Действие группового реактива на катионы II группы

Серная кислота и растворимые сульфаты с катионами Ва2+, Sr2+, Ca2+ образуют осадки сульфатов белого цвета:

Ba2+ + SO42– → BaSO4↓,

Sr2+ + SO42– → SrSO4↓,

Ca2+ + SO42– → CaSO4↓.

Ввиду сравнительно большой растворимости CaSO4 ион Са2+ разбавленным раствором H2SO4 полностью осадить нельзя. Его осаждают при действии концентрированного или спиртового раствора H2SO4.

Сульфаты катионов второй группы нерастворимы в кислотах и щелочах. Поэтому для получения в растворе свободных ионов Ва2+, Sr2+, Ca2+ сульфаты переводят в карбонаты, а последние растворяют в уксусной кислоте. Например:

BaSO­4 + CO32– → ВаСО3↓ + SO42– ,

ВаСО3 + 2СН3СООН →Ва2++ 2СН3СОО + CO2 + Н2О.

Однако CaSO4, в отличие от SrSO4, растворим в насыщенном растворе (NH4)2SO4 вследствие образования растворимого комплекса CaSO4:

Са2+ + SO42– →CaSO4↓.

Эту реакцию используют для разделения катионов Са2+ и Sr2+.

Выполнение реакций:

а. В три пробирки поместить по 2–3 капли растворов ВаС12, SrCl2, СаС12, прибавить в каждую пробирку 1–2 капли 1 Мраствора H2SO4, перемешать. Убедиться, что осадок CaSO4 не выпал. Прибавить в пробирку с раствором СаС12 2 капли этанола, перемешать, наблюдать осаждение CaSO4. Получить осадок CaSO4, прибавив к 2–3 каплям раствора СаС12 1–2 капли концентрированного раствора H2SO4. Осадки BaSO4 и SrSO4 разделить на две части, осадок CaSO4 – на три части. Исследовать растворимость сульфатов в кислотах, щелочах и растворимость CaSO4 в насыщенном растворе (NH4)2SO4 при нагревании.

б. В пробирки поместить по 3 капли растворов ВаС12, SrCl2, СаС12, прибавить 5 капель этанола и 9–10 капель 1 Мраствора H2SO4, перемешать. Осадок отцентрифугировать и промыть дистиллированной водой. К промытому осадку сульфатов прибавить 2 мл 5 М раствора К2СО3, взмутить осадок и перенести смесь в фарфоровую чашечку. Кипятить 4–5 мин, после охлаждения добавить 1–2 мл дистиллированной воды, перемешать, дать отстояться и слить прозрачный слой жидкости, содержащий ион SO42–. Осадок вновь обработать раствором К2СО3, повторив все операции и заменив сливание раствора сульфата центрифугированием. Осадок промыть дистиллированной водой 2–3 раза до полного удаления ионов SO42– и растворить, добавляя по каплям и при перемешивании 2 Мраствор СНзСООН.

Условие проведения реакции. Осаждение сульфатов 1 Мраствором H2SO4 проводят в присутствии этанола.

Частные аналитические реакции ионов Ba2+

Хромат калияК2СrO4 и дихромат калияК2Сr2О7 дают с ионами Ва2+ желтый кристаллический осадок ВаСrО4:

Ва2+ + СrО42– →ВаСrО4↓,

2BaCl2 + K2Cr2O7 + H2O → 2BaCrO4↓ + 2КС1 + 2НС1,

2Ва2 + + Сr2О72–+ Н2О → 2BaCrO4 ↓ + 2Н+.

Осадок ВаСrО4 не растворяется в СН3СООН, но растворяется в сильных кислотах HNO3, HC1. Осаждение ионов Ва2+ раствором К2Сr2О7 не идет до конца вследствие частичного растворения ВаСrО4 в сильной кислоте, которая образуется в результате реакции (см. уравнение). При добавлении CH3COONa сильная кислота замещается на слабую СНзСООН, в которой ВаСrО4 не растворяется.

Н+ + СН3СОО →СНзСООН.

При этом образуется буферная смесь (СН3СООН + + CH3COONa) с рН = 4 – 5, обеспечивающая полноту осаждения ВаСrО4. В отличие от ВаСrО4 (KS0 = 1,2 ∙10–10) осадок SrCrO4 (KS0 = 3,6∙10–5) растворяется в СН3СООН, поэтому не может быть осажден при данном значении рН. Осадок СаСrО4 (KS0 = 7,1·10–4), являясь наиболее растворимым, также не осаждается при данных условиях. Следовательно, эта реакция может быть использована как для обнаружения иона Ва2+ в присутствии ионов Са2+ и Sr2+, так и для отделения иона Ва2+ от этих ионов.

Выполнение реакций. К 2–3 каплям ВаС12 прибавить 1–2 капли раствора К2СгO4 . Полученный осадок разделить на две части и исследовать его растворимость в НС1 или HNO3 и в СН3СООН, прибавив к осадку по 3–4 капли 2 Мраствора кислоты. В другую пробирку поместить 2–3 капли раствора ВаС12, прибавить 4–5 капель раствора К2Сr2О7 и 2–3 капли раствора CH3COONa.

Условия проведения реакции – слабокислая среда, при наличии ацетатного буферного раствора. Реакции мешает присутствие катионов Рb2+.

Родизонат натрияH2СбО6 с ионами бария образует красно-бурый осадок родизоната бария ВаС6О6, который при действии НС1 становится розово-красным вследствие превращения в гидрородизонат бария:

Выполнение реакции. На фильтровальную бумагу нанести каплю раствора ВаС12 и каплю реактива. На красно-бурое пятно образовавшегося осадка подействовать каплей 0,5 Мраствора НС1. Наблюдать изменение окраски осадка.

Реакция окрашивания пламени.Летучие cоли бария окрашивают бесцветное пламя в зеленый цвет.

Выводы: Ко второй аналитической группе относят катионы Ва2+,Sr2+, Са2+. Они соответствуют элементам главной подгруппы II группы периодической системы Д. И. Менделеева.

Групповой реактив H2SO4 осаждает катионы II группы в виде сульфатов, нерастворимых в кислотах и щелочах.

Вопросы:

1. Какова сравнительная растворимость сульфатов катионов II группы?

2. Как понизить растворимость сульфата кальция CaSO4?

3. Как переводят в раствор сульфаты II группы?

4. В чем растворяют карбонаты катионов II группы?

5. С помощью какого реактива открывают Ва2+ в присутствии Sr2+ и Са2+?

Лекция №4

Тема: Общая характеристика третьей аналитической группы катионов

Цель:

Обучающая– изучить общую характеристику катионов третьей аналитической группы и ее значение;
Развивающая – развивать навыки устной и письменной речи, умении быстро выражать свои мысли четко и логично;

Воспитательная – воспитать умение слушать других, приобщать обучающихся к активности, самостоятельности

Ход урока:

  1. Организационный момент – 2 минуты
  2. Этап подготовки к усвоению нового материала- 5 минут

3. Чтение лекции – 32 минуты

4. Обобщение и систематизация полученных знаний -5 минут

5. Закрепляющие вопросы- 5 минут

План:

1. Общая характеристика катионов третьей аналитической группы.

2. Частные аналитические реакции на ион Zn2+

Наши рекомендации