Аналитические реакции анионов I группы





Аналитическая классификация анионов по группам

 

При аналитической классификации анионов по группам, основанной на образовании малорастворимых солей бария и серебра, анионы делят по данной классификации на три группы.

К I группе относят анионы, образующие малорастворимые в воде (в нейтральной или слабо - щелочной среде) соли с катионами Ba2+. Групповым реагентом является раствор BaCl2. К данной группе относят анионы: SO42−, SO32−, CO32−, PO43−.

II группа включает анионы, образующие с катионами серебра Ag+ малорастворимые соли. Эти соли не растворяются в разбавленных водных растворах HNO3. Групповой реагент на катионы данной группы – раствор AgNO3 (при рН 7). Анионы: Cl, Br, I.

К III аналитической группе относят анионы, не образующие малорастворимых в воде солей бария и серебра. Это анионы: NO2, NO3, CH3COO. Групповой реагент на данную группу отсутствует (табл. 9.1).

 

Таблица 9.1

Классификация анионов, основанная на образовании малорастворимых солей бария и серебра

 

Группа Анионы Групповой реагент
I SO42−, SO32−, CO32−, PO43− Раствор BaCl2 при рН 7-8
II Cl, Br, I Раствор AgNO3 в присутствии разбавленной HNO3
III NO2, NO3, CH3COO Отсутствует

 

При аналитической классификации анионов, основанной на их окислительно-восстановительных свойствах, анионы обычно делят на три группы: анионы-окислители; анионы-восстановители; индифферентные анионы.

К I группе в рамках данной классификации относят анионы-окислители, окисляющие иодид-анион (I) в сернокислой среде до I2. Это анионы: NO3; NO2. Нитрит-анион (NO2) иногда относят ко второй подгруппе анионов-восстановителей, поскольку, в зависимости от условий, NO2 может реагировать как окислитель и как восстановитель. Групповой реагент на анионы-окислители – это водный раствор KI + H2SO4.

Вторая группа включает анионы – восстановители, которые в водных растворах способны восстанавливать I2 до I или обесцвечивать раствор KMnO4 до раствора, содержащего катионы Mn2+. К этой группе относят анионы: SO32−, NO2, Cl−, Br, I.

K III группе относят анионы, не проявляющие в обычных условиях окислителльно-восстановительных свойств. К ним относят SO42−, CO32−, PO43−, CH3COO. Групповой реагент отсутствует.

Таблица 9.2

Классификация анионов, основанная на их окислительно-восстановительных свойствах

 

Группа Анионы Групповой реагент
I Окислители NO2, NO3 Раствор KI в H2SO4
II Восстановители SO32− Раствор I2 в KI
Cl, Br, I Раствор KMnO4 в H2SO4
III Индифферентные SO42−, CO32−, PO43−, CH3COO Отсутствует

 

В дальнейшем будут рассмотрены аналитические реакции анионов, классификация которых основана на образовании малорастворимых солей бария и серебра (табл. 9.1).

 

Аналитические реакции анионов I группы

9.1.1 Аналитические реакции аниона сульфата SO42−

Сульфат-анион является анионом сильной двухосновной кислоты H2SO4 (pK = 1,94). В водных растворах данный анион бесцветен, практически не подвергается гидролизу, обладает окислительными свойствами, которые в разбавленных растворах не проявляется.

1.Реакция с катионами бария Ba2+. Анионы сульфата при взаимодействии с катионами Ba2+ образует белый мелкокристаллический осадок BaSO4:

 

Ba2+ + SO42− → BaSO4↓. (9.1)

белый ос.

 

Осадок не растворяется в минеральных кислотах, за исключением концентрированной серной кислоты:

 

BaSO4↓ + H2SO4 → Ba(HSO4)2. (9.2)

 

Если в растворе присутствует перманганат калия KMnO4, то осадок сульфата бария окрашивается в фиолетово-красный цвет за счет адсорбции анионов MnO4на осадке.

2.Реакция с катионами свинца Pb2+. Сульфат-ион образует с катионами свинца белый кристаллический осадок PbSO4:

 

Pb2+ + SO42− → PbSO4↓. (9.3)

белый ос.

 

Осадок частично растворяется в минеральных кислотах; щелочах и в водных растворах ацетатов (CH3COONH4 или CH3COONa) с образованием комплексных соединений. Растворение осадка в щелочах:

 

PbSO4↓ + 4 NaOH → Na2[Pb(OH)4] + Na2SO4. (9.4)

 

3.Реакция с карбонатом бария.

К исследуемому раствору (рН 7) добавляют несколько капель суспензии BaCO3. Смесь выпаривают на водяной бане, сухой остаток обрабатывают раствором фенолфталеина. Если в растворе присутствовали ионы SO42−, то фенолфталеин окрашивается в малиновый цвет вследствие протекания реакций:

 

BaCO3↓ + SO42− ↔ BaSO4↓ + CO32−;

 

CO32− + H2O ↔ HCO3 + OH;

 

HCO3 + + H2O ↔ H2CO3 + OH. (9.5)

 

9.1.2 Аналитические реакции аниона сульфита SO32−

 

Сульфит- (SO32−) и гидросульфит (HSO3) -ионы являются анионами двухосновной нестойкой в водных растворах сернистой кислоты (рК1 = 1,85; рК2 = 7,2). В водных растворах анионы сульфита не окрашены, подвергаются гидролизу, являются сильными восстановителями. Средние сульфиты натрия и калия хорошо растворимы, сульфиты других металлов малорастворимые.

1.Сульфит-ионы при взаимодействии с катионами бария образуют белый кристаллический осадок BaSO3:

 

Ba2+ + SO32− → BaSO3↓. (9.6)

белый ос.

 

Осадок растворяется в разбавленных кислотах: HCl и HNO3 c выделением оксида серы (IV):

 

BaSO3↓ + 2 HCl → SO2↑ + BaCl2 + H2O. (9.7)

 

2.Реакция разложения сульфитов сильными кислотами. Все сульфиты разлагаются под действием сильных кислот с выделением газообразного оксида серы (IV):

 

SO32− + 2 Н+ → SO2↑ + H2O. (9.8)

 

Выделяющийся газ (SO2) обнаруживают по характерному запаху и по обесцвечиванию водного раствора йода или перманганата калия:

SO2 + I2 + 2 H2O → H2SO4 + 2 HI; (9.9)

 

5 SO2 + 2 KMnO4 + 2 H2O → K2SO4 + 2 MnSO4 + 2 H2SO4. (9.10)

 

3.Реакция с нитратом серебра. Анионы сульфита образуют с раствором нитрата серебра AgNO3 белый осадок сульфита серебра Ag2SO3, растворимый в избытке реактива:

 

2 Ag+ + SO32− → Ag2SO3↓; (9.11)

белый ос.

 

Ag2SO3↓ + 3 SO32− → 2 [Ag(SO3)2]3−. (9.12)

 

При кипячении смеси белый осадок Ag2SO3 темнеет вследствие образования оксида серебра:

Ag2SO3↓ —→ Ag2O + SO2↑. (9.13)

коричн.ос.

 

4.Реакция с перманганатом калия. Анион сульфита при взаимодействии с раствором перманганата калия KMnO4 в кислой среде окисляется до аниона сульфата:

 

5 SO32− + 2 MnO4 + 6 H+ → 2 Mn2+ + 5 SO42− + 3 H2O. (9.14)

 

При этом фиолетовый раствор перманганата калия обесцвечивается.

В нейтральной среде сульфит-ион окисляется перманганатом калия до аниона сульфата, но при этом выпадает коричневый осадок MnO(OH)2:

 

3 SO32− + 2 MnO4 + 3 H2O → 2 MnO(OH)2↓ + 3 SO42− + OH. (9.15)

коричнев. ос.

 

5.Реакция с раствором йода. Анионы сульфита в нейтральных или слабокислых растворах окисляются йодом до анионов сульфата. Желтый раствор йода при этом обесцвечивается:

 

SO32− + I2 + H2O → SO42− + 2 I + 2 H+. (9.16)

 

Аналогично протекает реакция взаимодействия аниона сульфита с бромной водой (происходит обесцвечивание бромной воды).

 

9.1.3 Аналитические реакции аниона карбоната СO32−

 

Карбонаты являются солями нестабильной угольной кислоты Н2СО3 (рК1 = 6,35; рК2 = 10,32). Угольная кислота в водных растворах неустойчива и разлагается с выделением углекислого газа. Угольная кислота образует два ряда солей: средние (карбонаты) и кислые (гидрокарбонаты). Анионы карбоната в водных растворах не имеют цвета, не обладают окислительно-восстановительными свойствами, подвергаются гидролизу.

1.Реакция с хлоридом бария BaCl2. Анион карбоната при взаимодействии с катионами Ba2+ образует белый мелкокристаллический осадок ВаСО3:

 

Ba2+ + CO32− → BaCO3↓. (9.17)

белый ос.

 

Осадок растворяется в кислотах: HCl, HNO3, CH3COOH.

2.Реакция с минеральными кислотами. Анионы карбоната при взаимодействии с сильными кислотами образуют нестойкую угольную кислоту, разлагающуюся с выделением углекислого газа. Выделение пузырьков газа – аналитический признак данной реакции:

 

CO32− + 2 H3O+ → H2CO3 + 2 H+; H2CO3 → CO2↑ + H2O. (9.18)

 

3.Другие реакции аниона карбоната. Данные анионы при взаимодействии с хлоридом железа (III) образуют бурый осадок основного карбоната железа FeOHCO3; с нитратом серебра – желтый осадок карбоната серебра Ag2CO3, растворимый в азотной кислоте и разлагающийся при нагревании:

Ag2CO3↓ → Ag2O↓ + CO2↑. (9.19)

черный ос.

 

9.1.4 Аналитические реакции аниона фосфата PO43−

 

Анион фосфата PO43− - анион ортофосфорной кислоты, которая при диссоциации по первой ступени является кислотой средней силы (рК1 = 2,15), при диссоциации по второй и третьей ступеням – слабой кислотой (рК2 = 7,21; рК3 = 12,3). Анионы ортофосфорной кислоты в растворе бесцветны, подвергаются гидролизу, не проявляют окислительно-восстановительных свойств. Ортофосфаты аммония и щелочных металлов растворимы в воде, ортофосфаты других металлов, как правило, малорастворимые.

1.Реакция с хлоридом бария. Анион PO43− образует при взаимодействии с катионами Ва2+ осадок белого цвета:

 

2 PO43− + 3 Ва2+ → Ba3(PO4)2↓. (9.20)

белый ос.

Осадок растворяется в кислотах: HCl, HNO3, CH3COOH.

2.Реакция с нитратом серебра. Анионы фосфата и гидрофосфата образуют с катионами серебра в нейтральной среде желтый осадок фосфата серебра:

 

PO43− + 3 Ag+ → Ag3PO4↓; (9.21)

желтый ос.

HPO42− + 3 Ag+ → Ag3PO4↓ + H+. (9.22)

желтый ос.

 

Осадок фосфата серебра растворяется в азотной кислоте и избытке раствора аммиака.

3.Реакция с магнезиальной смесью (MgCl2 + NH4Cl + NH4OH). Анион фосфата при взаимодействии с данной смесью образует белый мелкокристаллический осадок двойного фосфата NH4MgPO4:

 

Mg2+ + PO43− + NH4+ → NH4MgPO4↓. (9.23)

белый осадок

 

Осадок двойной соли растворим в кислотах.

4.Реакция с молибдатом аммония. Анионы фосфата взаимодействуют с молибдатом аммония (NH4)2MoO4 при нагревании. В результате реакции образуется желтый кристаллический осадок комплексной аммонийной соли фосфоромолибденовой кислоты: (NH4)3[PO4(MoO3)12] или (NH4)3[PMo12O40]:

PO43− + 3 NH4+ + 12 MoO42− + 24 H+ —→ (NH4)3[PO4(MoO3)12]↓ +

желтый осадок

 

+ 12 H2O. (9.24)

 

Иногда данную реакцию описывают с помощью уравнения:

PO43− + 3 NH4+ + 12 MoO42− + 24 H+ —→ (NH4)3H4[P(Mo2O7)6]↓ +

желтый осадок

 

+ 10 H2O. (9.25)

 

Осадок фосфоромолибдата аммония растворим в азотной кислоте; в растворах щелочей и аммиака; в избытке анионов фосфата с образованием желтого раствора (поэтому реакцию проводят с использованием избыточного количества реактива).

Испытывают растворимость осадка фосфоромолибдата аммония в кислотах и аммиаке.

5.Взаимодействие с солями железа (III). Растворы солей железа (III) образуют с анионами фосфата светло-желтый осадок фосфата железа (III):

 

Fe3+ + PO43− → FePO4↓. (9.26)

желтый ос.

 

Осадок не растворяется в уксусной кислоте.

Продукты основных аналитических реакций анионов первой группы представлены в таблице 9.3.

 

Таблица 9.3

Продукты некоторых аналитических реакций анионов I группы

 

Реагенты Продукты аналитических реакций анионов
SO42- SO32- CO32- PO43-
BaCl2 Белый осадок BaSO4. Растворим в конц. H2SO4. Белый осадок BaSO3.   Белый осадок BaCO3. Белый осадок Ba3(PO4)2.  
Осадки растворимы в разбавленных кислотах: HCl, HNO3, CH3COOH.
AgNO3 Белый осадок Ag2SO4. Белый осадок Ag2SO3. Белый осадок Ag2CO3. Желтый осадок Ag3PO4. Растворим в конц. NH4OH.
  Осадки растворимы в HNO3.
Конц. H2SO4 - SO2­ CO2­ -
KMnO4 + H+ - Обесцве-чивание раствора: Mn2+ + SO42- - -
I2 + H2O - Обесцве-чивание раствора: 2 I- + SO42- - -
Молибденовая жидкость: (NH4)2MoO4 + HNO3. - - - Желтый осадок (NH4)3H4[P(Mo2O7)6].
FeCl3 - - - Светло-желтый осадок FePO4.
             

 





Читайте также:
Социальное обеспечение и социальная защита в РФ: Понятие социального обеспечения тесно увязывается с понятием ...
Романтизм как литературное направление: В России романтизм, как литературное направление, впервые появился ...
Обряды и обрядовый фольклор: составляли словесно-музыкальные, дра­матические, игровые, хореографические жанры, которые...
Средневековье: основные этапы и закономерности развития: Эпоху Античности в Европе сменяет Средневековье. С чем связано...

Рекомендуемые страницы:



Вам нужно быстро и легко написать вашу работу? Тогда вам сюда...

Поиск по сайту

©2015-2021 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-04-15 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту:

Мы поможем в написании ваших работ! Мы поможем в написании ваших работ! Мы поможем в написании ваших работ!
Обратная связь
0.037 с.