Реакции нитрат-анионов NO3-.1.Лахтин Ю.М. Матеріалознавство. - Машинобудування, 1980. - 495 с. 2.Золотаревский B.C. Механічні властивості металів. ~ М.: Металургія, 1983.-350 с. 3.ДСТ 9454-78 Метали. Метод випробувань на ударне загинання при знижіеній та підвищеній температурах, Вид-во стандартів, 1978 - 9 с. Третья аналитическая группа анионов NO3-, NO2-, CH3COO-. Третья аналитическая группа анионов не имеет группового реактива. Катионы бария и серебра с анионами данной группы осадков не образуют. Большинство солей анионов данной группы хорошо растворимые соединения в воде, бесцветные соединения в растворах. С химической стороны характеризуются NO3- и NO2- ярко выраженными окислительными свойствами.
Реакции нитрат-анионов NO3-. 1. К раствору нитрата прибавляют концентрированную H2SO4 и кусочек металлической меди или медную проволоку. Содержимое пробирки нагревают, реакцию проводят строго в вытяжном шкафу. В результате выделяется бурый газ NO2, который лучше всего заметен, если пробирку поместить над листом белой бумаги. Реакция протекает по уравнениям: 2KNO3 + 3Cu + 4H2SO4 = 3CuSO4 + K2SO4 + 4H2O + 2NO↑ NO3- + 4H+ + 3e → NO + 2H2O 2 Cu0 – 2e → Cu2+ 3 2NO3- + 8H+ + 3Cu0 → 3Cu2+ + 4H2O + 2NO↑ 2NO + O2 (воздуха) = 2NO2↑ Раствор в пробирке приобретает голубую окраску (CuSO4).
2. Алюминиевые стружки (или цинковая пыль) в присутствии концентрированной щелочи восстанавливает нитраты до аммиака NH3↑: 3NaNO3 + 8Al + 5NaOH + 2H2О = 8NaAlO2 + 3NH3↑ NaNO3 + 4Zn + 7NaOH = 4Na2ZnO2 + 2H2O + NH3↑ С помощью этой, очень характерной реакции, нитрат-анион очень легко обнаруживается в исследуемом растворе при условии отсутствия в нем нитрит-аниона, который дает подобную реакцию. Выделившийся аммиак H3N можно определить по посинению универсальной индикаторной бумажке, которая, смоченная дистиллированной водой вносится к отверстию пробирки. Открытию NO3- мешают NO2- - анионы, но данные анионы с серной кислотой образуют HNO2 – азотистую кислоту, которая является не устойчивой, разлагается с выделением NO2↑. 2KNO2 + H2SO4 = 2HNO2 + K2SO4 4HNO2 + O2 → 2H2O + 4NO2↑
3. Реакция с дифениламином (C6H5)2NH. На тщательно вымытое и протертое стекло поместить 4-5 капель дифениламина в концентрированной серной кислоте H2SO4 и каплю анализируемого раствора и тщательно перемешать стеклянной палочкой. В присутствии NO3- появляется интенсивная синяя окраска, вследствие окисления дифениламина образующейся азотной кислотой HNO3 мешают NO2- анионы.
4. Сульфат-железа (II) с нитрат-анионами NO3- образует в концентрированном растворе серной кислоты H2SO4 комплексную соль бурого цвета [Fe(NO)]SO4. На часовое стекло помещают каплю анализируемого раствора нитрата, в каплю помещают маленький кристаллик сульфата железа (II) FeSO4 и каплю концентрированной H2SO4. Вокруг кристаллика появляется бурое окрашивание вследствие образования комплексного соединения [Fe(NO)]SO4. 6FeSO4 + 2NaNO3 + 4H2SO4 = 3Fe2(SO)4 + Na2SO4 + 4H2O + 2NO↑ 2NO + FeSO4 = 2[Fe(NO)]SO4 Мешают J-, Br-, NO2-.
6. Восстановление NO3- нитрат-анионов до нитрит-анионов NO2-. При действии на нитраты металлическим цинком в присутствии уксусной кислоты CH3COOH, они восстанавливаются до нитритов: NaNO3 + Zn + 2CH3COOH = Zn(CH3COO)2 + NaNO2 + H2O Образование NO2--анионов можно обнаружить его характерной реакцией. Если в раствор прибавить сульфаниловую кислоту и α-нафтиламин, раствор в пробирке становится ярко-розового цвета в результате образования азокрасителя: Реакции нитрит-аниона NO2-. Описанные реакции для нитрат-аниона NO3- характерны и для нитрит-аниона NO2-. Нитрит-анион можно отличить от нитрат-аниона следующими реакциями: 1.Кислоты разлагают нитриты с выделением оксидов азота: 2NaNO2 + H2SO4 = Na2SO4 + 2HNO2 2HNO2 → H2O + NO2↑ + NO↑ 2.Иодид калия KJ в присутствии разбавленной серной кислоты H2SO4 окисляется нитритами до свободного иода J2: 2KJ + 2KNO2 + 2H2SO4 = 2K2SO4 + 2H2O + J2 + 2NO↑ Проведение реакции. К 4-5 каплям подкисленного раствора серной кислотой раствора нитритов прибавить эквивалентное количество иодида калия KJ. Выделяется свободный иод J2, который можно обнаружить по посинению крахмальной бумажки. 3. Сульфаниловая кислота и α-нафтиламин при взаимодействии с нитрит-анионами образуют окрашенный в красный цвет азокраситель. Химизм указан выше. Проведение реакции. К капле нейтрального или уксуснокислого исследуемого раствора, прибавить каплю раствора сульфаниловой кислоты и α-нафтиламина, в присутствии нитритов раствор будет красного цвета. Нитриты мешают NO3- - анионам. Удаление из раствора нитрит-анионов можно провести путем нагревания раствора с твердым хлоридом аммония NH4Cl или мочевиной: t NH4Cl + KNO2 = KCl + 2H2O + N2↑ CO(NH2)2 + 2KNO2 + H2SO4 = K2SO4 + 3H2O + 2N2↑+ CO2↑ Проведение реакции. К 3-4 каплям исследуемого раствора прибавить 5-6 капель хлорида аммония NH4Cl и осторожно нагреть пробирку. Образовавшийся нитрит аммония NH4NO2 полностью разрушается с выделением свободного азота. Реакция с мочевиной. Взять раствор, содержащий нитрит-анион, в котором растворить 0,1г мочевины, после чего в полученный раствор прибавить 2-3 капли 2н раствора серной кислоты H2SO4, дать жидкости немного постоять, после чего проверить раствор на отсутствие нитрит-анионов в присутствии иодида калия KJ и крахмала. Обнаружение нитрат-аниона в присутствии нитрит-аниона NO2- может быть достигнуто только после полного удаления нитрит-аниона из раствора вышеописанным методом. 4. Соли кобальта образуют с избытком нитрита калия KNO2 в уксуснокислой среде желтый кристаллический осадок K3[Co(NO2)6]↓ - гексанитритокобальтат (III) калия: CoCl2 + 7KNO2 + 2CH3COOH = K3[Co(NO2)6]↓ + 2KCl + 2KCH3COO + H2O + NO↑ Реакцию следует проводить в слабокислой среде. Минеральные кислоты и сильные щелочи разрушают комплексное соединение.
5. Перманганат калия KMnO4 обесцвечивается в кислом растворе солями нитритов, причем нитриты окисляются до нитратов. 5NaNO2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 = 2MnSO4 + K2SO4 + 5NaNO3 + 3H2O NO2- + H2O – 2e → NO3- + 2H+ 5 MnO4- + 8H+ + 5e → Mn2+ + 4H2O 2 5NO2- + 5H2O + 2MnO4- + 16H+ → 5 NO3- + 10H+ + 2Mn2++ 8H2O 6 3
6. Алюминиевые стружки (или цинковая пыль) в присутствии концентрированной щелочи восстанавливают нитрит-анионы до аммиака H3N: NaNO2 + 2Al + NaOH + H2O = 2NaAlO2 + H3N↑
7. Реакция с дифениламином с анионами NO2- подобно нитрат-анионам дает красное окрашивание раствора.
Реакции ацетат-анионов CH3COOH. 1.Серная кислота с ацетат-анионами взаимодействует с образованием уксусной кислоты, которая улетучиваясь при нагревании, придает раствору специфический запах уксуса. В пробирку поместить 5-6 капель раствора ацетата натрия и добавить 2 капли концентрированной H2SO4, осторожно нагреть. Обнаруживается уксусная кислота по запаху.
2. При взаимодействии спиртов с растворами ацетатов образуются эфиры, которые узнают по запаху: t 2CH3COONa + H2SO4 = Na2SO4 + 2CH3COOH H2SO4 CH3COOH + C5H11OH CH3COOC5H11 + H2O Проведение реакции. К нескольким каплям раствора ацетата прилить 3-4 капли концентрированной серной кислоты H2SO4 и эквивалентное количество амилового спирта C5H11OH, смесь нагреть на водяной бане, после чего содержимое пробирки вылить в стакан с холодной водой, образуется амилацетат характерного запаха. Условия проведения реакции. Амиловый спирт не следует брать в избытке, нагревание проводить 4-5 минут, для ускорения реакции рекомендуется добавить кристаллик нитрата серебра AgNO3 в качестве катализатора. 3. Хлорид железа (III) при взаимодействии с ацетатами образует комплекс красно-бурого цвета, который при разбавлении и нагревании легко подвергается гидролизу с образованием осадка основной соли ацетата железа (III): FeCl3 + 3CH3COONa = Fe(CH3COO)3 + 3NaCl Fe(CH3COO)3 + 2H2O = Fe(OH)2CH3COO + 2CH3COOH Раствор должен быть нейтральным и не должен содержать анионов: CO32-, SO32-, PO43-, J-, S2-. Все эти анионы можно удалить из раствора прибавлением к нейтральному раствору растворы AgNO3 и BaCl2.
|