Практическое занятие 4 для дистанционного обучения учащихся «Реакции обнаружения анионов SO42- , SO32- , CO32- , PO43-»

Практическое занятие №4

Реакции обнаружения анионов

SO₄^2- , SO₃^2- , CO₃^2- , PO₄^3-

Цель работы:изучить реакции обнаружения анионов и условия их выполнения.

Реакции обнаружения анионов могут быть выполнены пробирочным или капельным методом.

Сульфат-ион

SO₄^2- -ионявляется анионом серной кислоты. H₂SO₄представляет собой сильную кислоту. Ее соли – сульфаты –хорошо растворимы в воде, кроме солей Ba²⁺ , Sr²⁺ , Pb²⁺ и Ca²⁺ .

1.Хлорид бария с сульфат-ионом образует белый кристаллический осадок BaSO4, практически нерастворимый в кислотах:

SO₄^2- + Ba²⁺ = BaSO₄↓

Это наиболее характерная реакция для открытия сульфат-иона.

Мешают обнаружению анионы SO₃^2- , S₂O₃^2- и смесь SO₃^2- и S^2-.При подкислении раствора, содержащего S₂O₃^2- и смесь SO₃^2- и S^2- , выделяется белый осадок серы, нерастворимый в кислотах, который можно принять за BaSO4:

S₂O₃^2- + 2H⁺ = S↓ + SO₂↑ + H₂O

SO₃^2- + 2S^2- + 6H⁺ = 3 S↓+ 3H₂O

Отличить BaSO4 от серы можно, используя способность сульфата бария к образованию с KMnO4 смешанных кристаллов розового цвета за счет соосаждения.

Выполнение реакции: к 2-3 каплям раствора, содержащего сульфат-ионы, подкисленного несколькими каплями 2 М HCI, добавляют 5 капель 0,01 н. раствора KMnO4 и 1-2 капли раствора

BaCI2. Затем избыток KMnO4 восстанавливают раствором пероксида водорода. При этом раствор обесцвечивается, а осадок окрашивается в розовый цвет, что служит доказательством

образования осадка BaSO4.

2.Открытие сульфат-ионов в нерастворимых сульфатах.

Реактив–насыщенный раствор карбоната натрия Na2CO3:

BaSO₄↓ + CO₃^2- → BaCO₃↓ + SO₄^2-

Выполнение реакции: нерастворимый сульфат нагревают с насыщенным раствором карбоната натрия. Для полноты протекания реакции обработку раствором карбоната натрия повторяют 2-3 раза, сливая с осадка раствор, содержащий сульфат- ион. Полученный раствор подкисляют и делают в нем испытание на присутствие сульфат-иона.

Сульфит-ион

SO₃^2--ионявляется анионом сернистой кислоты H₂SO₃.

Сернистая кислота – двухосновная кислота, образующая кислые и средние соли. Из солей сернистой кислоты в воде растворимы лишь соли щелочных металлов и аммония. Большинство сульфитов нерастворимо в воде, но растворяются в кислотах, например, в HCI. При вытеснении из солей сернистая кислота разлагается на SO2 и H2O. Сернистая кислота относится к кислотам средней силы.

В большинстве реакций SO₃^2- -ион является восстановителем и в водных растворах постепенно окисляется до SO₄^2-.

1.Минеральные кислоты разлагают как растворимые в воде, так и нерастворимые сульфиты с выделением SO2, который имеет запах горящей серы, является восстановителем, поэтому обесцвечивает растворы I2 и KMnO4:

BaSO₃ + 2HCI = BaCI₂ + H₂O + SO₂↑

SO₂↑ + I₂ + 2H₂O = H₂SO₄ + 2HI

5SO₂↑ + 2KMnO₄ + 2H₂O = 2KHSO₄ + 2MnSO₄ + H₂SO₄

Проведению реакции мешают S₂O₃^2- и S^2- ионы. При подкислении раствора, содержащего ион S₂O₃^2- ,также выделяется SO2. А при подкислении раствора, содержащего S^2- - ионы, образуется H2S, который обесцвечивает растворы I2 и KMnO4.

Таким образом, в присутствии S₂O₃^2- и S^2- обнаружение SO₃^2- этой реакцией невозможно.

Выполнение реакции: к 2-3 каплям раствора, содержащего сульфит-ионы, прибавляют 2-3 капли 2 н. H₂SO₄ и 1-2 капли разбавленного раствора KMnO4. После нагревания раствор KMnO4 обесцвечивается. Вместо KMnO4 можно использовать раствор I2, к которому добавлено несколько капель крахмала. Наблюдается исчезновение синей окраски.

2.Хлорид бария с сульфит-ионом образует белый осадок BaSO3, растворимый в кислотах.

Выполнение реакции: к 2-3 каплям раствора, содержащего сульфит-ионы, добавляют 2-3 капли раствора хлорида бария. Образуется белый осадок.

Карбонат-ион

CO₃^2- - ионявляется анионом угольной кислоты H₂CO₃, котораянеизвестна в свободном состоянии. При получении из солей онаразлагается на CO₂ и H₂O. H₂CO₃очень слабая кислота. Изсредних солей растворимы в воде только соли K⁺, Na⁺, NH₄⁺.Остальные катионы образуют нерастворимые в воде средние иосновные карбонаты, а AI³⁺, Cr³⁺ , Ti⁴⁺ - в виде гидроксидов.

Кислоты, в том числе и CH₃COOH, разлагают карбонаты с выделением CO2:

2H⁺ + CO₃^2- = H₂O + CO₂↑

Углекислый газ можно обнаружить по помутнению известковой или баритовой воды, т.е. насыщенных растворов Ca(OH)2 илиBa(OH)2:

Ca(OH)₂ + CO₂↑ = CaCO₃↓ + H₂O

При пропускании больших количеств CO₂ осадок может раствориться:

CaCO₃↓ + CO₂ + H₂O = Ca(HCO₃)₂

Обнаружению CO₃^2- мешает присутствие SO₃^2- , S₂O₃^2- - ионов, так как SO₂,выделяющийся при подкислении раствора, образует осадки CaSO₃ и BaSO₃с известковой и баритовой водой.

Мешающее действие этих ионов устраняют прибавлением окислителей KMnO₄, K₂Cr₂O₇, H₂O₂ перед добавлением кислоты.

Выполнение реакции: в пробирку с газоотводной трубкой вносят 5-6 капель раствора Na₂CO₃ и 5-6 капель 2 н. раствора HCI. Опускают конец газоотводной трубки в пробирку с небольшим количеством известковой воды. Наблюдается помутнение раствора.

Фосфат-ион

PO₄^3- - ионявляется анионом ортофосфорной кислоты H₃PO₄.Из солей ортофосфорной кислоты в воде растворимы солищелочных металлов и катиона аммония, а также дигидрофосфатыщелочно-земельных металлов. Остальные соли нерастворимы вводе, но растворяются в минеральных кислотах, а многие также вуксусной кислоте (нерастворимы FePO₄, AIPO₄).

Для открытия фосфат-ионов используютмагнезиальную смесь (смесь MgCI2, NH4CI и NH4OH). С фосфат-ионами она образуетбелый кристаллический осадок MgNH4PO4·6H2O, растворимый в

HCI и CH3COOH, но нерастворимый в водном аммиаке:

HPO4^2- + Mg²⁺ + NH₄OH = MgNH₄PO₄↓ + H₂O

MgNH₄PO₄↓ + 3HCI = MgCI₂ + NH₄CI + H₃PO₄

MgNH₄PO₄↓ + 2 CH₃COOH = Mg(CH₃COO)₂ + NH₄H₂PO₄

Выполнение реакции: к 2-3 каплям раствора Na2HPO4 добавляют 4-5 капель раствора магнезиальной смеси и перемешивают.

Образуется осадок.

Задание с выбором ответа:

14. Приведите в соответствие формулы веществ и их названия:

1) Fe₃[Fe(CN)₆]₂ A) берлинская лазурь

2) Fe₄[Fe(CN)₆]₃ Б) турнбулевая синь

3) [Hg₂NH₂]Cl В) хлорид димеркураммония.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/228550-prakticheskoe-zanjatie-4-dlja-distancionnogo-