Лабораторная работа № 2 анализ смеси анионов

Цель работы – провести качественный анализ контрольного рас- твора, в котором возможно присутствие анионов SO42–, CO32–, PO43–, Cl–, I–, NO2–, NO3.

Анионы в большинстве случаев не мешают обнаружению друг друга, поэтому их открывают дробным методом, т.е. в отдельных порциях исследуемого раствора. В соответствии с этим при анализе анионов групповые реагенты применяют обычно не для разделения групп, а лишь для того, чтобы установить их наличие или отсутствие.

Предварительные испытания

Реакцию среды (рН раствора) проверяют с  помощью универ-

сальной индикаторной бумаги. Если реакция контрольног раствора кислая (рН=2), то в нем не могут присутствовать анионы летучих и неустойчивых кислот, т.е. CO32–.

Проба на анионы I группы. К 2 каплям нейтрального или сла-

бощелочного (рН=7–9) контрольного раствора добавляют 2–3 капли раствора BaCl2. Образование осадка указывает на присутствие анио- нов I группы. Кислые растворы необходимо предварительно нейтра- лизовать раствором Ba(OH)2.

BaCl2 + SO42–  BaSO4↓ + 2Cl–

BaCl2 + CO32–  BaCO3↓ + 2Cl–

3BaCl2 + PO43–  Ba3(PO4)2↓ + 6Cl–

Проба на анионы II группы. К 2–3 каплям исследуемого раство- ра прибавляют 2–3 капли AgNO3. При этом может образоваться оса- док. К нему прибавляют несколько капель 2н. HNO3. Если осадок не растворяется в азотной кислоте, то это указывает на присутствие анионов II группы.

AgNO3 + Cl–  AgCl↓ + NO3–       белый осадок

AgNO3 + I–  AgI↓ + NO3–            желтый осадок

Проба на выделение газов. Несколько капель контрольного рас- твора (лучше крупинку твердого вещества) обрабатывают 2 н. раство- ром серной кислоты и слегка встряхивают пробирку, осторожно по- стукивая по ее нижней части. Образование газа указывает на возмож- ное присутствие CO32– или NO2–.

Открытие анионов I группы

Обнаружение сульфат-ионов. К 2 каплям нейтрального или сла- бощелочного (рН=7–9) контрольного раствора добавляют 2–3 капли раствора BaCl2. К выпавшему белому осадку добавляют разбавленную

соляную кислоту и перемешивают содержимое пробирки. Если осадок нерастворим в соляной кислоте, то это указывает на присутствие суль- фат-ионов.

Обнаружение карбонат-ионов проводят в специальном прибор- чике, представляющем собой пробирку, плотно закрытую пробкой с отверстием. В отверстие вставлена отводная трубка, опущенная в рас- твор баритовой воды Ba(OH)2. В пробирку помещают 2 – 3 капли кон- трольного раствора, добавляют 2 н. раствор соляной кислоты и быст- ро закрывают пробирку пробкой. Если в контрольном растворе при- сутствуют карбонат-ионы, то баритовая вода мутнеет за счет образо- вания BaCO3.

CO32– + H+  CO2↑ + H2O Ba(OH)2 + CO2  BaCO3↓ + H2O

Обнаружение фосфат-ионов возможно в двух вариантах.

Первый вариант. К 2 каплям нейтрального или слабощелочного (рН=7–9) контрольного раствора в центрифужной пробирке добавля- ют 2–3 капли раствора BaCl2. Полученный осадок отмываютдистил- лированной водой от хлорид-ионов. С этой целью к осадку добавляют

1 – 2 мл дистиллированной воды, перемешивают стеклянной палочкой и содержимое пробирки центрифугируют. К отдельной порции фильтрата добавляют раствор AgNO3. Если полученный осадок недос- таточно отмыт от хлорид-ионов, то фильтрат мутнеет вследствие об- разования осадка AgCl. .Отмывку осадка ведут до отрицательной ре- акции на хлорид-ионы. Отмытый осадок растворяют в минимальном объеме 2 н. азотной кислоты.

Ba3(PO4)2↓ + 6HNO3     3Ba(NO3)2 + 2H3PO4

Нерастворившуюся часть осадка центрифугируют и отбрасыва- ют. В полученном растворе избыточную азотную кислоту нейтрали- зуют 2 н. раствором NaOH или КОН до значения рН7 (по универ- сальной индикаторной бумаге).

H3PO4 + 3NaOH   Na3PO4 + 3H2O

К полученному нейтральному раствору добавляют несколько капель раствора AgNO3. Выпадение желтого осадка Ag3PO4 указывает на присутствие растворе фосфат-ионов.

Na3PO4 + 3AgNO3  Ag3PO4↓ + 3NaNO3

Осадок Ag3PO4 обладает свойством растворяться в 2 н. растворе HNO3, а также в NH4OH. Для убедительности следует провести такие испытания.

Второй вариант. В пробирку помещают в равных количествах модельный раствор, содержащий ионы Mg2+, и 2 н. раствор NH4OH. Затем добавляют NH4Cl до полного растворения образовавшегося осадка. К полученному раствору прибавляют равный объем контроль- ного раствора. В присутствии ионов PO43– выпадает белый кристалли- ческий осадок.

Mg2+ + NH3 + HPO42– → MgNH4PO4↓

Открытие анионов II группы

Обнаружение хлорид-ионов. К отдельной порции контрольного раствора добавляют 2 – 3 капли 2 н. HNO3 до кислой реакции и 2 – 3 капли AgNO3. Образовавшийся осадок отделяют от раствора центри- фугированием и промывают дистиллированной водой. К промытому осадку добавляют 25 \%-ный раствор NH4OH и тщательно перемеши- вают содержимое пробирки стеклянной палочкой. Если в растворе присутствуют йодид-ионы, то осадок полностью не растворится. Не- растворившуюся часть отделяют центрифугированием. Центрифугат переносят в другую пробирку и добавляют 3–4 капли раствора KBr. Появление обильной мути AgBr указывает на присутствие в иссле- дуемом растворе хлорид-ионов. При обнаружении хлорид-ионов про- текают следующие реакции:

Cl– + Ag+     AgCl↓

AgCl↓ + 2NH4OH   [Ag(NH3)2]Сl + 2H2O

[Ag(NH3)2]Сl + KBr + 2HNO3     AgBr↓ +KCl +2NH4NO3

Обнаружение иодид-ионов. К отдельной порции контрольного раствора прибавляют 2–3 капли 2 н. раствора серной кислоты и не-

сколько капель бензола или хлороформа. Затем в эту же пробирку по одной капле добавляют хлорную воду, каждый раз хорошо взбалтывая ее содержимое. При наличии в растворе иодид-ионов идет реакция

2I– + Cl2     I2 + 2Cl–,

которая сопровождается появлением характерной для I2  фиолетовой окраски бензольного или хлороформного слоя.

Открытие анионов III группы

Обнаружение нитрит-ионов.  Обнаружению  нитрит-ионов  ме- шают ионы-окислители. Анионы-восстановители (I–) могут находить- ся в растворе вместе с нитрит-ионами только при pН≥7.

К  2–3  каплям  контрольного  раствора  добавляют  1–2  капли

2 М раствора HCl или CH3COOH и 2–3 капли раствора KI. Раствор бу- реет вследствие выделения I2.

2NO2– + 2I– + 4H+     I2 + 2NO + 2H2O.

При добавлении 1–2 капель крахмала появляется темно-синяя окраска.

Обнаружение нитрат-ионов. Обнаружению NO3–  мешают анио- ны-окислители (NO2–). Если присутствие NO2–  в растворе доказано, его необходимо удалить следующим образом. В 4 каплях анализируе- мого раствора растворяют около 0,1 г карбамида, после чего получен-

ную смесь по каплям прибавляют к 2–4 каплям 2 н. раствора H2SO4.

2NO2– + 2H+ + CO(NH2)2     CO2↑ + 2N2↑ + 3H2O

Каждую следующую каплю прибавляют только после того, как закончится бурная реакция с предыдущей каплей. Когда весь раствор будет прибавлен, дают жидкости некоторое время постоять, после че- го отдельную порцию ее испытывают на нитрит-ион реакцией с KI в присутствии крахмала.

Если NO2– отсутствует, удобнее всего открывать NO3– реакцией с дифениламином. При выполнении ее в пробирку добавляют 4–5 ка- пель контрольного раствора, смачивая им стенки пробирки, затем весь раствор выливают из пробирки. По стенке пробирки, смоченной кон- трольным раствором, аккуратно пускают каплю дифениламина, при-

готовленного на концентрированной серной кислоте. Появление ин- тенсивной синей окраски указывает на присутствие NO3–. Большие количества I– могут помешать этой реакции.

NO3– + (C6H5)2NH  продукт синего цвета

Пример оформления отчета о лабораторной работе

Дата