Теоретическое введение

К IV группе относят ионы: Мg²⁺, Мn²⁺, Fе²⁺, Fе³⁺. Групповым реактивом является избыток раствора гидроксида натрия или аммония. Указанные ионы образуют с групповым реактивом гидроксиды, нерастворимые в избытке щелочи NaОН и аммиака.

МgSО₄ + 2NaОН = Мg(ОН)₂↓+ Na₂SО₄

белый осадок

МnSО₄ + 2NaОН = Мn(ОН)₂↓+ Na₂SО₄

бледно-розовый осадок

FеSО₄ + 2NaОН = Fе(ОН)₂↓+ Na₂SО₄

_{зеленый осадок}

FеCl₃ + 3NaОН = Fе(ОН)₃↓+ 3NaCl

_{красно-бурый осадок}

Получаемые осадки растворимы в кислотах.

Частные реакции

1. Обнаружение Мg²⁺.

Реакция с гидрофосфатом натрия: Na₂НРО₄:

МgCl₂ + Na₂НРО₄ + NН₄ОН = Мg NН₄РО₄↓+ 2NaCl + Н₂О

Образуется белый кристаллический осадок двойного фосфата магния и аммония, легко растворимый в кислотах.

2. Обнаружение Мn²⁺

Реакция с висмутатом натрия NaBiО₃ в кислой среде:

2Мn(NО₃)₂ + 5NaBiО₃ + 14НNО₃ = 2NaМnО₄ + 5Bi(NО₃)₃ + 3NaNО₃ + 7Н₂О

Реакция идет на холоду. В результате получается раствор малиново-коричневой окраски. Висмутат натрия является индивидуальным реактивом на катион Мn ^2+.

3. Обнаружение Fе²⁺

Реакция с гексацианоферратом (III) калия K₃[Fе(CN)₆]

3FеSО₄ + 2K₃[Fе(CN)₆] = Fе ₃[Fе(CN)₆]₂↓ + 3K₂SО₄

Образуется синий осадок Fе₃[Fе(CN)₆]₂ турнбулевой сини. Раствор K₃[Fе(CN)₆] является индивидуальным реактивом на катионы Fе²⁺.

4. Обнаружение Fе³⁺

4.1 Реакция с гексацианоферратом (II) калия K₄[Fе(CN)₆]

4FеCl₃ + 3K₄[Fе(CN)₆] = Fе₄[Fе(CN)₆]₃↓+ 12КCl

Образуется синий осадок Fе₄[Fе(CN)₆]₃ берлинской лазури. Раствор K₄[Fе(CN)₆] является индивидуальным реактивом на катионы Fе³⁺ .

4.2 Реакция с радонидом аммония NН₄SCN

FеCl₃ + 3NН₄SCN =Fе(SCN)₃+ 3NН₄CI

Появляется темно-красное окрашивание раствора.

Экспериментальная часть

Опыт 1. Взаимодействие гидроксида натрия с катионами IV группы.

Взять 4 пробирки. В первую налить 2 капли раствора МgSО₄, во вторую - 2 капли раствора МnSО₄, в третью - 2 капли раствора FеSО₄, в четвертую - 2 капли раствора FеCl_{3 .} В каждую пробирку добавить по 3 капли NaОН. Выпадают осадки гидроксидов. Написать уравнения реакций и указать цвет осадков.

Проверить, растворяются ли гидроксиды катионов IV группы в избытке NaОН.

Опыт 2. Взаимодействие гексацианоферрата (III) калия K₃[Fе(CN)₆]

с катионами IV группы.

В 4 пробирки налить соответственно по 2 капли растворов МgSО₄, МnSО₄, FеSО₄ и FеCl₃ В каждую пробирку добавить по 1 капле раствора K₃[Fе(CN)₆]. Что наблюдается? Написать уравнение реакции образования синего осадка турнбулевой сини Fе₃[Fе(CN)₆]₂ .

K₃[Fе(CN)₆] является индивидуальным реактивом на Fе²⁺.

Опыт 3. Взаимодействие гексацианоферрата (II) калия K₄[Fе(CN)₆] с катионами IV группы.

В 4 пробирки налить соответственно по 2 капли растворов МgSО₄, МnSО₄, FеSО₄ и FеCl₃, в каждую добавить по 1 капле раствора K₄[Fе(CN)₆]. Какого цвета выпадают осадки?

Написать уравнение реакции образования синего осадка Fе₄[Fе(CN)₆]₃ берлинской лазури. Раствор K₄[Fе(CN)₆] является индивидуальным реактивом на катионы Fе³⁺.

Опыт 4. Взаимодействие роданида аммония NН₄SCN c

катионами Fе³⁺.

В пробирку налить по 3 капли FеCl₃ и 3 капли NН₄SCN. Появляется темно-красное окрашивание раствора. Составить уравнение реакций.

Роданид аммония является индивидуальным реактивом на катионы Fе³⁺ .

Опыт 5. Взаимодействие гидрофосфата натрия катионами Мg²⁺.

В пробирку налить по 3 капли растворов МgSО₄ и 6 капель раствора Na₂НРО₄ . Смесь перемешать и добавить раствор аммиака до щелочной среды. Наблюдается образование белого осадка МgNН₄РО₄. Составить уравнение реакции.

Поскольку при взаимодействии гидрофосфата натрия с другими катионами IV группы также образуются белые осадки, поэтому этим реактивом можно обнаружить Мg в отсутствии Мn²⁺ , Fе²⁺, Fе³⁺.

Опыт 6. Взаимодействие висмутата натрия NaBiО₃ в кислой среде c катионом Мn²⁺.

В пробирку налить 2 капли раствора МnSО₄, 3капли раствора НNО₃ и 5-6 капель дистиллированной воды, после чего нанести стеклянным шпателем немного порошка NaBiО₃ и перемешать. Наблюдается малиново-коричневое окрашивание раствора. Составить уравнение реакции.

Контрольные вопросы и задания

1. Составьте уравнения происходящих реакций в полном ионном и сокращенном ионном виде.

2. Как отличить в растворе ионы: Мg²⁺, Мn²⁺, Fе²⁺, Fе³⁺ . Приведите уравнения химических реакций.

3. Проявляют ли гидроксиды катионов IV группы амфотерные свойства.

Лабораторная работа № 5

Анализ смеси катионов III и IV группы

Цель работы:

определить катионы III и IV группы в контрольном растворе.

Приборы и реактивы:

• водяные бани;

• набор реактивов в штативе;

• пробирки;

• стеклянные палочки;

• универсальная индикаторная бумага;

• растворы солей:

1. сульфат магния;

2. сульфат марганца;

3. сульфат железа;

4. гексацианоферрат (II) калия;

5. гексацианоферрат (III) калия;

6. роданид аммония;

7. хлорид аммония;

8. гидрофосфат натрия;

9. сухая соль висмутата натрия;

10. растворы соляной, азотной, уксусной кислот — 2н;

11. раствор гидроксида натрия – 2н;

12. концентрированный аммиак;

13. сульфат алюминия;

14. нитрат хрома (III);

15. сульфат цинка;

16. гексацианоферрат (II) калия;

17. тетрароданомеркуроат аммония - 0.5Н;

18. растворы соляной, азотной, уксусной кислот - 2Н;

19. раствор гидроксида натрия - 2Н;

20. концентрированный аммиак;

21. раствор ализарина;

22. раствор пероксида водорода - 3%.