Методические указания к выполнению лабораторных работ санкт петербург (стр. 6 из 7)

Реакции иона марганца Mn²⁺

Опыт 21. К 2 каплям раствора соли марганца прилить 3-4 капли 6н. раствора HNO₃ и 5-6 капель воды. Затем добавить немного порошка висмутата натрия NaBiO₃. Отметить цвет раствора, написать уравнение реакции.

Реакции иона никеля Ni²⁺

Реактив Чугаева – диметилглиоксим – дает очень чувствительную качественную реакцию на ионы Ni²⁺.

CH₃ – C = NOH CH₃ – C = NO —Ni — ON = C – CH₃

│ +NiSO₄ + 2NH₃ = │ +(NH₄)₂SO₄

CH₃ – C = NOH CH₃ – C = NOH HON = C – CH₃

Опыт 22. К 1 капле раствора NiCl₂ прибавить 1 каплю реактива Чугаева (диметилглиоксим) и 1 каплю раствора аммиака. Отметить цвет осадка. Написать уравнение реакции.

Реакции иона кобальта Со²⁺

Опыт 23. На раствор CoCl₂ подействовать раствором роданида аммония. Отметить цвет образовавшегося комплексного соединения. Написать уравнение реакции.

Реакция иона серебра Ag⁺

Разбавленные растворы соляной кислоты и ее солей, т.е. хлорид-ионы образуют с растворами солей серебра не растворимый в воде осадок AgCl. Осадок хорошо растворяется в избытке раствора NH₄OH, при этом образуется растворимая в воде комплексная соль серебра [Ag(NH₃)₂]Cl. При последующем действии азотной кислоты комплексный ион разрушается и хлорид серебра снова выпадает в осадок (если Ag⁺ мало, то образует муть). Эти свойства солей серебра используются для обнаружения. Реакция проводится в три этапа: 1) выпадение осадка AgCl; 2) растворение AgCl в избытке раствора NH₄OH и 3) выпадение осадка (мути) при действии раствором HNO₃. Все эти три этапа выполняются в указанной последовательности в одной и той же пробирке.

Опыт 24. В пробирку к 1 капле раствора нитрата серебра прибавить 2 капли 2н. раствора соляной кислоты или раствора хлорида натрия. К осадку добавлять раствор аммиака (лучше концентрированного) до его полного растворения. Почему растворился осадок? Уравнение реакции? Затем в пробирку с растворенным осадком по каплям прибавлять азотную кислоту (3-5 капель). Уравнение реакции? Объяснить образование осадка при прибавлении азотной кислоты.

Реакции иона свинца Pb²⁺

1. Йодид калия KJ образует с раствором солей свинца желтый осадок PbJ₂:

Pb²⁺ + 2J^- = PbJ₂↓

Осадок растворяется при нагревании в 2н. растворе уксусной кислоты. При медленном охлаждении раствора выпадают характерные золотистые чешуйки кристаллов PbJ₂. Медленное охлаждение благоприятствует росту более крупных кристаллов.

Опыт 25. К 2 каплям раствора соли свинца прибавить столько же раствора йодида калия. Отделить осадок от раствора. Добавить к осадку 4 капли 2н. раствора CH₃COOH и хорошо нагреть на водяной бане. Перенести пробирку с раствором в штатив и оставить ее там для медленного охлаждения. Через 10-15 мин наблюдать выпадение блестящих золотистых кристаллов.

2. Бихромат калия K₂Cr₂O₇ в присутствии CH₃COONa образует с раствором соли свинца желтый осадок PbCrO₄.

Опыт 26. В пробирку поместить 2 капли раствора соли свинца; прибавить 3 капли раствора CH₃COONa и 2 капли раствора K₂Cr₂O₇. Наблюдать образование желтого осадка. Написать уравнение реакции.

Реакции иона меди Cu²⁺

1. Гидроксид аммония NH₄OH, взятый в небольших количествах, с раствором соли меди образует сине-зеленый осадок основной соли:

2Cu²⁺ + SO₄^2- + 2NH₄OH = (CuOH)₂SO₄↓ + 2NH₄⁺

Осадок легко растворяется в избытке реактива с образованием иона [Cu(NH₃)₄]²⁺ интенсивно-синего цвета:

(CuOH)₂SO₄ + 2NH₄⁺ + 6NH₄OH = 2[Cu(NH₃)₄]²⁺ + SO₄^2- + 8H₂O

Чувствительность реакции характеризуется предельным разбавлением 1:25000.

Опыт 27. К 3 каплям раствора медного купороса прибавить 2 капли раствора NH₄OH. Наблюдать выпадение зеленовато-голубоватого осадка основной соли (CuOH)₂SO₄. Уравнение реакции в ионном виде? Затем по каплям прибавить избыток раствора аммиака. Что наблюдается? Уравнение реакции в ионном виде?

2. Гексацианоферрат (II) калия K₄[Fe(CN)₆] образует с раствором соли меди красно-бурый осадок Cu₂[Fe(CN)₆], не растворимый в разбавленных кислотах, но растворимый в растворе аммиака: 2Cu²⁺ + [Fe(CN)₆]^4- = Cu₂[Fe(CN)₆]↓

Эта реакция чувствительнее предыдущей: предельное разбавление равно 1:1000000.

Опыт 28. К 3 каплям раствора CuSO₄ прибавить 2 капли гексацианоферрата (II) калия K₄[Fe(CN)₆]. Наблюдать выпадение красно-бурого осадка. Уравнение реакции?

Лабораторная работа № 2.

Качественные реакции на анионы.

Цель работы: Ознакомление с качественными реакциями на отдельные анионы.

Реакции сульфат - иона SO₄^2-

Хлорид бария BaCl₂ образует с анионом SO₄^2- белый осадок BaSO₄, нерастворимый в кислотах: Ba²⁺ + SO₄^2- = BaSO₄↓

В этом состоит отличие аниона SO₄^2- от других анионов, и оно используется для его обнаружения.

Опыт 1. В одну пробирку поместить 2 капли раствора Na₂SO₄, подкислить его 1 каплей 2н. раствора HCl и прибавить 2 капли раствора BaCl₂. В другую пробирку поместить 2 капли раствора Na₂CO₃, прибавить 2 капли раствора BaCl₂ и 1 каплю дистиллированной воды (чтобы объемы растворов были одинаковы). Сравнить выпавшие осадки в обеих пробирках и исследовать их растворимость в разбавленной соляной кислоте. В третьей пробирке получить осадок BaSO₃ и также исследовать его растворимость в растворе HCl.

Реакции фосфат – иона PO₄^3-

1. Молибденовая жидкость, взятая в избытке, образует с ионом PO₄^3- характерный желтый кристаллический осадок (NH₄)₃H₄[P(Mo₂O₇)₆].

Опыт 2. Поместить в пробирку 8 капель раствора (NH₄)₂MoO₄ и 8 капель концентрированной HNO₃. К смеси прибавить 2-3 капли раствора фосфата натрия, перемешать стеклянной палочкой и слегка нагреть до 40-50⁰ на водяной бане (нагревание ускоряет образование осадка). Осадок имеет состав (NH₄)₃H₄[P(Mo₂O₇)₆]. Написать уравнение реакции в ионном виде.

Реакции мешают сильные восстановители (ионы SO₄^2-, S^2- и др.), которые восстанавливают шестивалентный молибден до низших степеней окисления, в результате чего раствор окрашивается в синий цвет. Восстановители можно окислить предварительным нагреванием раствора с несколькими каплями 6н. раствора HNO₃.

Молибденовую жидкость, т.е. раствор (NH₄)₂MoO₄ в разбавленной HNO₃, всегда надо брать в избытке (в 4-5 раз).

Реакции хлорид-иона Cl^-

Для обнаружения хлорид-иона применяется та же реакция, что и для иона Ag⁺. Реакцию проводят также в три этапа (Лаб. раб. № 1, опыт 24):

Реакции нитрит-иона NO₂^-

1. Йодид калия KJ при взаимодействии с нитритами, подкисленными растворами серной или уксусной кислот, окисляется до свободного йода, который обнаруживается по окрашиванию раствора крахмала или органического растворителя.

Опыт 3. Внесите в пробирку 3 капли раствора йодида калия, и немного раствора крахмала или органического вещества (бензола, хлороформа). К этой смеси прибавить 5 капель раствора нитрита калия. Наблюдать внешние эффекты. Написать уравнение реакции.

2. Смесь сульфаниловой кислоты (NH₂C₆H₄SO₃H) и a-нафтиламина (C₁₀H₇NH₂) образует с раствором нитрита красное окрашивание. Другие анионы не мешают. Реакция весьма чувствительна.

Опыт 4. В коническую пробирку поместить 1 каплю раствора нитрита, разбавить его 6-10 каплями дистиллированной воды, после чего прибавить 2 капли смеси раствора сульфаниловой кислоты и a-нафтиламина. Наблюдать красное окрашивание раствора, вызванное анионом NO₂^-.

Реакции нитрат-иона NO₃^-

1. 1%-ный раствор дифениламина (С₆H₅)₂NH в концентрированной серной кислоте образует с нитрат -ионом интенсивно синее окрашивание. Реакция весьма чувствительна.

Аналогичное окрашивание дает и анион NO₂^-. Поэтому анион NO₂^- , если его присутствие обнаружено, должен быть предварительно удален (разрушен). Последнее достигается кипячением исследуемое раствора с твердым NH₄Cl (до прекращения выделения пузырьков газа):

NO₂^- + NH₄Cl = NH₄NO₂ + Cl^-,

NH₄NO₂ = N₂ + H₂O.

Еще более быстрое удаление NO₂^- происходит при взаимодействии с кристаллами сульфаминовой кислоты HSO₃NH₂ в уксуснокислой среде:

HNO₂ + HSO₃NH₂ = N₂ + 2H⁺ + SO₄^2- + H₂O

Опыт также проводят до прекращения выделения пузырьков газа.

Опыт 5. На капельную пластинку поместить 3 капли раствора дифениламина в концентрированной серной кислоте и прибавить 1 каплю раствора нитрата. Смесь перемешать стеклянной палочкой. Интенсивно-синее окрашивание указывает на присутствие аниона NO₃^-. Выполнить аналогичный опыт с анионом NO₂^-. Каким путем можно удалить анион NO₂^- из раствора?

2. Металлический алюминий в сильно щелочной среде восстанавливает нитраты до аммиака: 3NO₃^- + 8Al + 5OH^- + 2H₂O = 3NH₃ + 8AlO₂^-

Ионы NO₂^- и NH₄⁺ должны быть предварительно удалены, если они присутствуют в исследуемом растворе. Удаление NO₂^- - см. п. 1. Удаление NH₄⁺ производится кипячением исследуемого раствора с раствором NaOH до прекращения выделения аммиака.