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: SO42-, CO32-, PO43-, SiO32-
групповой реагент – Ba(NO3)2
II группа: CI-, S2-
групповой реагент – AgNO3
III группа: NO3-, MoO42-, WO42-, 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: AsO33-
Реактив, условия: AgNO3
Na3AsO3 + 3AgNO3 → Ag3AsO3↓ + 3NaNO3
Наблюдения: желтый аморфный осадок, растворим в концентрированном растворе аммиака и в азотной кислоте.
Ион: AsO43-
1. Реактив, условия: магнезиальная смесь (MgCl2 + NH4Cl + NH3), мешает PO43-
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: SO42-
1. Реактив, условия: Ba(NO3)2
SO42- + Ba(NO3)2 → BaSO4↓ + 2NO3?
Наблюдения: белый осадок, нерастворим в HNO3.
Ион: CO32-
1. Реактив, условия: Ba(NO3)2
CO32- + 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).
CO32- + 2H+ → CO2↑ + Н2O
Са(OH)2 + CO2 → CaCO3↓ + Н2O
Наблюдения: выделение газа, помутнение известковой воды.
Ион: PO43-
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
PO43- + 3NH4+ + 12МоO42- + 24Н+ → (NH4)3[P(Mo3O10)4]↓ + 12Н2O
Наблюдения: желтый кристаллический осадок.
Ион: SiO32-
1. Реактив, условия: разбавленные растворы кислот.
SiO32- + 2H+ → H2SiO3↓
Наблюдения: образование геля кремниевой кислоты.
2. Реактив, условия: соли аммония (NH4Cl, или (NH4)2SO4, или NH4NO3).
SiO32- + 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: S2-
1. Реактив, условия: разбавленные растворы кислот, фильтровальная бумага, смоченная ацетатом свинца РЬ2(CH3COО)2.
S2- + 2Н+ → H2S↑
H2S + Pb2+ + 2CH3COО- → PbS↓ + 2CH3COOH
Наблюдения: резкий запах, почернение фильтровальной бумаги, смоченной ацетатом свинца.
2. Реактив, условия: соли сурьмы(III), Sb2S3
3S2- + 2Sb3+ → Sb2S3↓
Наблюдения: оранжевый осадок.
3. Реактив, условия: соли кадмия(II), Cd(NO3)2
S2- + Cd2+ → CdS↓
Наблюдения: желтый осадок.