Как открыть ион cl ответ подтвердить уравнениями реакций

Лекция 5. Классификация анионов.

Классификация анионов на аналитические группы:

Первая аналитическая группа анионов:SO42-, SO32-. S2O32-, CO32-, SiO32-, PO43-

Все анионы первой группы образуют соли бария, нерастворимые в воде, но растворимые в разбавленных кислотах ( за исключением сульфата бария).Поэтому групповым реактивом первой группы является хлорид бария в нейтральном или слабо щелочном растворе. Серебряные соли, образуемые анионами 1 группы, в отличие от 2 группы растворимы в разбавленных кислотах, а сульфат серебра даже в воде.

Большинство солей серной кислоты хорошо растворяется в воде. К нерастворимым относятся только сульфаты бария, стронция, кальция, свинца. Сульфит-ион в растворе неустойчив и постепенно окисляется до сульфат-иона. К растворимым тиосульфатам относятся соли щелочных металлов, стронция, цинка, кадмия. Из средних солей угольной кислоты растворимы только карбонаты натрия, кадмия и аммония. Соли фосфорной кислоты в основном в воде нерастворимы. Исключение составляют фосфаты щелочных металлов и аммония и дигидрофосфаты щелочноземельных металлов. Все фосфаты растворяются в минеральных кислотах, а многие (кроме фосфатов железа и аммония) также в уксусной кислоте. Из силикатов растворимы в воде лишь соли щелочных металлов метакремниевой кислоты, которые называются «растворимыми стеклами». Водные растворы этих солей вследствие гидролиза имеют сильно щелочную реакцию. Часть нерастворимых силикатов разлагается минеральными кислотами с образованием свободных кремниевых кислот. Все анионы первой группы в растворах бесцвет.

Объектами качественного анализа на присутствие анионов 1 группы являются почвы, природные воды, растения, биологические жидкости.

Реакции анионов первой группы:

Анионы второй аналитической группы: Cl-, Br-, I-, S2-

Большинство солей, образуемых анионами второй группы, растворимы в воде.

Исключение составляют соли серебра, ртути и свинца. Групповой реактив на вторую группу анионов — нитрат серебра в присутствии азотной кислоты, который образует с анионами второй группы серебряные соли, не растворимые в воде и, в отличие от анионов первой группы, не растворимые в разбавленной азотной кислоте.

Хлорид бария, групповой реактив анионов первой группы, анионы второй группы не осаждает. Все анионы второй группы бесцветны.

Хлорид — ионы всегда присутствуют в почвах и в природных водах. Количество хлорид-ионов в питьевой воде не должно превышать 40мг на 1 литр. Многие хлориды используются в качестве удобрений: хлорид аммония и калия, сильвинит (KCI•NaCI) каинит (КСI•МgSО4•ЗН2О). Хлорид натрия (поваренная соль) обязательный компонент рациона человека и животных, является активатором многих пищеварительных ферментов. Соляная кислота, содержащаяся в желудочном соке млекопитающих, участвует в процессе переваривания белков, активируя фермент пепсин. Хлориды бария и ртути (II) применяют как сельскохозяйственные яды. Иодид-ионы содержатся в питьевой воде и продуктах питания и играют огромную роль в процессах жизнедеятельности. Большое количество йода накапливается в щитовидной железе, секретирующей йодсодержащие гормоны. Бромиды используются в медицине как средства, успокаивающие центральную нервную систему. Сероводород образуется при разложении белковых соединений. Он очень ядовит, его вдыхание может вызвать потерю сознания и паралич дыхательного центра. Поэтому все работы с сероводородом проводятся под тягой.

Реакции анионов второй группы:

Анионы третьей аналитической группы: NO3-, NO2-

Соли анионов третьей аналитической группы, включая бариевые и серебряные, хорошо растворимы в воде. Поэтому группового реактива на анионы этой группы нет. Для открытия нитрат- и нитрит-ионов применяют не реакции осаждения, а окислительно-восстановительные реакции, в которых эти анионы выступают как активные окислители. Нитраты образуются в большом количестве в природе в результате нитрификации, т.е. процесса биологического превращения аммиака в окисленные неорганические соединения. Этот процесс происходит в почве и воде и осуществляется бактериями — нитрификаторами. Промежуточным продуктом химических реакций окисления аммиака являются нитриты, а конечным — нитраты. В результате этого нитраты всегда содержатся в природных водах. Предельно допустимое содержание нитратов в питьевой воде составляет 20 мг/л. Содержание нитритов в питьевой воде вообще не допустимо. Однако в результате применения больших количеств аммонийных удобрений происходит накопление и нитратов и нитритов в почвах, водах и продукции растениеводства. Кроме того, нитраты широко используются в консервной и мясоперерабатывающей промышленности в качестве добавок, сохраняющих цвет продукции. Токсическое действие нитратов и нитритов обусловлено блокадой железа в железосодержащих дыхательных ферментах, что приводит к острой гипоксии тканей и может закончиться летально. Поэтому овощи, фрукты, колбасы, копчености, консервы мясные и плодоовощные подлежат обязательному анализу на содержание нитратов и нитритов.

Реакции анионов 3 группы:

Вопросы для самопроверки:

1. Что лежит в основе разделения анионов на группы и чем каждая характеризуется?

2. Чем существенно отличается анализ катионов от анализа анионов, какую роль играют групповые реактивы?

3. Как открывается ион SO42- в присутствии других ионов первой группы? Ответ пояснить.

4. Как открыть ион Cl- ? Ответ подтвердить уравнениями реакций.

РЕАКЦИИ ОБНАРУЖЕНИЯ АНИОНОВ ІІ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ГРУППЫ В РАСТВОРЕ

Цель работы: качественные реакции обнаружения различных ионов с целью их последующей идентификации из смеси.

Приборы и реактивы: штатив с пробирками, растворимые хлориды, бромиды и йодиды.

О п ы т 1. Обнаружение Cl — -ионов

1. Реакция с нитратом серебра. Нитрат серебра образует с анионом Сl — белый творожистый осадок, который не растворяется в разбавленных кислотах, хорошо растворяется в растворе аммиака с образованием растворимого малодиссоциированных комплексного соединения ‑ аммиаката серебра:

Когда на комплексный ион действует азотная кислота, он разлагается, и хлорид серебра снова выпадает в осадок:

Хлорид серебра растворяется также в растворах тиосульфата и цианида натрия с образованием очень устойчивых комплексных ионов [Ag₂(S₂O₃)₂] 2- , [Ag(CN)₂] — .

Выявлению иона Сl — нитратом серебра мешают ионы Вr — . В отличие от хлорида серебра (ДР_AgCl = 1,56·10 -10 ) йодид серебра практически нерастворимый в растворе аммиака (ДP_AgI = l,5·10 -16 ), а бромид серебра (ДР_АgВr = 7,7·10 -13 ) растворяется в растворе аммиака и мешает выявлению Сl — нитратом серебра. Чтобы уменьшить растворимость бромида серебра, осадки AgCl, AgBr, AgI обрабатывают 12 -процентным раствором карбоната аммония (NH₄)₂CO₃, и тогда только хлорид серебра перейдет в раствор в виде растворимой комплексной соли [Ag(NH₃)₂]Cl. После отделения осадка в центрифугата раствором бромида калия обнаруживают ион С1 — . В присутствии ионов С1 — выпадает желтый осадок бромида серебра.

Выполнение реакции. В пробирку наливают раствор хлорида натрия объемом 1 cм 3 , добавляют раствор нитрата серебра объемом 1 cм 3 . Осадок отделяют центрифугированием, растворяют его в растворе аммиака и ‑ действием 2 н раствором азотной кислоты объемом 1 cм 3 обнаруживают ион С1 — .

2. Реакция с сильным окислителем. Сильные окислители с высоким окислительным потенциалом окисляют хлорид-ионы в свободный хлор. Оксид марганца (IV) МnО₂, оксид свинца (IV) РbO₂, перманганат калия окисляют хлорид ‑ ион в кислой среде с уравнением:

Анионы І — , Br — мешают проведению этой реакции.

Выполнение реакции (ОПЫТ ПРОВОДЯТ ПОД ТЯГОЙ!). В пробирку наливают раствор хлорида натрия объемом 1 см 3 и добавляют раствор перманганата калия объемом 1 см 3 , наблюдают обесцвечивание раствора и выделение газа.

О п ы т 2. Обнаружение Вr — -ионов

1. Реакция с нитратом серебра. Нитрат серебра образует с анионами Вr — желтоватый осадок бромида серебра AgBr, который не растворяется в азотной кислоте, а. растворяется в гидроксиде аммония, тиосульфат натрия и цианида калия с образованием таких комплексных соединений: [Ag(NH₃)₂]Br, Na₂[Ag₂(S₂O₃)₂], K[Ag(CN)₂].

Выполнение реакции. В пробирку наливают раствор бромида натрия объемом 1 cм 3 , добавляют раствор нитрата серебра объемом 1 cм 3 . Осадок растворяют в растворе аммиака и тиосульфате натрия.

2. Реакция с сильным окислителем. Сильные окислители (дихромат калия, перманганат калия) окисляют бромиды до свободного брома:

Выполнение реакции. В пробирку наливают раствор бромида натрия объемом 1 см 3 и добавляют раствор перманганата калия объемом 1 см 3 , наблюдают изменение цвета раствора.

О п ы т 3. Обнаружение I — -ионов

1. Реакция с нитратом серебра. Нитрат серебра образует с анионом I — желтый осадок йодида серебра, не растворяется в азотной кислоте и гидроксиде аммония (этим он отличается от хлоридов и бромидов), а растворяется в тиосульфате натрия и цианида калия:

Выполнение реакции. В пробирку наливают раствор йодида натрия объемом 1 cм 3 , добавляют раствор нитрата серебра объемом 1 cм 3 . Осадок растворяют в тиосульфате натрия.

2. Реакция с солями свинца. Соли свинца образуют с анионом I — золотистый осадок йодида свинца, который хорошо растворяется в горячей воде:

Выполнение реакции. В пробирку наливают раствор йодида натрия объемом 1 cм 3 , добавляют раствор растворимой соли свинца объемом 1 cм 3 . Осадок растворяют горячей воде.

О п ы т 4. групповая реакция на анионы ІІ аналитической группы

Реакция с нитратом серебра. Нитрат серебра образует с анионами Сl — , Вr — , I — белый творожистый, желтоватый и желтый осадки, соответственно, хлорида, бромида и йодида серебра. Все осадки не растворяются в азотной кислоте и растворюется в тиосульфате натрия и цианида калия. В гидроксиде аммония хлориды и бромиды растворяются, а йодид – нет.

Выполнение реакции. В три пробирки с растворами хлорида, бромида и иодида калия добавьте раствор нитрата серебра (примерно 1/3 от объема растворов соли). Наблюдайте образование белого, желтоватого и желтого осадков. Добавьте в пробирки с осадками избыток раствора аммиака и перемешайте. Обратите внимание, что осадки хлорида и бромида серебра полностью растворяются в аммиаке, а иодид серебра – практически не растворяется. Напишите молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций.

Результаты опытов оформить в виде таблицы:

Ионные реакции. Обнаружение сульфат-ионов и хлорид-ионов

Опыт 1. «Обнаружение сульфат-ионов SO₄ 2– ».
Выполнение работы:
В одну пробирку налили раствор сульфата натрия, в другую — раствор сульфата калия и прибавили в каждую раствор хлорида бария. В обеих пробирках выпал белый мелкокристаллический осадок:

Для обнаружения ионов бария можно воспользоваться следующими реактивами:

Сущность обнаружения ионов с помощью реактива заключается в специфичности некоторых реакций, когда они сопровождаются разливными аналитическими сигналами: выделением газа или выпадением осадка определенного цвета.

Опыт 2. «Обнаружение хлорид-ионов Cl – »
Выполнение работы:
Уравнения диссоциации солей нитрата серебра и хлорида натрия:

AgNO₃ ⇔ Ag + + NO₃ – ;
NaCl ⇔ Na + + Cl – .

Нерастворимые хлориды серебра и свинца. Присутствие ионов Cl – в растворе хлорида натрия можно доказать при помощи нитрата серебра:

образуется белый творожистый осадок.

Опыт 3. «Обнаружение сульфат ионов SO₄ 2– и хлорид ионов Cl – »
Выполнение работы:
Для обнаружения в пробирках хлорида калия и сульфата магния воспользуемся следующим планом: Раствор из одной пробирки отлили в другую пробирку так, чтобы в каждой было примерно одинаковое количество раствора. В одну пробирку прильем немного раствора нитрата свинца (II), в другую раствор хлорида бария. Смотрим, в какой из пробирок выпал осадок, если в одной, то значит, здесь был раствор хлорида калия, если в двух — сульфат магния.
В пробирку, где был второй исходный раствор, прильем немного раствора нитрата свинца и убедимся в правильности наших рассуждений, что если тогда выпали осадки ВаSO₄ и РbSO₄ и в пробирке находится MgSO₄, то сейчас выпал осадок PbCl₂ и в этой пробирке находится КСl. Или наоборот. Тогда выпал осадок РbCl₂, а сейчас выпал осадок РbSO₄.

Опыт 4. Качественный состав хлорида бария, сульфата магния и карбоната аммония.
Выполнение работы:
а) Проделаем реакции, подтверждающие качественный состав ВаCl₂.
Раствор из пробирки разделим пополам и перельем в 2 пробирки.
Докажем присутствие ионов Ва 2+ — прильем в одну пробирку разбавленную серную кислоту, выпадает белый осадок:

Докажем присутствие ионов Cl – — прильем в другую пробирку раствор нитрата серебра, выпадет белый осадок:

б) Проделаем реакции, подтверждающие качественный состав MgSO₄.
Раствор из пробирки разделим пополам и перельем в 2 пробирки.
Докажем присутствие ионов Mg 2+ — прильем в одну пробирку раствор NаОН, выпадает белый осадок:

Докажем присутствие нонов SO₄ 2– — прильем в другую пробирку раствор хлорида бария, выпадет белый осадок:

в) Проведем реакции, подтверждающие качественный состав (NH₄)₂CO₃.
Раствор из пробирки разделим пополам и перельем в две пробирки. Докажем присутствие ионов NH₄ + прильем в пробирку раствор NаОН, почувствуем запах аммиака:

Докажем присутствие ионов СО₃ – — прильем в пробирку раствор НСl, будет выделяться газ: