КАЧЕСТВЕННЫЕ РЕАКЦИИ НА КАТИОНЫ
Катион
Воздействие или реактив
Признаки
Li +
Пламя
Na +
Пламя
Желтое окрашивание
К +
Пламя
Фиолетовое окрашивание
Са 2+
Пламя
Кирпично-красное окрашивание
Sr 2+
Пламя
Карминово-красное окрашивание
Ва 2+
S0 4 2-
Выпадение белого осадка, не растворимого в кислотах: Ва 2+ + S0 4 2- BaS0 4
Пламя
Желто-зеленое окрашивание
Сu 2+
Вода
Гидратированные ионы Сu 2+ имеют голубую окраску
ОН -
Осадок голубого цвета Сu 2+ +2ОН - → Сu (OH ) 2 ↓
РЬ 2+
S 2-
Аg+
Cl -
Выпадение белого осадка; не растворимого в HNO 3 , но растворимого в конц.
NH 3 Н 2 0:
Аg+ +Cl - AgCl
Fe 2+
гексацианоферрат (III) калия (красная кровяная соль) K 3
Выпадение синего осадка:
К + + Fe 2+ + 3- KFe 4
3Fe 2+ +2 3- Fe 3 2
ОН -
Объемный хлопьевидный осадок белого(светло-зеленого) цвета, буреющий на воздухе в результате окисления Fe 2+ +2ОН - → Fe(OH ) 2 ↓
Fe 3+
гексацианоферрат (II) калия (желтая
кровяная соль)
K 4
Выпадение синего осадка:
К+ + Fe 3+ + 4- KFe
4Fe 3+ + 3 4- Fe 4 3
роданид-ион
NCS -
Появление ярко-красного окрашивания Fe 3+ +3NCS - =Fe (NCS ) 3
ОН -
Объемный хлопьевидный осадок бурого цвета Fe 3+ +3ОН - → Fe(OH ) 3 ↓
Al 3+
щелочь (амфотерные свойства гидроксида)
Выпадение объемного осадка белого цвета, растворяющийся в избытке щелочи и растворах кислот Al 3+ +3ОН - → Al(OH ) 3 ↓
Zn 2+
ОН -
Выпадение объемного осадка белого цвета, растворяющийся в избытке щелочи и растворах кислот Zn 2+ +2ОН - → Zn(OH ) 2 ↓
NH 4 +
щелочь, нагревание
Запах аммиака: NH 4 + + ОН - NH 3 + Н 2 0
Н +
(кислая среда)
Индикаторы: лакмус, метиловый оранжевый
красное окрашивание
красное окрашивание
КАЧЕСТВЕННЫЕ РЕАКЦИИ НА АНИОНЫ
Анион
Реактив
Признаки
S0 4 2-
Ва 2+ (растворимые соли бария)
Выпадение белого осадка, нерастворимого в кислотах:
Ва 2+ + S0 4 2- BaS0 4
N0 3 -
конц. H 2 S O 4 и Си
Образование голубого раствора, содержащего ионы Сu
2+
, выделение газа бурого цвета (NO
2
)
Cu
+
4H
N
O
3
Cu
(NO
3
)
2
+ 2NO
2
+ 2Н
2
0
РО 4 3-
ионы Ag +
Выпадение светло-желтого осадка в нейтральной среде: ЗАg+ + Р0 4 3- Аg 3 Р0 4
СrO 4 2-
ионы Ва 2+
Выпадение желтого осадка, не растворимого в уксусной кислоте, но растворимого в HCI: Ва 2+ + СrO 4 2- BaCr0 4
S 2-
ионы РЬ 2+
Выпадение черного осадка: Pb 2+ + S 2- PbS
Н + (растворы кислот)
Выделение газа с запахом тухлых яиц 2H + + S 2- → H 2 S
СО 3 2-
ионы Н +
Выделение газа 2Н + + СO 3 2- Н 2 0 + С0 2
ионы Са 2+
выпадение белого осадка, растворимого в
кислотах: Са 2+ + С0 3 2- = СаСОз
SO 3 2-
ионы Н +
Появление характерного запаха S0 2: 2Н + + SO 3 2- Н 2 0 + S0 2
Si O 3 2-
ионы Н +
Выпадение студенистого осадка 2Н + + Si O 3 2- H 2 SiO 3 ↓
F -
ионы Са 2+
Выпадение-белого осадка: Са 2+ + 2F - CaF 2
Cl -
ионы Аg +
Выпадение белого осадка, не растворимого в HN03, но растворимого в конц. NH 3 Н 2 0: Аg + +CI - AgCl
AgCI + 2(NH 3 Н 2 0) + + CI - + 2Н 2 О
Br -
ионы Аg +
Выпадение светло-желтого осадка, не растворимого в HN0 3: Ag + + Br - = AgBr осадок темнеет на свету
I -
ионы Аg +
Выпадение желтого осадка, не растворимого в HNO 3 и NH 3 конц.: Аg+ + I - АgI осадок темнеет на свету
ОН -
(щелочная среда )
индикаторы: лакмус
фенолфталеин
синее окрашивание,
малиновое окрашивание
ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕКОТОРЫХ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ
Вещество
Реагент
Признаки протекания реакции
CO 2 газ без цвета и запаха, не ядовит, растворим в воде
известковая вода Са(ОН) 2
Са(ОН) 2 + С0 2 СаСО 3 + Н 2 0, СаСО 3 + С0 2 + Н 2 0 Са(НС0 3) 2 Выпадение белого осадка и его растворение при пропускании изб. С0 2
баритовая вода Ba (OH ) 2
B а(ОН) 2 + С0 2 BаСО 3 + Н 2 0, BаСО 3 + С0 2 + Н 2 0 Bа(НС0 3) 2 Выпадение белого осадка и его растворение при пропускании изб. С0 2
SO 2 газ без цвета, с резким запахом, ядовит, растворим в воде
известковая вода Са(ОН) 2
Са(ОН) 2 + S 0 2 СаSО 3 + Н 2 0, СаSО 3 + S 0 2 + Н 2 0 Са(НS0 3) 2 Выпадение белого осадка и его растворение при пропускании изб. S0 2
баритовая вода Ba (OH ) 2
B а(ОН) 2 + S0 2 BаSО 3 + Н 2 0, BаSО 3 + S0 2 + Н 2 0 Bа(НS0 3) 2 Выпадение белого осадка и его растворение при пропускании изб. S0 2
H 2 S газ без цвета, с запахом тухлых яиц, ядовит, растворим в воде
Растворимые соли Pb 2+ , Cu 2+ , Ag +
Образуются осадки черного цвета, нерастворимые в растворах кислот, которые растворяются при нагревании в конц. HNO 3 Pb 2+ + H 2 S = PbS +2H +
Cu 2+ + H 2 S = CuS +2H +
2Ag + + H 2 S = Ag 2 S +2H +
NH 3 газ без цвета, с резким запахом, очень хорошо растворим в воде, ядовит
Н 2 0, индикаторы
Раствор аммиака (аммиачная вода, нашатырный спирт) окрашивает индикаторы: лакмус – в синий цвет, метилоранж – в желтый, фенолфталеин – в малиновый.
HCl (газ)
Образуется белый дым
NH 3 + HCl = NH 4 Cl
O 2 газ без цвета и запаха, мало растворим в воде
Тлеющая лучинка
Тлеющая лучинка загорается
C + O 2 = CO 2
«Типы химических связей» - Вещества с атомной кристаллической решеткой. ЭО атома, условная величина, характеризующая способность атома в молекуле притягивать электроны. Образование полярной и неполярной связи. Кристаллы твердые, тугоплавкие, без запаха, в воде нерастворимы. Если е - присоединяются – ион заряжается отрицательно.
«Степени окисления соединений» - Название. Составить формулы бинарных соединений. Положительная степень окисления. Оксид железа. Составить формулы веществ. Степень окисления. Бинарное соединение. Степени окисления элементов. Названия бинарных соединений. Определить степени окисления элементов в соединениях. Возможные отрицательные степени окисления.
«Ионная связь» - Проблемный вопрос: Путь к вершине химической пирамиды – ионная химическая связь в соединениях. Найдите выигрышный путь, который составляют вещества с ионной связью. Распределение ионов металлов в организме человека. Поиграйте в «крестики-нолики». Как атомы могут принимать устойчивые электронные конфигурации?
«Химия «Химическая связь»» - Ионная связь – это электростатическое притяжение между ионами. Параметры ковалентной связи. Ковалентная связь. Резких границ между разными видами химических связей нет. Водородная химическая связь. Два типа кристаллических решеток. Виды химической связи и типы кристаллических решеток. Число общих электронных пар равно числу связей между двумя атомами.
«Водородная связь» - Внутримолекулярная водородная связь. Электромагнитное излучение. 5)водородные связи способствуют образованию кристаллов в виде снежинок или измороси. Водородная связь. Особые свойства веществ, образованных межмолекулярной водородной связью. 1)между молекулами воды. Высокие температуры. Вибрации. 2)между молекулами аммиака.
«Виды химической связи» - I.Выпишите формулы веществ: 1.с К.Н.С. 2.с К.П.С. 3. с И.С. Определите вид химической связи. Какая реакция является окислительно-восстановительной? Окисление. Виды химической связи. Ионная решетка. Ионная. Определите в каком веществе степень окисления серы равна +4. Виды связи и типы решеток. Итог. Ионная связь.
Всего в теме 23 презентации
Опыт 1. Обнаружение сульфат-ионов
В одну пробирку налейте 1-2 мл раствора сульфата натрия, а в другую - 1-2 мл раствора сульфата калия. В обе пробирки по каплям добавьте раствор хлорида бария. Объясните наблюдаемое.
Составьте уравнения электролитической диссоциации взятых солей и уравнение реакции обмена. Запишите полное и сокращённое ионные уравнения реакции.
Какие соединения могут служить реактивом на ионы бария Ва 2+ ?
В чём сущность обнаружения ионов с помощью реактива?
Опыт 2. Обнаружение хлорид-ионов Сl -
По таблице растворимости выясните, какие соли, содержащие хлорид-ион Сl - , нерастворимы (малорастворимы). При помощи имеющихся у вас реактивов докажите, что в растворе хлорида натрия присутствуют хлорид-ионы.
Составьте уравнения диссоциации солей, реакции обмена и полные и сокращённые ионные уравнения проведённых реакций.
Опыт 3. Обнаружение сульфат-ионов и хлорид-ионов Сl -
В двух пробирках содержатся растворы хлорида калия и сульфата магния. С помощью каких реакций можно доказать, что в одной пробирке находится раствор хлорида калия, а в другой - раствор сульфата магния?
Раствор из первой пробирки разделите пополам и перелейте в две пробирки. Прилейте в одну пробирку раствор нитрата свинца (II), в другую - раствор хлорида бария. В какой из пробирок выпал осадок? Какая из солей - КСl или MgSO 4 - содержится в первой пробирке?
Раствор из второй пробирки испытайте на присутствие аниона, не обнаруженного в первой пробирке. Для этого к испытуемому раствору прилейте раствор нитрата свинца (II). Объясните наблюдаемое.
Составьте уравнения реакций обмена проведённых вами реакций и полные и сокращённые ионные уравнения реакций обнаружения ионов.
Опыт 4
Проделайте реакции, подтверждающие качественный состав следующих веществ: а) хлорида бария; б) сульфата магния; в) карбоната аммония. Для выполнения этого опыта используйте таблицу 12.
Таблица 12
Определение ионов
А) Определение хлорид-ионов
Ионометрический анализ природной и питьевой воды на содержание ионов основан на измерении величины равновесного потенциала ионоселективного мембранного электрода, погруженного в раствор анализируемого иона. Потенциал измеряют относительно электрода сравнения, снабженного солевым мостиком, заполненным 1М раствором нитрата калия, с помощью мономера (см. рис. 12.1).
При потенциометрических измерениях, проводимых для определения концентраций отдельных веществ методом прямой потенциометрии или методом потенциометрического титрования, монтируют ячейку, состоящую из индикаторного электрода и электрода сравнения. Как правило, она представляет собой обычный химический стакан. Раствор в ячейке перемешивают при помощи механической или магнитной мешалки.
Концентрацию анализируемого иона находят по калибровочному графику. График строят в координатах «Е - (-lgС)».
Оборудование и реагенты
Ионоселективный электрод на ион С1 .
Пипетки мерные на 10 мл.
Стаканы стеклянные на 100, 250 мл.
Бумага фильтровальная.
Хлорид калия.
Нитрат калия, 1М раствор.
По точной навеске готовят серию стандартных растворов хлорида калия (10 "-10 ’М) с постоянной ионной силой, создаваемой 1М раствором нитрата калия. Снимают зависимость потенциала ионоселективного электрода от концентрации хлорида калия и строят калибровочный график. Измерения проводят в порядке возрастания концентрации растворов. После каждого измерения электроды промывают дистиллированной водой и осушают фильтровальной бумагой. По результатам измерений строят калибровочный график.
С х (моль/л) хлорид-ионов в питьевой и природной воде, пользуясь построенным калибровочным графиком.
Концентрацию хлорид-ионов (г/л) вычисляют в граммах по формуле
Результаты измерений заносят в форму табл. 12.8.
Таблица 12.8
Результаты ионометрического определения ионов хлора в воде
Б) Определение фторид-ионов
При анализе природных и производственных объектов следует помнить, что ион F в кислых растворах или в присутствии ионов Fe 3+ и Л1 3+ находится в виде слабодиссоциирующей кислоты HF и фторидных комплексов указанных металлов. Поэтому в растворе доводят pH до значения 5-7, а также добавляют цитрат натрия, который образует с ионами железа и алюминия более прочные комплексы.
Оборудование и реагенты
Индикаторный электрод - ионоселективный электрод на ион F . Перед работой выдерживают электрод в 0,001М NaF в течение суток. Перед измерением промывают и оставляют на 10-20 мин в дистиллированной воде, затем высушивают фильтровальной бумагой.
Электрод сравнения, хлоридсеребряный.
Стаканы полиэтиленовые емкостью от 50 мл.
Колбы мерные, на 100 мл 6 шт., на 1000 мл 1 шт.
Цилиндры емкостью 50, 100, 1000 мл.
Пипетки мерные на 10 и 25 мл.
Стандартный раствор - 0,1 М раствор фторида натрия (навеску 4,200 г растворяют в мерной колбе емкостью 1000 мл).
Фоновый раствор - 1М раствор сульфат натрия (навеску 142 г Na 2 S0 4 или 322 г Na 2 S0 4 ? ЮН 2 0 растворяют в мерной колбе емкостью 1000 мл).
Азотная кислота, 0,01М раствор.
Аммиак, 0,01М водный раствор.
Описание определения
При подготовке растворов к измерениям в стандартные и анализируемые растворы вводят одинаковый избыток фонового электролита. В этом случае можно полагать, что во всех растворах ионная сила постоянна.
Из основного стандартного раствора с концентрацией фторид-иона 10 "М готовят последовательным разбавлением его раствором 1М Na 2 S0 4 шесть растворов с концентрациями NaF (М): 10 ", 10" 2 , 10 3 , 10 10 5 , 10 6 . Для этого отбирают пипеткой 10 мл 10 "М раствора NaF в мерную колбу на 100 мл и доводят фоновым раствором (1М Na 2 S0 4) объем до метки. Из полученного раствора 10 2 М NaF последовательным разбавлением фоновым раствором по аналогичной методике готовят остальные растворы. Начиная с раствора с наименьшей концентрацией последовательно во всех стандартных растворах измеряют потенциал фторселективного электрода и результаты измерений записывают в форму таблицы, аналогичной табл. 9.8. По результатам измерений строят калибровочный график.
При определении концентрации фторид-иона в анализируемом растворе необходимо приготовить раствор с той же ионной силой. Для этого 5 мл исследуемого раствора разводят 1М Na 2 S0 4 в колбе на 50 мл. Индикаторной бумагой проверяют pH и доводят его 0,01М HNO:j или NH 4 OH до значения 5,0-5,5.
Измеряют потенциал фторселективного электрода в этом растворе. По калибровочному графику определяют значение рХ = -lg. Результаты записывают в форму таблицы.
Следует определить содержание фторид-иона в контрольных задачах, проверить ответ у преподавателя и вычислить относительную погрешность измерений.
В) Определение нитрат-ионов
Ионометрический анализ природной и питьевой воды на содержание нитрат-ионов основан на измерении величины равновесного потенциала ионоселективного мембранного электрода, погруженного в раствор анализируемого иона. В состав мембраны входит жидкий ионообменник с четвертичными аммониевыми солями. Потенциал измеряют на мономере относительно хлоридсеребряного электрода, заполненного насыщенным раствором хлорида калия.
Оборудование и реагенты
Ионоселективный электрод на ион NQ.,-hoh.
Хлоридсеребряный электрод сравнения.
Пипетки на 10 мл.
Стаканы стеклянные на 100 и 250 мл.
Хлорид калия.
Нитрат калия, 10 "М раствор.
Сульфат калия, 1М раствор.
1. Определение нитрат-ионов по методу калибровочного графика.
По точной навеске готовят стандартный раствор нитрата калия 10 "М. Последовательным разбавлением исходного стандартного раствора готовят растворы 10 2 -10 5 М с постоянной ионной силой, создаваемой 1М раствором сульфата калия (фон Л). Снимают зависимость потенциала ионоселективного электрода от концентрации нитрата калия. Результаты измерений вносят в форму таблицы, аналогичной табл. 9.8. Строят калибровочный график. Измерения проводят в порядке возрастания концентрации растворов. После каждого измерения электроды промывают дистиллированной водой и осушают фильтровальной бумагой.
Измеряют значения равновесных потенциалов анализируемых растворов. Определяют концентрацию С х (моль/л) нитратов в питьевой и природной воде, пользуясь построенным калибровочным графиком. Результаты вносят в форму таблицы.
Концентрацию нитрат-ионов в г/л вычисляют по формуле
где М(N0 3) - молярная масса иона, равная 62,01 г/моль.
2. Определение нитрат-ионов по методу добавок.
По точной навеске готовят стандартный 10 "М раствор нитрата калия. Последовательным разбавлением исходного стандартного раствора готовят растворы с концентрациями 10 2 -10 J M с постоянной ионной силой, создаваемой 1М раствором сульфата калия (фон А). Снимают зависимость потенциала ионоселективного электрода от концентрации нитрата калия и строят калибровочный график. Измерения проводят в порядке возрастания концентрации раствора. После каждого измерения электроды промывают дистиллированной водой и осушают фильтровальной бумагой. Результаты измерений оформляют в форме табл. 12.9.
Таблица 12.9
Результаты измерения потенциала в зависимости от pNO: , для построения калибровочного графика
Значение ионной силы рассчитывают для каждого раствора по формуле
Чем больше ионная сила раствора, тем меньше коэффициент активности каждого иона и меньше его активная концентрация.
Коэффициент активности находят по табличным данным (табл. 12.10) или по формуле Дебая - Гюккеля
Значения коэффициентов активности
Значение pN0 3 вычисляют как отрицательный логарифм активности нитрат-иона:
Строят график зависимости «Е - pN0 3 » и определяют крутизну (5) электродной функции (в милливольтах). Полученное значение крутизны используют в расчетной формуле в методе добавок. Следует отметить, как оно отличается от теоретического значения (0,0591/и при 25°С).
Для определения концентрации нитрит-иона в анализируемой пробе необходимо измерить потенциал (/;) до и после добавок стандартного раствора KNO ;j . Для этого аликвотную часть 20,00 мл анализируемого раствора помещают в сухой стакан, опускают в него электроды и измеряют потенциал (?,). Затем добавляют по 2-3 капли стандартного раствора KN0 3 , пользуясь микропипеткой на 1-2 мл. После каждой добавки перемешивают раствор магнитной мешалкой. Затем измеряют потенциал (? 2) и определяют его изменение по отношению к анализируемому раствору (ДЕ = Е., - ?,). Добиваются изменения АЕ не менее чем на 30 мВ, вводя 2-3 добавки к одной порции образца.
Рассчитывают результат определения по нескольким добавкам, зная объем Р ст добавленного раствора с концентрацией С ст, объем анализируемого раствора V r (20 мл) и пренебрегая разбавлением, по формуле
где АЕ - наблюдаемое изменение потенциала после добавки, мВ; 5 - крутизна электродной функции, установленная по графику, мВ. Содержание нитрат-ионов (в г/л) в анализируемом растворе вычисляют по формуле
где M(NQ 3) - молярная масса иона, равная 62,01 г/моль.
Вода относится к тем веществам, без которых существование жизни, в частности человека, на Земле невозможно. Качество употребляемой человеком воды непосредственно сказывается на его здоровье и, как следствие, на продолжительности жизни. Так, использование в быту воды без должной очистки может стать причиной возникновения эпидемий холеры и ряда других не менее опасных заболеваний.
Недопустимо
присутствие в воде солей тяжелых
металлов, так как все они в той или иной
мере токсичны и могут накапливаться в
человеческом организме. С этой точки
зрения особую опасность представляют
ртуть, свинец, кадмий, медь и хром.
Содержание железа в воде обычно достаточно
велико, поэтому, хотя оно и не относится
к тяжелым металлам, его тоже включают
в список элементов, подлежащих контролю.
При этом в воде могут находиться как
окрашенные ионы (
и др.), присутствие которых сравнительно
легко обнаруживается по характерной
окраске воды, так и бесцветные (
),
присутствие которых устанавливается
только при помощи специальных химических
реакций.
Бесцветные ионы Цинк
Цинк относится к элементам с сравнительно низкой токсичностью, однако его избыток может привести к острым кишечным заболеваниям и рвоте. Источниками поступления цинка в природную воду являются отходы металлургической промышленности, продукты коррозии сплавов и цинковых покрытий, рудные воды.
Предельно допустимая концентрация цинка в природной воде составляет 5 мг/л.
Опыт 1. Определение цинка
а) Определение сульфидом натрия.
При добавлении к
раствору, содержащему катионы
,
сульфида натрия образуется белый осадок
сульфида цинка
.
Это единственный из известных катионов металлов, образующий сульфид белого цвета.
Добавьте к нескольким каплям исследуемого раствора 2 - 3 капли раствора сульфида натрия. Запишите результаты опыта (опыт проводить под тягой!).
б) Определение щелочами.
При действии
сильных гидроксидов (щелочей)
или
на раствор, содержащий катионы цинка,
образуется белый осадок гидроксида
цинка
,
растворимый благодаря своим амфотерным
свойствам и в кислотах, и в щелочах:
В отличие от
алюминатов, при действии на раствор,
содержащий
,
хлорида аммония образование осадка
гидроксида цинка не происходит, потому
что последний растворим в солях аммония.
Налейте в пробирку раствор, содержащий катионы цинка, несколько капель 2 н раствора щелочи до появления белого осадка, а затем избыток щелочи до его растворения. Запишите результаты опыта.
в) Определение
гексацианоферратом (II) калия
.
Указанный реактив образует с катионами цинка белый осадок двойной соли
растворимый в щелочах.
Добавьте к раствору
соли цинка 2 - 3 капли раствора
.
Запишите результаты опыта.
Кадмий относится к наиболее токсичным элементам. Он накапливается в организме и очень медленно выводится из него. Период, за который концентрация адсорбированного организмом кадмия уменьшится вдвое, превышает 10 лет.
Накопление в организме кадмия приводит к образованию камней в почках, гипертонии, уменьшению гемоглобина в крови, разрушению нервной системы.
Основными источниками поступления кадмия в окружающую среду являются кадмиевые покрытия, аккумуляторы, сигаретный дым. Достаточно сказать, что кровь курильщиков содержит приблизительно в 7 раз больше кадмия, чем кровь некурящих.
Предельно допустимая концентрация кадмия в природной воде составляет 0,001 мг/л.
