3.2. Анализ смеси катионов третьей группы

Систематический анализ. К 15 каплям анализируемого горячего раствора прибавляют 2М раствор СН₃СООNа (рН = 5-6) и по каплям – раствор К₂Cr₂O₇ до появления оранжевой окраски, смесь перемешивают стеклянной палочкой, нагревают до кипения и центрифугируют. Осадок отбрасывают, в центрифугате проверяют полноту осаждения Ва²⁺, прибавляя одну каплю раствора СН₃СООNа и 1-2 капли раствора К₂Cr₂O₇.

К центрифугату приливают насыщенный раствор Nа₂СО₃, до рН = 10 и нагревают 7 – 10 мин. на кипящей водяной бане. Нагревание способствует полноте осаждения Са²⁺ и Sr²⁺ в виде карбонатов. Карбонаты отделяют центрифугированием и центрифугат отбрасывают. Осадок промывают горячей водой до белого цвета осадка на фильтре. Осадок растворяют в горячей

2М СН₃ООН, прибавляя ее по каплям. В полученном растворе открывают Sr²⁺, прибавляя к его 3-4 каплям 5-6 капель насыщенного раствора СаSО₄ и нагревая до кипения. Появление белого осадка или мути после охлаждения смеси указывает на присутствие Sr²⁺, если же осадок или муть образуются в момент приливания СаSO₄, то возможно, что выпадает из раствора недоосажденный Ва²⁺ в виде ВаSО₄.

После обнаружения ионов Sr²⁺, их нужно отделить от ионов Са²⁺. Для этого к раствору, содержащему Sr²⁺, Са²⁺ и избыток СН₃СООН, прибавляют равный объем насыщенного раствора (NН₄)₂SО₄, выдерживают на кипящей водяной бане 10 мин. и центрифугируют. Осадок SrSО₄ отбрасывают. Центрифугат, содержащий ионы Са²⁺, анализируют. Для этого его делят на две части. В одной части проводят обнаружение реакцией с (NН₄)₂С₂О₄ в присутствии 2М СН₃СООН. Ко второй части прибавляют 2-3 капли 4М NН₄Cl, концентрированного NН₃ (рН > 10), К₄[Fe(CN)₆] и нагревают. Образование белых осадков говорит о присутствии ионов Са²⁺. Схема анализа смеси катионов 3-й группы приведена на рис. 7.

3.3. Контрольные вопросы

1. Как можно растворить осадок сульфата бария?

2. Какой осадок выпадает первым, если к исследуемому раствору, содержащему катионы бария, стронция и кальция

в равных концентрациях, постепенно приливать раствор серной кислоты?

3. Соли каких катионов окрашивают пламя газовой горелки

в желто-зеленый цвет?

4. Какая реакция открытия катиона кальция является селективной?

5. Как проводится открытие катиона бария в присутствии катионов стронция и кальция?

6. Как повысить чувствительность реакции обнаружения катиона кальция серной кислотой?

7. Действием какого реагента можно отделить катионы

3-й аналитической группы от катионов первой группы?

8. Как отделить катионы 2-й группы от катионов 1-й и 3-й аналитических групп?

9. Как можно объяснить аналитический эффект выпадения осадка при добавлении ацетона к гипсовой воде?

10. Постройте схему анализа смеси катионов:

а) Рb²⁺, Са²⁺, Nа⁺; в) Ва²⁺; Рb²⁺; К⁺;

б) Аg⁺, Ва²⁺; NН₄⁺; г) Рb²⁺; Са²⁺; NН₄⁺.

11. Как можно открыть катион Ва²⁺ в растворе, содержащем катион Рb²⁺?

12. Соли каких катионов окрашивают пламя газовой горелки

в кирпично-красный цвет?

13. В какой цвет окрашивают пламя летучие соли стронция?

14. Какая реакция является характерной для обнаружения катионов бария?

15. В чем заключается различие осадков оксалатов бария

и стронция?

16. Для обнаружения какого катиона 3-й аналитической группы можно провести микрокристаллоскопическую реакцию?

17. Что является групповым реактивом на 3-ю аналитическую группу?

Рис. 7. Анализ смеси катионов 3-й аналитической группы

Лабораторная работа № 4. Катионы четвертой аналитической группы (Аl³⁺, Cr³⁺, Zn²⁺, Sn²⁺, Sn⁴⁺)

Цель работы: ознакомление с характерными и основными реакциями на катионы четвертой группы.

К четвертой аналитической группе относят катионы Аl³⁺, Cr³⁺, Zn²⁺, Sn²⁺, Sn⁴⁺. Групповым реактивом является щелочь, осаждающая катионы 4-й группы в виде амфотерных гидроксидов, которые легко растворяются в избытке щелочи и разбавленных кислотах. Свежеосажденные гидроксиды рассматриваемых катионов в сильнощелочной среде переходят в раствор в виде комплексных ионов [Аl(ОН)₄]^-, [Сr(ОН)₄]^-, [Zn(OH)₄]^2-. Катионы Аl³⁺ и Zn²⁺ не участвуют в окислительно-восстановительных реакциях. Хром проявляет переменную степень окисления: Cr³⁺, CrO₄^2-, Cr₂O₇^2-. Следовательно, для его обнаружения применяют окислительно-восстановительные реакции. Все катионы 4-й группы проявляют тенденцию к комплексообразованию.

Хлориды, нитраты, сульфаты катионов рассматриваемой группы растворимы в воде, подвергаются гидролизу по катиону; сульфиды и карбонаты алюминия и хрома гидролизуются полностью и не существуют в водных растворах.

Соли катионов алюминия и цинка бесцветны, все соединения хрома окрашены, цвет их определяется соответствующим ионом: Cr³⁺ – сине-зеленого, CrO₄^2- – желтого, Cr₂O₇^2- – оранжевого цвета.