8.2. Анализ смеси анионов второй группы

Систематический анализ.

Обнаружение S^2-. К порции исследуемого раствора прибавляют 2М раствор НСl. В присутствии S^2- выделяется Н₂S, а фильтровальная бумага, смоченная раствором соли свинца и помещенная в пары Н₂S, покрывается блестящим коричнево-черным налетом РbS.

Отделение S^2--ионов. К нейтральному или слабощелочному исследуемому раствору прибавляют при нагревании раствор ZnSO₄ до полного осаждения ZnS. Осадок ZnS отделяют и приступают к обнаружению в растворе (центрифугате) ионов Сl^-, Вr^-, J^-.

К 2-3 каплям центрифугата прибавляют 3-4 капли 2М раствора НNО₃ и 2-3 капли АgNО₃, полученный осадок отцентрифугируют, промывают 1-2 мл 12%-го раствора (NН₄)₂СО₃. В результате реакции комплексообразования хлорид-ионы из осадка в виде [Аg(NН₃)₂]Сl перейдут в раствор. Осадок, содержащий ионы Вr^- и J^-, отделяют центрифугированием. К центрифугату, разделив его на две части, приливают соответственно несколько капель 2М раствора НNO₃ до кислой реакции к одной части и 3-4 капли раствора КВr к другой части. Помутнение первого раствора и выпадение желтоватого осадка во втором растворе свидетельствует о присутствии ионов Сl^-.

Обнаружение Вr^- и J^- проводят в отдельной порции исследуемого раствора действием хлорной воды и бензола.

Схема анализа анионов 2-й аналитической группы приведена на рис. 13.

8.3. Контрольные вопросы

1. На какие группы можно разделить анионы на основании их окислительных или восстановительных свойств? Какие реактивы используют в этом случае в качестве групповых?

2. Какой из анионов будет осаждаться первым при действии на реакционную смесь, содержащую анионы J^-, Вr^-, Сl^-, нитратом серебра?

3. Как можно открыть J^--, Вr^--, Сl^--ионы в присутствии S^2--иона? Укажите несколько способов анализа.

Рис. 13. Анализ смеси анионов 2-й и 3-й аналитических групп

Лабораторная работа № 9. Анионы третьей аналитической группы (nо3-, nо2-, сн3соо-)

Цель работы: ознакомление с основными реакциями на анионы третьей аналитической группы.

К третьей аналитической группе анионов относят нитрат-ион NО₃^- и нитрит-ион NО₂^-, ацетат-ион СН₃СОО^-. Групповой реактив отсутствует, катионы Ва²⁺ и Аg⁺ с анионами 3-й группы осадков не образуют. Большинство нитратов, нитритов и ацетатов растворимо в воде (нитрит серебра АgNО₂ растворяется при нагревании).

Для обнаружения ионов NО₂^- и NО₃^- применяют реакции окисления-восстановления. Анион NО₂^- имеет много общих реакций с ионом NО₃^- (с дифениламином и др.). Открытие аниона NО₃^- в присутствии NО₂^- проводят только после полного удаления нитрит-ионов из раствора. Удаление NО₂^- в виде свободного азота возможно нагреванием раствора с твердым хлоридом аммония NН₄Сl:

NН₄⁺ + NО₂^- → N₂↑ +2Н₂О.

Полноту удаления ионов NО₂^- проверяют действием КJ в присутствии крахмала.

Открытие ионов СН₃СОО^- проводится частными реакциями. Все указанные анионы бесцветны.

9.1. Экспериментальная часть

9.1.1. Реакции нитрат-иона

Реакции восстановления:

а) к 3-4 каплям нитрата щелочного металла прибавляют несколько капель концентрированной серной кислоты и небольшой кусочек меди. Нагревают пробирку с реакционной смесью (под тягой), выделяются буро-желтые пары диоксида азота:

2NО₃^- + 8Н⁺ + 3Сu → 3Сu²⁺ + 2NO + 4Н₂О;

2NO + О₂ ↔ 2NO₂;

б) к 3-4 каплям раствора, содержащего нитрат-ионы, прибавляют несколько капель 2М раствора NаОН и 1-2 кусочка металлического Аl. Пробирку закрывают не очень плотно ватой, поверх которой помещают влажную красную лакмусовую бумагу и нагревают на водяной бане. Лакмусовая бумага синеет. Металлический алюминий в сильнощелочной среде восстанавливает NО₃^- до NН₃, который можно обнаружить по посинению влажной красной лакмусовой бумаги:

3NО₃^- + 8Аl + 5ОН^- + 18Н₂О = 3NН₃ + 8Аl(ОН)₄^-.

Реакция с дифениламином (С₆Н₅)₂NН. В пробирку вносят 3 капли раствора дифениламина в концентрированной серной кислоте, добавляют одну каплю раствора NаNО₃ и перемешивают. Появляется интенсивная синяя окраска.

Реакция с нитроном (микрокристаллоскопическая реакция).

На предметное стекло наносят каплю раствора, содержащего нитрат-ионы, а на нее каплю раствора нитрона в 5%-м растворе СН₃СООН. Рассматривают кристаллы под микроскопом. В кислой среде нитрон образует с NО₃^- характерные иглообразные кристаллы (пучки тонких игл) нитрата нитрона С₂₀Н₁₆N₄НNО₃.

9.1.2. Реакции нитрит-иона

Реакция с иодидом калия К 4-5 каплям раствора NаNО₂ добавляют 1-2 капли 2М раствора НСl и 2-3 капли раствора КJ. Раствор буреет вследствие выделения J₂. При добавлении 1-2 капель раствора крахмала появляется темно-синяя окраска. Иодид калия в разбавленных НСl, Н₂SО₄ или уксуснокислой среде окисляется нитритом до J₂:

2NО₂^- +2J^- + 4Н⁺ = J₂ + 2NО + 2Н₂О.

Реакция с кислотами. В пробирку помещают 3-4 капли раствора NаNО₂ и 1-2 капли Н₂SО₄. Выделяются желто-бурые пары оксидов азота:

NО₂^- + Н⁺↔ НNО₂;

2НNО₂ → N₂О₃ + Н₂О → NО + N₂О + Н₂О.

Реакция с перманганатом калия. В пробирку вносят 1-2 капли разбавленного раствора КМnО₄, прибавляют 1-2 капли разбавленной Н₂SО₄ и 3-4 капли раствора NаNО₂. Розовый раствор перманганата калия обесцвечивается.

5NО₂^- + 2МnО₄^- + 6Н⁺→ 5NО₃^- + 2Мn²⁺ + 3Н₂О.

Реакция с реактивом Грисса – Илошвая (смесью сульфаниловой кислоты НSО₃С₆Н₄NН₂ с 1-нафтиламином С₁₀Н₇NН₂). На стеклянную пластинку наносят 2 капли нейтрального или уксуснокислого раствора NаNО₂, прибавляют каплю раствора сульфаниловой кислоты и каплю раствора 1-нафтиламина (или 1-амино-2 нафтола). Смесь окрашивается в ярко-красный цвет вследствие образования соответствующего азокрасителя. Данная реакция − одна из наиболее чувствительных на нитрит-ион: предел обнаружения ~ 0,01 мкг. Нитрат-ион аналогичной реакции не дает.

9.1.3. Реакции ацетат-иона

Реакция с кислотами. К 6-7 каплям раствора СН₃СООNа добавляют 3 капли концентрированной Н₂SО₄ и осторожно нагревают реакционную смесь. Выделяется СН₃СООН, которую обнаруживают по запаху:

СН₃СОО^- + Н₂SО₄ = СН₃СООН + SО₄^2-.

Реакция с хлоридом железа (III). К 6-7 каплям раствора СН₃СООNа прибавляют 2-3 капли раствора FeCl₃ и нагревают на водяной бане. Появляется красно-бурая окраска. При кипячении из раствора выпадает красно-бурый осадок основного ацетата железа (III):

(СН₃СОО)₃Fe + 2Н₂О ↔ Fe(ОН)₂СН₃СОО + 2СН₃СООН.

Реакция образования эфиров:

а) к нескольким каплям раствора СН₃СООNа прибавляют по 3-4 капли этанола, концентрированной Н₂SО₄ и нагревают. Затем выливают содержимое пробирки в стакан с холодной водой. Появляется запах уксусноэтилового эфира:

СН₃СОО^- + Н⁺→ СН₃СООН;

СН₃СООН + С₂Н₅ОН = СН₃СООС₂Н₅ + Н₂О;

б) в пробирку вносят 4-5 капель концентрированного раствора ацетата натрия, столько же капель Н₂SО₄, 1-2 капли раствора АgNО₃ (катализатор) и осторожно нагревают смесь. Чувствуется характерный запах этилацетата, усиливающийся при нагревании.