Анализ смеси анионов первой группы

Обнаружение анионов можно проводить дробным методом, в отдельных порциях раствора и в произвольной последовательности.

Обнаружение SО₄^2-. Несколько капель исследуемого раствора подкисляют 2М НСl (до кислой реакции) и прибавляют раствор ВаСl₂. В присутствии сульфат-ионов выпадает белый осадок ВаSО₄, нерастворимый в минеральных кислотах.

Обнаружение S₂О₃^2-. Порцию исследуемого раствора подкисляют 2М НСl и нагревают. В присутствии S₂О₃^2- появляется беловатая или желтоватая муть (сера). Тиосульфат-ионы можно обнаружить при помощи реакции с АgNО₃.

Обнаружение SО₃^2- в присутствии S₂О₃^2-. Определяют рН анализируемого раствора до и после прибавления йодной воды. В результате окисления ионов SО₃^2- рН раствора понижается:

SО₃^2- + J₂ + Н₂О = SО₄ ^2- + 2J^- + 2Н⁺

При взаимодействии J₂ с ионами S₂О₃^2- рН раствора остается без изменений:

2S₂О₃^2- + J₂ = S₄О₆^2- + 2J^-

Обнаружение СО₃^2-. Если в растворе присутствуют SО₃^2- и S₂О₃^2- - ионы, то исследуемый раствор обрабатывают сначала избытком КМnО₄ до розовой окраски, затем помещают в пробирку с известковой водой и приливают 1М раствор Н₂SО₄.

Обнаружение РО₄^3-. Проводят реакцию с молибдатом аммония.

Лабораторная работа № 8. Анионы второй аналитической группы

(Сl^-, Вr^-, J^-, S^2-)

Цель работы: познакомить с основными реакциями на анионы второй аналитической группы.

Ко второй аналитической группе анионов относят хлорид-ион Сl^-, бромид-ион Вr^-, иодид-ион J^-, сульфид-ион S^2-, осаждаемые раствором нитрата серебра АgNО₃, в присутствии азотной кислоты. Хлорид бария с анионами второй группы осадков не образует.

Осажденные галогениды серебра: АgСl (белый творожистый осадок),

АgВr (желтоватый осадок), АgJ (желтый осадок), а также Аg₂S (осадок черного цвета) не растворяются в разбавленной азотной кислоте. АgСl растворим в NН₄ОН и 12%-ном растворе (NН₄)₂СО₃; АgВr – только в концентрированном растворе NН₄ОН; АgJ и Аg₂S нерастворимы даже в концентрированном растворе аммиака, однако Аg₂S при нагревании растворяется в разбавленной азотной кислоте.

8.1 Экспериментальная часть

Реакции хлорид-иона

8.1.1 Реакция с нитратом серебра

К 2 – 3 каплям раствора, содержащего хлорид-ионы, добавляют 2 – 3 капли раствора АgNО₃. Образуется белый творожистый осадок, нерастворимый в НNО₃, но легко растворимый в NН₃, (NН₄)₂СО₃, КСN и Nа₂S₂О₃:

Сl^- + Аg⁺ = АgСl↓

АgСl + 2NН₃ = [Аg(NН₃)₂] Сl

АgСl + 2(NН₄)₂СО₃ = [Аg(NН₃)₂]Сl + 2NН₄НСО₃

АgСl + 2КСN = КАg(СN)₂ + КСl

АgСl + 2 Nа₂S₂О₃ = Nа₃Аg(S₂О₃)₂ + NаСl

При подкислении раствора, содержащего Аg(NН₃)₂Сl, раствором НNО₃ снова выпадает осадок АgСl:

Аg(NН₃)₂Сl + 2НNО₃ = АgСl↓ +2NН₄NО₃

Осадок АgСl темнеет на свету вследствие выделения элементного серебра:

2 АgСl = 2Аg + Сl₂↑

8.1.2 Реакция с сильными окислителями

В пробирку вносят 2 – 3 капли раствора NаСl, прибавляют немного диоксида марганца или перманганата калия, или диоксида свинца и 2 капли концентрированной Н₂SО₄. Нагревают пробирку с этой смесью. Осторожно обнаружьте хлор по запаху и йодкрахмальной бумажкой, поднесенной к отверстию пробирки. На бумаге возникает синее пятно. Реакцию следует проводить под тягой.

2МnО₄^- + 10Сl^- + 16Н⁺ → 5Сl₂ + 2Мn²⁺ + 8Н₂О

МnО₂ + 2Сl^- + 4Н⁺ → Сl₂ + Мn²⁺ + 2Н₂О

Сl₂ + 2J^- → 2Сl^- + J₂

Реакции бромид-иона

8.1.3 Реакция с нитратом серебра

К 2 – 3 каплям раствора, содержащего бромид-ионы, добавляют 2 – 3 капли раствора АgNО₃. Образуется бледно-желтый осадок. Окраска осадка зависит от размеров частиц.

Аg⁺ + Вr^- → АgВr

Часто осадок получается белым, нерастворимый в НNО₃, малорастворимый в NН₃, хорошо растворимый в Nа₂S₂О₃ с образованием тиосульфатного комплекса серебра (I) [Аg(S₂О₃)₂]^3-:

АgВr + 2S₂О₃^2- → [Аg(S₂О₃)₂]^3- + Вr^-

Предел обнаружения бромида – 5 мкг.

8.1.4 Реакция с сильными окислителями

К 1 – 2 каплям раствора, содержащего бромид-ионы, прибавляют 2 – 3 капли 1М Н₂SО₄ и 1 – 2 капли хлорной воды, раствор буреет вследствие выделения свободного Вr₂. Добавляют несколько капель СНСl₃, ССl₄ или С₆Н₆ и встряхивают. Слой органического растворителя окрашивается в оранжевый цвет. Предел обнаружения бромида – 50 мкг.

2Вr^- + Сl₂ = Вr₂ + 2Сl^-

При избытке хлорной воды бурая окраска раствора исчезает, так как Вr₂ окисляется до ВrCl:

Вr₂ + Сl₂ = 2 ВrCl

В качестве сильных окислителей можно применять КМnО₄, МnО₂, КВrО₃, NаСlО и др.

Реакции иодид-иона

8.1.5 Реакция с нитратом серебра

К 2 – 3 каплям раствора, содержащего иодид-ионы, добавляют 2 – 3 капли раствора АgNО₃. Образуется желтый осадок, нерастворимый в НNО₃ и NН₃, но хорошо растворимый в КСN и Nа₂S₂О₃.

J^- + Аg⁺ → АgJ

Предел обнаружения иодида – 1 мкг.

8.1.6 Реакция с нитратом свинца

В пробирку вносят 2 – 3 капли раствора КJ, прибавляют 1 – 2 капли раствора Рb(NO₃)₂. Образуется желтый осадок иодида свинца РbJ₂:

2J^- + Рb²⁺ → РbJ₂

Осадок растворяется в воде при нагревании. При охлаждении раствора иодид свинца выделяется в виде красивых золотистых чешуйчатых кристаллов (реакция «золотого дождя»).

8.1.7 Реакция с сильными окислителями

К 1 – 2 каплям раствора, содержащего иодид-ионы, добавляют 2 – 3 капли 1М Н₂SО₄, 1 – 2 капли хлорной воды и несколько капель СНСl₃, ССl₄ или С₆Н₆ и встряхивают. Слой органического растворителя окрашивается в фиолетово-розовый слой:

2J^- + Сl₂ = 2Сl^- +J₂

При дальнейшем добавлении хлорной воды окраска исчезает, так как J₂ окисляется до иодат-иона:

J₂ + 5Сl₂ + 6Н₂О = 2JО₃^- + 10Сl^- + 12Н⁺

Возможно обнаружение Вr^- и J^- при совместном присутствии. При постепенном действии на раствор, содержащий Вr^- и J^-, хлорной воды слой органического растворителя вначале окрашивается в фиолетово-розовый цвет (J₂), потом обесцвечивается и, наконец, появляется оранжевая окраска (Вr₂).

Предел обнаружения иодида – 40 мкг.

Реакции сульфид-иона

8.1.8 Реакция с нитратом серебра

К 1 – 2 каплям раствора, содержащего сульфид-ионы, прибавляют 1 – 2 капли раствора АgNО₃. Образуется черный осадок Аg₂S, нерастворимый в NН₃, КСN и Nа₂S₂О₃, но растворимый при нагревании в 2М НNО₃.

S^2- + 2Аg⁺ = Аg₂S↓

Аg₂S + 4НNО₃ = 2АgNО₃ + S +2NO₂ + 2Н₂О

8.1.9 Реакция с ацетатом свинца

В пробирку помещают 2 – 3 капли Nа₂S и такой же объем 2М НСl. Ощущается характерный запах сероводорода.

S^2- + 2Н⁺ ↔ Н₂S

При избытке ионов водорода равновесие смещается вправо и образующийся сероводород удаляется из сферы реакции.

К отверстию пробирки подносят полоску фильтровальной бумаги, смоченной раствором ацетата свинца. Бумага чернеет вследствие выделения черного сульфида свинца:

Н₂S + (СН₃СОО)₂Рb → РbS + 2СН₃СООН

8.1.10 Реакция с солями кадмия

К 1 – 2 каплям раствора, содержащего сульфид-ионы, прибавляют 1 – 2 капли раствора СdSO₄, СdCl₂ или небольшое количество СdСО₃. Образуется желтый осадок, растворимый в концентрированной НСl или разбавленной НNO₃:

S^2- + Сd²⁺ = СdS↓

СdS + 4НСl = Н₂СdCl₄ + Н₂S↑

3СdS + 8НNO₃ = 3Сd(NO₃)₂ + 3S + 2NО + 4Н₂О

8.1.11 Реакция с нитропруссидом натрия

В пробирку вносят 2 – 3 капли свежеприготовленного раствора Nа₂S или (NН₄)₂S, прибавляют 3 – 4 капли раствора NаОН или аммиака и каплю раствора нитропруссида натрия Nа₂[Fe(CN)₅NO]. Раствор окрашивается в фиолетовый цвет с образованием комплексного аниона состава [Fe(CN)₅NOS]^4-:

S^2- + [Fe(CN)₅NO]^2- ↔ [Fe(CN)₅NOS]^4-