Какие анионы проявляют свойства окислителей

группа	изучаемые ионы	групповой реагент	схема взаимодействия	аналитический сигнал
анионы-окислители	CrO42-(Cr2O72-), NO2-, NO3-,	KI+H2SO4	NO2-+2I-→I2+2NO↑+2H2O	выделение свободного йода
анионы- восстановители	SO32-, S2O32-,C2O42-, Cl-, Br-, I-, SCN-, S2-	I2(pH<9) KMnO4+H2SO4	2S2O32-+I2→2I-+S4O62- 5SO32-+2MnO4-+6H+→5SO4 2-+2Mn2++3H2O	обесцвечивание раствора йода обесцвечивание раствора KMnO4
индифферентные ионы	SO4 2-, CO32-, (HCO3-) PO43-(HPO42-), B4O72-(BO2-,BO33-) -, CH3COO-, C6H5COO-, C6H4(OH)COO-	не имеют группового реактива

Анализ катионов

Лекция № 7

Первая аналитическая группа

Первая аналитическая группа объединяет простые катионы, образованные S-элементами I группы периодической системы Д.И. Менделеева Na+ , K+ и комплексный катион аммония, образованной за счет донорно-акцепторной связи между NH3-донор электронов и протона H+-акцептор электронов:

:NH3 + H+→[NH4]+

Катионы калия и натрия не являются комплексообразователями, обладая постоянной и устойчивой степенью окисления, эти катионы не участвуют в окислительно-восстановительных реакциях. Для них характерны реакции обмена.

Гидроксиды калия и натрия сильные основания, соли этих катионов и анионов сильных кислот в водных растворах не гидролизованы pH=7, соли слабых кислот гидролизованы по аниону pH>7.

· Катион аммония в силу своего строения обладает рядом отличительных свойств:

Неустойчив в щелочной среде

NH4++OH-→NH3+H2O

Реакция используется для обнаружения катиона аммония.

· Обладает восстановительными свойствами

2NH4++4Cl2→N2↑+8HCl

В качестве окислителя могут быть использованы хлорамин Б, хлорная известь гипохлориты и др.

· Соли аммония термически не устойчивы.

При прокаливании они разлагаются с образованием газообразных продуктов.

NH4Cl→NH3↑+HCl↑

(NH4)2CO3→2NH3↑+CO2↑+H2O

NH4NO3→N2O↑+2H2O

Реакция протекает без изменения степени окисления элементов, если соли образованы кислотой не окислителем, и с изменением степени окисления элементов, если анион является остатком кислоты окислителя. В анализе используется для удаления катиона аммония.

· Водный раствор аммиака является слабым основанием, соли аммония и сильных кислот гидролизованы по катиону pH<7

NH4++HOH→NH4OH+H+

При анализе катионов I аналитической группы используют следующие способы выполнения реакций: пробирочный, микрокристаллоскопический, пирохимический.

Характерные реакции катионов I аналитической группы.

Катион натрия

С диоксиуран(VI)цинкацетатом МКС, ГФ.

NaNO3+Zn(UO2)3(CH3COO)8+CH3COOH+9H2O→NaZn(UO2)3(CH3COO)9∙H2O↓+HNO3

Желтые кристаллы тетра- и октаэдрической формы, нерастворимые в уксусной кислоте.

Мешающие ионы: K+, катионы тяжелых металлов(Hg22+, Hg2+, Bi3+Fe3+ и др.)

Реакция используется как дробная после удаления мешающих ионов.

Окрашивание пламени горелки в интенсивный желтый цвет. ГФ.

С пикриновой кислотой. МКС.

пикрата натрия желтого цвета игольчатой формы, исходящие из одной точки.

Мешающие ионы K+, NH4+, Ag+.

С гексагидроксостибатом(V) калия.

NaNO3+K[Sb(OH)6]→Na[Sb(OH)6]↓+KNO3

В кислой среде образует белый аморфный осадок метасурьмяной кислоты HSBO3.

Условия проведения реакции:

-достаточная концентрация Na+;

-нейтральная реакция среды;

-проведение реакции на холоду.

Мешающие ионы: NH4+, Mg2+.

Катион калия.

С винной кислотой. ГФ.

KNO3+H2C4H4O6→KHC4H4O6↓+HNO3

Образуется белый кристаллический осадок гидротартрата калия, растворимый в сильных кислотах и щелочах и нерастворимый в уксусной кислоте.

Условия проведения реакции:

-достаточно высокая концентрация ионов калия в растворе;

-проведение реакции на холоду;

-слабокислая или нейтральная среда раствора, pH 4÷7.

Для этого реакцию проводят в присутствии ацетата натрия:

H++CH3COONa→ CH3COOH+Na+

-потирание стеклянной палочкой о стенку пробирки.

Мешающие ионы: NH4+ и катионы s2- и d- элементов.

С гексанитрокобальтатом(III) натрия.ГФ.

2KNO3+ Na3[C0(NO3)6]→K2Na[C0(NO3)6] ↓+2NaNO3

Образуется осадок желтого цвета, растворимый в сильных кислотах, нерастворимый в уксусной кислоте, разлагается щелочью.

Условия проведения реакции:

-свежеприготовленный реагент;

-избыток реагента;

-слабокислая среда,pH 4÷6.

Мешающие катионы: NH4+, катионы s- и d-элементов.

Реакция используется как дробная после удаления мешающих ионов действием NaOH или Na2CO3.

Окрашивание бесцветного пламени горелки в фиолетовый цвет. ГФ.

С перхлоратом аммония, МКС

KNO3+NH4ClO4→KClO4↓+NH4NO3

Кристаллы имеют вид многогранников с затемненными гранями.

Реакция дробная, специфическая.

С тройным нитритом (гексанитро меди(II)натрий свинец. МКС.

2KNO3+Na2Pb[Cu(NO2)6]→K2Pb[Cu(NO2)6]+2NaNO3

Черные или коричневые кубические кристаллы.

Реакцию проводят в нейтральной среде. PH=7.

Методика: На предметное стекло нанесите 1каплю соли калия и выпарьте досуха. Поместите рядом каплю реактива и смешайте палочкой с сухим остатком. Рассмотрите форму и цвет кристаллов под микроскопом.

Катион аммония

С гидроксидмом натрия.ГФ

NH4NO3+NaOH→NH3↑+NaNO3+H2O

Пробирку осторожно нагревают, выделяющиеся пары аммиака окрашивают влажную лакмусовую бумагу в синий цвет.

С раствором Несслера

Образуется аморфный осадок белого цвета иодида аминооксодиртути(II),(иодид оксодимеркураммония).

Реакция специфична, высокочувствительна.

Мешающие ионы катионы тяжелых металлов.

Особенности систематического анализа катионов Iаналитической группы в растворе.

Проводят дробное обнаружение катиона аммония в растворе.

Удаляют катион аммония из раствора термическим разложением.

Обнаружение катионов кия и натрия проводят в последнюю очередь, после удаления катионов всех других групп, мешающих их открытию.

Источник

Классификация анионов по их

окислительно-восстановительным свойствам

Группа	Анионы	Характеристика группы	Групповой реактив
I	*NO3-, NO2-, Cr2O72-, MnO4-, AsO43-	Окислители	KI + H2SO4
II	Cl-, Br-, I-, *C2O42-, SO32-, S2O32-, S2-, (NO2-), AsO33-	Восстановители	KMnO4 + H2SO4
II	S2-, SO32-, S2O32-	Восстановители	I2 + H2SO4 + крахмал
III	CO32-, SO42-, PO43-, B4O72-, CH3COO-	Индифферентные	—

*NO3- — ион в слабокислой среде практически не взаимодействует с KJ.

**Сl- — ион взаимодействует с KMnO4 очень медленно.

***C2O42- — ион обесцвечивает KMnO4 при нагревании.

Как видно, эта классификация достаточно условна, зависит от условий проведения реакции и выбора группового реактива.

Классификация анионов по летучести и прочности свободных кислот основана на использовании в ходе анализа реакций взаимодействия солей с различными кислотами. Некоторые анионы при подкислении дают летучие (H2S, CH3COOН) или непрочные свободные кислоты, которые разлагаются с образованием летучих оксидов (CO2, SO2, NO2).

В практике анализа чаще используют классификацию анионов, основанную на осаждении их солями бария и серебра. Но в предварительных испытаниях при обнаружении и удалении отдельных анионов широко применяют окислительно-восстановительные реакции и реакции, сопровождающиеся выделением газоообразных продуктов.

Читайте также: Какие свойства у доктора

Для анионов характерно большое разнообразие свойств. Если анализ катионов обычно проводят систематическим методом, то при анализе анионов систематический метод мало приемлем, так как разделение анионов на аналитические группы неполное и многократная обработка пробы различными реактивами приводит к загрязнению ее примесями. Значительную часть анионов открывают дробным методом и лишь обнаружение некоторых анионов требует систематического хода анализа.

Групповые реактивы на анионы в отличие от групповых реактивов на катионы предназначены не для разделения отдельных групп, а для их обнаружения. Это позволяет в случае отрицательной реакции с групповым реактивом не проводить анализ пробы на присутствие анионов данной группы.

Характерной особенностью обнаружения анионов является система предварительных проб. Особое значение имеет подготовка вещества к анализу. Приготовление раствора из исходной смеси может вызвать ряд осложнений для последующего анализа. Так, при растворении смеси в кислотах могут быть потеряны некоторые анионы (SO32-, CO32- и др.).

В данном пособии рассматриваются и изучаются следующие анионы:

I группа II группа III группа

SO42- — сульфат-ион Cl- — хлорид-ион NO3- — нитрат-ион

SO32- — сульфит-ион Br- — бромид-ион NO2- — нитрит-ион

S2O32- — тиосульфат-ион I- — иодид-ион CH3COO- — ацетат-ион

PO43- — фосфат-ион

CO32- — карбонат-ион

B4O72- — тетраборат-ион

Эти ионы бесцветны. Растворимыми в воде являются их соли, образованные щелочными металлами и аммонием; все нитраты; большинство сульфатов (за исключением BaSO4, SrSO4, PbSO4, Hg2SO4), хлоридов, бромидов и иодидов (за исключением галогенидов Ag+, Hg22+, Pb2+, Cu+, Bi3+). Соли щелочных металлов, образованные слабыми кислотами, подвергаются гидролизу и имеют щелочную реакцию растворов, образованные сильными кислотами – не гидролизуются и имеют нейтральную реакцию. Для анионов устойчивых кислот характерны реакции осаждения. Анионы кислот, неустойчивых в водном растворе (S2O32-, SO32-, CO32-), могут быть обнаружены с помощью реакций разложения.

Na2CO3 + 2HCl = CO2↑ + H2O + 2NaCl,

Na2SO3 + 2HCl = SO2↑ + H2O + 2NaCl,

Na2S2O3 + 2HCl = SO2↑ + S + H2O + 2NaCl.

Обнаружение анионов, проявляющих окислительные или восстановительные свойства (SO32, S2O32-, Br-, I-, NO2-, NO3-), проводят с помощью окислительно-восстановительных реакций.

Лабораторная работа

Действие группового реактива на анионы I группы

Растворы солей бария с анионами I группы SO42-, SO32-, CO32-, S2O32-, PO43-, B4O72- образуют кристаллические осадки белого цвета. Наиболее растворимым является BaS2O3, поэтому S2O32- ион осаждается только из концентрированных растворов. Эти осадки, за исключением BaSO4, растворяются в растворах HCl и HNO3, поэтому осаждение следует проводить в нейтральной или слабощелочной среде. Осадки BaCO3, BaSO3, BaS2O3 растворяются с выделением газов CO2 и SO2, а растворение BaS2O3 сопровождается, кроме того, помутнением раствора вследствие выделения свободной серы.

Опыт. В шесть пробирок налить по 2-3 капли растворов Na2SO4, Na2SO3, Na2S2O3, Na2CO3, Na2HPO4 и Na2B4O7 и прибавить по 1-2 капли раствора BaCl2. К полученным осадкам прибавить при перемешивании по 3-4 капли 2М раствора HCl и сделать вывод о растворимости осадка.

Реакции сульфат-иона SO42-

Ионы бария Ba2+ осаждают SO42- — ионы в виде нерастворимого в кислотах осадка BaSO4:

Na2SO4 + BaCl2 = BaSO4↓ + 2HCl.

Опыт. См. действие группового реактива.

Соли кальция Ca2+ образуют с SO42- — ионами игольчатые кристаллы гипса CaSO4·2H2O:

Na2SO4 + CaCl2 + 2H2O = CaSO4·2H2O↓ + 2NaCl.

Опыт. На предметное стекло нанести по капле растворов Na2SO4 и CaCl2, слегка подсушить. Образовавшиеся кристаллы рассмотреть под микроскопом.

3. Соли свинца Pb2- осаждают SO42- — ионы в виде белого осадка, растворимого в щелочах.

Na2SO4 + Pb(NO3)2 = PbSO4↓ + 2NaNO3.

Опыт. К 3-4 каплям раствора сульфата натрия прибавить такое же количество соли свинца, наблюдать выпадение белого осадок. Проверить растворимость осадка в избытке 6М раствора NaOH.

Реакции сульфит-иона SO32-

Соли бария Ba2+ осаждают SO32- — ион в виде осадка белого цвета BaSO3, растворимого в кислотах:

Na2SO3 + BaCl2 = BaSO3↓ + 2HCl,

Na2SO3 + 2HCl = BaCl2 + SO2↑ + H2O.

Опыт. См. действие группового реактива.

Окислители (KMnO4, I2) окисляют SO32- — ион до SO42- — иона:

5Na2SO3 + 2KMnO4 + 3H2SO4 = 5NaSO4 + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O.

Na2SO3 + I2 + H2O = Na2SO4 + 2HI.

Опыт. В пробирку поместить 1-2 капли 0,05 н. раствора KMnO4, прибавить 3-4 капли 1М раствора H2SO4 и по каплям раствор Na2SO3 до обесцвечивания реакционной смеси. В другую пробирку поместить 1-2 капли очень разбавленного раствора иода I2, 2-3 капли CH3COOН и по каплям прибавлять раствор Na2SO3 до исчезновения бурой окраски раствора.

Нитрат серебра AgNO3 с ионами SO32- дает белый осадокAg2SO3, растворимый в HNO3 и CH3COOН:

Na2SO3+ 2AgNO3 = Ag2SO3↓ + 2NaNO3,

Ag2SO3 + 2HNO3 = 2AgNO3 + SO2↑ + H2O.

Опыт. К 2-3 каплям раствора Na2SO3 прибавить 1-2 капли раствора AgNO3. Полученный осадок исследовать на растворимость в HNO3 и CH3COOН.

Реакции тиосульфат-иона S2O32-

Кислоты разлагают тиосульфат-ион S2O32- с выделением свободной серы и SO2:

Na2S2O3 + 2HCl = H2S2O3 + 2NaCl.

H2S2O3 = S + SO2↑ + H2O.

Опыт. К 2-3 каплям раствора Na2S2O3 прибавить 1-2 капли 2М раствора HCl и слегка нагреть, наблюдать помутнение раствора и запах горящей серы.

Окислители (KMnO4, I2) окисляют S2O32- — ион соответственно до SO42- и S4O62— ионов (S4O62- — тетратионат-ион):

5Na2S2O3 + 8KMnO4 + 7H2SO4 = 5Na2SO4 + 8MnSO4 + 4K2SO4 + 7H2O.

2Na2S2O3 + I2 = Na2S4O6 + 2NaI.

Опыт. К 2-3 каплям раствора I2 прибавить 2-3 капли раствора Na2S2O3. К 2 каплям раствора KMnO4 прибавить 1-2 капли 1М раствора H2SO4 и 3-4 капли раствора Na2S2O3. Наблюдать обесцвечивание растворов.

Нитрат серебра AgNO3 образует с S2O32- — ионами белый осадок Ag2S2O3, который быстро желтеет, буреет и превращается в осадок Ag2S черного цвета:

2AgNO3 + Na2S2O3 = Ag2S2O3↓ + 2NaNO3.

Ag2S2O3↓ + H2O = Ag2S↓ + H2SO4.

В избытке Na2S2O3 осадок Ag2S2O3 растворяется с образованием комплексных ионов:

Ag2S2O3 + 3Na2S2O3 = 2Na3[Ag(S2O3)2].

Опыт. К 3-4 каплям раствора AgNO3 прибавить 1-2 капли раствора Na2S2O3 до образования осадка бурого цвета. Осадок разделить на две части. К одной части осадка добавить избыток Na2S2O3 до его растворения. В другой пробирке наблюдать через несколько минут почернение осадка.

Реакции карбонат-иона CO32-

Кислоты разлагают CO32- — ион с выделением CO2, который вызывает помутнение известковой воды Ca(OH)2:

Na2CO3 + 2HCl = CO2↑ + 2NaCl + H2O,

CO32- + 2H+ = CO2↑ + H2O,

CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3↓ + H2O.

При большой концентрации CO2 муть исчезает вследствие образования растворимой кислой соли:

CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2.

Ионы SO32- и S2O32- при подкислении разлагаются с образованием SO2, который также вызывает помутнение известковой воды. Поэтому при обнаружении CO32- — иона в ходе анализа ионы SO32- и S2O32- предварительно должны быть окислены до SO42- — иона в раствором KMnO4 при подкислении (или раствором H2O2).

Опыт. Реакцию выполняют в пробирке с газоотводной трубкой, в которую помещают несколько капель раствора Na2CO3 и равный объем 2М раствора HCl. Пробирку закрывают пробкой с газоотводной трубкой, конец которой помещают в другую пробирку, куда предварительно налита известковая вода.

Нитрат серебра AgNO3 с ионами CO32- дает белый осадок Ag2CO3, растворимый в азотной кислоте:

Na2CO3 + 2AgNO3 = Ag2CO3↓ + 2NaNO3,

Ag2CO3 + 2HNO3 = 2AgNO3 + CO2 + H2O.

Опыт. К 2-3 каплям раствора Na2CO3 прибавить 1-2 капли раствора AgNO3. Полученный осадок исследовать на растворимость в HNO3.

Реакции борат (тетраборат) – иона BO33- (B4O72-)

Хлорид бария BaCl2 из умеренно концентрированных растворов тетрабората натрия осаждает белый метаборат бария:

Na2B4O7 + 2BaCl2 + H2O = 2Ba(BO2)2↓ + 2NaCl + 2HCl.

Опыт. См. действие группового реактива.

2. Окрашивание пламени борно-этиловым эфиром. Летучие соединения бора окрашивают бесцветное пламя горелки в зеленый цвет. Для анализа чаще используют получение борно-этилового эфира.

Na2B4O7 + 2HCl + 5H2O = H3BO3 + 2NaCl,

H3BO3 + 3C2H5OH = B(OC2H5)3 + 3H2O.

Опыт. В фарфоровую чашку или микротигель поместить 4-5 капель раствора Na2B4O7 и выпарить досуха. После охлаждения добавить 3-4 капли концентрированной серной кислоты и 5-6 капель этилового спирта, хорошо перемешать и зажечь. Наблюдать зеленую окраску по краям пламени.

Реакция фосфат (гидрофосфат) – иона PO43- (HPO42-)

1. Магнезиальная смесь (MgCl2 + NH4OH + NH4Cl) с ионами PO43-, HPO42- образует белый кристаллический осадок MgNH4PO4:

Na2HPO4 + MgCl2 + NH4OH = MgNH4PO4↓ + 2NaCl + H2O.

Опыт. К 2-3 каплям раствора MgCl2 прибавить равный объем 2М раствора NH4OH и выпавший аморфный осадок Mg(OH)2 растворить в растворе NH4Cl, прибавляя его по каплям. Полученную магнезиальную смесь нагреть на водяной бане и прибавить раствор Na2HPO4 до появления осадка.

2. Молибденовая жидкость [смесь (NH4)2MoO4 с HNO3] осаждает PO43- — ионы в виде желтого кристаллического осадка гетерополисоединения (NH4)3[PMo12O40] или (NH4)3PO4·12MoO3·nH2O:

HPO42- + 3NH4+ + 12MoO42- + 23H+ = (NH4)3[PMo12O40]↓ + 12H2O.

Опыт. В пробирку поместить 5-6 капель молибденовой жидкости и при перемешивании добавить 1-2 капли раствора Na2HPO4. В присутствии ионов SO32- и S2O32- необходимо предварительно добавить 3-4 капли концентрированного раствора HNO3 для окисления этих ионов.

3. Нитрат серебра AgNO3 с ионамиPO43- (HPO42-) образует осадок желтого цвета Ag3PO4 (Ag2HPO4), растворимый в азотной кислоте и аммиаке:

HPO42- + 2Ag+ = Ag2HPO4↓.

Опыт. К 2-3 каплям раствора Na2HPO4 прибавить 1-2 капли раствора AgNO3. Выпавший осадок исследовать на растворимость в HNO3 и NH4OH.

Действие группового реактива на анионы II группы

Анионы второй группы Cl-, Br-, I- осаждаются раствором нитрата серебра AgNO3 в виде галогенидов серебра:

NaCl + AgNO3 = AgCl↓ + NaNO3,

KBr + AgNO3 = AgBr↓ + KNO3,

KI + AgNO3 = AgI↓ + KNO3.

Осадки не растворяются в азотной кислоте.

Осадок AgCl растворяется в 12% растворе (NH4)2CO3 и в растворе NH4OH:

(NH4)2CO3 + H2O = NH4OH + NH4HCO3,

AgCl + 2NH4OH = [Ag(NH3)2]Cl + 2H2O.

Осадок AgBr частично растворяется в концентрированном растворе NH4OH. Все галогениды серебра растворимы в тиосульфате натрия.

2AgJ + 2Na2S2O3 = Na3[Ag(S2O3)2]J+ NaJ.

Опыт. В три пробирки поместить по 3-4 капли растворов NaCl, KBr и KI и прибавить по 2-3 капли раствора AgNO3. Каждый осадок разделить на три части и исследовать их растворимость в НNO3, концентрированном растворе NH4OH и растворе Na2S2O3. Полученный раствор хлорида диамминсеребра (I) использовать для выполнения последующих реакций.

Реакцияхлорид—иона Cl—

1. AgNO3 осаждает хлорид-ионы в виде белого «творожистого» осадка AgCl, растворимого в аммиаке (см. выше). Кислоты, бромиды и иодиды разрушают хлорид диамминсеребра [Аg(NH3)2]Cl и образуют осадки AgCl, AgBr, AgI:

[Ag(NH3)2]Cl + 2HNO3 = AgCl↓ + 2NH4OH,

[Ag(NH3)2]Cl + KBr + 2H2O = AgBr↓ + KCl + 2NH4OH,

[Ag(NH3)2]Cl + KI + 2H2O = AgI↓ + KCl + 2NH4OH.

Опыт. В три пробирки пометить по 2-3 капли раствора [Ag(NH3)2]Cl. В первую – прибавить 3-4 капли концентрированного раствора HNO3, во вторую – 2-3 капли раствора KBr, в третью – 2-3 капли раствора KI.

2.Сильные окислители (KMnO4, MnO2, K2Cr2O7, KClO3 и др.) окисляют Cl- — ионы до свободного Cl2:

16HCl + 2KMnO4 = 5Cl2↑ + 2KCl + 2MnCl2 + 8H2O,

6HCl + KClO3 = 3Cl2↑ + KCl + 3H2O.

2NaCl + MnO2 + 2H2SO4 = Cl2↑ + Na2SO4 + MnSO4 + 2Н2О.

Опыт. К 4-5 каплям раствора NaCl прибавить 2-3 капли концентрированного раствора H2SO4, немного твердого MnO2 и нагреть (под тягой!). К отверстию поднести влажную иодкрахмальную бумажку. Выделение хлора определяют по характерному запаху или по посинению иодкрахмальной бумажки. Ион I- окисляется хлором до свободного I2, в присутствии которого крахмал синеет:

Cl2 + 2I- = I2 + 2Cl-.

Реакции бромид-иона Br—

1. AgNO3осаждает бромид-ион в виде желтоватого осадка AgBr (см. выше).

2. Окислители KMnO4, NaClO, Cl2 и другие в кислой среде окисляют Br – ионы до свободного Br2, окрашивающего водный раствор в желтый цвет, а органические растворители – в оранжевый:

2KBr + Cl2 = Br2 + 2KCl.

Реакции мешает присутствие I- — иона и анионов-восстановителей I группы.

Опыт. К 3-4 каплям раствора KBr прибавить 2-3 капли 1М раствора H2SO4, 4-5 капель органического растворителя (толуола, бензола) и по каплям при встряхивании хлорную воду (Cl2). Наблюдать окрашивание органического слоя в оранжевый цвет.

Реакции иодид-иона J—

1. AgNO3 осаждает иодид-ионы в виде светло-желтого осадка AgJ (см. выше).

2. Окислители KMnO4, K2Cr2O7, Cl2, FeCl3 окисляют I- ионы до свободного I2. Действием хлорной воды можно обнаружить ионы Br- и I- при их совместном присутствии в растворе. В первую очередь окисляются I- — ионы, свободный I2 окрашивает слой органического растворителя (например, бензола или толуола) в фиолетовый цвет:

2I- + Cl2 = I2 + 2Cl-.

Избытком хлорной воды I2 окисляется до бесцветной иодноватой кислоты HIO3, и фиолетовая окраска исчезает:

I2 + 5Cl2 + 6H2O = 2HIO3 + 10HCl.

Как только весь I2 будет окислен, начнут окисляться Br- — ионы, слой органического растворителя окрасится в оранжевый цвет.

Опыт. К 1-2 каплям раствора KI прибавить 2-3 капли 1М раствора H2SO4, 5-6 капель органического растворителя (толуола) и по каплям при сильном встряхивании хлорную воду или FeCl3. Наблюдать окрашивание органического слоя в фиолетовый цвет.

3.Нитриты в уксуснокислой среде окисляют I- – ионы, но не окисляют Br- – ионы:

2NaNO2 + 2KI + 4CH3COOН =2CH3COONa + I2 + 2NO +

+ 2CH3COOK + 2H2O.

Выделившийся иод выпадает в виде темно-серого осадка или окрашивает раствор в бурый цвет. В последнем случае при добавлении раствора крахмала наблюдается синяя окраска.

Опыт. К 2-3 каплям раствора KI прибавить 2-3 капли 2М раствора CH3COOН и 3-4 капли раствора NaNO2. Наблюдать выделение иода по окраске с крахмалом или по окрашиванию в фиолетовый цвет слоя органического растворителя (см. выше).

Третья группа анионов

Реакции нитрат-иона NO3— и нитрит-иона NO2—

1.Металлы Al, Zn в щелочной среде восстанавливают NO3- иNO2-ионы до NH3:

3NaNO3 + 8Al + 5NaOH = 3NH3↑ + 8NaAlO2,

NaNO3 + 4Zn + 7NaOH = NH3↑ + 4Na2ZnO2 + 2H2O.

Выделение NH3 определяют по запаху или по посинению влажной красной лакмусовой бумажки. При проведении реакции должны отсутствовать ионы NH4+.

Опыт. К 3-4 каплям раствора NaNO3 или NaNO2 прибавить 6-8 капель 2М раствора NaOH и немного алюминиевой стружки или цинковой пыли. Нагреть и поднести к отверстию пробирки влажную красную лакмусовую бумажку. Наблюдать посинение лакмусовой бумажки.

2. Дифениламин (C6H5)2NH в сернокислой среде окисляется нитрат- и нитрит — ионами до хиноидного соединения синего цвета. (Эту реакцию с дифениламином дают и другие окислители).

Какие анионы проявляют свойства окислителей

Предел обнаружения — 0,5 мкг.

Опыт. На сухое часовое стекло поместить 2-3 капли раствора дифениламина в концентрированной серной кислоте. Прибавить каплю раствора NaNO3 или NaNO2.

Сульфат железа (II) восстанавливает NO3- — ионы в кислой среде до оксида азота (II), который с избытком FeSO4 образует нестойкие комплексные ионы [FeNO]2+ бурого цвета:

6FeSO4 + 2NaNO3 + 4H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + 2NO + Na2SO4 + 4H2O,

FeSO4 + NO = [FeNO]SO4.

Этой реакции мешают ионы I- и Br-, которые окисляются концентрированной H2SO4 до свободных Br2 и I2.

Опыт. На предметное стекло нанести каплю раствора NaNO3, 1-2 кристалла FeSO4 и каплю концентрированного раствора H2SO4. Вокруг кристаллов образуются бурые кольца.

Отличить анион NO2- от аниона NO3- можно при помощи следующих реакций.

4. Кислоты разлагают все нитриты с образованием бурого газаNO2:

2KNO2 + H2SO4 = 2HNO2 + K2SO4,

2HNO2 = NO2↑+ NO↑ + H2O.

Опыт. К 3-4 каплям раствора NaNO2 (KNO2) добавить 1-2 капли 1М раствора H2SO4. Наблюдать цвет паров выделившегося NO2.

5. Иодид калия KJ в присутствии разбавленной минеральной кислоты или CH3COOН окисляется нитритами до J2:

2KJ + 2KNO2 + 2CH3COOН = J2 + 2CH3COOК + 2NO↑ + 2H2O.

Опыт. К 4-5 каплям подкисленного уксусной кислотой раствора нитрита натрия (или калия) прибавить столько же раствора иодида калия. Наблюдать выделение свободного иода по желто-бурой окраске раствора или посинению крахмальной бумажки, или экстракционным методом (см. обнаружение иодид-иона).

Реакции ацетат-иона CH3COO—

1.Сильные кислоты из растворов солей уксусной кислоты вытесняют CH3COOН, имеющую характерный запах уксуса:

2CH3COONa + H2SO4 = 2CH3COOН + 2Na2SO4.

Опыт. К 3-4 каплям раствора CH3COONa прибавить равный объем 1М раствора H2SO4, перемешать, слегка нагреть.

2. Этанол и другие спирты в присутствии концентрированной серной кислоты с ацетат-ионами образуют сложные эфиры с характерным запахом (этилацетат, амилацетат и др.):

2CH3COONa + H2SO4 = 2CH3COOН + Na2SO4,

CH3COOH + C2H5OH = CH3COOC2H5 + H2O.

Опыт. К 4-5 каплям раствора CH3COONa прибавить 3-4 капли концентрированного раствора H2SO4 и равный объем этанола, нагреть на водяной бане 2-3 минуты и затем быстро вылить раствор в стакан с холодной водой.

Хлорид железа (III) с ацетат-ионами дает ацетат железа (III) красно-бурого цвета, который при разбавлении и нагревании гидролизируется с образованием красно-бурого осадка ацетата дигидроксожелеза (III):

FeCl3 + 3CH3COONa = Fe(CH3COO)3 + 3NaCl,

3Fe(CH3COO)3 + 2H2O = [Fe3(CH3COO)6(OH)2]CH3COO↓ + 2CH3COOН.

Реакции мешает присутствие ионов SO32-, CO32-, PO43-, которые с ионом Fe3+ дают подобные осадки, а также иодид-ион, окисляющийся до J2.

Опыт. К 2-3 каплям раствора CH3COONa прибавить равный объем раствора FeCl3, разбавить раствор в 2-3 раза и нагреть.

Источник