Практическое занятие 2 для дистанционного обучения учащихся «Изучение реакций обнаружения катионов NH4, Са2, Ba2, Zn2, Cn3, Al3»

Практическое занятие №2

1. Изучение реакций

обнаружения катионов

NH₄⁺, Са²⁺,Ba²⁺,Zn²⁺,Cn³⁺,Al³⁺

Цель работы: изучить реакции обнаружения катионов,условия их выполнения.

После проведения реакции записать в лабораторный журнал уравнение реакции, наблюдаемый аналитический эффект, а для микрокристаллоскопических реакций зарисовать форму образовавшихся кристаллов.

Катион NH4⁺

1. Щелочи KOH и NaOH разлагают соли аммония с выделением газообразного аммиака:

NH4⁺ + OH^- = NH₃↑ + H₂O

Выполнение реакции: к 3–4 каплям раствора соли аммония добавляют 2–3 капли концентрированного раствора щелочи. Пробирку слегка нагревают и к ее отверстию подносят влажную красную лакмусовую бумагу. Бумага синеет. Реакция специфична.

2. Реактив Несслера (смесь комплексной соли K2[HgI4] и KOH)

образует с катионом NH4⁺красно-бурый осадок, растворимый визбытке солей аммония и кислой среде:

NH4⁺+ 2 [HgI4]^2-+ 4OH^-= [OHg2NH2]I↓ + 7I^-+ 3H2O

Выполнение реакции: к капле разбавленного раствора соли аммония добавляют 1–2 капли реактива Несслера, при этом выпадает осадок. Проведению реакции мешают катионы тяжелых металлов, удаляемые действием избытка щелочи. Реакция очень чувствительна (0,25 мкг), поэтому ее используют для проверки следов аммония в реакционной смеси.

Катион Ca²⁺

1. Оксалат аммония (NH4)2C2O4образует с катионом Ca²⁺ белый кристаллический осадок оксалата кальция CaC2O4↓. Проведению реакции мешает присутствие ионов Ba²⁺ и Sr²⁺, дающих с оксалатом аммония аналогичные осадки.

Выполнение реакции: к 1-2 каплям раствора соли кальция

добавляют 2-3 капли раствора оксалата аммония. Образуется

белый осадок. Проверяют растворимость осадка в HCI и

CH3COOH.

2. Микрокристаллоскопическая реакция. К капле соли

кальция на предметном стекле прибавляют каплю 2 н. раствора серной кислоты H2SO4 и выпаривают до появления каймы по краю капли. Под микроскопом наблюдают образование игольчатых кристаллов гипса (рис. 2):

Ca²⁺ + SO₄^2- + 2H₂O = CaSO₄ ·2H₂O↓

Рис. 2. Кристаллы гипса под микроскопом

КатионBa²⁺

Дихромат калия K₂Cr₂O₇образует с катионом Ba²⁺ желтый кристаллический осадок BaCrO4.Это обусловлено меньшей растворимостью BaCrO4,чем BaCr2O7:

2BaCI2+ K2Cr2O7+ H2O = 2BaCrO4↓ + 2KCI + 2HCI

Полное осаждение Ba2+ происходит при рН=5, поэтому в реакционную смесь прибавляют избыток ацетата натрия, создавая тем самым ацетатную буферную смесь. BaCrO4 нерастворим в

уксусной кислоте, но растворим в сильных кислотах:

2BaCrO4↓ + 4HCI = H2Cr2O7 + 2BaCI2 +H2O

Ионы Sr ²⁺ и Ca ²⁺ с K₂Cr₂O₇ осадков не образуют и не мешают обнаружению Ba²⁺. Поэтому реакция применяется также и для отделения его от катионов Ca²⁺ и Sr²⁺.

Выполнение реакции: к 1-2 каплям раствора соли бария прибавляют 2-3 капли раствора K2Cr2O7 и 2-3 капли раствора ацетата натрия. Выпадает желтый кристаллический осадок.

КатионZn²⁺

1. Гексацианоферрат(II) калия K4[Fe(CN)6]образует с катионом Zn²⁺ белый осадок двойной соли:

3ZnSO4+ 2K4[Fe(CN)6] = K2Zn3[Fe(CN)6]2↓ + 3K2SO4

Выполнение реакции: к 2-3 каплям раствора соли цинка добавляют равный объём раствора K4[Fe(CN)6].

КатионCr³⁺

Растворы солей хрома (III) имеют фиолетовую и зеленую окраску, что зависит от наличия в этих растворах комплексных ионов различного состава: [Cr(H₂O)₆]³⁺ - фиолетовый;

[Cr(H₂O)₅CI]²⁺ -светло-зеленый; [Cr(H₂O)₄ СI₂]+ - темно-зеленый.

Реакция окисления Cr³⁺пероксидом водорода.

Окисление катионов Cr³⁺ в щелочной среде пероксидом водорода протекает по следующей схеме:

CrCI₃ + 3NaOH = Cr(OH)₃↓ + 3NaCI

Cr(OH)₃↓ + NaOH = NaCrO₂ + 2H₂O

2 NaCrO2 + 3H2O2 + 2NaOH = 2 Na2CrO4 + 4H2O

Образуется желтый раствор хромата натрия Na2CrO4.

Выполнение реакции: к 2-3 каплям раствора соли Cr(III) добавляют 4-5 капель 2 н. раствора NaOH, 2-3 капли 3%-ного раствора H2O2 и нагревают до перехода окраски из зеленой в желтую. К части раствора после его охлаждения добавляют раствор HNO3 до появления оранжевой окраски. Затем приливают 6-8 капель смеси эфира с изоамиловым спиртом и 2-3 капли раствора пероксида водорода. Смесь перемешивают. Появление интенсивно-синей окраски органического слоя указывает на образование надхромовой кислоты H2CrO6.

КатионAI³⁺

1.Ализарин(1,2-диоксиантрахинонC14H6O2OH)образует в аммиачной среде с AI(OH)3 труднорастворимое соединение ярко - красного цвета, называемое алюминиевым лаком:

Реакцию выполняют капельным методом.

Выполнение реакции: каплю раствора соли алюминия на фильтровальной бумаге обрабатывают парами аммиака и добавляют 1-2 капли 0,2%-ного спиртового раствора ализарина.

Полученное фиолетовое пятно обрабатывают уксусной кислотой до исчезновения фиолетовой окраски. Образуется розовое кольцо алюминиевого лака. Проведению реакции мешают катионы Fe^3+, Cu²⁺ , Cr³⁺.

2. Алюминон (аммонийная соль ауринтрикарбоновой кислоты C₂₁H₁₁O₉ (NH₄)₃) образует с катионом Al³⁺ внутрикомплексную соль красного цвета:

Выполнение реакции: к 2 каплям раствора соли алюминия добавляют 1-2 капли 0,01%-ного раствора алюминона и нагревают на водяной бане. Затем добавляют раствор аммиака до запаха и 2-3 капли раствора (NH₄)₂CO₃. Образуются красные хлопья алюминиевого лака. Мешают катионы Ca²⁺, Fe³⁺, Cr³⁺.

Задание с выбором ответа:

Гидролизу по аниону подвергаются соли образованные:

а) катионами слабых оснований и анионами сильных кислот;

б) катионами слабых оснований и анионами слабых кислот;

в) катионами сильных оснований и анионами слабых кислот;

г) катионами сильных оснований и анионами сильных кислот.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/228547-prakticheskoe-zanjatie-2-dlja-distancionnogo-