O₂ → 2К₂СrO₄ + 6NaCl + 8Н₂O

Наблюдения: желтый раствор, при добавлении амилового спирта, H₂SO₄ наблюдается синее кольцо.

Ион: Zn²⁺

Реактив, условия: дитизон С₆Н₅-NH-N=C(SH)-N=N-C₆H₅ (дифенилкарбазон), CHCl₃, рН = 2,5-10, мешают Pb²⁺, Cd²⁺, Sn²⁺

Наблюдения: соль красного цвета, растворимая в хлороформе (CHCl₃).

Ион: AsO₃^3-

Реактив, условия: AgNO₃

Na₃AsO₃ + 3AgNO₃ → Ag₃AsO₃↓ + 3NaNO₃

Наблюдения: желтый аморфный осадок, растворим в концентрированном растворе аммиака и в азотной кислоте.

Ион: AsO₄^3-

1. Реактив, условия: магнезиальная смесь (MgCl₂ + NH₄Cl + NH₃), мешает PO₄^3-

NH₄Cl + MgCl₂ + Na₃AsO₄ → NH₄MgAsO₄↓ + 3NaCl

Наблюдения: белый кристаллический осадок.

2. Реактив, условия: AgNO₃

Na₃AsO₄ + 3AgNO₃ → Ag₃AsO₄↓ + 3NaNO₃

Наблюдения: осадок шоколадного цвета.

3. Реактив, условия: (NH₄)₂S или H₂S, конц. HCl

5H₂S + 2Na₃AsO₄ + 6HCl → As₂S₅↓ + 8Н₂O + 6NaCl

Наблюдения: осадок желтого цвета.

Ион: Sn²⁺

1. Реактив, условия: Bi(NO₃)₃, pH > 7

SnCl₂ + NaOH → Sn(OH)₂↓ + 2NaCl

Sn(OH)₂ + 2NaOH(изб.) → Na₂[Sn(OH)₄] + 2NaCl

3Na₂[Sn(OH)₄] + 2Bi(NO₃)₃ + 6NaOH → 2Bi + 3Na₂[Sn(OH)₆] + 6NaNO₃

Наблюдения: осадок черного цвета.

2. Реактив, условия: HgCl₂, конц. HCl

SnCl₂ + 2HCl → H₂[SnCl₄]

H₂[SnCl₄] + 2HgCl₂ → H₂[SnCl₆] + Hg₂Cl₂↓

Наблюдения: осадок белого цвета, который постепенно чернеет вследствие образования металлической ртути.

V аналитическая группа

Ион: Bi³⁺

1. Реактив, условия: Na₂[Sn(OH)₄], pH >7

2Bi(NO₃)₃ + 3Na₂[Sn(OH)₄] + 6NaOH → 2Bi↓ + 3Na₂[Sn(OH)₆] + 6NaNO₃

Наблюдения: осадок черного цвета.

2. Реактив, условия: KI, рН < 7

Bi(NO₃)₃ + 3KI → Bil₃↓ + 3KNO₃

Наблюдения: осадок черного цвета, растворяется в избытке KI с образованием оранжевого раствора K[BiI₄]. При разбавлении водой опять выпадает черный осадок BiI₃, который затем гидролизуется с образованием оранжевого осадка.

Ион: Fe²⁺

1. Реактив, условия: K₃[Fe(CN)₆]

FeSO₄ + K₃[Fe(CN)₆] → KFe[Fe(CN)₆]↓ + K₂SO₄

Наблюдения: темно-синий осадок «турнбулева синь».

Ион: Fe³⁺

1. Реактив, условия: K₄[Fe(CN)₆]

FeCl₃ + K₄[Fe(CN)₆] → KFe[Fe(CN)₆]↓ + ЗKCl

Наблюдения: темно-синий осадок «берлинская лазурь».

2. Реактив, условия: NH₄CNS, мешают ионы NO₂^-

FeCl₃ + 3NH₄CNS → Fe(CNS)₃ + 3NH₄Cl

Наблюдения: кроваво-красная окраска раствора.

Ион: Mn²⁺

1. Реактив, условия: NaBiO₃(крист.), HNO₃

2Mn(NO₃)₂ + 14HNO₃ + 5NaBiO₃ → 2HMnO₄ + 5Bi(NO₃)₃ + 5NaNO₃ + 7H₂O

Наблюдения: малиново-фиолетовая окраска раствора.

VI аналитическая группа

Ион: Cd²⁺

1. Реактив, условия: NH₄OH

Cd(NO₃)₂ + 2NH₄OH → Cd(OH)₂↓ + 2NH₄NO₃

Cd(OH)₂↓ + 4NH₄OH → [Cd(NH₃)₄](OH)₂ + 2H₂O

Наблюдения: осадок белого цвета, растворим в избытке водного раствора аммиака.

2. Реактив, условия: (NH₄)₂S, pH > 0,5

Cd(NO₃)₂ + (NH₄)₂S → CdS↓ + 2NH₄NO₃

Наблюдения: желто-оранжевый осадок.

Ион: Со²⁺

Реактив, условия: NH₄CNS, изоамиловый спирт (смесь изоамилового спирта с эфиром), мешают ионы Fe³⁺. Для удаления мешающих ионов Fe³⁺ добавляют NH₄F.

СоCl₂ + 4NH₄CNS → (NH₄)₂[Co(SCN)₄] + 2NH₄CNS

Наблюдения: слой органических реагентов окрашен в синий цвет.

Ион: Cu²⁺

Реактив, условия: NH₃ ·Н₂O, избыток

CuSO₄ + 4NH₃ H₂O → [Cu(NH₃)₄]SO₄ + 4Н₂O

Наблюдения: темно-синий раствор.

Ион: Ni²⁺

Реактив, условия: диметилглиоксим C₄H₈N₂O₂ (реактив Чугаева), KOH, рН = 9-10

2C₄H₈N₂O₂ + Ni²⁺ → Ni(C₄H₆N₂O₂)₂↓ + 2H⁺

 

Наблюдения: розовый осадок.

I аналитическая группа

Ион: SO₄^2-

1. Реактив, условия: Ba(NO₃)₂

SO₄^2- + Ba(NO₃)₂ → BaSO₄↓ + 2NO₃?

Наблюдения: белый осадок, нерастворим в HNO₃.

Ион: CO₃^2-

1. Реактив, условия: Ba(NO₃)₂

CO₃^2- + Ba(NO₃)₂ → ВaCO₃↓ + 2NO₃^-

ВaCO₃↓ + 2Н⁺ → Ва²⁺ + CO₂↑ + Н₂O

Наблюдения: белый осадок, легко растворимый в соляной, азотной и уксусной кислотах с выделением оксида углерода(IV) CO₂.

2. Реактив, условия: минеральные кислоты (HCl, HNO₃, H₂SO₄), известковая вода (Са(OH)₂).

CO₃^2- + 2H⁺ → CO₂↑ + Н₂O

Са(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃↓ + Н₂O

Наблюдения: выделение газа, помутнение известковой воды.

Ион: PO₄^3-

1. Реактив, условия: Ba(NO₃)₂

Na₃PO₄ + Ba(NO₃)₂ → Ba₃(PO₄)₂↓ + 2NaNO₃

Наблюдения: белый осадок, растворимый в минеральных кислотах.

2. Реактив, условия: молибденовая жидкость, раствор молибдата аммония (NH₄)₂MoO₄ в азотной кислоте, NH₄NO₃

PO₄^3- + 3NH₄⁺ + 12МоO₄^2- + 24Н⁺ → (NH₄)₃[P(Mo₃O₁₀)₄]↓ + 12Н₂O

Наблюдения: желтый кристаллический осадок.

Ион: SiO₃^2-

1. Реактив, условия: разбавленные растворы кислот.

SiO₃^2- + 2H⁺ → H₂SiO₃↓

Наблюдения: образование геля кремниевой кислоты.

2. Реактив, условия: соли аммония (NH₄Cl, или (NH₄)₂SO₄, или NH₄NO₃).

SiO₃^2- + 2NH₄⁺ + (2Н₂O) → H₂SiO₃↓ + 2NH₃ + (2Н₂O)

Наблюдения: образование геля кремниевой кислоты.

II аналитическая группа

Ион: Cl^-

Реактив, условия: AgNO₃, NH₄OH, HNO₃.

Ag⁺ + CI^- → AgCl↓

AgCl↓ + 2NH₄OH → [Ag(NH₃)₂]Cl + 2H₂O

[Ag(NH₃)₂]Cl + 2HNO₃ → AgCl↓ + 2NH₄NO₃

Наблюдения: белый осадок, растворим в NH₄OH, образуется в HNO₃.

Ион: S^2-

1. Реактив, условия: разбавленные растворы кислот, фильтровальная бумага, смоченная ацетатом свинца РЬ₂(CH₃COО)₂.

S^2- + 2Н⁺ → H₂S↑

H₂S + Pb²⁺ + 2CH₃COО^- → PbS↓ + 2CH₃COOH

Наблюдения: резкий запах, почернение фильтровальной бумаги, смоченной ацетатом свинца.

2. Реактив, условия: соли сурьмы(III), Sb₂S₃

3S^2- + 2Sb³⁺ → Sb₂S₃↓

Наблюдения: оранжевый осадок.

3. Реактив, условия: соли кадмия(II), Cd(NO₃)₂

S^2- + Cd²⁺ → CdS↓

Наблюдения: желтый осадок.