Первая группа анионов

Обнаружение СО₃^2- анионов.

Угольная кислота Н₂СО₃ существует только в водном растворе. Насыщенный при нормальных условиях (1 атм.,18⁰ С) водный раствор является 0,04 М относительно СО ₂. В водном растворе имеют место следующие равновесия:

Н₂О + СО₂ ↔ Н₂СО₃ ↔ Н⁺ + НСО₃^- ↔ 2Н⁺ + СО₃^2-

При оценке силы угольной кислоты (рК_а,1 = 6,35; рК_а,2 = 10,30) имеющуюся в растворе концентрацию Н⁺ относят к общему количеству растворенного СО₂ ,однако, большая часть СО₂ слабо гидратирована:

К = [ СО₂ ] / [ Н₂СО₃ ] ~ 600

С учетом этого рК_а,1 =3,70.

В воде растворимы карбонаты аммония и щелочных металлов и гидрокарбонаты щелочных и щелочноземельных металлов. Исключение составляет малорастворимый Li₂CO_3. Нерастворимые в воде карбонаты растворяются в уксусной и минеральных кислотах.

Кислоты, в том числе и СН₃СООН, разлагают карбонаты с выделением СО₂ :

СО₃^2- + 2Н^{+ =} Н₂О + СО₂ ↑

Углекислый газ обнаруживают по помутнению известковой воды или баритовой воды, т.е. насыщенных водных растворов Са(ОН)₂ и Ва(ОН)₂ :

Са(ОН)₂ + СО₂ = СаСО₃ ↓ + Н₂О

Ва(ОН)₂ + СО₂ = ВаСО₃ ↓ + Н₂О

При пропускании больших количеств СО₂ осадок может раствориться:

СаСО₃ + СО₂ + Н₂О = Са(НСО₃)₂

Выполнение реакции:

К раствору соды прибавить раствор нитрата серебра; выпадает белый осадок Ag₂CO₃.

В другой пробирке к раствору соды прибавить раствор хлорида бария; выпадает осадок

ВаСО₃.Написать уравнение реакции.

В обе пробирки добавить раствор азотной кислоты. Происходит растворение осадков. Какой газ выделяется? Написать уравнение реакции.

Обнаружение РО₄ ^3- -ионов.

Фосфорная кислота в концентрированных растворах содержит тетраэдрические группы РО₄^3- ,связанные водородными связями. В растворах с концентрацией ниже 50% фосфат-ионы связываются водородными связями с водой легче, чем с другими фосфат-ионами. Ортофосфорная кислота трехосновна: рК_а,1 =2,15; рК_а,2 =7,21; рК_а,3 =12,33.Фосфат-ионы образуют комплексы с ионами многих металлов, например FeHPO₄⁺ , AlH₂PO₄²⁺ и др.

В воде растворимы соли щелочных металлов и аммония,а также дигидрофосфаты щелочноземельных металлов. Малорастворим Li₃PO₄. Малорастворимые в воде фосфаты растворяются в НCl и СН₃СООН. В СН₃СООН нерастворимы FePO_4,, CrPO₄, AlPO₄ и BiPO₄ ;

В 0,5 М растворе HNO₃ нерастворим BiPO₄.

1.Магнезиальная смесь (раствор, содержащий MgCl₂, NH₄Cl и NH₃) с фосфат-ионом образует белый кристаллический осадок MgNH₄PO₄ ^х 6H₂O,растворимый в HCl,CH₃COOH, но нерастворимый в NH₃:

HPO₄^2- + Mg²⁺ + NH₃ = MgNH₄PO₄ ↓

MgNH₄PO₄ + 3HCl = MgCl₂ + NH₄Cl + H₃PO₄

MgNH₄PO₄ + 2CH₃COOH = Mg(CH₃COOH)₂ + NH₄H₂PO₄

Выполнение реакции:

а) К2-3 каплям раствора, содержащего фосфат-ионы, прибавить 4-5 капель раствора магнезиальной смеси и перемешать. Образуется белый кристаллический осадок.;

б) К раствору фосфата натрия прибавить раствор хлорида бария. Выпадает осадок. Испытать его растворимость в азотной кислоте;

в) К раствору фосфата натрия прибавить раствор нитрата серебра. Осадок испытать на растворимость в азотной кислоте. Написать уравнения реакций.

Обнаружение SO₄ ^2-–ионов

В водных растворах диссоциация H₂SO₄ по первой ступени протекает практически нацело;рК_а,2 =1,92.Большинство сульфатов и гидросульфатов хорошо растворимы в воде, причем гидросульфаты растворимы лучше сульфатов. Малорастворимые сульфаты образуют Pb(II), Ba(II), Sr(II), Ca(II), Ag(I) и Hg(I).

1.Хлорид бария с сульфат-ионом образует белый кристаллический осадок ВаSO₄, практически нерастворимый в кислотах:

SO₄^2- + Ba²⁺ = BaSO₄↓

Выполнение реакции. К 2-3 каплям раствора, содержащего сульфат-ионы, подкисленного несколькими каплями 2М раствора HCl добавить 1-2 капли раствора BaCl₂. Образуется белый осадок.