Лабораторная работа № 3. Анализ смеси анионов I–III аналитических групп

Анализ смеси анионов I–III аналитических групп

Цель работы: провести качественный анализ раствора, в котором возможно присутствие анионов , , , Cl^–, I^–, , .

Сущность работы. Согласно классификации анионов, основанной на растворимости солей бария и серебра, ионы , и относятся к первой, ионы Cl^– и I^– – ко второй, а ионы и – к третьей аналитическим группам.

В отличие от катионов, анионы различных групп не мешают открытию друг друга, поэтому анализ предложенной смеси можно выполнить дробным методом, т. е. в отдельных порциях исследуемого раствора, не проводя групповых разделений.

При анализе смеси анионов групповые реагенты чаще всего применяют не для разделения групп, а для того, чтобы установить их наличие или отсутствие в ходе предварительных испытаний. Если установлено отсутствие анионов всей группы, то не следует проводить реакции на отдельные анионы. Таким образом, проведение групповых реакций значительно облегчает работу и экономит время. В работе используются следующие групповые реакции:

Группа	Групповой реагент, условия	Групповые реакции	Аналитический эффект
I	BaCl2 при рН 7–9	+ BaCl2 ® BaSО4¯ + 2Cl– + BaCl2 ® BaСО3¯ + 2Cl– + 3BaCl2 ® Ba3(РО4)2¯ + + 6Cl–	Образование белых мелкокристаллических осадков
II	AgNO3 в 2 н. НNO3	Cl– + AgNO3 ® AgCl¯ + I– + AgNO3 ® AgI¯ +	Образование белого творожистого (AgCl) или светло-желтого (AgI) осадка

 

При проведении предварительных испытаний на анионы делают также пробу на выделение газов, действуя на раствор 2 н. H₂SO₄. При этом анионы летучих кислот разлагаются с выделением пузырьков газа. Из анионов, которые могут быть в анализируемом растворе, такой эффект дают только и :

+ 2Н⁺ ® CO₂↑ + Н₂О

+ 2Н⁺ ® NO₂↑ + NO↑ + Н₂О

Анионы I аналитической группы не мешают обнаружению друг друга, а внутри II и III аналитических групп необходимо провести разделение ионов.

Ионы I^– мешают открытию ионов Cl^–, поэтому их предварительно отделяют, используя селективное растворение осадков галогенидов серебра в NH₄OH (конц.). Сначала действуют групповым реагентом AgNO₃ в 2 н. НNO₃, в результате оба иона переходят в осадок:

Cl^– + AgNO₃ ® AgCl¯ +

I^– + AgNO₃ ® AgI¯ +

Затем добавляют NH₄OH (конц.), в котором осадок AgCl растворяется с образованием аммиаката, а AgI – не растворяется вследствие различия в значениях произведений растворимости (~ 10^–10 и ~ 10^–17 соответственно):

AgCl↓ + 2NH₄OH = [Ag(NH₃)₂]Сl + 2H₂O

Осадок AgI отбрасывают, а в полученном фильтрате открывают ионы Cl^–.

Ионы мешают обнаружению ионов , поэтому их предварительно необходимо удалить. С этой целью проводят реакцию контрпропорционирования с мочевиной в кислой среде, в результате которой ионы NO₂^– уходят из раствора в виде газа:

+ 2H⁺ + CO(NH₂)₂ = CO₂↑ + 2N₂↑ + 3H₂O

При проведении характерных реакций на анионы для доказательства их присутствия часто необходимо не только убедиться в выпадении осадка, но и провести испытание на его растворимость в растворах различных реагентов.

В работе используются следующие характерные реакции:

Ион	Реагент, условия проведения реакции	Аналитическая реакция	Аналитический эффект
Анионы I группы
	BaCl2 при рН 7–8, HCl	+ Ва2+ ® ® ВаSO4¯	Образование белого мелкокристаллического осадка, не растворимого в HCl
	HCl, Ba(OH)2	+ Н+ ® CO2↑ + + Н2О CO2↑ + Ba(OH)2 ® ® BaCO3¯	Выделение из раствора пузырьков газа и помутнение баритовой воды
	Mg2+, NH4OH, NH4Cl	+ Mg2+ + NH4+ ® MgNH4PO4¯	Образование белого кристаллического осадка
Анионы II группы
I–	Хлорная вода, H2SO4, бензол	2I– + Cl2 ® I2 + 2Cl–	Окрашивание бензольного слоя в малиновый цвет
Cl–	AgNO3, 2 н. HNO3, 25 %-ный NH4OH, KBr	Cl– + Ag+ ® AgCl↓ AgCl↓ + 2NH4OH ® [Ag(NH3)2]Сl + 2H2O [Ag(NH3)2]Сl + KBr+ + 2HNO3 ® AgBr↓ + KCl +2NH4NO3	Образование белого творожистого осадка; растворение осадка в NH4OH; появление мути при действии KBr
Анионы III группы
	KI, HCl или CH3COOH, крахмал (пробирочная реакция)	+ 2I– + 4H+ ® I2 + 2NO + 2H2O	Побурение раствора; появление темно-синей окраски после добавления крахмала
KI, HCl или CH3COOH, крахмал (капельная реакция)	Появление синей окраски
	Дифениламин в конц. H2SO4	+ H+ + + (С6Н5)2NH ® продукт окисления синего цвета	Появление интенсивной синей окраски на стенках пробирки

Выполнение работы. Получают пробу для проведения анализа, записывают ее номер в лабораторный журнал. Описывают внешний вид раствора (окраска, прозрачность). Далее используют отдельные порции исследуемого раствора для проведения предварительных испытаний и систематического хода анализа.