Напишите уравнение качественной реакции на катион бария

Качественная реакция на катион бария Ва 2+ и сульфат анион SO₄ 2-

При взаимодействии раствора, содержащего катионы бария Ва 2+ с растворимыми сульфатами или серной кислотой, содержащими анионы SO₄ 2- , образуется белый мелкодисперсный осадок BaSO₄, нерастворимый в H₂O и HNO₃.

Эта реакция является качественной на катион бария Ва 2+ и сульфат анион SO₄ 2-

Оборудование

Пробирки, штатив для пробирок.

Техника безопасности

Следует соблюдать правила работы с химическими реактивами.

Частные реакции катионов третьей аналитической группы

Реакции катиона бария Ba 2+

1. Реакция окрашивания пламени. Летучие соли бария окрашивают пламя газовой горелки в желто-зеленый цвет. Реакция является фармакопейной.

Выполнение реакции. Соль бария (лучше BaCl₂ ) смачивают хлороводородной кислотой и вносят в основание пламени на тонкой платиновой проволоке или на грифеле, а затем переводят в зону пламени с наивысшей температурой.

2. Разбавленная серная кислота H₂SO₄ и растворимые сульфаты выделяют даже из очень разбавленных растворов осадок сульфата бария:

BaCl₂ + H₂SO₄ BaSO₄↓ + 2HCl

Ba 2+ + SO₄ 2- BaSO₄↓

Осадок не растворяется в кислотах и щелочах. Реакция является фармакопейной.

Выполнение реакции. К одной капле раствора соли бария добавляют одну каплю разбавленной серной кислоты.

3. Карбонат аммония (NH₄)₂CO₃ или другой растворимый карбонат с солями бария дает белый осадок карбоната бария:

BaCl₂ + (NH₄)₂CO₃ BaCO₃↓ + 2NH₄Cl

Ba 2+ + CO₃ 2- BaCO₃↓

Осадок растворим в разбавленных минеральных кислотах и в уксусной кислоте (но не в серной, так как в этом случае образуется нерастворимый сульфат бария). Осаждение следует вести в слабощелочной среде, лучше в аммиачной.

Выполнение реакции. В пробирку помещают 2 капли раствора BaCl₂ или Ba(NO₃)₂, добавляют 1 каплю разбавленного раствора аммиака и 2 капли раствора карбоната аммония.

4. Хромат калия K₂CrO₄ или натрия Na₂CrO₄ осаждает из нейтральных или уксуснокислых растворов бариевой соли хромат бария желтого цвета:

BaCl₂ + K₂CrO₄ BaCrO₄

Ba 2+ + CrO₄ 2- BaCrO₄

Выполнение реакции. К одной капле раствора бариевой соли добавляют 1 каплю раствора хромата калия.

5. Дихромат калия K₂Cr₂O₇ осаждает из растворов солей бария также желтый осадок BaCrO₄:

2BaCl₂ + K₂Cr₂O₇ + H₂O 2BaCrO₄ + 2HCl

2Ba 2+ + Cr₂O₇ 2- + H₂O 2BaCrO₄ +

Осадок BaCrO₄ растворим в сильных кислотах, поэтому реакция не доходит до конца (сильная кислота HCl образуется в результате самой реакции). Если к раствору добавить ацетат натрия, хлороводородная кислота будет замещена слабой уксусной кислотой

CH₃COONa + HCl CH₃COONa +NaCl

И реакция практически дойдет до конца.

Выполнение реакции. К 1-2 каплям раствора бариевой соли добавляют 2 капли раствора ацетата натрия и 2 капли раствора дихромата калия.

6. Оксалат аммония (NH₄)₂C₂O₄ образует с солями бария белый осадок, растворимый в хлороводородной и азотной кислотах, а в уксусной кислоте только при кипячении:

BaCl₂ + (NH₄)₂C₂O₄ Ba C₂O₄↓ + 2NH₄Cl

Ba 2+ + C₂O₄ 2- Ba C₂O₄↓

Выполнение реакции. К 2 каплям раствора соли бария добавляют 2 капли раствора оксалата аммония.

Реакции катиона Ca 2+

1. Реакция окрашивания пламени. Летучие соли кальция окрашивают бесцветное газовое пламя в кирпично-красный цвет. Реакция является фармакопейной.

Выполнение реакции. Реакция выполняется так же, как описано для катиона бария.

2. Разбавленная серная кислота H₂SO₄ образует с ионом кальция белый осадок сульфата кальция:

CaCl₂ + H₂SO₄ CaSO₄↓ + 2HCl

Ca 2+ + SO₄ 2- СaSO₄↓

Вследствие достаточно высокой растворимости сульфата кальция (2 г/л) осаждение возможно только из достаточно концентрированных растворов солей кальция. Более полное осаждение сульфата происходит при добавлении к раствору этилового спирта.

Выполнение реакции. К 3 каплям раствора соли кальция добавляют 3-4 капли разбавленной серной кислоты. К помутневшему раствору приливают 8-10 капель этилового спирта. Наблюдают выделение осадка.

3. Карбонат аммония (NH₄)₂CO₃ осаждает карбонат кальция в виде осадка белого цвета:

CaCl₂ + (NH₄)₂CO₃ CaCO₃↓ + 2NH₄Cl

Ca 2+ + CO₃ 2- CaCO₃↓

Для полного осаждения кальция необходим достаточный избыток осадителя. Осадок растворим в разбавленных минеральных кислотах и в уксусной кислоте. Осаждение следует проводить в аммиачной среде.

Выполнение реакции. В пробирку помещают 2 капли раствора соли кальция, добавляют 1 каплю разбавленного раствора аммиака и 2 капли раствора карбоната аммония.

4. Оксалат аммония (NH₄)₂C₂O₄ дает на холоду в нейтральных и слабощелочных растворах белый мелкокристаллический осадок оксалата кальция:

CaCl₂ + (NH₄)₂C₂O₄ CaC₂O₄↓ + 2NH₄Cl

Ca 2+ + C₂O₄ 2- CaC₂O₄↓

Осадок не растворим в уксусной кислоте, но легко растворим в минеральных кислотах. Реакцию с оксалатом аммония нельзя проводить в присутствии солей бария, так как ион Ba 2+ образует с оксалатом аммония белый осадок ВaC₂O_4.

Это наиболее важная качественная реакция иона Са 2+ . Она является фармакопейной.

Выполнение реакции. К 2 каплям раствора хлорида кальция добавляют 2 капли раствора оксалата аммония.

5. Гексацианоферрат (II) калия (желтая кровяная соль К₄[Fe(CN)₆]) с солями кальция образует в слабощелочной среде белый кристаллический осадок, нерастворимый в уксусной кислоте:

CaCl₂ + К₄[Fe(CN)₆] + NH₄Cl CaKNH₄[Fe(CN)₆] ↓ + 3KCl

Ca 2+ + K + + NH₄ + + [Fe(CN)₆] 3- CaKNH₄[Fe(CN)₆] ↓

В присутствии значительных количеств иона Ba 2+ не рекомендуется применять эту реакцию для открытия ионов Ca 2+ , так как ион Ba 2+ при достаточном количестве может дать осадок с К₄[Fe(CN)₆].

Выполнение реакции. В пробирку помещают 2 капли раствора хлорида кальция, добавляют 1 каплю раствора хлорида аммония и 2 капли раствора аммиака до щелочной реакции и нагревают 1-2 минуты на водяной бане. К горячему раствору прибавляют 5-6 капель 0,5 М раствора желтой кровяной соли. Вновь нагревают 2-3 минуты на водяной бане. Реакция менее чувствительна, чем с оксалатом аммония.

6. Микрокристаллоскопическая реакция. Разбавленная серная кислота образует с солями кальция иглообразные кристаллы СaSO₄*2H₂O.

Выполнение реакции. На предметное стекло помещают одну каплю раствора соли кальция и рядом одну каплю разбавленной серной кислоты. Соединяют стеклянной палочкой обе капли и слегка подсушивают (но не высушивают досуха!) над огнем до появления каемки по краям капли. Образующиеся кристаллы рассматривают под микроскопом.

Задания для самостоятельной работы

учащихся по теме:

«Катионы 3 аналитической группы, анализ смеси катионов 1,2,3 аналитических групп»

1.Какие катионы относятся к третьей аналитической группе . Назовите групповой реагент третьей аналитической группы.

2.Какую роль в организме человека играют ионы Ca 2+ ,Ba 2+ . Какие соли этих катионов используются в медицине.

3.Напишите в молекулярном и ионном виде реакции обнаружения на катион Ba 2+ .

4.Допишите реакцию взаимодействия:

а) Pb(NO₃)₂ + 2KOH

б) Pb(NO₃)₂ + K₂CrO₄

в) CaCl₂ + H₂SO₄

г) CaCl₂ + (NH₄)₂CO₃

д) CaCl₂ + (NH₄)₂C₂O₄

е) CaCl₂ + К₄[Fe(CN)₆] + NH₄Cl

5.На какой из катионов 3 аналитической группы проводится микроскопическая реакция. Опишите ее выполнение.

6.Какой катион второй группы при систематическом анализе смеси катионов 1,2,3 групп может оказаться вместе с катионами третьей группы

7.Почему сульфаты катионов третьей аналитической группы необходимо превращать в карбонаты

8.Какой реактив в качестве катализатора следует добавить в реакционную среду при взаимодействии серной кислоты и Са 2+ для полного осаждения продукта реакции?

9. В какой цвет окрашивают пламя горелки соли бария?

а) зеленый в) кирпично-красный

б) фиолетовый г) желто-зеленый

10.В каком реактиве растворяется осадок, образующийся в реакции хромата калия с солями бария?

Барий: способы получения и химические свойства

Барий Ba — щелочноземельный металл. Серебристо-белый, ковкий, пластичный. На воздухе покрывается темной оксидно-нитридной пленкой. Реакционноспособный. Сильный восстановитель;

Относительная молекулярная масса M_r = 137,327; относительная плотность для твердого и жидкого состояния d = 3,6; t_пл = 727º C; t_кип = 1860º C.

Способ получения

1. В результате взаимодействия оксида бария и кремния при 1200º С образуются силикат бария и барий:

3BaO + Si = BaSiO₃ + 2Ba

2. Оксид бария взаимодействует с алюминием при 1100 — 1200º С образуя барий и алюминат бария:

4BaO + 2Al = 3Ba + Ba(AlO₂)₂

3. В результате разложения гидрида бария при температуре выше 675º С образуется барий и водород:

Качественная реакция

Барий окрашивает пламя газовой горелки в желто — зеленый цвет.

Химические свойства

1. Барий вступает в реакцию с простыми веществами :

1.1. Барий взаимодействует с азотом при 200 — 460º С образуя нитрид бария:

1.2. Барий сгорает в кислороде (воздухе) при температуре выше 800º С, то на выходе будет образовываться оксид бария:

2Ba + O₂ = 2BaO

1.3. Барий активно реагирует при температуре 100 — 150º С с хлором, бромом, йодом и фтором . При этом образуются соответствующие соли :

1.4. С водородом барий реагирует при температуре 150 — 300º C с образованием гидрида бария:

1.6. Барий взаимодействует с серой при 150º С и образует сульфид бария:

Ba + S = BaS

1.7. Барий взаимодействует с углеродом (графитом) при 500º С и образует карбид бария:

Ba + 2C = BaC₂

2. Барий активно взаимодействует со сложными веществами:

2.1. Барий при комнатной температуре реагирует с водой . Взаимодействие бария с водой приводит к образованию гидроксида бария и газа водорода:

2.2. Барий взаимодействует с кислотами:

2.2.1. Барий реагирует с разбавленной соляной кислотой, при этом образуются хлорид бария и водород :

Ba + 2HCl = BaCl₂ + H₂ ↑

2.2.2. Реагируя с разбавленной азотной кислотой барий образует нитрат бария, оксид азота (I) и воду:

если азотную кислоту еще больше разбавить, то образуются нитрат бария, нитрат аммония и вода:

2.2.3. Барий вступает во взаимодействие с сероводородной кислотой при температуре выше 350 с образованием сульфида бария и водорода:

Ba + H₂S = BaS + H₂

2.3. Барий вступает в реакцию с газом аммиаком при 600 — 650º С. В результате данной реакции образуется нитрид бария и гидрид бария:

если аммиак будет жидким, то в результате реакции в присутствии катализатора платины образуется амид бария и водород:

2.4. Барий взаимодействует с оксидами :

Барий реагирует с углекислым газом при комнатной температуре с образованием карбоната бария и углерода:

2Ba + 3CO₂ = 2BaCO₃ + C