Практическая работа
Составление таблицы «Аналитическая классификация анионов».
Задание: Внимательно прочитайте теоретическую часть и составьте таблицу «Аналитическая классификация анионов» по образцу. Из огромного количества информации вам необходимо найти сколько групп, какие анионы входят в эти группы, найти групповой реактив и выписать с ним реакции (ВСЕ РЕАКЦИИ ВЫПИСЫВАТЬ НЕ НАДО, ТОЛЬКО С ГРУППОВЫМ РЕАКТИВОМ). Работу присылать не надо, проверю на уроке.
| № группы | Анионы | Групповой реагент | Реакция с групповым реагентом и цвет осадка |
| Cl-,…. | AgNO3 | Cl- +AgNO3= AgC  + NO3-, белый
осадок
| |
Теоретическая часть.
К первой группе анионов относятся ионы, образующие малорастворимые соли серебра. Групповой реагент - AgNO3. Вторую группу анионов составляют ионы, образующие малорастворимые соли бария. Групповым реагентом является хлорид бария, имеющий нейтральную или слабощелочную реакцию. К третьей группе относятся анионы, соли серебра и бария которых растворимы в воде.
Анионы первой аналитической группы
К первой аналитической группе относятся анионы бескислородных кислот (S2-, Cl-, Br-, I-), дающие нерастворимые в воде и разбавленной азотной кислоте соли серебра. Растворимые соли серебра в присутствии разбавленной азотной кислоты являются групповым реагентом на анионы первой аналитической группы. Нерастворимые в воде соли серебра дают также некоторые из анионов второй группы, однако они растворимы в разбавленной азотной кислоте. Поэтому в ее присутствии осаждение солей серебра анионов второй аналитической группы не происходит. Бариевые соли анионов первой аналитической группы в воде растворимы. При взаимодействии солей серебра с анионами первой аналитической группы в присутствии разбавленной азотной кислоты образуются осадки:
Ag+ + Cl- = AgCl(тв),
белый
Ag+ + Br- = AgBr(тв),
желтый
Ag+ + I- = AgI (тв),
желтый
2Ag+ + S2- = Ag2S(тв).
черный
. Реакции хлорид - иона
1. Реакция с нитратом серебра AgNO3. Нитрат серебрав присутствии азотной кислоты образует с хлорид-ионами белый творожистый осадок хлорида серебра.
Ag+ + Cl- = AgCl(тв).
Этот осадок нерастворим в HNO3, но легко растворим в растворах гидроксида аммония, карбоната аммония, цианида калия и тиосульфата натрия за счет образования растворимых комплексных солей серебра:
AgCl (тв) + 2NH3 = [Ag(NH3)2]+ + Cl-,
AgCl (тв) + 2(NH4)2CO3 = [Ag(NH3)2]+ + Cl- + 2NH4+ + 2HCO3-,
AgCl (тв) + 2CN- = [Ag(CN)2]- + Cl-,
AgCl (тв) + 2S2O32- = [Ag(S2O3)2]3- + Cl-.
Осадок AgCl постепенно темнеет на свету вследствие его разложения:
2AgCl (тв) = 2Ag + Cl2 (г).
Методика проведения реакции .В пробирку помещают 3 капли раствора хлорида, 2 капли 2 н. раствора HNO3, 2 капли раствора AgNO3 и наблюдают образование белого осадка AgCl. К полученному осадку добавляют избыток 2 н. раствора NH4ОН и наблюдают его растворение.
2. Реакция с окислителями. Сильные окислители (MnO2, MnO4-, PbO2, ClO3-) в кислой среде окисляют хлорид-ион до свободного хлора:
MnO2 + 2Cl- + 4H+ = Cl2 (г) + Mn2+ + 2 H2O.
Выделение свободного хлора легко обнаружить по запаху, а также по окрашиванию в синий цвет иод-крахмальной бумаги. Проведению реакции мешают бромид- и иодид-ионы, также окисляющиеся до свободных брома и иода.
Методика проведения реакции. В пробирку помещают несколько гранул MnO2, добавляют 5 капель исследуемого раствора, 5 капель концентрированной H2SO4. Смесь нагревают и в верхнюю часть пробирки опускают иод-крахмальную бумагу (пропитанную раствором крахмала и иодида калия фильтровальную бумагу).
Реакции бромид-иона
1. Реакция с хлорной водой Cl2. При действии хлорной воды (водного раствора хлора) бромид-ион окисляется до элементарного брома.
Cl2 (г) + 2 Br- = 2 Cl- + Br2.
Раствор приобретает бурую окраску вследствие образования свободного брома. Органические растворители CHCl3, CCl4, C6H6 экстрагируют Br2, при этом органическая фаза окрашивается в оранжевый цвет. При большом избытке хлорной воды бром окисляется дальше до гипобромид-аниона BrO-, а окраска хлороформного слоя становится лимонно-желтой.
Методика проведения реакции. К смеси 3 капель раствора, содержащего ионы Br -, и 3 капель серной кислоты прибавляют 6 капель CCl4 или CHCl3 и при энергичном встряхивании прибавляют по каплям хлорную воду.
2. Реакция с фуксин-сернистой кислотой. Фуксин при действии солей сернистой кислоты в кислой среде образует бесцветный продукт присоединения - фуксин-сернистую кислоту. При действии свободного брома на фуксин-сернистую кислоту образуется бромпроизводное фуксин-сернистой кислоты, имеющее красно-фиолетовый цвет. Реакция специфична и позволяет определять очень малые количества бромид-иона в присутствии хлоридов и иодидов.
Методика проведения реакции. Смешивают 5 капель раствора, содержащего бромид-ионы, с 4 каплями раствора KMnO4 и 4 каплями H2SO4. Смесь нагревают и в верхнюю часть пробирки опускают фильтровальную бумагу, смоченную фуксин-сернистой кислотой (фильтровальную бумагу пропитывают раствором фуксина, обесцвеченного смесью Na2SO3 + H2SO4).
Реакции иодид-иона
Реакция с солями свинца.
Pb2+ + 2I- = PbI2 (тв).
Образуется желтый осадок иодида свинца, растворяющийся при нагревании в воде.
Методика проведения реакции. К 2-3 каплям раствора, содержащего иодид-ионы, добавляют 2-3 капли раствора нитрата свинца. К образовавшемуся раствору с осадком добавляют небольшое количество дистиллированной воды и нагревают на водяной бане.
2. Реакция с серной кислотой H2SO4. Концентрированная серная кислота окисляет иодистоводородную кислоту до свободного иода, который окрашивает раствор в бурый цвет.
I- + H+ = HI,
8HI + H2SO4 = 4I2 + 4H2O + H2S.
При нагревании смеси иод улетучивается в виде фиолетовых паров. Если к реакционной смеси добавить эфир или хлороформ, происходит окрашивание слоя органического растворителя в фиолетовый цвет.
Методика проведения реакции. К 3 каплям раствора, содержащего иодид-ионы, добавляют 5-7 капель концентрированной серной кислоты и 5 капель CHCl3. Смесь встряхивают и наблюдают фиолетовое окрашивание органической фазы.
3. Реакция окисления нитритом натрия:
2 I- + NO2- + H2O = I2 + NO3- + 2 H+
Методика проведения реакции. В пробирку прилить 3-4 капли исследуемого раствора, подкислить кислотой до рН < 7 и бросить несколько кристалликов NaNO2. Выделяется свободный иод, который окрашивает иод-крахмальную бумагу в синий цвет.
Реакции сульфид-иона
1. Реакция с нитратом серебра AgNO3. Нитрат серебра образует с сульфид-ионом черный осадок сульфида серебра, нерастворимый в NH4OH, Na2S2O3 и KCN, но растворимый при нагревании в 2 н. HNO3 в отличие от других солей анионов первой аналитической группы.
S2- + 2 Ag+ = Ag2S (тв).
Методика проведения реакции. К 1-2 каплям раствора, содержащего сульфид-ионы, прибавляют 1-2 капли раствора AgNO3. Наблюдают появление черного осадка. Проверяют растворимость осадка в 2 н. HNO3 при нагревании.
2. Реакция с кислотами. Соляная и серная кислоты при действии на сульфиды разлагают их с выделением сероводорода:
Na2S + H2SO4 = H2S(г) + Na2SO4.
Выделение сероводорода легко обнаружить по запаху или по почернению фильтровальной бумаги, смоченной раствором ацетата свинца:
Pb(CH3COOH)2 + H2S = PbS (тв) + 2 CH3COOH.
Методика проведения реакции. К 3 каплям раствора, содержащего сульфид-ионы, добавить 3 капли раствора серной или хлороводородной кислоты. К отверстию пробирки поднести фильтровальную бумагу, смоченную раствором ацетата свинца.
Реакция с нитратом кадмия Cd(NO3)2. При добавлении к раствору, содержащему сульфид-ион, солей кадмия образуется желтый осадок сульфида кадмия.
Na2S + Cd(NO3)2 = CdS (тв) + 2NaNO3.
Методика проведения реакции. К 3 каплям раствора, содержащего сульфид-ионы, добавить 3 капли раствора соли кадмия.
4. Реакция с нитропруссидом натрия Na2[Fe(CN)5NO]. Раствор окрашивается в красно-фиолетовый цвет вследствие образования комплекса.
Na2S + Na2[Fe(CN)5NO] = Na4[Fe(CN)5NOS].
Методика проведения реакции. На часовом стекле смешивают каплю сульфида натрия, каплю 2 н. раствора NaOH и каплю 1%-ного раствора нитропруссида натрия.
5. Реакция с гидроксокомплексом свинца [Pb(OH)4 ]2-:
Pb2+ + 2OH- = Pb(OH)2 (тв),
Pb(OH)2(тв) + 2OH- = Pb(OH)42-,
S2- + Pb(OH)42- = PbS (тв) + 4OH-.
Гидроксокомплекс свинца образует с сульфид-ионом черный осадок PbS, растворимый при нагревании в 2 н. HNO3:
3PbS (тв) + 8HNO3 = 3Pb(NO3)2 + 3S (тв) + 2NO (г) + 4H2O.
Предел обнаружения сульфида 1,8 мкг. Определение возможно в присутствии всех анионов.
Методика проведения реакции. В отдельной пробирке готовят раствор гидроксокомплекса свинца, для чего к 2-3 каплям раствора соли свинца Pb(NO3)2 добавляют раствор NaOH до полного растворения осадка. Каплю полученного раствора наносят на фильтровальную бумагу и на нее наносят каплю раствора, содержащего сульфид-ионы. В присутствии сульфид-ионов пятно становится черным или темно-бурым.