Аналитические методы контроля окружающей среды (стр. 32 )

б) открытие катионов двухвалентного железа.

Для открытия раствор следует освободить от катионов никеля (2) и меди (2). Для этого к небольшому количеству анализируемого раствора (не освобожденного от осадка) приливают 2-3 кратный объем конц. раствора гидроксида аммония, полученный при этом осадок центрифугируют и промывают водой, осадок растворяют в разбавленной соляной кислоте и из полученного раствора открывают ион железа (2) при помощи K3[Fe(CN)6] или дипиридила.

Отделение осадка от раствора. 

Данный для анализа раствор может содержать осадок. Если осадок не черного цвета, то он может состоять из гидроокисей олова, сурьмы и висмута, получающихся в результате гидролиза солей этих металлов. В этом случае к анализируемому раствору приливают небольшое количество азотной кислоты и кипятят на водяной бане 2-3 мин. Осадок центрифугируют, промывают разбавленной азотной кислотой и обрабатывают сероводородной водой. При наличии ионов

Sb3+ осадок окрашивается в оранжево-красный цвет. Если после нагревания осадок становиться черным или темно-серым, то можно предположить, что присутствуют кроме Sb3+ восстановленные висмут и ртуть. Тогда оставшийся темный осадок переносят в фарфоровую чашку, растворяют в 4-5 кап.  азотной кислоты. Полученный при этом раствор анализируют отдельно от общего раствора, открывая в нем катионы Bi3+  и Hg2+. Для этого раствор Hg2+ и Bi3+ нейтрализуют щелочью (до появления слабой мути), приливают несколько капель соляной кислоты и нагревают (для растворения мути). Из полученного раствора открывают Hg2+ и Bi3+ соответствующими реакциями.

Разделение катионов 4-6 групп. 

В том случае, когда осадок растворяется полностью в разбавленной азотной кислоте, приступают к отделению 4 группы.

Отделение катионов 4 группы.

К раствору содержащему смесь катионов 4, 5, 6 групп добавляют по каплям раствор щелочи до щелочной реакции (рН = 9-10), 5-6 кап.  перекиси водорода, затем небольшой избыток раствора щелочи (рН = 10-12), нагревают на водяной бане 2-3 мин. и центрифугируют. При этом в осадке (1) остаются катионы 5 и 6 групп, (в виде гидроокисей), а катионы 4 группы переходят в раствор (центрифугат 1). 

  Осадок 1  Ценрифугат 1

Гидроокиси катионов 5 и 6 групп.  CrO42-, AsO43-, ZnO22-, SnO32+, AlO2- 

Разделение катионов 5 и 6 групп.

Для разделения катионов 5 и 6 групп осадок 1, оставшийся после отделения катионов 4 группы, растворяют в азотной кислоте. Затем нагревают, добавляют в избытке конц. раствор аммиака и несколько кристаллов нитрата аммония, перемешивают стеклянной палочкой, снова нагревают и центрифугируют:

  Осадок 2  Ценрифугат 2

Гидроокиси катионов 5 группы  аммиакаты 6 группы

Определение  катионов 4 группы.

Центрифугат 1, содержащий катионы 4 группы, нейтрализуют соляной кислотой (рН = 3-4) и анализируют как указано в таблице.

Определение  катионов 5 группы.

Осадок 2 содержащий гидроокиси катионов 5 группы, обрабатывают несколькими каплями перекиси водорода и слегка нагревают. При этом Mn(OH)2 окисляется до MnO2, а Fe(OH)2 до Fe(OH)3. Затем сюда же приливают небольшое количество NH4OH гидроксида аммония равный объем NH4Cl хлорида аммония и центрифугируют. Далее анализ продолжают согласно таблице.

Определение  катионов 6 группы.

Центрифугат 2, содержащий смесь катионов 6 группы в виде аммиакатов нейтрализуют соляной кислотой до рН = 3 - 4 и определяют катионы 6 группы, как описано в таблице.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА.

Реакции и ход анализа анионов первой, второй и третьей групп.

К первой аналитической группе относятся сульфат-ион SO42-, сульфит-ион SO32-, карбонат-ион СО32-, фосфат-ион РО43- , силикат-ион SiO32-.

К третьей  аналитической группе относятся нитрат-ион NO3-, нитрит-ион NO2-, ацетатион СН3СОО-.

К второй аналитической группе относятся хлорид-ион Cl-, бромид-ион Br-.

Групповым реагентом на анионы первой группы является хлорид бария.

Частные реакции сульфат-аниона SO42-.

Опыт № 1.

Налейте в две пробирки по 3-4 капли раствора сульфата натрия Na2SO4 и добавьте в первую пробирку 2-3 капли раствора хлорида бария, во вторую 3-4 капли раствора нитрата серебра. Обратите внимание на характер осадков и проверьте их растворимость.

Условия проведения опыта:

Реакцию образования ВаSO4 можно проводить как в нейтральной, так и в кислой средах. Осадок Ag2SO4 , будет выпадать только на концентрированных растворах (растворимость = 2,6 х 10-2 моль/л).

Частные реакции сульфит-аниона.

Опыт № 2.

Налейте в пробирку 3-4 капли раствора сульфита натрия добавьте 5 капель раствора серной кислоты и 2-3 капли раствора йода. Раствор йода обесцвечивается.

Опыт № 3.

Налейте в пробирку 3-4 капли сульфита натрия и добавьте 3-4 капли хлорида бария ВаCl2. Обратите внимание на характер осадка и проверьте его растворимость в кислотах.

Опыт № 4.

Налейте в пробирку 3-4 капли сульфита натрия и добавьте 2-3 капли нитрата серебра. Проверьте растворимость осадка в азотной кислоте.

Опыт № 5.

К раствору сульфита натрия Na2SO4 прибавьте избыток 2Н раствора хлороводородной кислоты и кусочек металлического цинка. При этом выделяется газ, который узнается по запаху и по почернению бумаги, смоченной раствором ацетата свинца.

Запишите уравнение реакции.

Условия проведения опыта:

Реакция протекает при рН = 4. Испытуемый раствор не должен содержать других восстановителей. Для опыта должен быть использован чистый цинк.

Частные реакции карбонат-аниона СО32-.

Опыт № 6.

В пробирку налить 2-3 капли раствора карбоната натрия добавить 2-3 капли ВаCl2. Проверьте растворимость полученного осадка в кислотах.

Опыт № 7.

Нитрат серебра образует с анионом СО32- осадок растворимый в кислотах.

Опыт № 8.

В пробирку поместите 8 капель карбоната натрия и прилейте такой же объём 2Н HCl. Не плотно вставьте пипетку с 2-3 каплями известковой воды. Наблюдайте помутнение известковой воды. Помутнение может скоро исчезнуть вследствии образования кислой среды. Записать уравнение реакции.

Условия проведения опыта:

Реакция протекает при рН = 7 и более. Анионы  SO32- мешают проведению реакции.

Частные реакции фосфат-иона РО43-

Опыт № 9.

Налейте в пробирку 2-3 капли гидрофосфата натрия Na2HPO4  и добавьте 2-3 капли нитрата серебра. Образуйте жёлтый осадок фосфата серебра Ag3PO4. Проверьте растворимость осадка в азотной кислоте. Завершите уравнение реакции.

Опыт № 10.

Налейте в пробирку 2-3 капли гидрофосфата натрия Na2HPO4  и добавьте хлорид бария ВаCl2. Проверьте растворимость осадка в кислотах.

Опыт № 11.

Поместите в пробирку 8 капель раствора молибдена аммония (NH4)2MoO4 и 8 капель концентрированной азотной кислоты. К смеси прибавьте 2-3 капли гидрофасфата натрия, перемешайте стеклянной палочкой и нагрейте до 40-500С на водяной бане. Обратите внимание на характер и цвет осадка.

Условия проведения опыта:

При рН = 1 и более. Анионы-восстановители и HCl мешают проведению осадка. Умеренное нагревание способствует образованию осадка.

Частные реакции силикат-иона SiO32-.

Хлорид бария ВаCl2 образует с анионом SiO32-  белый осадок силиката бария Ва SiO3 .

Разбавленные кислоты образуют с концентрированными растворами силикатов белый студенистый осадок (гель) кремниевой кислоты. Написать уравнение реакции. Групповым реагентом на анионы второй группы является нитрат серебра в присутствии азотной кислоты.

Частные реакции хлорид-иона Cl-.

Опыт № 12.

В пробирку к 2-3 каплям раствора хлорида натрия NаCl прибавьте 1-2 капли раствора нитрата серебра. Выпавший осадок отделите центрифугированием. К осадку добавьте раствор аммиака до полного растворения. В полученном растворе откройте хлорид-ион Cl-  действием 3-5 капель 2Н раствора азотной кислоты. Запишите уравнение реакции. Обнаружению хлорид-ионов этой реакции мешают бромид-ионы Br-.

Опыт № 13.

В пробирку налейте 5-6 капель соляной кислоты, добавьте небольшое количество двуокиси марганца. Выделяется газ, который легко обнаружить по посинению бумаги, смоченной раствором йодида калия.

Запишите уравнение реакции.

Частные реакции бромид-иона Br-.

Опыт № 14.

В пробирку налейте 2-3 капли бромида калия КBr и добавьте 2-3 капли нитрата серебра. Образовавшийся осадок проверьте на растворимость в кислотах и аммиаке.

Частные реакции йодид-иона I-.

Опыт № 15.

В пробирку налейте 2-3 капли раствора йодида калия, добавьте 2-3 капли раствора нитрата серебра. Наблюдать образование осадка желтого цвета. Проверить растворимость осадка в азотной кислоте и аммиаке.

Запишите уравнение реакции.

Опыт № 16.

В пробирку налейте 2-3 капли ацетата свинца Pb (CH3COO)2 добавьте 2-3 капли йодида калия, образуется золотистый осадок йодида свинца PbI2.

Частные реакции сульфид-иона S2-.

Опыт № 17.

Налейте в пробирку 2-3 капли раствора нитрата серебра, добавьте сульфид натрия Na2S. Образуется черный осадок сульфида серебра. Проверить растворимость осадка в растворе аммиака, в разбавленной кислоте.

Запишите уравнение реакции.

Опыт № 18.

В пробирку налейте 2-3 капли раствора сульфида натрия добавьте 2-3 капли раствора серной кислоты. Выделившийся газ обнаружить по запаху, а также по почернению бумаги, смоченной раствором ацетата свинца.

Запишите уравнение реакции.

Группового реагента анионы третьей группы не имеют.

Опыт № 19.

В пробирку налейте 2-3 капли раствора сульфата железа (II), добавьте каплю нитрата натрия и каплю концентрированной серной кислоты. Появляется бурое кольцо вследствие образования комплексного соединения.

6FeSO4 + 2NaNO3 + 4H2SO4  → 3Fe2(SO4)3 + Na2SO4 + 4H2O + 2NO

2NO + 2FeSO4 → 2[Fe(NO)]SO4

Опыт № 20.

Поместите в пробирку 4 капли раствора нитрата калия и добавьте 6 капель Н раствора гидроксида натрия. Внесите кусочек алюминия. Отверстие откройте влажной красной лакмусовой бумагой. Наблюдайте её посинение.

Условие проведения опыта:

Реакция идет в щелочной среде. Обнаружению аниона NO32- мешает ион NH4+, который удаляют нагреванием со щелочью.

Частные реакции нитрит-иона NO2-.