88737

Характерные реакции на катионы ІІІ аналитической группы. Привести примеры. Указать аналитические сигналы, условия проведения реакции

Контрольная

Химия и фармакология

Характерные реакции на катионы ІІІ аналитической группы: Аl3 Реакция с раствором аммиака при нагревании: АlCl3 3 NH4ОН → АlОН3↓ 3 NH4Cl выпадает белый желатино-образный осадок который растворяется при добавлении гидроксида натрия или соляной кислоты Реакция с ализарином С14Н6О2ОН при кипячении....

Русский

2015-05-03

101 KB

1 чел.

1. Характерные реакции на катионы ІІІ аналитической группы. Привести примеры. Указать аналитические сигналы, условия проведения реакции.

К третьей аналитической группе относятся катионы Аl3+, Cr3+, Fe3+, Fe2+, Ni2+, Со2+, Mn2+, Zn2+, Ti4+. Они осаждаются из нейтральных или щелочных растворов (рН = 7-9) общим групповым реагентом – сульфидом аммония (NH4)2S в виде нерастворимых в воде сульфидов (Fe2S3, FeS, NiS, СоS, ZnS) и гидроксидов (Аl(OH)3, Cr(OH)3, TiO(OH)2).

Характерные реакции на катионы ІІІ аналитической группы:

Аl3+

Реакция с раствором аммиака при нагревании: АlCl3 + 3 NH4ОН Аl(ОН)3 + 3 NH4Cl / выпадает белый желатинообразный осадок, который растворяется при добавлении гидроксида натрия или соляной кислоты

Реакция с ализарином С14Н6О2(ОН) при кипячении и в присутствии раствора аммиака / образуется так называемый алюминиевый лак интенсивно красного цвета

Реакция с моногидрофосфатом натрия: Al3+ + PO43–  AlPO4 / образуется белый осадок

Реакция с 8-оксихинолином при рН=5: Al3+ + 3 С9Н6N(ОН) 9Н6NО)3Al / образуется зеленовато-желтый кристаллический осадок оксихинолята алюминия

Cr3+

Окисление Cr3+ в Cr6+ при нагревании: Cr2(SO4)3 + 3 H2O2 + 10 NaOH 2 Na2CrO4 + 8 H2O / окраска раствора переходит из сине-зеленой в желтую

С NH3, NaOH, Na2HPO4 ионы хрома (3+) ведут себя подобно ионам алюминия (3+)

Fe3+

Реакция с гексацианоферратом (II) калия в кислой среде: 4 Fe3+ + 3 [Fe(CN)6]4–  Fe4[Fe(CN)6]3  / выпадает темно-синий осадок берлинской лазури

Реакция с роданидом калия: Fe3+ + 3 SCN  Fe(SCN)3 / появляется кроваво-красное окрашивание раствора

С NH3, NaOH образуется буро-красный осадок Fe(ОН)3, растворимый в кислотах

С Na2HPO4 образуется желтовато-белый осадок фосфата железа FeРО4

Реакция с ацетатом натрия на холоду / появляется темно-красное окрашивание за счет образования комплексных ионов гексаацетата железа (III) [Fe3(CH3COO)6(OH)2]+

Fe2+

Реакция с гексацианоферратом (III) калия в кислой среде: 3 Fe2+ + 2 [Fe(CN)6]3–  Fe3[Fe(CN)6]2  / выпадает осадок турнбулевой сини

Реакция с диметилглиоксимом в щелочной среде / образуется растворимый комплекс диметилглиоксимата железа розово-красного цвета

Ni2+

Реакция с едкой щелочью и хлорной водой при нагревании: Ni2+ + 2 OH  Ni(OH)2; 2 Ni(OH)2 + Br2 + 2 OH  2 Ni(OH)3 + 2 Br / образование зеленого осадка гидроксида никеля (II), который затем окисляется в черно-бурый осадок гидроксида никеля (III)

Реакция Чугаева – реакция соли никеля с диметилглиоксимом в присутствии раствора аммиака / образуется яркий розово-красный осадок внутрикомплексной соли диметилглиоксимата никеля

Со щелочами катион никеля дает зеленый осадок Ni(OH)2

Со2+

Реакция с нитритом калия в присутствии уксусной кислоты:

KNO2 + CH3COOH HNO2 + CH3COOK;

Со2+ + HNO2 + CH3COOH  Со3+ + NO + H2O + CH3COO;

Со3+ + 6 NO2 + 3 K+  K3[Co(NO2)6] / образуется желтый кристаллический осадок гексанитрокобальтата (III) калия

Реакция с роданидом аммония: Со2+ + 4 SCN  [Со(SCN)4]2– / появляется синее окрашивание раствора

Реакция с тетрароданомеркуриатом аммония или калия в присутствии уксусной кислоты: Со2+ + [Hg(SCN)4]2–  Сo[Hg(SCN)4] / образуются темно-синие кристаллы тетрароданомеркуриата кобальта

Со щелочами ионы кобальта образуют синий осадок основной соли кобальта, который при нагревании переходит в розовый гидроксид кобальта

Mn2+

Реакция с гидроксидом натрия и перекисью водорода: Mn2+ + Н2О2 + 2 ОН Н2MnО3 + Н2О/ в бесцветном растворе образуются нерастворимые соли марганца (4+), окрашенные в бурый цвет

Реакция окисления Mn2+ до MnО4 в кислой среде: 2 Mn2+ + 5 PbO2 + 4 H+  2 MnО4 + 5 Pb2+ + 2 H2O / бесцветный раствор приобретает фиолетово-красный цвет

Zn2+

При пропускании через раствор соли цинка сероводорода (в присутствии ацетатно-уксусной буферной смеси) выпадает белый осадок сульфида цинка: Zn2++H2SZnS+2H+

Реакция с гексацианоферратом (II) калия при нагревании: 3 Zn2+ + 2 К+ + 2 [Fe(CN)6]4–  Zn3К2[Fe(CN)6]2  / образуется белый осадок

Микрокристаллоскопическая реакция с хлоридом ртути (II) и роданидом аммония в кислой среде: Zn2+ + [Hg(SCN)4]2–  Zn[Hg(SCN)4] / образуется белый осадок в виде характерных дендритов

При действии щелочей образуется белый осадок Zn(ОН)2

Ti4+

Реакция с перекисью водорода в кислой среде / появляется оранжево-желтое окрашивание из-за образования соединения H2[TiO2(SO4)2]; при добавлении фторида аммония окраска исчезает, поскольку образуется комплексное соединение титана [TiF6]2–

В водных растворах соли титана гидролизуются; при кипячении растворов Ti4+ выпадает осадок β-титановой кислоты H2TiO3. Реакция позволяет отделить ионы Ti4+ от других катионов IIIгруппы.

2. Автопротолиз воды. Понятие о рН растворов. Рассчитать рН и рОН 0,1 моль/дм³ раствора НСООН.

Автопротолиз обратимый процесс образования равного числа катионов и анионов из незаряженных молекул жидкого индивидуального вещества за счет передачи протона от одной молекулы к другой. В случае воды образуется равное число протонов (ионов водорода Н+) и гидроксид-ионов (ОН): Н2О Н+ + ОН;

Ионы водорода образуют с молекулами воды комплексный ион гидроксония (Н+·Н2О или Н3О+). Однако ради упрощения записи вместо ионов гидроксония обычно упоминают ионы водорода.

Применив закон действующих масс к приведенному уравнению, получаем выражение для константы электролитической диссоциации воды:

Константа Kw, равная произведению концентраций протонов и гидроксид-ионов, называется ионным произведением воды. Она является постоянной не только для чистой воды, но также и для разбавленных водных растворов веществ.

В нейтральной среде [H+] = [OH] = 10−7моль/л. При концентрации [H+] > 10−7 моль/л (соответственно, концентрации [OH] < 10−7 моль/л) среда будет кислой; При концентрации [OH] > 10−7 моль/л (соответственно, концентрации [H+] < 10−7 моль/л) — щелочной.

Обычно вместо значения [H+] используют отрицательный логарифм этой величины, называемый показателем водородных ионов (рН) или водородным показателем: рН = –lg [H+].

Для чистой воды рН = рОН = 7; рН + рОН = 14; в кислой среде рН < 7; в щелочных – рН > 7.

Запишем уравнение диссоциации муравьиной кислоты:

НСООН НСОО +  Н+; Ка = 1,8·10-4

Допустим, что в ходе реакции образовывается по х моль/дм³ ионов НСОО и  Н+ (т.к. [НСОО] = [Н+]) и расходуется х моль/дм³ муравьиной кислоты , тогда [НСООН] = (0,1 – х) моль/дм³

Подставим равновесные концентрации исходного вещества и продуктов реакции в выражение для константы реакции:

.

Найдем х, учитывая, что х<<0,1 и в выражении (0,1 – х) им можно пренебречь:

рН = –lg [H+] = –lg х = –lg 4,2·10-3 = 2,37;

рОН = 14 – рН = 14 – 2,37 = 11,63

Ответ: рН = 2,37; рОН = 11,63

3. В какой последовательности будут осаждаться из раствора сульфат-ионы SO42– и оксалат-ионы C2O42– при добавлении раствора CaCl2. Написать реакции осаждения и выражения ПР для осадков.

Растворимость BaSO4 в воде при 25º С равна 1,0·10³ (моль/дм³). Определить произведение растворимости BaSO4.

Запишем реакции осаждения и выражения ПР для осадков:

Ca2+ + SO42–  CaSO4; ПР = [Ca2+][SO42–] = 2.5·10-5

Ca2+ + C2O42–  CaC2O4; ПР = [Ca2+][C2O42–] = 2.3·10-9

Из уравнений выразим равновесные концентрации ионов кальция:

[Ca2+] = 2.5·10-5 / [SO42–]

[Ca2+] = 2.3·10-9 / [C2O42–]

Из уравнений видно, что при одинаковых концентрациях сульфат-ионов и оксалат-ионов для осаждения CaC2O4 требуется гораздо меньшая концентрация ионов кальция, чем для осаждения CaSO4. Следовательно, первым осаждается CaC2O4, а затем CaSO4

Запишем выражение произведения растворимости BaSO4, используя растворимость ионов (s):

ПР = s(Ba2+)·s(SO42–).

При растворении BaSO4 образуется равное количество ионов бария и сульфат-ионов, т.е. s(Ba2+) = s(SO42–) = 1,0·10³ моль/дм³

Таким образом, ПР = s(Ba2+s(SO42–) = 1,0·10³ · 1,0·10³ = 1,0·10–6

Ответ: ПРBaSO4 = 1,0·10–6

4. Окислительно-восстановительные потенциалы. Стандартный, реальный потенциал. Привести математическое выражение уравнения Нернста. Пояснить физический смысл входящих в выражение величин.

Задача. Обосновать возможность протекания реакции окисления иона железа (ІІ) дихроматом калия. Сделать необходимые расчеты.

 

Окислительно-восстановительный потенциал (редокс-потенциал) – мера способности химического вещества присоединять электроны (восстанавливаться). Окислительно-восстановительный потенциал выражают в вольтах (В). Окислительно-восстановительный потенциал определяют как электрический потенциал, устанавливающийся при погружении платины или золота (инертный электрод) в окислительно-восстановительную среду, то есть в раствор, содержащий как восстановленное соединение (Ared), так и окисленное соединение (Aox). Если полуреакцию восстановления представить уравнением:

Aox + n·e− Ared,

то количественная зависимость окислительно-восстановительного потенциала от концентрации (точнее активностей) реагирующих веществ выражается уравнением Нернста.

где Е – окислительно-восстановительный потенциал, В;

Е0 – нормальный (стандартный) окислительно-восстановительный потенциал, В;

 R – универсальная газовая константа;

К – абсолютная температура раствора, К;

 n – число электронов, участвующих в реакции;

 F – число фарадея;

 – концентрация окислителя;

– концентрация восстановителя.

Нормальный (стандартный) окислительно-восстановительный потенциал – потенциал системы, в которой концентрации окислителя и восстановителя равны 1.

В нестандартных условиях, когда хотя бы одна из концентраций не равна 1 моль/л, определяемый уравнением Нернста потенциал отличается от стандартного. Потенциал в нестандартных условиях часто называют реальным потенциалом.

Стандартные потенциалы полуреакций для реакции окисления иона железа (ІІ) дихроматом калия следующие:

ЕFe3+/Fe2+ = +0.771 B; ЕCr2O72-/2Cr3+ = +1.33 B

Поскольку ЕCr2O72-/2Cr3+ > ЕFe3+/Fe2+, то в реакции роль окислителя будет выполнять дихромат калия, а роль восстановителя – ионы железа (ІІ).

Используя значения стандартных потенциалов полуреакций, рассчитаем константу реакции

6 Fe2+ + Cr2O72– + 14 H+  6 Fe3+ + 2 Cr2+ + 7 H2O

Как видим, константа реакции гораздо больше 0, следовательно, реакции окисления иона железа (ІІ) дихроматом калия возможна.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

13929. Международное гуманитарное право 105.5 KB
  Цели урока: привлечь внимание к последствиям чрезмерного насилия в период вооруженных конфликтов; дать школьникам знания об основополагающих принципах и нормах гуманитарного права способствующих пониманию учащихся необходимости регулирования поведения участнико...
13930. Трудовое право 41.5 KB
  Цель: Закрепить знания полученные по теме Трудовое право понятия нормативные документы и т.п.. Формировать навыки и умения применения теоретических знаний в практических ситуациях умение пользоваться документами. Формировать коммуникативные навыки общения при
13931. Повторення Я, моя сім’я і друзі 41.5 KB
  Outline for the lesson of English for 11thgraders. Lesson 1 Topic Revision. I my Family and Friends Тема Повторення Я моя сім’я і друзі Підтема: Знов у школу. Мета: Ознайомити учнів з завданнями навчання в 11 класі структурою підручника спрямувати на систематичну творчу роботу протягом року. Практикува...
13932. Календарно-обрядові пісні весняного циклу. Веснянка «Весняночка-паняночка» 81 KB
  УРОК № 1 Тема.Календарнообрядові пісні весняного циклу. Веснянка Весняночкапаняночка. Мета:ознайомити учнів з українськими народними піснями та їх видами різновидами й видами календарнообрядових пісень; виховувати повагу до народних звичаїв і традицій естет
13933. Lesson. Ми – одинадцятикласники. План-конспект уроку з англійської мови для учнів 11-х класів 51.5 KB
  Outline for the lesson of English for 11thgraders. Lesson 2 Планконспект уроку з англійської мови для учнів 11х класів. Урок 2 Тема Повторення Я моя сім’я і друзі Підтема: Ми – одинадцятикласники. Мета: Практикувати учнів у зв’язних монологічних та діалогічних висловлюваннях за темою
13934. Календарно-обрядові пісні літнього циклу. «Пісенька житнього віночка» 96.5 KB
  УРОК № 2 Тема.Календарнообрядові пісні літнього циклу. Пісенька житнього віночка. Мета:ознайомити учнів із календарнообрядовими піснями літнього циклу; розвивати навички виразного читання аналізу купальських жниварських пісень; виховувати повагу до людської п
13935. Державна служба. Поняття Дисциплінарне провадження 258 KB
  Дисциплінарне провадження - процедура розгляду в Дисциплінарній комісії АПУ фактів неналежного виконання аудитором (аудиторською фірмою) професійних обовязків, та вибір заходів впливу на аудитора (аудиторську фірму) у формі стягнення.
13936. Календарно-обрядові пісні зимового циклу. «Ой хто, хто Миколая любить», «Добрий вечір тобі, пане господарю!», «Щедрик, щедрик, щедрівочка» 60.5 KB
  УРОК № 3 Тема.Календарнообрядові пісні зимового циклу. Ой хто хто Миколая любить Добрий вечір тобі пане господарю Щедрик щедрик щедрівочка. Мета:ознайомити учнів із календарнообрядовими піснями зимового циклу; розвивати навички виразного читання й ана
13937. Форматування диску 20.06 KB
  Урок №16 Тема: Форматування диску. Мета: Теоретичні та практичні аспекти форматування диску. Програмне забезпечення для виконання форматування. Хід уроку Перевірка домашнього завдання. Усне опитування. Мотивація навчання. Для того щоб записат...