Лабораторная работа № 5

Качественные реакции катионов пятой аналитической группы

Цель работы: изучить качественные реакции на катионы VI аналитической группы, ознакомиться с ходом разделения смеси катионов шестой аналитической группы.

Реактивы: см. табл. 7.

Оборудование: пробирки; штативы; спиртовки; стаканы химические; стеклянные палочки; воронки; бумажные фильтры; нихромовая проволока; плитка.

Общая характеристика катионов пятой аналитической группы кислотно-основного метода

Катионы пятой аналитической группы включают: Mg²⁺, Mn²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Bi³⁺, Sb³⁺, Sb⁵⁺. Групповым реагентом на катионы этой группы является гидроксид аммония, который осаждает их в виде гидроксидов, нерастворимых в избытке реактива. Элементы, катионы которых имеют переменную степень окисления, обладают склонностью к комплексообразованию. Гидроксиды катионов пятой группы, кроме гидроксида сурьмы (III), не обладают амфотерностью и не образуют растворимых аммиакатов. Катионы этой группы количественно осаждаются избытком KOH или NaOH, которые также могут быть групповым реагентом.

Катионы железа (II) открывают дробным методом с гексацианоферратом калия K₃[Fe(CN)₆]. Катионы железа (III) открывают дробным методом с гексацианоферратом калия K₄[Fe(CN)₆], а также реакцией с тиоцианатом калия или аммония. В предварительных испытаниях можно открыть каионы марганца (II) реакцией с висмутатом натрия, катионы висмута – реакцией с солями олова(II) в щелочной среде. Окрашенными соединениями являются хроматы (желтые), бихроматы (оранжевые), манганаты (зеленые), перманганаты (малиново-красные), гексацианоферраты (II) (желтые), гексацианоферраты (III) (красные), гексанитрокобальтаты (III) (желтые и красные). Окраску этих соединений обусловливают соответствующие анионы.

Катионы сурьмы и мышьяка в учебном практикуме не рассматриваются. Проведение качественных реакций требует определенных условий, которые необходимо обязательно создавать.

В отчете уравнения реакций ионного обмена записываются в молекулярной и сокращенной ионной формах. Окислительно-восстановительные процессы оформляются с указанием окислителя и восстановителя и записью уравнения в молекулярной форме и электронного баланса.

Выводы:

1. Реакция окисления катиона марганца может быть проведена в предварительных испытаниях.

2. Реакции обнаружения катионов железа (Fe²⁺, Fe³⁺) при совместном присутствии дает осадки не совсем чистой окраски, поэтому катион Fe³⁺ проверяется дополнительно с роданид-ионом. Эти реакции используют при предварительных испытаниях.

Таблица 7 ­- Качественные реакции катионов пятой аналитической группы

Реагент	Продукты аналитических реакций катионов
Mg2+	Mn2+	Fe2+	Fe3+	Bi3+
раствор NH4OH	Белый аморфный осадок гидроксида магния, растворимый в кислотах и солях аммония	Белый осадок гидроксида марганца, растворимый в кислотах, окисляется кислородом воздуха с изменением окраски (Mn4+)	Белый осадок гидроксида железа, растворимый в кислотах, окисляется кислородом воздуха приобретает красно-бурый цвет	Красно-бурый Реакция осадок гидроксида железа, растворимый в кислотах	Белый осадок гидроксида висмута, растворимый в кислотах (соли висмута в водном растворе заметно гидролизуются)
Щелочи NaOH, KOH	Белый аморфный осадок гидроксида магния, растворимый в кислотах и солях аммония	Белый осадок гидроксида марганца, растворимый в кислотах, окисляется кислородом воздуха с изменением окраски (Mn4+)	Белый осадок гидроксида железа, растворимый в кислотах, окисляется кислородом воздуха приобретает краснобурый цвет	Красно-бурый осадок гидроксида железа, растворимый в кислотах	Белый осадок гидроксида висмута, растворимый в кислотах.
K3[Fe(CN)6] (pH < 7)			Осадок «турнбулевой сини», не растворяется в кислотах
K4[Fe(CN)6] (pH < 7)				осадок «берлинской лазури», не растворяется в кислотах
Окислитель PbO2, NaBiO3 (соль висмута в щелочной среде)		При окислении Mn2+ окисляется до MnО4-, появляется малиновая окраска (реакция проводится при нагревании в присутствии НNO3)
Гидрофосфат натрия Na2HPO4 (+несколько капель НСl и NH4OH)	Белый кристаллический осадок гидроксида магния аммония
H2S или Na2S (NH4)2S		Осадок MnS телесного цвета, растворим в кислотах	Черный осадок FeS, растворим. в разбавлен. минеральных кислотах и в уксусной кислоте	Черный осадок Fe2S3, растворим. в минеральн. кислотах	Черно-коричневый осадок Bi2S3, не растворимый в в мин. кислотах за исключением HNO3
Станнит натрия (калия) Na2SnO2					Восстановление висмута до металлического – черный осадок
Диметилглиоксим (реактив Чугаева)			Внутрикомплексная соль карминово-красного цвета
Роданид аммония (калия) NH4SCN				Роданид железа кроваво-красного цвета Fe(SCN)3
8-оксихинолин В присутствии NH4OH + NH4Cl	Желто-зеленый кристаллический осадок внутрикомлексного соединения
KJ					Черный осадок BiJ3, растворяется в избытке реагента с образованием желто-оранжевого раствора [BiJ4]-, при нагревании –оранжевый осадок BiOJ