VI група катіонів

1. Реакції катіонів Ni²⁺

1.1. Їдкі луги при дії на солі нікелю утворюють осад гідроксиду,

розчинного у кислотах, гідроксиді і солях амонію. Запишіть спостереження і складіть рівняння проведених реакцій.

1.2. Гідроксид амонію при дії на іони Ni²⁺ спочатку осаджує основну сіль, яка потім розчиняється у надлишку реагенту:

NiCl₂ + NH₄OH = NiOHCl¯ + NH₄Cl,

NiOHCl + 7NH₄OH = [Ni(NH₃)₆](OH)₂ + NH₄Cl + 6H₂O.

Назвіть сполуки, які утворюються, і зафіксуйте їх колір.

1.3. Гідрофосфат натрію утворює з іонами Ni²⁺ осад ортофосфату нікелю, розчинний у кислотах і надлишку аміаку:

3NiCl₂ + 4Na₂HPO₄ = Ni₃(PO₄)₂¯+ 2NaH₂PO₄ + 6NaCl.

Який колір осаду? Який висновок можна зробити при порівнянні кольорів нерозчинних сполук і розчинів солей нікелю?

1.4. Реакція Чугаєва.

Диметилгліоксим (СН₃СNОН)₂ (реактив Чугаєва) взаємодіє з аміачним розчином солей Ni²⁺, утворюючи яскраво-червоний осад внутрішньокомплексної солі:

.

Це характерна якісна реакція на іони Ni²⁺. Визначенню заважає катіон Fe²⁺, який утворює з реактивом Чугаєва сполуку червоного забарвлення.

Для виконання реакції до 2–3 краплин розчину, який аналізується, додайте 3–5 краплин аміаку і 2–3 краплини спиртового розчину диметилгліоксиму.

2. Реакції катіонів Co²⁺

2.1. Їдкі луги і аміак виділяють з розчинів солей кобальту (ІІ) осад основної солі CoОНСl (напишіть рівняння реакцій), який розчиняється у кислотах і надлишку аміаку:

CoОНСl + 7NH₄OH = [Co(NH₃)₆](OH)₂ + NH₄Cl + 6H₂O.

Який колір має розчин? При стоянні осад змінює свій колір. Поясніть чому.

2.2. Гідрофосфат натрію реагує з катіонами Co²⁺ подібно іонам Ni²⁺. Зафіксуйте колір осаду та складіть рівняння реакції.

2.3. Характерною на катіони Co²⁺ є реакція “синього кільця”. До розчину солі кобальту (ІІ) додайте невелику кількість кристалів роданіду калію (натрію, амонію) і перемішайте. Утворюється роданідний комплекс:

CoCl₂ + 4NH₄SCN = (NH₄)₂[Co(SCN)₄] + 2NH₄Cl.

Додайте до розчину ізоаміловий спирт, який утворить на поверхні водного розчину органічний шар (кільце), забарвлений у синій колір. Виконанню реакції заважають катіони Fe³⁺, Cu²⁺, Hg₂²⁺ та інші. Катіони Fe³⁺ маскують додаванням сухого фториду натрію, а інші іони - розчином тіосульфату натрію. При цьому утворюються безбарвні комплекси.

3. Реакції катіонів Cu²⁺

3.1. Їдкі луги утворюють з іонами Cu²⁺ аморфний осад, який розчиняється в кислотах. Складіть рівняння реакцій і запишіть спостереження.

3.2. Гідроксид амонію осаджує катіони Cu²⁺ у вигляді основної солі:

2CuSO₄ + 2NH₄OH = (CuOH)₂SO₄¯+ (NH₄)₂SO₄ .

Який колір має осад?

При додаванні надлишку аміаку осад розчиняється за реакцією:

(CuOH)₂SO₄¯ + (NH₄)₂SO₄ + 6NH₄OН = 2[Cu(NH₃)₄]SO₄ + +8H₂O

з утворенням яскраво-синього аміакату міді. Чому при підкисленні розчину змінюється його забарвлення? Складіть рівняння реакції. Реакцію з надлишком аміаку можна розглядати як характерну на катіони Cu²⁺ . Проте слід зважати на те, що за умови присутності катіонів Ni²⁺ вони також утворюють подібний, хоча менш інтенсивно забарвлений комплекс.

3.3. Метали, які у ряду напруг стоять до водню (наприклад, Al, Fe, Zn), відновлюють іони Cu²⁺ до вільного стану. При цьому метали вкриваються шаром міді. Запишіть рівняння реакції.

3.4. Гексаціаноферат (ІІ) калію утворює з катіонами Cu²⁺ червоно-бурий осад. Складіть рівняння реакції, яку застосовують як характерну для визначення Cu²⁺ у розчинах. Гідроксид амонію розчиняє гексаціаноферат (ІІ) міді. Складіть рівняння реакції.

4. Реакції катіонів Сd²⁺

4.1. Їдкі луги і гідроксид амонію утворюють з катіонами Cd²⁺ осад гідроксиду (якого кольору?). Напишіть рівняння реакцій утворення гідроксиду кадмію і його розчинення у кислотах. Надлишок гідроксиду амонію розчиняє гідроксид кадмію. Який колір має розчин? Складіть рівняння реакції.

4.2. Сірководень утворює з катіонами Сd²⁺ жовтий осад сульфіду кадмію. Ця реакція є характерною для катіонів кадмію. Складіть рівняння реакції у молекулярному та іонному вигляді.

5. Реакції катіонів Hg²⁺

5.1. Їдкі луги осаджують з розчинів солей ртуті (ІІ) оксид ртуті (гідроксид ртуті (ІІ) нестійкий). Який колір має осад? У чому він розчиняється? Напишіть рівняння реакцій.

5.2. Гідроксид амонію осаджує з розчинів солей ртуті (ІІ) осад амідної сполуки (який колір він має?):

Hg(NO₃)₂ + 2NH₄OH = [HgNH₂]NO₃¯+ NH₄NO₃ + 2H₂O.

Осад розчиняється в кислотах та концентрованому розчині аміаку:

[NH₂Hg]NO₃¯ + 2NH₄OH + NH₄NO₃ → [Hg(NH₃)₄](NO₃)₂ + +2H₂O.

Рівновага зміщується вправо при додаванні надлишку амонійних солей.

5.3. Йодид калію утворює з катіонами Hg²⁺ яскраво-червоний осад йодиду ртуті, розчинний у надлишку реактиву. Складіть рівняння реакції, яка є характерною на катіони Hg²⁺. Вона дозволяє відкрити катіони Hg²⁺ у присутності всіх інших катіонів, крім Ag⁺ i Pb²⁺.

5.4. Відновники (SnCl₂, метали, включно з міддю) відновлюють іони Hg²⁺ до Hg₂²⁺, а потім до металічної ртуті. Складіть відповідні рівняння реакцій.

5.5. Сірководень і тіосульфат натрію у кислому середовищі при нагріванні з солями ртуті (ІІ) утворюють чорний осад сульфіду ртуті (ІІ), нерозчинний в азотній кислоті, але розчинний у царській горілці. Складіть рівняння реакцій.

6. Хід аналізу суміші катіонів VI аналітичної групи

Аналіз суміші катіонів VI групи можна виконати дробним методом, тобто за допомогою характерних реакцій з окремих проб.

6.1. Відкриття катіонів Cu^{2 +}

До 2–3 краплин розчину додайте 5–6 краплин концентрованого розчину аміаку. За наявності міді розчин забарвлюється в інтенсивно-синій колір. Щоб помилково не прийняти аміакат нікелю (теж синього кольору) за аміакат міді, зробіть з окремої проби перевірочну реакцію на Cu²⁺ з гексаціанофератом (ІІ) калію.

6.2. Відкриття катіонів Hg^{2 +}

До 2–3 краплин розчину додавайте краплями розчин йодиду калію. Поява червоного осаду йодиду ртуті свідчить про присутність у розчині іонів Hg²⁺.

6.3. Відкриття катіонів Co^{2 +}

До 2–3 краплин розчину додайте декілька кристаликів роданіду амонію (або калію), 0,1 см³ ізоамілового спирту, суміш збовтайте. У присутності іонів Co²⁺ органічне кільце забарвлюється у синій колір. Якщо кільце має брудно-жовтий колір, слід додати декілька кристаликів тіосульфату натрію і розчин збовтати.

6.4. Відкриття катіонів Ni^{2 +}

До 2–3 краплин розчину додайте 3–5 краплин розчину аміаку і 2–3 краплини спиртового розчину реактиву Чугаєва. Поява малинового забарвлення свідчить про наявність іонів Ni²⁺.

6.5. Відкриття катіонів Cd^{2 +}

Його можна здійснити лише після відокремлення іонів Cu²⁺, Hg²⁺, Ni²⁺ і Co²⁺ у вигляді сульфідів, які осаджуються з 1 н розчину соляної кислоти. Осад сульфіду кадмію за такої кислотності не утворюється, його появу фіксуємо лише після розведення розчину до необхідної кислотності. До 3 см³ розчину, що аналізується, додайте такий самий об’єм 2 н соляної кислоти, а потім сірководневої води. Осад, який випав, відфільтруйте, до фільтрату додайте нову порцію сірководневої води. Якщо розчин чорніє, осад знову відфільтруйте. Після цього розчин розведіть водою вдвічі і спостерігайте за появою жовтого осаду.

Контрольні питання, запитання та завдання

1. Закінчіть рівняння наступних реакцій:

Fe₃O₄ + NO₃^- =

FeAsS + NO₃^- =

FeCl₃ + Na₂S₂O₃ =

2. Які з катіонів V групи відкриваються за допомогою реакцій гідролізу? Наведіть рівняння цих реакцій.

3. Запропонуйте можливі способи перетворення у водному розчині іонів Fe³⁺ в іони Fe³⁺.

4. Гідроксид магнію розчиняється у кислотах та у розчинах солей амонію. Складіть відповідні рівняння, вкажіть ознаки, характерні для обох реакцій. Чи буде гідроксид кальцію поводити себе аналогічно?

5. Які особливості катіонів V групи враховуються при систематичному аналізі їх суміші?

6. Чи можуть існувати у розчині катіони Sn⁴⁺, As⁵⁺, Sb⁶⁺? Відповідь обґрунтуйте.

7. Яка характерна реакція використовується при аналізі катіонів як IV, так і V аналітичної групи?

8. До складу гексаціанофератів входять ціанід-іони. Чому ці солі не отруйні?

9. Використовуючи таблицю стандартних електродних потенціалів (додаток 3), визначте напрями перебігу наступних реакцій:

Mn²⁺ + Cl₂ + H₂O ® MnO₄^- + Cl^- + H⁺,

MnO₄^- + Bi³⁺ + H₂O ® Mn²⁺ + BiO₃^- + H⁺,

Fe³⁺ + I^- + H₂O ® Fe²⁺ + IO₃^- + H⁺.

10. Запишіть рівняння відкриття іонів V i VI груп, в яких відбуваються окисно-відновні перетворення.

11. На прикладі реакції “синього кільця” поясніть суть процесу екстракції.

12. Як здійснюється маскування катіонів, які заважають визначенню катіону Cо²⁺?

13. Складіть перелік забарвлених осадів, які використовуються при визначенні катіонів VI групи.

14. Які способи видалення іонів, що заважають відкриттю інших іонів, використовують в аналізі? Наведіть конкретні приклади і складіть рівняння відповідних реакцій.

Поиск по сайту: