МАОУ Лицей № 2 г. Пермь Тема: Вторая аналитическая группа катионов Цель: изучение свойств, частных реакций и анализа смеси катионов второй аналитической группы { Ag+, Pb 2+ и Hg 22+ Выполнили :
Содержание работы 1. Группы катионов 2. Характеристика II аналитической группы катионов Ag+, Pb 2+ и Hg 22+ 3. 1. Групповой реактив 3. 2. Растворимость Ag. Cl , Pb. Cl 2 , Hg. Cl 2 3. Общие и частные реакции катионов II аналитической группы 4. 1 Некоторые общие реакции катионов второй аналитической группы представлены в таблице. 3. 2. Частные реакции катионов Ag+ 3. 3. Частные реакции катионов Pb 2+ 3. 4. Частные реакции катионов Hg 22+
2. Группы катионов Кислотно-основная классификация катионов Согласно этой классификации, катионы подразделяются на следующие пять аналитических групп: Группа Катионы Групповой реагент I Na+, K+, NH 4+ Нет II Ag+, Hg 22+, Pb 2+ Раствор HCl III Ca 2+, Sr 2+, Ba 2+ Раствор H 2 SO 4 IV Zn 2+, Al 3+, As 5+, Cr 3+ Раствор Na. OH + Н 2 О 2 V Mg 2+, Sb 3+, Sb 5+, Bi 3+, Mn 2+, Fe 2+, Раствор Na. OH или NH 3 Fe 3+ (конц. ) Cu 2+, Cd 2+, Hg 2+, Co 2+, Ni 2+ Раствор NH 3 (конц. ) VI Мы же анализируем , вторую аналитическую группу.
3. Характеристика II аналитической группы катионов Ag+, Pb 2+ и Hg 22+ Во вторую аналитическую группу входят катионы Ag+, Pb 2+ и Hg 22+, образующие с хлороводородной кислотой и ее солями нерастворимые осадки хлоридов. Катионы этой группы бесцветны. При взаимодействии с нитрат- образуют растворимые соли. При взаимодействии с остальными солями образуют осадки, т. е. в воде растворимы нитраты катионов этой группы, а также ацетаты серебра и свинца, остальные соли этих металлов в воде не растворяются. При действии щелочей Ag+ и Hg 2+ образуют гидроксиды, которые сразу разлагаются на воду и оксиды серебра и ртути; Pb 2+ образует осадок гидроксида свинца. При действии восстановителей указанные катионы могут восстанавливаться до металла. Hg 2 Cl 2+2 NH 4 OH =>Hg↓+NH 2 Hg. Cl+NH 4 Cl+2 H 2 O 2[Ag(NH 3)2]++HCHO+2 H 2 O =>2 Ag↓+3 NH 4++HCOO-+NH 3↑
3. 1. Групповой реактив Групповым реактивом является соляная кислота (HCl), при действии которой выпадают белые осадки хлоридов: Ag++Cl- =>Ag. Cl Pb 2++2 Cl- =>Pb. Cl 2 Hg 22++2 Cl- =>Hg. Cl 2
3. 2. Растворимость Ag. Cl , Pb. Cl 2 , Hg 2 Cl 2. Все они нерастворимы в азотной кислоте. Растворимость хлоридов в воде различна. При 20°С растворимость Ag. Cl составляет 1, 3*10 -5 моль/л, Pb. Cl 2 – 1. 6*10 -5 моль/л. При повышении температуры растворимость Pb. Cl 2 заметно растет, растворимость других хлоридов практически не изменяется. Таким путем можно отделить хлорид свинца от других хлоридов этой группы. Ag. Cl растворим в аммиаке, при этом образуется комплексная соль: Ag. Cl+2 NH 4 OH =>[Ag(NH 3)2]Cl+2 H 2 O Если к раствору этого комплекса добавить HNO 3, выпадает осадок Ag. Cl.
4. Общие и частные реакции катионов II аналитической группы 4. 1 Некоторые общие реакции катионов второй аналитической группы представлены в таблице. Реагент Катионы Ag+ Ag 2 O↓ - бурый, растворим в NH 4 OH Ag 2 O↓ - бурый, растворим в избытке NH 4 OH Pb 2+ Pb(OH)2↓ - белый, растворим в щелочах Pb(OH)2↓ - белый Na 2 CO 3 Ag 2 CO 3↓ - желтый, растворим в NH 4 OH Pb 2(OH)2 CO 3↓ - белый, растворим в щелочах H 2 SO 4 Ag 2 SO 4↓ - белый (из концентрированных растворов), растворим в горячем воде Ag 3 PO 4 – желтый, растворим в NH 4 OH, HNO 3 Ag 2 Cr. O 4↓ - кирпичнокрасный, растворим в NH 4 OH, HNO 3 Na. OH NH 4 OH Na 2 HPO 4 K 2 Cr. O 4 Окислители Восстановители KI Hg 22+ Hg 2 O↓ - черный Hg↓+NH 2 Hg. Cl↓ - черный, растворим в «царской водке» Hg 2 CO 3↓ - желтый, разлагается Pb. SO 4↓ - белый, Hg 2 SO 4↓ - белый, растворим в щелочах, в растворим в «царской концентрированных водке» H 2 SO 4, HCl Pb 3(PO 4)2↓ - желтый, Hg 2 HPO 4↓ - белый, растворим в щелочах, растворим в HNO 3 Pb. Cr. O 4↓ - желтый, Hg 2 Cr. O 4↓ - красный растворим в щелочах, HNO 3 Pb 2+ Hg 2+ Ag Pb Hg Ag. I↓ - желтый, растворим в Pb. I 2↓ - золотисто-желтые Hg 2 I 2↓ - зеленый; в Na 2 S 2 O 3, нерастворим в иглы, растворим в избытке KI образуется NH 4 OH горячей воде, в избытке [Hg. I 4]2 -+ KI, в CH 3 COOH
4. 2. Частные реакции катионов Ag+ 1. Реакция с хроматом калия. При этом образуется кирпично-красный осадок хромата серебра, растворимый в азотной кислоте и в растворе аммиака: 2 Ag++K 2 Cr. O 4 - =>Ag 2 Cr. O 4↓+2 K+ Выполнение реакции. В пробирку помещают 3 -4 капли раствора соли серебра, добавляют 5 -6 капель воды, проверяют p. H по универсальной индикаторной бумаге (он должен быть 6, 5 -7, 5) и добавляют 1 -2 капли раствора K 2 Cr. O 4. 2. Восстановление Ag+ до металлического серебра (реакция серебряного зеркала). При действии формальдегида на аммиачный раствор соли серебра на стенках пробирки образуется тонкий блестящий слой серебра: 2[Ag(NH 3)2]++HCHO+2 H 2 O =>2 Ag↓+3 NH 4++HCOO-+NH 3↑ Ионы ртути мешают анализу и должны быть предварительно отделены. Выполнение реакции. Пробирку промывают хромовой смесью и дистиллированной водой, затем помещают в нее по 3 -4 капли раствора серебра и 20%-ного раствора NH 4 OH. Перемешивают, добавляют 5 -6 капель 10%-ного раствора формальдегида и осторожно погружают пробирку в баню с горячей водой. Через несколько минут наблюдают образование на стенках пробирки блестящего зеркала металлического серебра.
4. 3. Частные реакции катионов Pb 2+ 1. Реакция с хроматом калия. При этом образуется желтый осадок хромата свинца, растворимый в концентрированной щелочи, в HNO 3. В отличие от хромата серебра нерастворим в NH 4 OH. Выполнение реакции. В пробирку помещают 2 -3 капли раствора соли свинца, добавляют 2 -3 капли раствора K 2 Cr. O 4 и наблюдают образование желтого осадка. Осадок отделяют, делят на три части, переносят в разные пробирки и проводят реакции со щелочью, HNO 3, NH 4 OH. 2. Реакция с иодидом калия. При комнатной температуре образуется желтый осадок Pb. I 2: Pb 2++2 KI =>Pb. I 2↓+2 K+ Эта соль довольно хорошо растворима в воде, при 25°С растворимость составляет 1, 3*10 -3 моль/л. При охлаждении горячего раствора Pb. I 2 выпадает в форме красивых золотисто-желтых кристаллов. Выполнение реакции. В пробирку помещают 4 -5 капель раствора соли свинца, добавляют 1 -2 капли уксусной кислоты, 2 -3 капли воды и нагревают до кипения, добавляя по капле воду, пока осадок не растворится. Содержимое пробирки медленно охлаждают, наблюдая образование кристаллов.
4. 4. Частные реакции катионов Hg 22+ 1. Реакции с иодидом калия. При этом образуется зеленый осадок иодида ртути: Hg 22++2 KI=>Hg 2 I 2+2 K+ С добавлением избытка реактива он растворяется, и образуется комплексное соединение и металлическая ртуть, выпадающая в форме черного осадка: Hg 2 I 2+2 K=>K 2[Hg. I 4]+Hg↓ Выполнение реакции. В пробирку помещают 3 -4 капли раствора соли Hg 22+, добавляют 3 -4 капли раствора KI и наблюдают образование осадка грязнозеленого цвета. Добавляют еще 5 -6 капель реактива и наблюдают растворение зеленого и появление черного осадка. 2. Восстановление Hg 2+ до металлической ртути. Многие восстановители, например Sn. Cl 2, Cu, восстанавливают ион Hg 2+ до металлической ртути: Hg 22++Sn 2+=>2 Hg+Sn 4+ Hg 22++Cu=>2 Hg+Cu 2+ При этом из раствора выпадает черный осадок ртути. Если медь взята в виде пластинки или монеты, то на ее поверхности образуется амальгама меди. Выполнение реакции. На полоску фильтровальной бумаги наносят каплю раствора соли Hg 2+, рядом – каплю раствора Sn. Cl 2 и наблюдают появление черного пятна. На очищенную медную пластинку наносят 2 -3 капли раствора соли Hg 22+. Через 5 минут промывают водой, протирают образовавшееся серое пятно фильтровальной бумагой и наблюдают образование блестящей амальгамы меди. Вместо пластинки можно взять медную монету. Поверхность меди необходимо предварительно обработать азотной кислотой и промыть водой.
Анализ смеси катионов второй аналитической группы Выполнение реакции. В отдельные пробирки помещают по 4 -5 капель растворов солей Ag+, Pb 2+ и Hg 2+ и добавляют по 4 -5 капель раствора HCl. Образовавшиеся белые осадки отфильтровывают, делят пополам и переносят в чистые пробирки, добавляют в одни по 8 -10 капель воды, в другие – по 4 -5 капель раствора NH 4 OH. Пробы разбавляют водой, нагревают до кипения и убеждаются, что Pb. Cl 2 растворился. В других пробирках Ag. Cl растворился в аммиаке, а белый осадок Hg. Cl 2 почернел.
Спасибо за внимание!