Качественный химический анализ

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⁺, РЬ^2+, Нg²⁺	HCl	Хлориды не растворяются в воде
III	Ва²⁺ , Sг²⁺, Са²⁺	Н₂SО₄ + +С₂Н₅ОН	Сульфаты не растворяются в воде
IV	А1^3+, Zn^2+, 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	Fе^2+, Fе^3+, Мg^2+, Мn^2+, Ві^3+, 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 SO₄^2- , сульфит-ион SO₃^2- , карбонат-ион CO₃^2- , фосфат-ион PO₄^3- , силикат-ион SiO₃^2- , тио-сульфат-ион S₂O₃^2- , оксалат-ион C₂O₄^2- , хромат-ион CrO₄^2- , борат-ион B₄O₇^2- .

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(SO₄^2- )? 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 Mg^2+?

Вариант 30

1. Какими реакциями можно обнаружить Cl-, Br-, J-, S^2- в присутствии друг друга?

2. Какими реакциями можно открыть нитрат-ион в присутствии нитрит-иона?