Качественные реакции катионов

Первая аналитическая группа (К⁺, Na⁺, NH )

К первой аналитической группе катионов относятся ионы калия, натрия, а также ион аммония NH . Большинство образуемых ими солей хорошо растворимо в воде. Группового реагента, осаждающего все три катиона данной группы нет.

Реакции катиона К⁺

Реакции открытия катиона К⁺, основанные на образование осадков, очень немногочисленные. Важнейшие из них следующие.

1. Винная кислота Н₂С₄Н₄О₆ и ее кислота натриевая соль – гидротартрат натрия дают с растворами солей калия кристаллический осадок белого цвета

KCl + NaHC₄H₄O₆ =KHC₄H₄O₆ + NaCl

K⁺ + HC₄H₄O = KHC₄H₄O₆ ↓

Выполнение опыта

В пробирку налейте 4-5 капель раствора соли калия и прибавьте столько же капель раствора гидротартрата натрия. Перемешайте содержимое пробирки стеклянной палочкой – выпадает белый кристаллический осадок.

Вывод:

2. Катион К⁺ пламя горелки окрашивает в бледно-фиолетовый цвет.

Реакции катиона Na⁺

Большинство солей натрия хорошо растворимо в воде. Поэтому реакции, основанные на образовании труднорастворимых осадков, для иона Na⁺ весьма немногочисленны.

Гексагидроксоантимонат калия, дает с растворами солей натрия белый кристаллический осадок гексагидроксоантимонат натрия.

NaCl + K[Sb(OH)₆] = Na[Sb(OH)₆] + KCl

Na⁺ + [Sb(OH)₆]^- = Na[Sb(OH)₆]

Выполнение опыта

В пробирку налейте 5-6 капель соли натрия и прибавьте такой же объем раствора гексагидроксоантимоната калия и потрите стенки пробирки стеклянной палочкой. Выпадает белый кристаллический осадок.

Реакции катиона NH

1. Едкие щелочи разлагают соли аммония, с выделением газообразного аммиака, который можно обнаружить по запаху.

NH₄Cl + NaOH NaCl + NH₃↑ + H₂O

NH + OH^- NH₃↑ + H₂O

Выполнение опыта

Поместите 1-2 мм раствора соли аммония в пробирку, добавьте 2-3 мл растра щелочи и нагрейте до кипения, при этом выделяется газ с резким запахом. Аммиак можно обнаружить также и по посинению влажной красной лакмусовой бумажки, поднесенной к отверстию пробирки. Ни один из других катионов не дает аналогичной реакции.

Вывод:

Вторая аналитическая группа (Ag⁺, Pb²⁺, Hg )

Реакции катиона Ag⁺

Хромат калия дает с катионом Ag⁺ осадок хромата серебра кирпично-красного цвета.

2AgNO₃ + K₂CrO₄ = Ag₂CrO₄↓ + 2KNO₃

2Ag+ + . . . . →

Выполнение опыта

В пробирку возьмите 2-3 капли раствора нитрата серебра, добавьте 3-4 капли дистиллированной воды и 1-2 капли хромата калия. Обратите внимание на цвет

Вывод:

Реакции катиона Pb²⁺

1. Хромат калия образует малорастворимый хромат свинца желтого цвета.

Pb(NO₃)₂ + K₂CrO₄ = PbCrO₄↓ + 2KNO₃

Pb²⁺ + . . . . . →

Выполнение опыта

В пробирку налейте 3-4 капли раствора нитрата синца и 2-3 капли раствора хромата калия.

2. Иодид калия образует и ионами свинца осадок желтого цвета.

Pb(NO₃)₂ + 2KI = PbI₂ + 2KNO₃

Pb²⁺ + . . . . . →

Выполнение опыта

К 2-3 каплям раствора нитрата свинца, помещенным в пробирку, прилейте 3-5 капель раствора иодида калия.

Вывод:

Третья аналитическая группа катионов (Ba²⁺, Sr²⁺, Ca²⁺)

Реакции катиона Ва²⁺

Особо характерных реакций на катион Ва²⁺ указать трудно, но наиболее широко используют следующие.

1. Хромат калия и дихромат калия дают с катионам Ва²⁺ осадок хромата бария желтого цвета.

BaCl₂ + K₂CrO₄ = BaCrO₄ + 2KCl

Ba²⁺ + . . . →

.Выполнение опыта

В пробирку поместите 3 капли раствора хлорида (или нитрата) бария, добавьте каплю раствора хромата калия, перемешайте стеклянной палочкой. Полученный осадок испытайте на растворимость в соляной и уксусной кислотах.

Вывод:

2. Оксалат аммония (и другие растворимые соли щавелевой кислоты) образует с катионом Ва²⁺ белый кристаллический осадок

BaCl₂ + (NH₄)₂C₂O₄ = BaC₂O₄ + 2NH₄Cl

Ba²⁺ + . . . . → . . .

Выполнение опыта

В пробирку налейте 3 капли раствора соли бария (хлорида или нитрата) и прилейте 3-4 капли раствора оксалата аммония. Полученный осадок разделите на 2 части и прилейте к одной части соляную кислоту, а к другой – уксусную. Что наблюдается?

Вывод:

3. Соли бария окрашивают бесцветное пламя в желто-зеленый цвет.

Реакции катиона Са²⁺

Для открытия катиона Са²⁺ используют общеаналитические реакции, из которых следует отметить реакцию с оксалатом аммония.

CaCl₂ + (NH₄)₂C₂O₄ = CaC₂O₄ + 2NH₄Cl

Са²⁺ + . . . →

Выполнение опыта

В пробирку налейте 3 капли раствора хлорида кальция (или нитрата кальция), прибавьте 3-4 капли оксалата аммония. Полученный осадок испытайте на растворимость в соляной и уксусной кислотах.

Вывод:

Четвертая аналитическая группа катионов (Al³⁺, Zn²⁺, Cr³⁺, Sn²⁺)

Реакции катиона Cr³⁺

Хром образует два ряда устойчивых солей: соли хрома (III) и соли хромовой и двухромовой кислот. Растворы солей, содержащие катион Cr³⁺, имеют зеленую или фиолетовую окраску, растворы хроматов (CrO ) – желтую, растворы дихроматов – (Cr₂O ) – оранжевую окраску.

Для ионов хрома характерны реакции окисления – восстановления Cr^(III) Cr^(VI)

Реакции окисления Cr^(III) в Cr^(VI) можно проводить в щелочной и кислой средах

1. Окисление в щелочной среде чаще всего проводят пероксидом водорода (пероксидом натрия) или бромной (хлорной) водой.

Cr₂(SO₄)₃ + 3H₂O₂ + 10NaOH = 2Na₂CrO₄ + 3Na₂SO₄ + 8H₂O

2 Cr³⁺ + 8OH^- - 3ē → CrO + 4H₂O

3 H₂O₂ + 2ē → 2OH^-

2 Cr³⁺ + 16OH^- + 3H₂O₂ = 2CrO + 8H₂O + 6OH^-

2Cr³⁺ + 10OH^- + 3H₂O₂ = 2CrO +8H₂O

Выполнение опыта

К 2-3 каплям раствора соли хрома (III), помещенным в пробирку, приливайте по каплям раствор NаOH до растворения образовавшегося осадка, затем добавьте 2-3 капли Н₂О₂ и нагрейте. Обратите внимание на измене цвета растворов.

Вывод: