Опыт 3. Обнаружение железа

I

Железо образует два ряда устойчивых солей: соли железа (II) и соли железа (III). Растворы солей железа (III) содержат катион Fе3+ и имеют желтую или красно-бурую окраску, а растворы солей железа (II) - катион Fе2+ и имеют бледно-зеленую окраску.

Реакции катиона Fе3+

А) Действие группового реагента

Сульфид аммония (NH4)2S в присутствии аммонийной буферной смеси осаждает из растворов железа (III) Fе2S3 черного цвета. При растворении сульфида железа (III) в кислотах катион Fе3+ восстанавливается до Fе2+

2S3 + 4Н+ = 2Fе2+ + S + 2Н2S

Таким образом, в процессе осаждения катионов III группы групповым реагентом железо (III) может быть определено неправильно. Поэтому обнаружение железа проводят дробными реакциями до осаждения остальных катионов групповым реагентом.

Б) Реакция с сильными основаниями

Щелочи NаОН и КОН, а также гидроксид аммония NН4ОН осаждают железо (Ш) из раствора его солей в виде красно-бурого аморфного гидроксида Fе(ОН)3, нерастворимого в избытке щелочи и солях аммония

3+ + + 3ОН = Fе(ОН)3

В) Реакция с гексацианоферратом (II) калия

Гексацианоферрат (II) калия K4[Fе(СN)6] дает с ионом Fе3 + темно-синий осадок берлинской лазури

4Fе3+ + 3[Fе(СN)6]4– = Fе4[Fе(СN)6]3

В разбавленной соляной кислоте осадок не растворяется, но растворяется в избытке реагента и разлагается в щелочной среде. Поэтому реакцию проводят в кислом растворе Ион цинка мешает реакции, так как образует с гексацианоферратом (II) калия белый осадок двойной соли.

К 1 - 2 каплям раствора соли железа (III) прибавьте столько же соляной кислоты и 2 - 3 капли раствора K4[Fe(СN)6].

Г) Реакция с роданидом калия или аммония

Роданиды NН4SCN или KSCN образуют с катионом Fе3+ комплекс, окра- шивающий раствор в кроваво-красный цвет

3+ + SСN = [Fе(SCN)]2+

При избытке реактива равновесие этой обратимой реакции смещается вправо, и окраска раствора усиливается.

Этой важнейшей и наиболее чувствительной реакции на железо (III) мешают щавелевая, винная, фосфорная кислоты, а также фториды, образующие с железом более прочные комплексные соединения.

Реакции катиона Fе2+

Д) Действие группового реагента

Сульфид аммония в присутствии аммонийной буферной смеси осаждает из раствора солей железа (II) черный сульфид железа FеS, хорошо растворимый в соляной кислоте

FеS + 2H+ = Fe2+ + H2S

При растворении осадка в концентрированной азотной кислоте железо окисляется до Fе3+

Fe3+ + 4H+ + NO3 = Fe3+ + N0 + S + 2Н2О

Этим обстоятельством иногда пользуются для последующего отделения железа действием гидроксида аммония.

Е) Реакция с сильными основаниями

Щелочи Na0Н или KОH осаждают железо (II) из растворов в виде гидроксида Fе(ОН)2 грязно-зеленой окраски. Кислород воздуха постепенно окисляет его до Fе(ОН)3. Осадок растворим в кислотах.

Гидроксид аммония осаждает Fе2+ не полностью, в присутствии солей аммония осаждения вообще не происходит.

Ж) Реакция с гексацианоферратом (III) калия

Гексацианоферрат (III) калия K3[Fе(СN)6] дает с ионом Fе2+ темно-синий осадок турнбулевой сини

ЗFе2+ + [Fе(СN)6]3– = Fе3[Fе(СN)6]2

Осадок нерастворим в соляной кислоте, но разлагается сильными основаниями с образованием гидроксида железа (II). Поэтому реакцию ведут в нейтральной либо слабокислой среде. Реакция чувствительна и чаще других используется для открытия Fе2+.

К 2 - 3 каплям раствора соли железа (II) прилейте 1 - 2 капли раствора K3[Fе(СN)6]. Наблюдайте образование характерного темно-синего осадка.

Опыт 4. Обнаружение катиона марганца Мn2+

Растворы солей Мn2+ имеют бледно-розовый цвет.

А) Действие группового реагента

Сульфид аммония (NH4)2S осаждает из растворов солей Мn2+ осадок сульфида марганца МnS телесного цвета, хорошо растворимый в сильных кислотах с выделением сероводорода.

Б) Реакция с сильными основаниями

Щелочи Na0H и KОН образуют с ионом Мn2+ белый осадок гидроксида марганца (II) Мn(ОН)2. Последний растворим в кислотах, но не растворяется в избытке щелочи. Кислородом воздуха он постепенно окисляется до бурого гидроксида марганца (IV)

2Мn(ОН)2 + О2 = 2МnO(ОН)2

Осадок МnO(ОН)2 получается также при окислении Мn2+ перекисью водорода в щелочной среде

Мn2+ + Н2О2 + 2OН= МnО(ОН)2 + Н2O

К 2 - 3 каплям раствора соли марганца (II) прибавьте несколько капель раствора гидроксида натрия до появления белого осадка Мn(ОН)2 . Обратите внимание на то, что осадок постепенно буреет вследствие окисления гидроксида марганца (II).

Затем прибавьте к осадку 2 - 3 капли 3%-ного раствора Н2О2. Осадок сразу же становится буро-черным.

Гидроксид марганца (IV) растворяется в соляной кислоте при нагревании

МnО(ОН)2 + 4НС1 = МnС12 + С12 + 3Н2О

или в серной кислоте в присутствии перекиси водорода

МnO(ОН)2 + Н2О2 + Н24 = МnSО4 + О2 + 3Н2О

Гидроксид аммония тоже осаждает марганец (II) в виде Мn(ОН)2, но в присутствии солей аммония осадок не образуется.

В) Окисление марганца (II) до МnО4

Эта реакция является одной из важнейших для открытия марганца. При окислении марганца до МnО4 раствор окрашивается в характерный малиново-фиолетовый цвет.

Окисление марганца (II) диоксидом свинца РbО2 проводят в присутствии азотной кислоты и при нагревании

2Мg2+ + 5РbО2 + 6Н+ = 2НМnО4 + 5Рb2+ + 2Н2О

Выполнению реакции мешает избыток соли марганца (II), восстанавливающего анион МnО4 до гидроксида марганца (IV) бурого цвета. Кроме того, по этой же причине в растворе должны отсутствовать и другие восстановители, например ионы С1.

Поместите в пробирку крупинку диоксида свинца РbО2, прибавьте 4 - 5 капель концентрированной азотной кислоты, нагрейте, прибавьте одну каплю раствора сульфата или нитрата (но не хлорида) марганца, перемешайте и снова нагрейте на бане. Убедитесь, что появившаяся окраска иона МnО4 исчезает при добавлении еще 3 - 4 капель соли марганца. Открываемый минимум реакции - 5 мкг марганца в I мл раствора.

Если в испытуемом растворе присутствуют анионы хлора, то их предварительно осаждают несколькими каплями нитрата серебра и образовавшийся осадок хлорида серебра удаляют центрифугированием.

Окисление персульфатом аммония (NH4)2S2O8

2Мn2+ + 5S2О82– + 8Н2О = 2НМnО4 + 10SО42– + 14Н+

Эту реакцию ведут в присутствии катализатора - нитрата серебра, без которого марганец (II) окисляется до бурого гидроксида МnО(ОН)2. Ионы хлора, и другие восстановители мешают выполнению реакции.

Окисление висмутатом натрия NaВiOз протекает по уравнению

2Мn2+ + 5NaВiOз + 16Н+ = 2НМnО4 + 5Вi3+ + 5Nа+ + 7Н2О

Эта реакция в отличие от изученных ранее идет на холоду и поэтому небольшой избыток соли марганца (II) не мешает.

На холоду анионы хлора реагируют с МnО4, сравнительно медленно, поэтому в первый момент удается наблюдать появление малинового окрашивания раствора даже в присутствии Сl.

Для выполнения реакции к 1 - 2 каплям раствора соли марганца (II) прибавляют 3-4 капли 6 н раствора азотной кислоты и 5 - 6 капель воды, после чего вносят в раствор немного порошка висмутата натрия. Перемешав, центрифугируют избыток реагента и фиксируют изменение окраски раствора. Эта реакция чрезвычайно чувствительна и очень удобна.

Наши рекомендации