Аналитические методы контроля окружающей среды (стр. 29 )

  Опыт № 13.

Гидролиз  солей  Sn(II).

Соединения олова(II) легко подвергаются гидролизу с образованием основной соли:

Sn І+ + HOH + ClgSnOHCl↓ + H+

Основная соль выпадает при сильном разбавлении.

Опыт № 14.

Восстановление  солями  олова(II) висмута  и  олова.

К 3-4 кап. раствора соли Sn(II) прибавляют 5-6 кап. 2Н раствора щелочи NaOH, чтобы первоначально выпавший осадок Sn(OH)2 растворился с образованием станнита натрия Na2[Sn(OH)4]. К полученному щелочному раствору прибавляют 1-2 кап. раствора Bi(III) или раствора HgCl2. При наличии в растворе катиона Sn(II) выпадает черный бархатистый осадок.

  Ни один из катионов 4-ой группы не мешает открытию этим способом.

SnCl2 + 4KOHgK2SnO2 + 2KCl + 2H2O

2Bi(NO3)3 + 3K2SnO2 + 6KOHg2Bi + 3H2O + 6KnO3 + 3K2SnO3

HgCl2 + K2SnO2 + 2KOHgHg↓ + K2SnO3 +2KCl + H2O

Опыт № 15.

Взаимодействие  с  сульфидом  натрия.

SnCl2 + Na2SgSnS↓ + NaCl

Характерные  реакции  катионов  As(III), As(II).

Будьте  осторожны (соединения  мышьяка  ядовиты!!!)

Мышьяк в растворах находится в виде анионов AsO3і– (арсенит-ион) или AsO4і– (арсенат-ион), которые только в сильнокислой среде частично превращаются в катионы As(III), As(V)

AsO4і– + 8H+ ⇔ As(V) + 4H2O

AsO3і– + 6H+ ⇔ As(III) + 3 H2O

Поэтому все реакции обнаружения мышьяка проводят в кислой среде.

Опыт № 16.

Восстановление  ионов  мышьяка  до AsH3.

К 3-4 кап. раствора содержащего соль мышьяковой кислоты добавляют 5-6 кап. 2Н раствора HNO3  и 2-3-х кратный избыток молибденовой жидкости: раствор (NH4)2MoO4 в азотной кислоте и NH4NO3. Смесь кипятят в течении 5-6 мин. на водяной бане. В присутствии ионов AsO4і– образуется  желтый осадок арсеномолибдата аммония. Реакции мешают фосфат-ионы, дающие с реактивом аналогичный осадок. Должны отсутствовать вещества-восстановители.

При малых концентрациях мышьяка вместо осадка появляется желтое окрашивание раствора, а если добавить каплю SnCl2 образуется синяя окраска раствора.

Опыт № 17.

Восстановление  ионов  мышьяка  до  AsH3.

  Эта реакция является наиболее чувствительной и специфичной на катионы трех - и пятивалентного мышьяка.

  Сущность  реакции:

При действии кислот на металлический цинк, магний, алюминий выделяется водород, который способен восстанавливать арсенат и арсенит-ионы до газообразного гидрида мышьяка AsH3, обладающего чесночным запахом:

3Zn + Asі+ + 3H+g3ZnІ+ + AsH3↑

3Zn + As(V) + 7H+g3ZnІ+ + AsH3↑ + 4H+

Гидрид мышьяка AsH3 можно обнаружить, если пропускать этот газ через раствор иода, AgNO3 или HgCl2

AsH3- сильный восстановитель. Ионы Ag+ восстанавливаются до металла, ионы HgІ+ образуют бурый осадок As(HgCl)3 , а при действии с I2 , образуется красный осадок AsI2.

В пробирку помещают 1-2 мл х. ч. серной кислоты, добавляют кусочки металлического цинка и приливают несколько капель исследуемого раствора. В верхнюю часть пробирки помещают тампон из ваты, смоченный раствором ацетата свинца (CH3COO)2Pb для поглощения H2S, помещают под тягу и накрывают пробирку фильтровальной бумагой, пропитанной 0,0I  AgNO3. При наличии ионов As(III) и As(V) появляется черное и бурое пятно.

AsH3 + 6Ag+ + 3H2OgH3AsO3 + 6Ag↓ + 6H+

Анализ  смеси  катионов  четвертой  группы.

Ход анализа идет в три стадии:

Выделение  и  определение  катионов  Asі+, Sn(II),(IV) Выделение  и  открытие  катионов  ZnІ+ Определение  катионов  Crі+, As(III), As(V)

Отделение  и  определение  катионов  алюминия  и  олова.

  Берут 8-9 кап. исследуемого раствора, добавляют в пробирку 8 кап. раствора аммиака и 6-7 кап. перекиси водорода и затем нагревают 6-7 мин. на водяной бане. Осадок 1 гидроокисей алюминия и олова отделяют центрифугированием. Центрифугат 1 переносят в другую пробирку, осадок 1 растворяют в 5-6 кап. HCl и из полученного раствора открывают алюминий и олово, разделив раствор на 2 части. Определение катиона Alі+ производят ализарином. Ион открывают с нитратом висмута Bi(NO3)3 предварительно восстановив Sn (IV) до катиона Sn (II).

  Осадок 1:  Центрифугат 1:

Al(OH)3, Sn(OH)4  CrO4І–, AsO4і–, [Zn(NH3)4]І+

  Выделение  и  открытие  катионов  цинка.

  Центрифугат 1 нейтрализуют уксусной кислотой (добавляют по каплям и помешивая стеклянной палочкой) и нагревают на водяной бане 25 мин., затем добавляют 2-6 кап. раствора карбоната натрия и осаждают цинк в виде основной соли (ZnOH)2CO3. Осадок 2 отделяют и растворяют в нескольких каплях уксусной кислоты. В полученном растворе катион ZnІ+ обнаруживается реакцией с дитизином.

  Осадок 2:  Центрифугат 2:

  (ZnOH)2CO3, Sn(OH)4  CrO4І–, AsO4і–

Открытие  катионов  хрома  и  мышьяка.

  В центрифугате  ионы CrO4І– открывают в виде CrO, а AsO4і– восстанавливают до AsH3.

Вопросы для самоконтроля.

Какие реактивы являются общими для катионов четвертой аналитической группы? В каких растворителях растворяются осадки гидроксидов катионов четвертой аналитической группы? В каком направлении изменяются кислотные и основные свойства анионов: CrO2- - AlO2- - ZnO22- - SnO22-? С помощью каких реактивов можно открыть катион алюминия в присутствии Cr3+, Zn2+, Sn2+ - ионов? В какой среде будет протекать окисление катиона Cr3+ в анион CrO42- или Cr2O72- при взаимодействии его с: а) пероксидом водорода, б) перманганатом калия? Допишите уравнение реакции окисления – восстановления и подберите коэффициенты ионно-электронным методом:  Cr3+  + Н2О2 + ОН-→ Какого цвета выпадет осадок при действии Cr3+ - иона с гидроксидом натрия (недостаток)? С помощью каких реактивов можно открыть Cr3+ - ион в присутствии Al3+, Zn2+, Sn2+ - ионов? Какого цвета выпадет осадок при взаимодействии Zn2+ - иона с (NH4)2[Hg(CNS)4] в присутствии солей кобальта СоС12? Какие реактивы являются специфическими на Zn2+ - ион? В какой среде идет реакция окисления – восстановления Sn2+ → Sn4+? Какого цвета выпадет осадок при взаимодействии Sn2+ - иона в Bi(NO3)3? Будут ли катионы Sn2+ окисляться перманганатом калия? В какой среде эта реакция будет протекать более энергично? В чем выражается амфотерный характер гидроксидов цинка, алюминия и хрома? При каком значении рН осаждаются наиболее полно гидроксиды алюминия, хрома и цинка? Что происходит при кипячении растворов NaAlO2  и  Na2ZnO2 в присутствии солей аммония? Можно ли разделить ионы Zn2+, Al3+, Cr3+ при действии избытка щелочи: а) без кипячения и без Н2О2; б) при кипячении и в присутствии Н2О2; в) при кипячении без Н2О2? Как изменяется отношение ионов Zn2+ к щелочи в присутствии ионов Cr2+?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

Пятая группа катионов

Групповым реагентом являются 

  Частные реакции катиона

Опыт № 1.

К 2-3 каплям раствора соли прилить 4-5 капель NaOH. Отметить цвет осадка в момент осаждения и через 2-3 минуты.

Опыт № 2.

В пробирку поместить 2-3 капли сульфата  железа (II) , добавить 4-5 капель 10 % раствора хлорида или сульфата аммония, а затем 2-3 капли раствора гидроксида аммония. Проделайте тот же опыт, не добавляя солей аммония. Сделайте вывод.

Опыт № 3.

Налейте в пробирку 2-3 капли раствора сульфата железа(II), добавьте 4-5 капель дистиллированной воды и 2 капли раствора гексациано-(III)-феррата калия. Проверьте растворимость осадка в кислотах, щелочах.

Опыт № 4.

На предметное стекло поместите 1 каплю анализируемого раствора, добавьте каплю реактива Чугуева и каплю гидроксида аммония. Раствор окрашивается в карминово-красный цвет.

  Частные реакции катиона

  Опыт № 5.

Проделать опыт с раствором соли по аналогии с опытом 1

Опыт № 6.

В пробирку с 2-3 каплями  раствора сульфата железа (III) добавьте 3-4 капли  дистиллированной воды, 1-2 капли HCl и 2 капли раствора гексациано-(III)-феррата калия.

Опыт № 7.

В пробирку налейте 2-3 капли раствора соли железа (III) , прибавьте 4 капли дистиллированной воды и 2 капли раствора роданида калия.

  Частные реакции катиона  

Опыт № 8.

Возьмите в пробирку 3-4 капли раствора сульфата марганца, добавьте 3-4 капли воды и 4-5 капель раствора щелочи. Отметь окраску в момент осаждения и через 2-3 минуты.

Опыт № 9.

Проделайте опыт с сульфатом марганца аналогично опыту 2.

Опыт №10.

Возьмите немного персульфата аммония в пробирку, прибавьте 8 капель 2н раствора  , 2 капли раствора нитрата серебра, нагрейте. В нагретую смесь внесите на палочке разбавленного испытуемого раствора на катион и перемешайте. Если окраска слабая,  можно еще добавить испытуемого раствора, если же наоборот выпадает бурый осадок, то анализируемый раствор нужно разбавить. Катион окисляется в марганцевую кислоту, имеющую характерный малиновый цвет.

                         Частные реакции катиона