Вопросы, на которые необходимо обратить внимание при изучении темы (по лекционному материалу и рекомендуемой литературе):
Аналитический сигнал, чувствительность аналитических реакций. Методы качественного анализа. Характеристика аналитических групп катионов и анионов.
Вопросы темы, выносимые для самостоятельного изучения (сделать краткий конспект):
При выполнении заданий по теме необходимо знать кислотно-основную классификацию катионов на аналитические группы и групповые реагенты. Уметь писать уравнения аналитических реакций в молекулярной и ионной формах, полной и сокращенной. При написании реакций обнаружения катионов обратить особое внимание на условия их выполнения и мешающее действие других ионов.
Классификация катионов по кислотно-основному методу
| Группа | Катионы | Групповой реагент | Растворимость соед. |
| І | К+, Na+, Lі+, NН4+ | Нет | Хлориды, сульфаты, гидроксиды растворяются в воде |
| II | Аg+, РЬ2+, Нg2+ | HCl | Хлориды не растворяются в воде |
| III | Ва2+, Sг2+, Са2+ | Н2SО4 + +С2Н5ОН | Сульфаты не растворяются в воде |
| IV | А13+, Zn2+, Сг3+ , Sn (II), Sn (IV), Аs (III), Аs (V) | Избыток конц. NaОН + 3 %-ый раствор Н2О2 | Гидроксиды не растворяются в воде, но растворяются в избытке щелочи |
| V | Fе2+, Fе3+, Мg2+, Мn2+, Ві3+, SЬ (III), SЬ (V) | Избыток конц. NН3*Н2О | Гидроксиды не растворяются в воде избытке щелочи, растворе аммиака |
| VI | Cо2+, Ni2+, Cd2+, Сu2+, Нg2+ | Избыток конц. NH3*Н2О | Гидроксиды не растворяются в воде и избытке щелочи, но растворяются в избытке раствора аммиака |
Классификация анионов
Анионы, в отличие от катионов, можно определять в отдельных порциях раствора дробными реакциями в любой последовательности. Но для упрощения анализа их, как и катионы, делят на аналитические группы. В большинстве классификаций разделение анионов основано на разной растворимости солей бария и серебра соответствующих анионов.
I группа анионов – соли бария, нерастворимые в воде. Групповой реактив – раствор BaCl2, имеющий нейтральную или слабощелочную реакцию.
К I группе относятся следующие анионы:
сульфат-ион SO42-, сульфит-ион SO32-, карбонат-ион CO32-, фосфат-ион PO43-, силикат-ион SiO32-, тио-сульфат-ион S2O32-, оксалат-ион C2O42-, хромат-ион CrO42-, борат-ион B4O72-.
II группа анионов – соли серебра, нерастворимые в воде и азотной кислоте.
Групповой реактив - раствор AgNO3 в присутствии HNO3. Ко II группе относятся следующие анионы: хлорид-ион Cl -, бромид-ион Br –, иодид-ион J –, сульфид-ион S2-.
III группа анионов – соли бария и серебра, растворимые в воде. Группового реактива нет. К III группе относятся следующие анионы: нитрат-ион NO3–, нитрит-ион NO2–, ацетат-ион CH3COO –.
Большинство анионов открывается дробным методом с помощью специфичных реакций, поэтому групповые реактивы применяют только при обнаружении анионов соответствующей группы. Это значительно облегчает и ускоряет проведение анализа, так как избавляет химиков-аналитиков в случае отрицательной реакции с групповыми реактивами от необходимости искать в растворе анионы данной группы.
Вопросы для самоконтроля
(по всем группам катионов и анионов)
1. В чем заключается сущность систематического хода анализа? Какие реактивы называются групповыми?
2. В чем заключается сущность дробного метода анализа?
3. Что такое открываемый минимум, минимальное разбавление и предельное
разбавление?
4. Что такое специфичные реакции, селективные реакции?
5. Какие классификации катионов существуют и в чем их различие?
Варианты контрольных заданий
Вариант 1
1. Что такое открываемый минимум, минимальное разбавление и предельное
разбавление?
2. Характеристикакатионовпятойаналитическойгруппыпокислотно-основнойклассификации.Действиегрупповогореактива.Напишитеуравненияреакцийвмолекулярномиионномвиде.КакойреактивявляетсяспецифическимдляобнаруженияионаFe2+?Представьтедействиееговмолекулярномиионномвиде,указаввнешнийэффект,идайтеназваниеобразующемусявеществу.
Вариант 2
1. Дайте определения понятиям: групповой реактив,мешающие ионы, специфические реакции. Приведитепримеры.
2. Особенностью соли РbCl 2 является способность еёрастворяться: а) в растворе щелочи; б) в горячейводе; в) в концентрированном растворе NH 4 OH.
Вариант 3
1. Важнейшим условием проведения реакции на ион К + является: а) уксусно-кислая среда раствора; б) нагревание; в) отсутствие мешающих ионов. Ответ обоснуйте.
2. Специфической является реакция:
а)FeCl 3 + 3 NaOH = Fe(OH) 33 + 3NaOH
б)FeCl 3 + K 3 PO 4 = FePO 4 + 3KCl
в)FeCl 3 + 3KCNS = Fe(CNS) 3 + 3KCl.
Вариант 4
1. Аналитической является реакция: а) взаимодействия хлорида бария с нитратом натрия; б) сульфатом железа и роданидом калия; в) водой и карбонатом калия.Напишите уравнения реакций в молекулярной и ионнойформе.
2. К какой группе анионов относится сульфат – ион(SO42-)? Укажите групповой реагент и напишитекачественную реакцию для данного иона.
Вариант 5
1. Какие ионы относятся к шестой аналитической группе? Напишите уравнение реакции действия группового реактива на ион Сu2+.
2. Напишите формулы а) красной кровяной соли (турнбулева синь); б) желтой кровяной соли (берлинская лазурь). Напишите диссоциацию этих соединений и константу их нестойкости.
Вариант 6
1.Перечислите ионы, относящиеся к пятой аналитической группе. Укажите групповой реактив. Напишите уравнения реакций в молекулярной и ионной форме.
2.Осуществите превращения: HgCl 2 → HgJ 2 → K 2 [HgJ4]. Дайте название реактиву K2 [HgJ4].
Вариант 7
1. Почему осадок гидроксида марганца белого цвета быстро темнеет? Напишите соответствующие уравнения реакции.
2. Осуществите превращения: АlCl 3 → Al(OH) 3 → KAlO 2 →Al(OH) 3.Укажите условия проведения реакций.
Вариант 8
1. Напишите уравнение реакции превращения трехвалентного хрома в шестивалентный, используя в качестве окислителя KMnO4.
2. Опишите ход анализа открытия иона К+ в присутствии иона NH4+.
Вариант 9
1. Как открыть ионы К+ и Na+ в смеси? Написать уравнения реакций.
2. Напишите уравнения реакции растворения Al(OH)3 и Zn(OH)2 в избытке щелочи (NaOH или KOH).
Вариант 10
1. Аналитическиереакции. Примеры уравненийтакихреакций.Требования,предъявляемыеканалитическимреакциям.Какиеанионыотносятсякпервойаналитической группе?Охарактеризуйтеихсвойства.Напишитереакцииоткрытиясульфат-иона.
2. Составьтеуравненияреакцийдляанионовпервойаналитическойгруппывмолекулярномиионномвиде(покислотно-основнойклассификации).
Вариант 11
1.Характеристикакатионоввторойаналитическойгруппы.Указатьгрупповойреактивипривестиуравненияреакцийдействияегонакатионыгруппывмолекулярномиионномвиде.ПривестиуравнениеспецифическойреакциинаионPb2+вмолекулярномиионномвидесописаниемусловийпроведенияреакции(покислотно-основнойклассификации). Опишите ход анализа открытия иона Pb2+ в присутствии иона NH4+ .
2. Напишите реакцию действия перекиси водорода в щелочной среде на сульфат хрома(ΙΙΙ).
Вариант 12
1. Опишите методику открытия иона кобальта (Co2+) вприсутствии всех ионов шестой аналитической группы.Напишите уравнения реакций.
2. Напишите уравнение реакции растворения хлоридамагния в присутствии NH4ОH. Почему в реакцииприбавляют NH4Cl по каплям?
Вариант 13
1. Характеристикакатионовпервойаналитическойгруппы.Охарактеризуйтесвойстваэтихкатионов.Приведитепримерыосновныхчастныхреакцийнакатионыпервойгруппы.Условиявыполненияданныханалитическихреакций.Приведитеспецифическуюреакциюнаодинизионовэтойгруппы(покислотно-основнойклассификации).
2.На какой из ионов первой аналитической группы действует Na3 [Co(NO2)]? Напишите уравнение в молекулярной, ионной форме.
Вариант 14
1. Перечислитекатионытретьейаналитическойгруппы.Охарактеризуйтесвойствасоединенийэтихкатионов(растворимостьихоснованийисолей).Действиегрупповогореактиванакатионыданнойгруппы.Составитьуравненияреакцийвмолекулярномиионномвиде(покислотно-основнойклассификации).
2. Напишите уравнение реакции действия гидротартрата натрия на соли, содержащие ионы калия и аммония.
Вариант 15
1. Что такое специфическая реакция? Приведите примеры. Напишите реакции в молекулярной ионной форме. Укажите условия их проведения.
2. Перечислитекатионы,относящиесякIVаналитическойгруппепокислотно-основнойклассификации,укажитегрупповойреактив,егодействие,охарактеризуйтесвойстваэтихкатионов.НапишитеуравнениячастныхреакцийдляионаZn2+.
Вариант 16
1. Перечислитекатионычетвертойаналитическойгруппы.Охарактеризуйтесвойствасоединенийэтихкатионов(растворимостьихоснованийисолей).Действиегрупповогореактиванакатионыданнойгруппы.Составитьуравненияреакцийвмолекулярномиионномвиде(покислотно-основнойклассификации).
2. Почему соляная кислота и её соли являются групповым реактивом на ионы второй аналитической группы? Ответ мотивируйте. Напишите уравнения реакций в молекулярной и ионной форме.
Вариант 17
1. ПеречислитегрупповыереактивынакатионыV,VIаналитическихгрупппокислотно-основнойкласификации.Напишитеуравненияреакцийдляданныхкатионоввмолекулярнойиионнойформе.
2. Напишите специфическую реакцию действия перекиси водорода в щелочной среде на соединения Сr2 (SO4)3 . Составьте электронное уравнение, используя метод электронного баланса. Определите молярную массу эквивалента окислителя, восстановителя.
Вариант 18
1. Опишитепорядоканалитическогоисследованиянеизвестноговеществапосредствомкачественныхреакций.Охарактеризуйтеиподробноопишитеоперациианализа(предварительноеиспытание,растворениепробы,откры-тиекатионов,открытиеанионов).
2. Опишите реакции открытия иона ртути [Hg2]2+.Почему белый осадок окрашивается в чёрный цвет?
Вариант 19
1. Классификацияанионов.Какиеанионыотносятсяковторойаналитической группе?Охарактеризуйтеихсвойства.Составьтеуравненияреакцийихоткрытия(кислотно-основнаяклассификация).
2. Опишите ход разделения осадков катионов второй аналитической группы. Напишите соответствующие уравнения реакций, соблюдая последовательность анализа.
Вариант 20
1. Вчемсутьсистематичскогоанализа?Начемоснованоотделениеионовпервойаналитическойгруппыотвторой.Приведитеуравнениясоответствующихреакций.
2. Каким реактивом пользуются для удаления ионов Рb2+ из раствора? Напишите уравнение реакции для перевода растворимой соли свинца в (PbOH)2CO3. Дайте название полученному соединению.
Вариант 21
1. Чтотакоеспецифическаяреакция?Приведитепримерыуравненийспецифическихреакцийдлякатионовпятойаналитическойгруппы(Fe3+,Fe2+,Mn2+).Опишитевнешниеэффекты.Дайтеназванияобразующимсявеществам(используйтекислотно-основнуюклассификацию).
2. Напишите реакции диссоциации K3[Fe(CN)6], K4[Fe(CN)6],укажите заряд комплексообразователя в каждом из этих соединений.
Вариант 22
1. Опишитеходанализапоопределениюсмесикатионовпервойивторойаналитическойгрупп,используякислотно-основнуюклассификацию.Чтопозволяютустановитьпредварительныеиспытания.
2. Напишите уравнение реакции взаимодействия нитрата свинца с сульфатом натрия в иной форме.
Вариант 23
1. Требования,предъявляемыеканалитическимреакциям.Напишитепримерыкачественныхреакцийдляобнаруженияионовмеди, цинка, свинца. К какиманалитическимгруппам относятсяданныекатионы.Охарактеризуйтеэтигруппы.
2. Как открыть ионы хлора в присутствии ионов Br- , J-?
Вариант 24
1. Характеристикакачественногоанализа.Чтотакоекачественнаяреакция?Рассмотритеглавныеособенностикачественныхреакций(специфичность,интенсивность,чувствительность,селективностьидр.)ПриведитепримерыкачественныхреакцийдлякатионаFe3+.
2. Укажите условия проведения анализа по обнаружению ионов серебра в растворе. Все реакции напишите в ионной и молекулярной форме.
Вариант 25
1. Чтотакоемешающиеионы?Опишитепорядокобнаружениявраствореионовкалияинатриявприсутствиикатионоввторойаналитическойгруппыиаммония(рассматривайтеклассификациюионовпокислотно-основномуметоду).Составьтеуравненияреакцийвмолекулярномиионномвиде.Укажитеусловияихпроведения.
2. Укажите характерные реакции на ион аммония. Напишите уравнения этих реакций в ионной форме.
Вариант 26
1. Дайте определение специфическойреакции. Укажите специфическуюреакциюнаанионйода.Ккакойаналитическойгруппепокислотно-основнойклассификацииотноситсяданныйанион?Охарактеризуйтеэтугруппу.
2. Специфическая реакция открытия иона NH 4 +. Укажите условия обнаружения иона аммония. Напишите уравнения реакции.
Вариант 27
1. Характеристикаанионовтретьейаналитическойгруппыпокислотноосновнойклассификации.Опишитереакцииобнаруженияданныхионоввраствореиусловияихпроведения.Приведитеуравнениясоответствующихреакцийвмолекулярномиионномвиде.
2. Напишите реакцию действия реактива Несслера при обнаружении иона аммония.
Вариант 28
1. Чтотакоегрупповойреактив?Перечислитегрупповыереактивынакатионывторой,третьейичетвертойаналитическихгрупп.НапишитеуравненияреакцийвзаимодействиягрупповогореактивасоответствующейгруппысионамиPb2+,Ba2+,Al3+(покислотно-основнойклассификации).
2. Напишите уравнения реакций действия соляной кислоты на ионы второй аналитической группы в молекулярной и ионной форме.
Вариант 29
1. В чем заключается сущность дробного метода анализа? Приведите пример дробной реакции обнаружения катиона Fe3+.
2. Какие отличительные реакции дает Mg2+?
Вариант 30
1. Какими реакциями можно обнаружить Cl-, Br-, J-, S2- в присутствии друг друга?
2. Какими реакциями можно открыть нитрат-ион в присутствии нитрит-иона?
