Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Инфоурок / Химия / Другие методич. материалы / Обмен опыпом на тему " Методика проведение качественных реакций"

Обмен опыпом на тему " Методика проведение качественных реакций"

  • Химия

Поделитесь материалом с коллегами:

Выступление Гинкул Л.И, учителя химии МБОУ «СШ № 2» город Евпатория 

Тема. Изучение качественных реакций

В изучении курса химии значительная роль отводится химическому эксперименту: проведению практических и лабораторных работ, несложных экспериментов и описанию их результатов; соблюдению норм и правил поведения в химических лабораториях.

Одним из направлений химического эксперимента в школе является качественный анализ

вещества.

Качественный анализ — совокупность химических, физико-химических и физических методов, применяемых для обнаружения элементов, радикалов и соединений, входящих в состав анализируемого вещества или смеси веществ. В качественном анализе используют легко выполнимые, характерные химические реакции, при которых наблюдается появление или исчезновение окрашивания, выделение или растворение осадка, образование газа и др. Реакции должны быть как можно более селективны и высокочувствительны. Качественный анализ в водных растворах основан на ионных реакциях и позволяет обнаружить катионы или анионы. Основоположником качественного анализа считается Р. Бойль, который ввёл это представление о химических элементах как о неразлагаемых основных частях сложных веществ и систематизировал все известные в его время качественные реакции Качественные реакции

Несмотря на то, что качественные реакции - очень важная часть школьной программы, она «распределена» между другими темами, и зачастую, особенно на базовом уровне, обобщение всех изученных качественных реакций, их свойств и закономерностей не происходит, следовательно, школьники часто недостаточно владеют этой темой. Между тем, это важнейшая и одна из интереснейших тем в химии Для определения присутствия веществ, анионов, катионов используются качественные реакции. Проведя их можно подтвердить однозначно их наличие. Эти реакции широко используются при проведении качественного анализа, целью которого является определение наличия веществ или ионов в растворах или смесях

Примеры качественных реакций на катионы

Катион

Воздействие и реактив

Наблюдаемая реакция

hello_html_ef12687.png

Пламя

Карминово-красное окрашивание

hello_html_67ff30bd.png

Пламя

Жёлтое окрашивание

hello_html_m7aef9e3a.png

Пламя

Фиолетовое окрашивание

hello_html_71355cce.png

Пламя

Кирпично-красное окрашивание

hello_html_332949a5.png

Пламя

Карминово-красное окрашивание

hello_html_m468c863e.png

1. Пламя

2. hello_html_m745d174.png

1. Жёлто-зелёное окрашивание

2. Выпадение белого осадка, не растворимого в кислотах
hello_html_37151296.png

hello_html_54a2c422.png

Вода

Гидратированные ионы hello_html_54a2c422.pngимеют голубую окраску

hello_html_m63feb6cb.png

hello_html_77d04386.png

Выпадение чёрного осадка

hello_html_m566d6e1f.png

hello_html_3cca85eb.png

hello_html_m334c24f4.png

Выпадение белого осадка

hello_html_9dfef04.png

hello_html_m33c093fc.png

Гексацианоферрат (III) калия hello_html_m2e0b73ed.png

Выпадение синего осадка

hello_html_b757fb4.png

hello_html_m7458d0d1.png

Реактив Чугаева

Выпадение красного осадка

Примеры качественных реакций на анионы.

Анион

Реактив

Наблюдаемая реакция

S042-

Ва2+

Выпадение белого осадка, нерастворимого в кислотах:

Ва2+ + S042-=BaS04

N03-

1) добавить конц. H2SO4 и Си, нагреть. 2) смесь H2S04 +FeSO4

Образование голубого раствора, содержащего ионы Сu2+, выделение газа бурого цвета (NO2)

Возникновение окраски сульфата нитрозо-железа (II) [Fe(H20)5NO]2+. Окраска от фиолетовой до коричневой (реакция "бурого кольца")

РО43-

ионы Ag+

Выпадение светло-желтого осадка в нейтральной среде: ЗАg+ + Р043- =Аg3Р04

СrO42-

ионы Ва2+

Выпадоние желтого осадка, не растворимого в уксусной кислоте, но растворимого в HCI: Ва2+ + СrO42- =BaCr04

S2-  ,

ионы РЬ2+

Выпадение черного осадка: Pb2+ + S2- =PbS

СО32-

ионы Са2+

выпадение белого осадка, растворимого в кислотах: Са2+ + С032- = СаСОз

CO2

известковая вода Са(ОН)2

Са(ОН)2 + С02 =СаСО3 + Н20, СаСО3 + С02 + Н20 Са(НС03)2 Выпадение белого осадка и его растворение при пропускании С02

SO32-

ионы Н+

Появление характерного запаха S02: 2Н+ + SO32-20 + S02F

F-

ионы Са2+

Выпадение-белого осадка: Са2 + 2F =CaF2

Cl-

ионы Аg+

Выпадение белого осадка, не растворимого в HN03, но растворимого в конц. NH3

Br- Н20: Аg+ +CI-= AgCl AgCI + 2(NH3 Н20) =[Ag(NH3)2]+ + CI- + 2Н2О

ионы Аg+

Выпадение светло-желтого осадка, не растворимого в HN03: Ag+ + Br- = AgBr осадок темнеет на свету

I-

ионы Аg+

Выпадение желтого осадка, не растворимого в HNO3 и NH3 конц.: Аg+ + I- =АgI осадок темнеет на свету

ОН- (щелочная среда)

индикаторы: лакмус

фенолфталеин

синее окрашивание малиновое окрашивание

Примеры качественных реакций на соединения

Примерами качественных реакций на соединения могут служить:

Качественные реакции – это реакции, происходящие между анализируемым веществом и реагентом. Реагент – вещество известного состава, используемое для обнаружения ионов в составе анализируемого вещества.

Качественные реакции сопровождаются хорошо заметными изменениями:

• Образованием характерного осадка

• Интенсивным окрашиванием раствора

• Выделением газа

В настоящее время химический анализ используется в самых различных областях. В технике, промышленности, сельском хозяйстве, медицине, биологии. Необычайная широта использования химического анализа вызвала появление ряда отраслей аналитической химии.

Методика проведения качественных реакций

Химические методы анализа предусматривают химическое взаимодействие веществ. Важными являются результаты химической реакции между веществом и реагентом. Физические методы анализа используют физические свойства веществ:

  • изменение окраски пламени при внесении в него вещества,

  • температура плавления и кипения вещества,

  • спектры излучения и поглощения вещества

  • другие свойства, характерные для вещества.

Физико-химические методы анализа объединяют физические и химические методы. При проведении физико-химических методов результат химической реакции наблюдается по изменениям физических свойств вещества или раствора. Физико-химические методы получили широкое распространение и интенсивно развиваются.

Качественный анализ в зависимости от того, в каком состоянии анализируется вещество – в твердом или в растворе, делится на анализ «сухим» путем и «мокрым».

Анализ сухим путем, т.е. без переведения в раствор твердых веществ, выражается в испытании их способности образовывать окрашенные стекла или окрашивать бесцветное пламя горелки. Окрашенные стекла получают при сплавлении в колечке платиновой проволоки над пламенем спиртовки или горелки небольшого количества буры (Na2B4O7×10H2O) с анализируемым веществом. Летучие соли некоторых металлов (соли соляной кислоты) при нагревании в бесцветном пламени спиртовки или горелки окрашивают пламя в характерный для данного элемента цвет. Так, соли натрия окрашивают пламя в желтый цвет, соли калия – в фиолетовый, кальция – в кирпично-красный, бария – в желто-зеленый, стронция – в карминово-красный, бора – в зеленый.

Анализ «мокрым путем» проводят, если анализируемое вещество растворяют в воде или другом веществе, а затем раствор анализируют.

Для анализа исследуемое вещество делят на несколько порций, затем с каждой порцией проводят качественную реакцию на предполагаемые катион, анион, вещество.





Знания и умения аналитической направленности

Анализ обязательного минимума содержания основных общеобразовательных программ по химии позволяет выделить следующие знания и умения аналитической направленности, которые можно и нужно формировать в процессе обучения химии в основной и старшей школе (на базовом уровне):

• знание понятий: «химический анализ», «качественный анализ», «количественный анализ»;

• знания о простейших способах (методах) химического анализа;

• знания об объектах обнаружения: элементах, функциональных группах (группах атомов), молекулах, ионах;

• умение разделять смеси, определять качественный состав вещества опытным путем, решать экспериментальные задачи аналитической направленности, исследовать состав некоторых природных объектов;

• умение определять формулу химического соединения по результатам его анализа и, наоборот, рассчитывать количественное содержание элемента в чистом веществе по формуле соответствующего соединения.



Совершенно иной набор знаний и умений химико-аналитического характера должен быть сформирован при изучении факультативных и элективных дисциплин, а также на внеклассных (учебно-исследовательских) занятиях.

Внеклассная работа

Отдельно рассмотрим, как освещается тема качественных реакций во внешкольных занятиях.

В книге, которая прилагается к набору «Юный химик», продающемуся в магазинах для детей, Д.М. Жилин предлагает целый раздел, посвященный качественным реакциям: «Как обнаружить вещество, или что такое аналитика». В этом разделе приводится описание пяти экспериментов (ниже приводятся их авторские названия):

1) Жёлтый осадок, или как обнаружить фосфаты.

2) Из воды – «молоко», или как обнаружить хлориды.

3) Как обнаружить фосфорную кислоту в напитках.

4) Из бесцветного синий, или как йод и крахмал находят друг друга

5) Обнаружение крахмала в продуктах питания.

В данной методике хорошо и доступно описываются простые по выполнению и, вместе с тем, наглядные опыты. Так же показывается связь химического анализа с практической жизнью, что очень важно, так как в школьную программу входит отдельный блок «химия и жизнь», а показать возможность применения химических знаний в повседневной жизни - одна из задач преподавания химии.



Контроль и учет экспериментальных умений и навыков

Эффективность управления процессом формирования экспериментальных умений и навыков зависит от их контроля и учета. Во время выполнения лабораторных опытов, когда учащиеся отрабатывают небольшое количество операций и приемов, можно наблюдать за работой 10–12 человек. На практических занятиях следует более тщательно контролировать эту работу и наблюдать не более чем за 6–8 учащимися.

При наблюдении за учениками следует обращать внимание на:

• умение пользоваться реактивами, посудой и другим оборудованием;
• работу с приборами (сборка, проверка их на герметичность, закрепление в штативе, использование в опытах);
• выполнение различных операций (наливание и насыпание веществ, растворение твердых, жидких и газообразных веществ, измельчение и смешивание твердых веществ, собирание газов и др.);
• распознавание веществ по физическим свойствам, характеру горения и качественным реакциям.

Наряду с этим необходимо проверять, как они понимают цель опыта, умеют ли составлять план, какие вещества и приборы нужно использовать для его проведения, при каких условиях будет протекать химический процесс и как выразить его соответствующими уравнениями реакций, умеют ли анализировать опыты, делать обобщения и выводы. Важно также осуществлять контроль за соблюдением учениками техники безопасности при обращении с реактивами, нагревательными приборами, химической посудой, а также за чистотой рабочего места, бережным отношением к оборудованию и экономным расходованием реактивов, за рациональным использованием времени на проведение отдельных приемов и операций, за дисциплиной.
Известно, что установить тщательное наблюдение за работой каждого ученика во время практических занятий и оценить фактический уровень умений и навыков не представляется возможным. Опыт показывает, что в процессе обучения химии при проверке и оценке практических работ наблюдаются две крайности: либо выставляются отметки за практические работы всем учащимся только на основании письменного отчета, либо они вовсе не выставляются, т.к. считается, что эти отметки не соответствуют действительному уровню знаний, умений и навыков. Еще более нетерпим встречающийся недостаток, когда задерживается объявление отметок, что ведет к снижению их воспитательного значения. Объективность отметки возрастает при сочетании устной (фронтальной и индивидуальной) и письменной проверок, а также наблюдений преподавателя как за группой, так и за отдельными учениками на разных этапах выполнения операций практической работы.
Устная фронтальная проверка – совместное обсуждение, проводимое всем классом перед началом практической работы или при подведении итогов с целью выявления понимания учащимися теоретических вопросов работы.
Устная индивидуальная проверка – беседа с отдельными учениками до начала или после практической работы.
Письменная проверка – это контроль в виде письменных отчетов учащихся в тетрадях











Примеры применения качественных реакций на уроках, элективных курсах, во внеурочной деятельности

10 класс (базовый уровень) Практическая работа


Определение Углерода, Водорода и Хлора в органических веществах


Цель: научиться определять в лабораторных условиях Углерод, Водород и Хлор; усовершенствовать умение определять элементарный состав веществ.

Оборудование: штатив с пробирками, стеклянная палочка, металлический штатив с лапкой, нагревательный прибор, пробка с газоотводной трубкой.

Реактивы: парафин, кристаллический оксид меди (II), обезвоженный сульфат меди (II), известковая вода, хлорэтан, медная проволока.


Ход работы


  1. Качественное определение Углерода и Водорода.

  1. Поместите в сухую пробирку 1 г порошка оксида меди (II) и немного (0,2 г) парафина. Жидкие вещества должны пропитать оксида меди (II). Пробирку с парафином для этого нужно подогреть, чтобы он расплавился. Придав пробирке горизонтальное положение, внесите в нее немного обезвоженного сульфата меди (II) и закройте пробкой с газоотводной трубкой так, чтобы порошок сульфата меди (II) был возле пробки. Соберите прибор согласно схеме.


1 – смесь исследуемого вещества с оксидом меди (II)

2 – обезвоженный сульфат меди (II)

3 – известковая вода


  1. Нагревайте смесь веществ.

  2. Оформите отчет, ответив на вопросы.

- Что вы замечаете на стенках пробирки?

- Что происходит с сульфатом меди (II) и известковой водой?


Прекратите опыт. Когда пробирка остынет, удалите из нее сульфат меди (II) и выньте продукты реакции.

- Во что превратился оксид меди (II) при окислении углеводородов?


Сделайте вывод о качественном составе взятых для исследования углеводородов на основе проведенного опыта.


Составьте уравнение реакции полного окисления оксидом меди (II) насыщенного углеводорода, в состав молекулы которого входит 14 атомов Углерода.


Напишите уравнение взаимодействия продукта реакции с известковой водой.


  1. Качественное определение Хлора (проба Бельштейна).

Наличие Хлора можно установить, нагревая органическое вещество с медью: хлор образует с медью летучую соль, которая окрашивает пламя в характерный зеленый цвет.

Сделайте спираль на конце медной проволочки и прокаливайте ее в пламени горелки до тех пор, пока пламя от спирали не окрасится. Дотроньтесь спиралью до исследуемого вещества (хлорэтана), а потом снова внесите в пламя горелки.

Наблюдается ______ окраска пламени, что свидетельствует о _____.

Сделайте выводы.

В ходе лабораторной работы мы научились ___________

Для определения Углерода используют __________

Для определения Водорода используют ________

Для определения Хлора используют ______


Элективный курс

Урок-практикум "Качественные реакции"

Оборудование:

Растворы индикаторов (метилоранжа, лакмуса, фенолфталеина), растворы нитрата серебра, хлорида бария, сульфата натрия, серной кислоты, гидроксида натрия (калия). Набор реактивов должен быть рассчитан на пару учащихся, в наборе каждой парте стоят три пробирки с прозрачными растворами: серной кислоты (пробирка №1), гидроксида калия (пробирка №2) и хлорида бария (пробирка №3).

При возможности урок лучше сопровождать электронной презентацией.

Цели урока:

Обучающие:

  • Дать понятия "качественная реакция", сформировать понимание учащихся о возможности использования качественных реакций для анализа образцов воды, продолжить формирование умения записывать уравнения химических реакций в ионном виде.

Воспитывающие:

  • Способствовать формированию умения применять приемы логического мышления, способствовать развитию грамотной устной и письменной химической речи.



Развивающие:

  • Создать условия для развития коммуникативной культуры, диалогической речи учащихся, прививать навыки работы с веществами.

Ход урока

Далее представлен урок, основанной на исследовательской работе.

1. Организационный момент (1-2 мин).

Учитель организует внимание учащихся.

2. Овладение содержанием учебного материала (20 мин).

А) Понятие качественных реакций.

На этом этапе урока учащийся, выполнявший исследовательскую работу, рассказывает о качественных реакциях и их видах.

Качественные реакции - характерные реакции, используемые для идентификации различных веществ.

Для определения присутствия веществ, анионов, катионов используются различные химические реакции. Эти реакции широко используются при проведении качественного анализа, целью которого является определение наличия веществ или ионов в растворах или смесях.

Качественные реакции можно разделить на два вида: качественные реакции на катионы и анионы.

Качественные реакции на катионы

Это реакции, с помощью которых можно определить наличие того или иного катиона в растворе. Основные качественные реакции на катионы представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Качественные реакции на катионы.

Катион

Воздействие или реактив

Наблюдаемая реакция

  Li+

Пламя

Карминово-красное окрашивание

  Na+

Пламя

Желтое окрашивание

К+

Пламя

Фиолетовое окрашивание

Са2+

Пламя

Кирпично-красное окрашивание

Sr2+

Пламя

Карминово-красное окрашивание

Ва2+

Пламя S042-

Желто-зеленое окрашивание. Выпадение белого осадка, не растворимого в кислотах: Ва2+ + S042 =BaS04

Сu2+

Вода

Гидратированные ионы Сu2+ имеют голубую окраску

РЬ2+

S2-

Выпадение черного осадка: Pb2+ + S2- =PbS

Аg+

Cl-

Выпадение белого осадка; не растворимого в HNO3, но растворимого в конце. NH3

Fe2+ Н20:

Аg+ +Cl- =AgCl

гексациано-феррат (III) калия (красная кровяная соль) ,K3[Fe(CN)6]

Выпадение синего осадка:

К++ Fe2+ + [Fe(CN)6]3- =KFe[Fe(CN)6]4

Fe3+

1)  гексацианоферрат (II) калия (желтая кровяная соль)

K4[Fe(CN)6

2)   роданид-ион SCN-

Выпадение синего осадка:

К+ + Fe3+ + [Fe(CN)6]4- = KFe[Fe(CN)6]

Появление ярко-красного окрашивания за счет образования комплексных ионов Fe(SCN)2+, Fe(SCN)+2

Al3+

щелочь (амфотерные свойства гидроксида)

Выпадение осадка гидроксида алюминия при приливании первых порций щелочи и его растворение при дальнейшем приливании

NH4+

щелочь, нагрев

Запах аммиака: NH4+ + ОН- =NH3 + Н20

Н+

(кислая среда)

Индикаторы: лакмус, метиловый оранжевый

красное окрашивание

красное окрашивание

Качественные реакции на катионы основаны на протекании химической реакции и на изменении цвета пламени, то есть на физическом процессе.

Определить наличие в растворе таких ионов как Li+, Na+, К+,Са2+, Sr2+с помощью химического взаимодействия невозможно, так как эти ионы не могут быть связаны в растворе с образованием нерастворимого вещества. Ионы, которые можно связать в растворе с образоваием осадка можно обнаружит с помощью химических реакций, так например ионы серебра дают белый осадок хлорида серебра с ионоами хлора: Аg+ +Cl-=AgCl.

Некоторые ионы можно определить двумя способами и по химическому взаимодействию, и по цвету пламени. Например, ионы Ba2+ окрашивают пламя в желто-зеленый цвет, но также ионы Ba2+ вступают в реакцию с анионами SO42- с образованием сульфата бария: SO42- + Ba2+ = BaSO4.

Таким образом определить наличие в растворе катионов можно как с помощью химических реакций, так по окраски пламени.

Качественные реакции на анионы

Это реакции, с помощью которых можно определить наличие того или иного аниона в растворе. Основные качественные реакции на анионы представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Качественные реакции на катионы.

Анион

Реактив

Наблюдаемая реакция

S042-

Ва2+

Выпадение белого осадка, нерастворимого в кислотах:

Ва2+ + S042-=BaS04

N03-

1) добавить конц. H2SO4 и Си, нагреть. 2) смесь H2S04 +FeSO4

Образование голубого раствора, содержащего ионы Сu2+, выделение газа бурого цвета (NO2)

Возникновение окраски сульфата нитрозо-железа (II) [Fe(H20)5NO]2+. Окраска от фиолетовой до коричневой (реакция "бурого кольца")

РО43-

ионы Ag+

Выпадение светло-желтого осадка в нейтральной среде: ЗАg+ + Р043- =Аg3Р04

СrO42-

ионы Ва2+

Выпадоние желтого осадка, не растворимого в уксусной кислоте, но растворимого в HCI: Ва2+ + СrO42- =BaCr04

S2-  ,

ионы РЬ2+

Выпадение черного осадка: Pb2+ + S2- =PbS

СО32-

ионы Са2+

выпадение белого осадка, растворимого в кислотах: Са2+ + С032- = СаСОз

CO2

известковая вода Са(ОН)2

Са(ОН)2 + С02 =СаСО3 + Н20, СаСО3 + С02 + Н20 Са(НС03)2 Выпадение белого осадка и его растворение при пропускании С02

SO32-

ионы Н+

Появление характерного запаха S02: 2Н+ + SO32-20 + S02F

F-

ионы Са2+

Выпадение-белого осадка: Са2 + 2F =CaF2

Cl-

ионы Аg+

Выпадение белого осадка, не растворимого в HN03, но растворимого в конц. NH3

Br- Н20: Аg+ +CI-= AgCl AgCI + 2(NH3 Н20) =[Ag(NH3)2]+ + CI- + 2Н2О

ионы Аg+

Выпадение светло-желтого осадка, не растворимого в HN03: Ag+ + Br- = AgBr осадок темнеет на свету

I-

ионы Аg+

Выпадение желтого осадка, не растворимого в HNO3 и NH3 конц.: Аg+ + I- =АgI осадок темнеет на свету

ОН- (щелочная среда)

индикаторы: лакмус

фенолфталеин

синее окрашивание малиновое окрашивание

Качественные реакции на анионы основаны на химическом взаимодействии, то есть определить наличие того или иного иона можно, только проведя химическую реакцию. Например, что бы определить наличие в растворе ионов хлора, необходимо провести химическое взаимодействие изучаемого объекта с растворимой солью серебра, тогда сущность реакции будет отражаться следующим ионным уравнением:

Аg+ +CI-= AgCl

В своей работе я буду использовать качественные реакции для изучения воды различного происхождения.

Таким образом, проведя качественные реакции можно подтвердить однозначно их наличие определенных ионов в растворе.

Б) Использование качественных реакций.

Данный этап урока посвящен тому, где можно использовать качественные реакции. Ученик, выполнявший исследовательскую работу рассказывает о практической части своей работы, где проводилось исследование различных образцов воды.

Экспериментальная часть работы состояла из двух опытов по изучению качественного состава образцов водопроводной и природной воды.

Цель: исследование состава воды (водопроводного и природного происхождения) с помощью качественных реакций (на ионы H+, OH-, Cl-, SO42-).

а) Первый опыт (проведен 18.01.11):

Характеристика изучаемых образцов воды:

Водопроводная вода (с. Каменоломня);

Водопроводная вода (территория школы);

Растаявший снег (около школы);

Фильтрованная, водопроводная вода (фильтр "Аквафор").

Опыт проводился следующим образом: каждый образец воды был разделен на четыре части. К каждой части соответственно добавлялся соответствующий реактив, полученные наблюдения представлены в таблице, а ход опыта на рисунке. В случае определения проведения качественных реакций на кислоту и щелочь, по мимо изучаемых образцов использовались контрольные образцы, содержащие соответственно соляную кислоту и гидроксид калия. Это необходимо, для того чтобы лучше увидеть изменение цвета индикатора.

Реактив

образца

1

2

3

4

Метилоранж

Цвет не изменился

Цвет не изменился

Цвет не изменился

Цвет не изменился

Фенолфталеин

Раствор остался бесцветным

Раствор остался бесцветным

Раствор остался бесцветным

Раствор остался бесцветным

Нитрат серебра

Появился белый осадок

Раствор слабо помутнел

Цвет не изменился

Цвет не изменился

Хлорид бария

Изменений нет

Изменений нет

Изменений нет

Изменений нет

В первом опыте исследовались четыре образца воды (водопроводная вода с. Каменоломня; водопроводная вода с территории школы; растаявший снег, собранный около школы; фильтрованная вода), наблюдения представлены в таблице, откуда видно, что в исследуемых образцах нет кислоты, щелочей и сульфат ионов. Опыт показал, что в водопроводной воде из Каменоломни содержится значительное количество хлорид ионов, а в водопроводной воде с территории школы содержание хлорид ионов не значителено. Вода, полученная при таянии снега, и фильтрованная вода не содержат хлорид ионов в обнаруживаемых количествах.

б) Второй опыт (проведен 21.01.11):

Характеристика изучаемых образцов воды:

  1. Образец воды с магистрали

  2. Снег из малопосещаемого места

  3. Снег из дворовой территории

  4. Дистиллированная вода

Данный опыт проводился аналогично первому опыту, ход опыта представлен на рисунке 2, а результаты наблюдений в таблице.

Реактив

образца

1

2

3

4

Метилоранж

Цвет не изменился

Цвет не изменился

Цвет не изменился

Цвет не изменился

Фенолфталеин

Раствор остался бесцветным

Раствор остался бесцветным

Раствор остался бесцветным

Раствор остался бесцветным

Нитрат серебра

Появился белый осадок

Цвет не изменился

Цвет не изменился

Цвет не изменился

Хлорид бария

Появился незначительный белый осадок

Изменений нет

Изменений нет

Изменений нет

Во втором опыте исследовались четыре образца воды (снег с магистрали, снег с малопосещаемого места, снег из дворовой территории и дистиллированная вода). Наблюдения представлены в таблице, откуда видно, что в исследуемых образцах нет кислоты и щелочи. Опыт показал, что снег с магистрали содержит значительное количество хлорид ионов и небольшое количество сульфат ионов. Другие образцы не содержат в обнаруживаемых количествах ни сульфат, ни хлорид ионов.

Если предположить, что изучаемые образцы воды могут содержать хлорид ионы в виде хлорид магния, а сульфат-ионы в составе сульфата натрия, то можно записать следующие уравнения реакций:

Качественная реакция на хлорид-ионы:

2AgNO3 + MgCl2 = 2AgCl + Mg(NO3)2

2Ag+ + 2NO3- + Mg2+ + 2Cl- = 2AgCl + Mg2+ + 2NO3-

2Ag+ + 2Cl-= 2AgCl

Ag+ + Cl-= AgCl

Качественные реакции на сульфат-ионы:

BaCl2 + Na2SO4 = BaSO4 + 2NaCl

Ba2+ + 2Cl- + 2Na+ + SO42- = BaSO4 + 2Na+ + 2Cl-

Ba2+ + SO42- = BaSO4

Таким образом, используя образцы природной и водопроводной воды, с помощью качественных реакций, я определила содержание ионов хлорида и бария, кислотность воды.

Опыты показали, что водопроводная вода из Каменоломни определяемые с помощью качественной реакции, количества хлорид ионов, а водопроводная вода из школы - нет.

3. Закрепление знаний учебного материала (10 мин).

На данном этапе учащимся предлагается выполнить практическое задание по проведению качественных реакций.

Задание:

С помощью качественных реакций доказать, что выданные вам вещества - растворы серной кислоты (пробирка №1), гидроксида калия (пробирка №2) и хлорида бария (пробирка №3). Записать наблюдения и уравнения соответствующих реакций. Учащиеся выполняют задания в парах и заполняют таблицу:

ФИО

 

 

 

Уравнение диссоциации соли в растворе

 

 

 

Качественная реакция на катион

Необходимый реактив

 

Наблюдения

Уравнение реакции в ионном виде

Качественная реакция на катион

Необходимый реактив

 

Наблюдения

Уравнение реакции в ионном виде

Вывод

 

 

 

Домашнее задание обычно отсутствует.

4. Завершение урока (1-2 мин).

Учитель благодарит учащихся за урок, оценивает деятельность учащихся в целом и отдельных учащихся индивидуально. Собирает таблицы с выполненным заданием


Профильный уровень.


КАЧЕСТВЕННЫЕ РЕАКЦИИ НА НЕКОТОРЫЕ ИОНЫ
Цель работы: ознакомиться с основными методами качественного анализа.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Понятие качественного анализа. Аналитические реакции

Качественный анализ является важнейшим разделом аналитической химии. Основной задачей качественного анализа является установление элементарного и молекулярного состава веществ, а также обнаружение элементов и отдельных соединений в различных материалах. Качественный анализ широко применяется в заводских, научно-исследовательских и других лабораториях для контроля процессов производства, качества продукции, установления состава исследуемых объектов и многих других целей. При помощи качественного анализа можно решать следующие задачи,

  1. Установить наличие тех или иных элементов в исследуемых образцах. Например, присутствие металлов в горных породах.

  2. Установить состояние элемента в соединении, например, отличить Fe2+ от Fe3+, Cr3+ от Cr6+ и т.д.

  3. Определить характер соединения (соль, кислота, основание, комплексное соединение).

  4. Установить элементарный состав вещества, а также обнаружить определённые группировки атомов, присутствующие в соединении.

  5. Обнаружить отдельные ионы PO43-, SO42-, Ni2+, Cu2+ и т.д.

  6. Произвести анализ смеси, выделить и идентифицировать отдельные компоненты смесей.

  7. Сконцентрировать и определить микроколичества веществ в различных материалах.

  8. Определить наличие определённых соединений в воде, воздухе, пищевых продуктах и т.д.




Возможности качественного анализа не ограничиваются приведённым списком, они постоянно расширяются и развиваются.

Обнаружение отдельного элемента может осуществляться путём выделения его в чистом виде и идентификации его по специфическим физическим и химическим свойствам. Однако выделение отдельного элемента или соединения из исследуемого образца в чистом виде часто представляет собой сложную или вообще невыполнимую задачу. Чаще всего в качественном анализе вещества обнаруживают при помощи аналитических (качественных) реакций.

Аналитической реакцией называется реакция между определяемым веществом и каким-либо другим реагентом, сопровождающаяся проявлением
определённых специфических признаков. Признаки, сопровождающие аналитическую реакцию, обычно являются индивидуальными, присущими реакции только между данными веществами и называются аналитическими признаками.

Это могут быть:

  1. Изменение окраски раствора. Например, при добавлении к раствору, содержащему ионы железа Fe3+, роданида калия KCNS, образуется роданид железа, имеющий интенсивную красную окраску. Fe3+ + CNS- Fe(CNS)3
    Никакой другой ион не даёт столь характерного красного окрашивания раствора.

  1. Выделение осадков характерной структуры и цвета. Например, при взаимодействии йодид иона J- с ионом свинца выпадает осадок йодида свинца PbJ2 характерного золотисто-жёлтого цвета. Pb2+ + I- PbI2

  1. Выделение веществ, обладающих характерным запахом. Например, при действии на растворы, содержащие сульфид-ион S2- кислот, выделяется сероводород. S2- + 2H+ H2S
    При действии на соли аммония щелочей, выделяется аммиак.
    NH4+ + OH- NH3 + H2O

  1. Образование кристаллических веществ с определённой формой кристаллов. Например, при взаимодействии ионов кальция Ca2+ с сульфат ионами SO42- образуются кристаллы сульфата кальция характерной формы, которые можно рассмотреть под микроскопом и по ним установить присутствие ионов кальция в исследуемом растворе.

  2. Химические свойства образовавшихся осадков: растворимость в воде, кислотах, щелочах, органических растворителях, растворах окислителей и восстановителей, характер продуктов разложения. Например, осадок сульфата бария, который образуется по реакции. Ba2+ + SO42- BaSO4
    нерастворим ни в кислотах, ни в щелочах. Карбонат бария BaCO3 растворяется в кислотах с выделением углекислого газа.
    BaCO3 BaCl+ HCl 2 + CO2 + H2O
    Оксалат кальция CaC2O4, белый кристаллический осадок, нерастворим в воде, разлагается при нагревании
    CaC2O4 CaO + CO + CO2
    и окисляется раствором перманганата калия.

    Аналитические реакции проводят при строго определённых условиях. Например, осаждение ионов калия в виде соли винной кислоты тартрата калия K2C4H4O6 производят в интервале рН = 5 – 7. В щелочной среде осадок не образуется. Осаждение ионов в виде нерастворимых карбонатов бесполезно проводить в кислой среде, так как будет происходить вытеснение угольной кислоты и её разложение на СО2 и Н2О.

    Большое значение имеет температура, при которой происходит процесс осаждения. При повышении температуры растворимость большинства веществ увеличивается, и, если проводить осаждение при высокой температуре, осадок может не образоваться. Однако эти требования относятся не ко всем реакциям: например, осаждение ионов бария в виде BaSO4 происходит в широком диапазоне рН и при различных температурах.

    Важной характеристикой аналитической реакции является её чувствительность. Чувствительность аналитической реакции выражают в виде нескольких величин.

    Открываемый минимум – минимальное количество вещества, которое может быть открыто при помощи данной аналитической реакции в определённом объеме раствора (обычно в одной капле). Открываемый минимум для большинства реакций – величина порядка 10-6г. Например, открываемый минимум ионов К+ при помощи платинохлористоводородной кислоты H2[PtCl4] в виде K2[PtCl4] в одной капле раствора составляет 5 10-6г. или 5 мкг. Чем выше открываемый минимум, тем выше чувствительность реакции.

    Предельная концентрация – минимальная концентрация раствора, при которой ещё возможно обнаружение данного вещества, при помощи, данной аналитической реакции. В случае определения ионов калия при помощи платинохлористоводородной кислоты предельное разбавление составляет 1:10000. Это означает, что обнаружение ионов калия при помощи данной реакции возможно при концентрации их в растворе не менее 1г на 10000мл раствора. При меньшей концентрации раствора обнаружить ион калия при помощи данной реакции не удастся. Чем меньше предельная концентрация, тем чувствительнее аналитическая реакция.

    Предельное разбавление – величина, обратная предельной концентрации; показывает предельное количество миллилитров раствора, содержащего 1г определяемого вещества, в котором оно ещё может быть обнаружено при помощи данной аналитической реакции. Предельное разбавление при определении ионов калия платинохлористоводородной кислотой составляет 10000. Это означает, что раствор, содержащий 1г калия, не может быть разбавлен более чем до 10000 мл. Если объём будет больше, то обнаружить ионы калия при помощи данной аналитической реакции не удастся. На практике часто пользуются логарифмами значений предельного разбавления. Так, предельное разбавление рассмотренной реакции равно 4.

    Чувствительность реакций сильно зависит от условий их проведения. Присутствие посторонних ионов может сильно повлиять на чувствительность реакции, поэтому перед проведением качественной реакции мешающие ионы должны быть предварительно удалены или связаны в комплексы. Чувствительность реакции можно повысить, сконцентрировав раствор исследуемого вещества. Это достигается путём выпаривания, перегонки или экстракции. Для повышения концентрации раствора можно осадить определяемые ионы в виде малорастворимого соединения, а затем растворить его в малом объёме подходящего растворителя. Для концентрирования очень малых количеств определяемого вещества применяют метод соосаждения определяемых ионов, с каким-либо малорастворимым веществом. Для этого к раствору исследуемого вещества добавляют раствор соли железа, алюминия и т.д. затем ионы осаждают в виде малорастворимого соединения Al(OH)3, Fe(OH)3. На поверхности образующегося осадка адсорбируются ионы определяемого вещества. После растворения осадка его растворяют в малом объёме растворителя, адсорбированные ионы переходят в раствор и, таким образом получается более концентрированный раствор определяемого вещества. Таким способом можно определять следовые количества элементов, например, уран или золото в морской воде.

    Дробный и систематический анализ.

    Аналитические группы ионов

    В водных растворах большинство неорганических соединений находится в диссоциированном состоянии, т. е. в растворе присутствуют не молекулы веществ, а отдельные ионы. Поэтому качественный анализ неорганических веществ в большинстве случаев сводится к обнаружению отдельных ионов.

    Различают два способа качественного анализа: дробный и систематический.

    Дробным называется такой способ анализа, при котором отдельные ионы, присутствующие в растворе определяются, при помощи специфических качественных реакций. При этом нет строгой последовательности в определении отдельных ионов. При проведении дробного анализа исследуемый раствор разделяют на несколько частей по числу определяемых ионов, предположительно находящихся в растворе и в каждой части раствора проводят качественную реакцию на тот или иной ион. Например, в растворе присутствуют ионы NH4+, K+, Ba2+. Разделяют раствор на три части. В одну часть добавляют раствор NaOH, в результате чего выделяется аммиак, который обнаруживают по характерному запаху.

    NH4+ NH+ NaOH 3 + Na+ + H2O

    Во вторую часть раствора добавляют раствор винной кислоты, в результате чего выпадает осадок гидротартрата калия.

    K+ + H2C4H4O6 KHC4H4O6 + H+

    К последующей части раствора прибавляют раствор серной кислоты, в результате чего выпадает характерный белый осадок сульфата бария.

    Ba2+ + H2SO4 BaSO4 + 2H+

    Определение дробным методом сильно усложняется, если в растворе присутствует большое число различных ионов и отдельные ионы могут мешать определению других. В этом cлучае производят осаждение мешающих ионов в виде малорастворимых соединений, отделяют осадок фильтрованием или центрифугированием, после чего в оставшемся растворе обнаруживают определяемые ионы.
    Например, в растворе предположительно присутствуют ионы Ba2+, Sr2+, Pb2+. К исследуемому раствору приливают раствор серной кислоты, в результате чего выпадают сульфаты данных металлов. Но сульфат свинца, в отличие сульфатов бария и стронция, растворяется в растворе ацетата аммония с образованием основного ацетата свинца.

    PbSO4 + 2NH4CH3 PbOHCHCOO 3COO + (NH4)2SO4

    Нерастворимые сульфаты стронция и бария отделяют центрифугированием и к полученному прозрачному раствору прибавляют раствор бихромата калия, который осаждает ионы свинца в виде характерного жёлтого осадка бихромата свинца.

    Дробный анализ позволяет быстро обнаруживать небольшие количества ионов (обычно не больше пяти). Дробному анализу подвергаются смеси веществ, состав которых приблизительно известен. В случае если исследуемая смесь содержит много различных компонентов и состав её практически неизвестен, прибегают к систематическому анализу.

    При систематическом анализе из анализируемого раствора в определённой последовательности выделяют отдельные группы ионов при помощи так называемых групповых реагентов. Группы ионов, выделяемые специфическим групповым реагентом, называются аналитическими группами. После разделения аналитических групп отдельные ионы определяют при помощи индивидуальных реакций.

    Существуют различные системы классификации ионов по систематическим группам. Наиболее часто применяется система, называемая сероводородным анализом. В сероводородном анализе все катионы разделяются на пять групп.

  1. Первая аналитическая группа катионов включает следующие ионы: NH4+, K+, Na+, Mg2+, Cs+, Li+, Fr+, Rb+. Катионы первой аналитической группы не имеют группового реагента.

  2. Вторая аналитическая группа включает ионы Ca2+, Sr2+, Ba2+, Ra2+. Kатионы второй аналитической группы осаждаются групповым реагентом – карбонатом аммония (NH4)2CO3 в виде нерастворимых в воде карбонатов.


3. Третья аналитическая группа включает в себя катионы металлов, образующих в нейтральной или щелочной среде нерастворимые сульфиды или гидроксиды. Групповым реагентом катионов первой группы служит сульфид аммония (NH4)2S. К третьей аналитической группе относятся катионы Be2+, Al3+, Ti3+, Cr3+, Zr4+, UO22+, Mn2+, Fe2+, Fe3+, Co2+, Ni2+, Zn2+.

4. К четвёртой аналитической группе относятся катионы металлов, образующих сульфиды, нерастворимые в кислотах Hg2+, Cu2+, Bi3+, Cd2+, Pd2+, Tl3+, Sn2+, Sn4+, As3+, As3+, Sb3+, Sb5+, Ge4+, An3+, Re4+, Ir4+, Pt4+, V5+, W6+, Mo6+. Групповым реагентом является сероводород H2S.

5.Пятую аналитическую группу составляют ионы, образующие хлориды, нерастворимые в кислой среде: Ag2+, Pb2+, [Hg2]2+,Cu+, Tl+, Pt2+. Групповым реагентом на катионы пятой аналитической группы служит соляная кислота.


Таблица 1. Аналитические группы катионов.


№ Аналитической группы катионов. Групповой реагент.


1

--------


2

(NH4)2CO3


3

(NH4)2S


4

H2S


5

HCl


NH4+, K+, Na+, Mg2+, Cs+, Li+, Fr+, Rb+


NH4+, K+, Na+, Mg2+, Cs+, Li+, Fr+, Rb+


Be2+, Al3+, Ti3+, Cr3+, Zr4+, UO22+, Mn2+, Fe2+, Fe3+, Co2+, Ni2+, Zn2+


Be2+, Al3+, Ti3+, Cr3+, Zr4+, UO22+, Mn2+, Fe2+, Fe3+, Co2+, Ni2+, Zn2+


Ag2+, Pb2+, [Hg2]2+,Cu+, Tl+, Pt2+



Систематический анализ начинают с осаждения катионов пятой аналитической группы действием соляной кислоты. Затем отделяют выпавшие в осадок хлориды и пропускают через оставшийся раствор сероводород, в результате чего выпадают в осадок сульфиды металлов четвёртой аналитической группы, растворимые в кислой среде. После их отделения фильтрованием или центрифугированием нейтрализуют кислоту раствором аммиака и производят осаждение катионов третьей аналитической группы действием раствора карбоната аммония. После выпадения в осадок металлов второй аналитической группы в виде нерастворимых в воде карбонатов в растворе остаются только катионы первой аналитической группы, не имеющие группового реагента.

В результате исходная смесь ионов оказывается разделённой на отдельные группы, после чего образовавшиеся осадки растворяют в подходящих растворителях и определяют отдельные ионы при помощи индивидуальных качественных реакций.

Общепринятой классификации анионов не существует. Обычно анионы классифицируют по их отношению к определённым катионам Ва2+, Sr2+, Ca2+ и других, с которыми анионы образуют нерастворимые вещества. Например, по классификации, основанной на растворимости солей бария, анионы разделяют на две группы.

К первой группе относятся анионы, образующие растворимые в воде соли бария: Сl-, Br-, I- CN-, SCN-, S2-, Se2-, Te2-, [Fe(CN)6]3-, [Fe(CN)6]4-, NO2-, NO3-, CH3COO-, BrO3-, ClO3-, ClO-, ClO2-, ClO4-, HCOO-, MnO4-.

Ко второй группе относятся анионы, образующие нерастворимые соли бария: F-, VO3-, BO2-, CO32-, C2O42-, SO32-, S2O32+, SO42-, S2O82-, SiO32-, CrO42-, Cr2O72-, MoO42-, WO42-, GeO32-, PO3-, P2O74-, PO43-, AsO33-, AsO43-, IO3-, IO4-, C4H4O62-, [SrF6]2-, SeO32-, SeO42-, TeO32-, TeO42-.

Каждая группа анионов, в свою очередь, разделяется на подгруппы по признаку специфического действия группового реагента. Например:

  1. Нитрат серебра AgNO3 осаждает в виде нерастворимых в воде солей Сl-, Br-, I- CN-, SCN-, S2-, Se2-, Te2-, [Fe(CN)6]3-, [Fe(CN)6]4-, VO3-, BO2-, CO32-, C2O42-, SO32-, S2O32+, SiO32-, CrO42-, MoO42-, WO42-, PO43-, AsO33-, AsO43-, IO3-, C4H4O62-.

2. Хлорид магния MgCl2 в смеси с NH4Cl осаждает анионы F-, SiO32-, PO43-, AsO43-, IO3-, C4H4O62-и т.д.

3. Перманганат калия окисляет следующие анионы-восстановители: Сl-, Br-, I- CN-, S2-, Se2-, Te2-, C2O42-, SO32-, S2O32+, AsO33-, SeO32-, TeO32-, [Fe(CN)6]4-.

Существуют и другие способы классификации анионов.

Методы качественного анализа.

По количеству определяемого вещества различают макро-, полумикро-, и микроанализ.

При макроанализе анализу подвергается образец или объём раствора, содержащий не менее 0,1г определяемого вещества. К исследуемому раствору приливают не менее 1мл реактива. Реакции при макроанализе проводят в обычных лабораторных пробирках. Отделение осадков производят фильтрованием через бумажные фильтры.

При полумикроанализе определению подвергается количество вещества примерно в 10 – 20 раз меньшее, чем при макроанализе (обычно до 0,01г). Объёмы исследуемых растворов при полумикроанализе составляют 0,5–0,1 мл. В полумикроанализе сохраняются все основные принципы макроанализа, но лабораторное оборудование используется меньшего размера. Реакции проводят в специальных аналитических пробирках ёмкостью до 5мл, на часовых стёклах, в маленьких колбах. Осадки отделяют главным образом центрифугированием.

В микрометоде анализу подвергаются очень малые количества вещества, порядка 10-6 – 10-12г. Рабочие объёмы растворов составляют 10-3-10-6мл. Реакции проводят обычно в капле раствора на предметных стёклах или в стеклянных капиллярах. Для идентификации осадков используется микроскоп.

По способу проведения анализа различают:

1. Капельный анализ. При капельном методе анализа реакции проводят на фильтровальной бумаге. Обычно этим методом проводят реакции, сопровождающиеся изменением окраски. На полоску фильтровальной бумаги наносят каплю исследуемого раствора и каплю реагента. Жидкости адсорбируются бумагой, и реакция происходит на небольшом участке. Образующееся окрашенное соединение оказывается локализованным в виде пятна на небольшом участке бумаги, что значительно повышает чувствительность реакции. Примером реакции, проводимой капельным методом может служить реакция обнаружения ионов алюминия ализарином. Для проведения реакции на фильтровальную бумагу наносят каплю исследуемого раствора, обрабатывают бумагу парами аммиака и наносят каплю спиртового раствора ализарина. В присутствии ионов алюминия образуется оранжево-красное пятно – «ализарин-алюминиевый лак». Капельный метод позволяет раздельно определять ионы, не прибегая к сложным процедурам их предварительного разделения. При этом используются капиллярно-адсорбционные свойства бумаги. При нанесении раствора отдельные ионы, присутствующие в смеси, не одинаково распределяются в толще бумаги – некоторые из них распределяются по периферии пятна, другие в центре. Например, при совместном присутствии в растворе ионов [Fe(CN)6]4- и CNS- их невозможно обнаружить без предварительного разделения. При нанесении раствора на фильтровальную бумагу ионы [Fe(CN)6]4- распределяются в центре пятна, а CNS- на периферии. При нанесении капли раствора FeCl3 образуется синее пятно берлинской лазури, окружённое по периферии красным пятном роданида железа.

4Fe3+ + 3[Fe(CN)6]4- Fe4([Fe(CN)6])3

Fe
3+ + 3CNS- Fe(CNS)3

  1. Микрокристаллоскопический анализ. Основан на проведении реакций, в результате которых образуются кристаллы характерной формы, которые рассматриваются под микроскопом. Реакции проводят капельным методом на предметном стекле. После образования кристаллов их рассматривают под микроскопом. Микрокристаллоскопический анализ предполагает использование достаточно чистых веществ. Кристаллы характерной формы могут образовываться лишь в отсутствии посторонних ионов, мешающих образованию кристаллов. Данный вид анализа позволяет производить определения очень малых количеств веществ.

  2. Метод растирания порошков. Заключается в растирании на фарфоровой пластинке или в фарфоровой ступке порошкообразного анализируемого вещества с твёрдым реагентом. В результате реакции образуются соединения, обладающие характерным запахом или цветом. Например, при растирании солей аммония со щелочами выделяется газообразный аммиак, который может быть обнаружен по специфическому запаху. При растирании солей железа (3) с роданидом калия образуется красный роданид железа (3).

  3. Метод окрашивания пламени. При внесении в пламя горелки солей различных металлов происходит окрашивание пламени горелки в характерные цвета. Например, соли натрия окрашивают пламя в желтый цвет, соли кальция – в кирпично-красный, меди – в зелёный и т. д. Для внесения пробы в пламя горелки используют петлю из платиновой или нихромовой проволоки. Петлю предварительно смачивают соляной кислотой и прокаливают в пламени горелки до тех пор, пока пламя не станет бесцветным. Затем её окунают в исследуемый раствор и вносят в пламя горелки. Присутствие тех или иных ионов обнаруживают по специфической окраске пламени. Если в растворе присутствуют несколько катионов, то окрашивание пламени одним из них может маскировать окраски, вызываемые другими ионами. Поэтому при использовании этого метода необходимо держать петлю в пламени горелки достаточно длительное время, при этом происходит последовательное испарение солей различных металлов, и таким образом можно раздельно определить различные ионы, присутствующие в растворе.

  4. Метод образования окрашенных соединений при сплавлении исследуемого вещества с некотрыми солями. Данный метод основан на том, что при сплавлении некоторых оксидов и солей с бурой Na2B4O7 10H2O, карбонатом натрия Na2CO3 в петле из платиновой проволоки образуются характерные окрашенные продукты, по которым можно распознать присутствие определённых соединений.



ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Опыт 1. Качественная реакция на ион натрия

Одной из самых чувствительных реакций на ион Na+ является реакция с уранилацетатом UO2(CH3COO)2 . Реакции проводят микрокристаллоскопическим методом на предметном стекле микроскопа.

Каплю исследуемого раствора поместить на предметное стекло и осторожно выпарить раствор над пламенем спиртовки. На образовавшийся сухой остаток нанести каплю уксуснокислого раствора уранилацетата. Через 2 – 3 минуты рассмотреть под микроскопом характерные бледно-жёлтые кристаллы двойной соли – натрий-уранилацетата.

Na+ + UO2+ + 2CH3COO- + CH3 NaUOCOOH 2(CH3COO)3 + H+

Опыт 2. Качественная реакция на ион бария

Ион бария образует с бихроматом калия K2Cr2O7 желтый осадок BaCrO4, растворимый в HCl и HNO3, но нерастворимый в уксусной кислоте.

2Ba+ + Cr2O72- +H2 2BaCrOO 4 + 2H+

Реакцию проводят в присутствии ацетата натрия, который реагирует с образующимися ионами водорода с образованием слабого электролита – уксусной кислоты, тем самым смещая равновесие реакции вправо.

CH3COONa + H+ CH3COOH + Na+

В пробирку поместить 2 капли раствора соли бария прибавить 3 капли раствора CH3COONa и 2 капли раствора K2Cr2O7. Наблюдать образование желтого осадка. Отцентрифугировать осадок, слить надосадочную жидкость и прибавить 1 – 2 мл раствора CH3COOH. Слить уксусную кислоту и прибавить 2мл раствора HCl.

Опыт 3. Качественная реакция на ион алюминия

Характерной реакцией на ион алюминия является реакция образования окрашенного соединения с ализарином. Реакцию проводят обычно капельным методом на фильтровальной бумаге.

На полоску фильтровальной бумаги нанести каплю раствора Al2(SO4)3 и обработать парами аммиака над фарфоровой чашкой. Периферию образовавшегося пятна обработать спиртовым раствором ализарина. Наблюдать образование красного пятна «алюминиевого лака».

Опыт 4. Качественная реакция на ионы меди

Гексацианоферрат (2) калия K4[Fe(CN)6] образует с раствором соли меди красно-бурый осадок Cu2[Fe(CN)6], нерастворимый в разбавленных кислотах, но растворимый в растворе аммиака.

Cu2+ + [Fe(CN)6]4+ Cu2[Fe(CN)6]

К 3 каплям раствора CuSO4 прибавить 2 капли раствора соли K4[Fe(CN)6]. Hаблюдать выпадение красного осадка.

Осадок отцентрифугировать и прибавить к нему 3–5 капель раствора аммиака.

Опыт 5. Качественная реакция на ион свинца

Катион свинца осаждается иодид ионом в виде характерного золотисто-жёлтого осадка PbJ2.

Pb2+ + 2J- PbJ2

Осадок растворяется в горячей воде.

К 2–каплям раствора соли свинца добавьте 2–3 капли раствора уксусной кислоты и 3–5 капель рaствора KJ. Наблюдайте образование жёлтого осадка PbJ2. После выделения осадка слить с него жидкость, прибавить 1мл разбавленной уксусной кислоты и кипятить, приливая воду малыми порциями до тех пор, пока осадок не растворится. Медленно охладить содержимое пробирки. При этом выделяются золотисто-жёлтые кристаллы PbJ2.

Опыт 6. Систематический анализ смеси катионов 1–5 аналитических групп

Получите у преподавателя раствор, содержащий катионы, качественные реакции на которые были проведены в предыдущих опытах.

Действием соответствующих групповых реагентов осадите катионы, начиная с пятой аналитической группы.

1. К исследуемому раствору прилейте 3мл 1М. раствора соляной кислоты. Соляная кислота является групповым реагентом на катионы пятой аналитической группы. В результате реакции осаждаются катионы свинца, относящиеся к пятой аналитической группе катионов.

Pb2+ + Cl- PbCl2

Осадок отцентрифугировать и проверить полноту осаждения, для чего в прозрачный верхний слой раствора прибавить 1 каплю раствора соляной кислоты. Если образования осадка не происходит, полнота осаждения достигнута. В случае неполного осаждения следует добавить ещё 2мл кислоты и снова отцентрифугировать осадок. Слить надосадочную жидкость (центрифугат) в чистую пробирку.

2. К центрифугату прилить 2М. раствора соляной кислоты в количестве 1/5 от общего объёма. Прогреть раствор на водяной бане и в горячий раствор пропускать 2–3 минуты сероводород из аппарата Киппа. После этого разбавить раствор равным объёмом дистиллированной воды и снова пропустить сероводород в течение 1–2 минут. В результате реакции будут осаждены ионы меди, которые относятся к пятой аналитической группе.

Cu2+ + H2 + 2H CuSS +

Осадок отделить центрифугированием и оставить для дальнейшего исследования. Центрифугат перелить в чистую пробирку.

3. 20 – 30 капель центрифугата, полученного в п.2, поместить в коническую пробирку и по каплям прибавить раствор NH4OH до появления мути. После этого раствор нагреть на водяной бане и добавить 15 – 20 капель раствора (NH4)2S. В результате реакции происходит осаждение ионов алюминия, относящихся к третьей аналитической группе. Сульфид алюминия в водном растворе полностью гидролизуется, и алюминий осаждается в виде гидроксида Al(OH)3. Отцентрифугировать осадок и проверить полноту осаждения, как это было проделано в п.1. Центрифугат слить в чистую пробирку.

4. К центрифугату, полученному в п. 3 прилить избыток раствора (NH4)2CO3. Образующийся осадок отцентрифугировать и проверить полноту осаждения. В результате данной реакции осаждается ион бария, принадлежащий ко второй аналитической группе.

Ba2+ + CO32- BaCO3

Центрифугат слить в чистую пробирку.

5. Промыть полученные осадки дистиллированной водой: для этого прилейте в пробирки с осадками по 3 – 5 мл дистиллированной воды и перемешайте стеклянной палочкой. Осадки отцентрифугировать и надосадочную жидкость слить.

В результате проведённых операций мы разделили ионы, находящиеся в смеси. В дальнейшем необходимо растворить образовавшиеся осадки в подходящих растворителях и произвести обнаружение катионов при помощи качественных реакций.

  1. К осадку, полученному в п.1, прилейте 5 мл горячей воды и нагрейте до кипения на спиртовке. Осадок растворится. Провести качественную реакцию на ион свинца.

  2. К осадку, полученному в п.2, по каплям прилить 3М. раствор HNO3 . После растворения осадка проделать качественную реакцию на ион меди.

  3. К осадкам, полученным в п.3 и п.4 прилейте по 1мл раствора HCl и проведите качественные реакции на катионы Al3+ и Ba2+.

  4. С оставшимся раствором проведите качественную реакцию на ион натрия.


Контрольные вопросы

  1. Что такое качественный анализ? Какие задачи он позволяет решить?

  2. Что называется аналитической реакцией?

  3. Что может служить аналитическими признаками при проведении аналитической реакции?

  4. В каких величинах выражается чувствительность аналитической реакции?

  5. Сколько аналитических групп катионов выделяют в сероводородном анализе? По какому принципу они разделяются?

  6. Чем различаются дробный и систематический анализ? В каких случаях он применяется?












Выберите курс повышения квалификации со скидкой 50%:

Автор
Дата добавления 27.09.2015
Раздел Химия
Подраздел Другие методич. материалы
Просмотров536
Номер материала ДВ-013681
Получить свидетельство о публикации
Похожие материалы

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх