Лабораторна робота реакції катіонів IV аналітичної групи

(А1³⁺, Sn²⁺, Sn(IV), As(ІІІ), Аs(V), Zn²⁺,Сr³⁺)

Мета: Вивчити реакції катіонів IV аналітичної групи та умови їх виконання

Загальна характеристика

До IV аналітичної групи відносяться катіони р-елементів: А1³⁺, Sn²⁺, Sn(IV), As(ІІІ), Аs(V) і d-елементів Zn²⁺ і Сr³⁺.

Груповим реагентом катіонів IV групи є 6М розчин КОН або NaOH, в присутності 3 % розчину гідроген пероксиду Н₂О₂. Під час дії групового реагенту спочатку випадають осади гідроксидів, які розчиняються в надлишку реагенту. Присутність Н₂О₂ сприяє утворенню гідроксо- та оксоаніонів цих елементів у найвищих ступенях окиснення.

Гідроксиди катіонів IV аналітичної групи мають амфотерні властивості, тому при дії надлишку лугу вони розчиняються.

Загальноаналітичні реакції катіонів IV аналітичної групи

1. Дія 6м розчину лугу (дія групового реагенту)

Катіони IV аналітичної групи з розчинами натрій або калій гідроксидів утворюють осади відповідних гідроксидів:

SnCl₂ + 2NaOH → Sn(OH)₂ + 2NaCl

Sn²⁺ + 2OH^- F Sn(OH)₂↓

Na₂[SnCl₆] + 4NaOH → Sn(OH)₄↓ + 6NaCl

[SnCl₆]^2- + 4OH^- F Sn(OH)₄↓ + 6Сl^-

CrCl₃+ 3NaOH → Cr(OH)₃↓ + 3NaCl

Cr³⁺ + 3OH^- F Cr(OH)₃↓

ZnCl₂ + 2NaOH → Zn(OH)₂↓ + 2NaCl

Zn²⁺ + 2OH^- F Zn(OH)₂↓

АlСl₃ + 3NaOH → Al(OH)₃↓ + 3NaCl

A1³⁺ + 3ОН^- F Al(OH)₃↓

Виконання досліду: в окремі пробірки до 2-3 крапель розчинів катіонів IV аналітичної групи додати 1-2 краплі розчину лугу КОН або NaOH. Спостерігати появу та зазначити їх колір.

Гідроксиди IV аналітичної групи мають амфотерні властивості, тому розчиняються як у кислоті (а), так і в надлишку лугу (б).

а) у кислоті:

Sn(OH)₂↓ + 2НСl → SnCl₂ + 2Н₂О

Sn(OH)₂↓+ 2Н⁺ F Sn²⁺ + 2Н₂О

Sn(OH)₄↓ + 6НСl → Н₂[SnСl₆] + 4Н₂О

Sn(OH)₄↓+ 4H⁺ + 6Сl^- F [SnCl₆]^2- + 4Н₂О

Сr(ОН)₃↓ + 3НСl → СrСl₃ + 3Н₂О

Сr(ОН)₃↓ + 3H⁺ F Сr³⁺ + 3Н₂О

Zn(OH)₂↓ + 2НСl → ZnCl₂ + 2Н₂О

Zn(OH)₂↓ + 2H⁺ F Zn²⁺ + 2Н₂О

Аl(ОН)₃↓ + 3НСl → АlСl₃ + 3Н₂О

Аl(ОН)₃↓ + 3H⁺ F А1³⁺ + 3Н₂O

б) у надлишку лугу:

Sn(OH)₂↓ + 2NaOH → Na₂[Sn(OH)₄]

Sn(OH)₂↓+ 2ОН^- F [Sn(OH)₄]^2-

Sn(OH)₄↓ + 2NaOH → Na₂[Sn(OH)₆]

Sn(OH)₄↓ + 2OH^- F [Sn(OH)₆]^2-

Cr(OH)₃↓ + 3NaOH → Na₃[Cr(OH)₆]

Cr(OH)₃↓ + 3ОН^- F [Cr(OH)₆]^3-

Zn(OH)₂↓ + 2NaOH → Na₂[Zn(OH)₄]

Zn(OH)₂↓ + 2OH^- F [Zn(OH)₄]^2-

Al(OH)₃↓ + 3NaOH → Na₃[Al(OH)₆]

Al(OH)₃↓ + 3ОН^- F [Al(OH)₆]^3-

Арсен як елемент побічної підгрупи V групи періодичної системи має чітко виражені неметалічні властивості. Тому в розчинах кислот і лугів він знаходиться переважно у вигляді аніонів: арсенітів AsO та арсенатів AsO .

Виконання досліду: утворені осади розподілити на 2 пробірки і в одну пробірку додати 3-4 краплі мінеральної кислоти, в другу пробірку додати 3-4 краплі розчину лугу NaOH або КОН. Спостерігати розчинення осадів.

Реакція Станум(іі)-катіона

1. Дія надлишку лугу в присутності розчиненої солі бісмут(ііі) нітрату Ві(no3)3.

Sn²⁺-катіони відновлюють бісмут(ІІІ)-іони до металевого вісмуту в присутності надлишку лугу NaOH або КОН.

SnCl₂ + 4NaOH → Na₂[Sn(OH)₄] + 2NaCl

3Na₂[Sn(OH)₄] + 2Bi(NO₃)₃ + 6NaOH →3Na₂[Sn(OH)₆] + 2Вi↓ + 6NaNO₃

[Sn(OH)₄]^2- + 2OH^- –2ē F [Sn(OH)₆]^2- 3

Bi³⁺ +3ē F Bi⁰↓ 2

3[Sn(OH)₄]^2- + 6OH^- +2Bi³⁺ → 3[Sn(OH)₆]^2- + 2Вi↓ чорний осад

Виконання досліду: в пробірку до 2-3 крапель розчину SnCl₂ додати 6-10 крапель розчину лугу NaOH або КОН. Потім додати ще декілька крапель лугу і 2-3 краплі розчину Bi(NO₃)₃. Спостерігати утворення чорного осаду металічного Bi.