Інші схеми систематичного аналізу катіонів

83) Сірководнева схема систематичного аналізу катіонів

а) назвіть групові реагенти і склад груп;

б) які властивості об’єднують катіони у групи?

84) Фосфатно-амоніакова схема систематичного аналізу катіонів

а) назвіть групові реагенти і склад груп;

б) які властивості об’єднують катіони у групи?

85) Які переваги та недоліки кислотно-основної, сірководневої та фосфатно-амоніакової схем систематичного аналізу?

86) Які орґанічні реагенти застосовують у якісному аналізі катіонів?

87) За якими реакціями виявляють катіони дробним методом?

Систематичний якісний аналіз аніонів

88) Які особливості якісного аналізу аніонів порівняно з аналізом катіонів?

89) Назвіть групові реагенти і склад груп систематичного аналізу аніонів.

90) Що таке «водяна витяжка» і «содова витяжка»?

91) Попередні випробування на присутність окисників, відновників, летких та нестійких сполук. Їх необхідність та суть.

92) Схема аналізу суміші аніонів 1-ї аналітичної групи.

93) Схема аналізу суміші аніонів 2 та 3-ї аналітичних груп.

94) Схема аналізу суміші аніонів 4 та 5-ї аналітичних груп.

95) За якими реакціями виявляють аніони CO₃^2-; PO₄^3-; CrO₄^2-; BO₂^-; Cl^-; Br^-; I^‑; NO₂^-; NO₃^-. Обґрунтуйте їх умови.

96) Які аніони перешкоджають виявленню PO₄^3- за реакцією з молібдатом амонію дробним методом?

97) Які аніони можна виявити реакцією «сірчане печиво»? Як її застосувати, щоб виявити іон SO₄^2-.

98) Чому іон I^- окиснюється хлорною водою до IO₃^-, а Br^--- іон не окиснюється до BrO₃^-?

99) Який склад реактивів Фаургольта та Грісса? Які продукти реакцій?

Модуль 1.

Приклади розв’язання задач

1.

Запишіть значення констант наступних рівноваг:

1) H₂AsO₄^- D HAsO₄^2- + H⁺;

1) AgCNS↓ + 2CNS⁻ D Ag(CNS)₃ ^2-;

2) SrCrO_4­↓ + H⁺ D HCrO₄⁻ + Sr²⁺.

Розв’язок:

1) H₂AsO₄ D HAsO₄^2- + H⁺.

Це константа дисоціації мишякової кислоти за другим ступенем. З таблиць констант знаходимо:

AsO₄^3‑, арсенат‑іон

H⁺ lg K_H1 = 11,50, DH = ‑27,6; lg K_H2 = 6,96, lg K_H3 = 2,24.

Враховуємо зв'язок між константами дисоціації та константами протонування:

K_a2 = K_H2^-1 =10^-6,96

ЗДМ: K_a2 = .

2) AgCNS↓ + 2CNS⁻ D Ag(CNS)₃ ^2-

Рівновага складається з двох процесів:

1) Рівновага розчинення осаду з константою добутку розчинності

1. AgCNS↓ D Ag⁺ + CNS^-, K_S = 10^-11,97

2) рівновага комплексоутворення з загальною константою b₃

2. Ag⁺ + 3CNS^- Û Ag(CNS)₃^2-, b₃ = K₁·K₂·K₃ = 10^9,5

Сумарний процес:

AgCNS↓ + Ag⁺ + 2 3CNS^-Û

Û Ag⁺ + CNS^-+ Ag(CNS)₃^2-, K_S · b₃ = 10^-2,47

(константа сумарного процесу дорівнює добутку
K_S · b₃ = 10^-11,97 · 10^9,5 = 10^-2,47)

ЗДМ:

3) SrCrO₄↓ + H⁺ D HCrO₄^- + Sr²⁺.

Це рівняння складається з:

рівноваги розчинення осаду з константою добутку розчинності

SrCrO₄↓ D Sr²⁺ + CrO₄^2-, K_S =10^-4,65

та рівноваги протонування: за першим ступенем

CrO₄^2- + H⁺ D HCrO₄^- , K_Н1 = β_H1 = 10^3,17

SrCrO₄↓ + H⁺ D HCrO₄^- + Sr²⁺, K_S · K_Н1 = 10^-4,65 · 10^3,17 =

=10^-1,48 =

2. Який з осадів випаде першим, якщо осаджувати суміш катіонів однакових концентрацій, с = 0,1 моль/л, (Ag⁺; Hg₂²⁺; Pb²⁺) IO₃^-?

Розв’язок:

Запишемо рівняння закону діючих мас

AgІО₃↓ D Ag⁺ + ІО₃^-, K_S = [Ag⁺ ] + [ІО₃^-] = 10^-7,51;

Hg₂(IO₃)₂↓ D Hg₂²⁺ + 2 ІО₃^-, K_S = [Hg₂²⁺]·[ІО₃^-]² = 10^-17,89;

Pb(IO₃)₂↓ D Pb²⁺ + 2 ІО₃^-, K_S = [Pb²⁺]·[ІО₃^-]² = 10^-12,61;

[IO₃^-]_Ag+ = K_S /[Ag⁺] = 10^-7,51/10^-1 = 10^-6,51;

[IO₃^-]_Hg2+ = (K_S / [Hg²⁺])^1/2 = (10^-17,89/10^-1)^1/2 = 10^-8,44;

[IO₃^-]_Pb2+ = (K_S /[Pb²⁺])^1/2 = (10^-12,61/10^-1)^1/2 = 10^-5,65.

Відповідь: першим буде випадати Hg₂(IO₃)₂↓, другим − AgІО₃↓, третім − Pb(IO₃)₂↓.

3. Обчисліть рН насиченого розчину СО₂­, якщо його розчинність при 20 ⁰С складає 2,2 г/л.

Дано:

S = 2,2 г/л

_____________________

рН - ?

Розв’язок: Для розрахунку молярної концентрації використовуємо рівняння: , де, n – кількість речовини, m − маса, M = 44 − молярна маса, , V − об’єм розчину

, =0,05 моль/л,

H₂CO₃ D СО₂­+ H₂O

H₂CO₃ D H⁺ + HCO₃^-, K_Н2 = 10^-6,35;

C 0.05 - -

DC -x +x +x

[ ] 0.05-X X x

ЗДМ: ;

x » ,

рН = -lg 10^-3,83 = 3,83.

Відповідь: рН = 3,83.

Задачі для самостійного розв’язання

Вправа 1.Обчисліть логарифми констант рівноваг

(1) Al(OH)₃↓ + (j-3) OH^-D Al(OH)_j^3-j , для j = 1-4;

(2) Zn(OH)₂↓ + (j-2) OH^-D Zn(OH)_j^2-j_, для j = 1-4;

(3) Fe(OH)₃↓ + (j-3) OH^-D, Fe(OH)_j^3-j , для j = 1-4;

(4) Ni(OH)₂↓ + (j-2) OH^-D Ni(OH)_j^2-j, для j = 1-4;

(5) Cu(OH)₂↓ + (j-2) OH^-D Cu(OH)_j^2-j, для j = 1-4;

(6) Cd(OH)₂↓ + (j-2) OH^-D Cd(OH)_j^2-j, для j = 1-4;

(7) AgOH↓ + (j-1) OH^-D Ag(OH)_j^1-j, для j = 1-2.

Вправа 2.Знайти лінійні комбінації реакцій та величини логарифмів їх констант ЗДМ, що пояснюють такі спостереження:

1) AgCl(s) розчиняється у водяному NH₃ ;

2) PbSO₄(s) розчиняється у розчині NaOH;

3) BaSO₄(s) перетворюється у BaCO₃(s) дією розчину Na₂СO₃;

4) синій розчин Cr(OH)₄^‑ переходить у жовтий дією H₂O₂ у лужному середовищі;

5) BiI₃(s) дає жовто-оранжевий розчин із надлишком розчину KI;

6) HgI₂(s) дає жовто-оранжевий розчин із надлишком розчину KI;

7) білий осад Bi(OH)₃(s) переходить у чорний дією розчину SnCl₂ у середовищі HCl;

8) із розчину Hg(NO₃)₂ випадає сірий осад дією розчину NH₂OH×HCl у суміші HCl й надлишку водяного NH₃ ;

9) із розчину Hg(NO₃)₂ випадає сірий осад дією розчину H₂O₂ у суміші HCl й надлишку водяного NH₃ ;

10) Cu(OH)₂(s) розчиняється у водяному NH₃ ;

11) із суміші розчинів Cu(NO₃)₂ та KI випадає забарвлений осад, а з розчину можна вилучити І₂ у розчинник СCl₄, що не змішується із водою і І₂ у якому дає фіолетовий розчин.

Вправа 3. Обчисліть рН розчинів:

1) фосфатної кислоти, H₃PO₄, якщо c(H₃PO₄) = 0,010 моль/л;

2) гідрогенсульфіду (сірководневої кислоти), H₂S, якщо c(H₂S) =
= 0,10 моль/л;

3) розчину CO₂ (вугільної кислоти), c(CO₂) = 0,10 моль/л;

4) розчину SO₂ (сірчистої кислоти), c(SO₂) = 0,10 моль/л;

5) цитринової (лимонної) кислоти, C₆H₈O₇, або H₃L, c(H₃L) =
= 0,010 моль/л;

6) амоніаку, NH₃, якщо c(NH₃) = 0,010 моль/л;

7) метиламіну, CH₃NH₂, c(CH₃NH₂) = 0,010 моль/л;

8) піридину, C₅H₅N, c(C₅H₅N) = 0,010 моль/л;

9) ацетату натрію (сильної солі), NaAc, c(Na⁺) = c(Ac^‑) = 0,010 моль/л;

10) форміату натрію (сильної солі), c(Na⁺) = c(НСОО^‑) = 0,010 моль/л.

Вправа 4. Обчисліть за балансом реакцій розчинність у воді, враховуючи кислотно-основні перетворення:

(1) Ag₂CO₃↓+H₂O D AgOH +HCO₃^-;

(2) Ag₃PO₄ ↓+3H₂O D 3AgOH +HPO₄^2-+2H⁺;

(3) BaCO₃ ↓+H₂O D Ba²⁺ + HCO₃^-;

(4) PbCO₃ ↓+H₂O D Pb(OH)⁺ + HCO₃^-;

(5) ZnS (b)↓+H₂O D Zn(OH)⁺ + HS^-;

(6) CaSO₃ ↓+H₂O D Ca²⁺ + HSO₃^-;

(7) FeS ↓+H₂O D Fe(OH)⁺ + HS^-;

Вправа 5. До розчину, що містить суміш катіонів:

1) ( Ag⁺, Ca²⁺, Pb²⁺) з концентрацією 0,01 моль/л додають аніон-осаджувач − карбонат (CO₃^2-);

2) ( Ag⁺, Cu²⁺, Sr²⁺) з концентрацією 0,01 моль/л додають аніон-осаджувач − карбонат (CO₃^2-);

3) ( Ag⁺, Hg₂²⁺, Pb²⁺) з концентрацією 0,01 моль/л додають аніон-осаджувач − хлорид (Cl^-);

4) (Ba²⁺, Sr²⁺ Ca²⁺) з концентрацією 0,01 моль/л додають аніон-осаджувач − фторид (F^-);

5) (Ag⁺, Ba²⁺, Ca²⁺) з концентрацією 0,01 моль/л додають аніон-осаджувач − сулфіт (SO₃^2-);

1. Який із катіонів буде осаджуватись першим, другим, третім?

2. Вкажіть концентрації всіх катіонів на момент початку осадження кожного з них.

Вправа 6. Обчислити концентрацію іона:

(1) [Fe³⁺] в 0,01 моль/л розчину FeCl₃, до якого було додано 0,1 моль KCNS;

(2) [Cd²⁺] в 0,01 моль/л розчину Cd(NO₃)₂, до якого було додано 0,1 моль KCN;

(3) [Ni²⁺] в 0,1 моль/л розчину Ni(NO₃)₂, до якого було додано 1,0 моль NH₃;

(4) [Cu²⁺] в 0,05 моль/л розчину Cu(NO₃)₂, до якого було додано 1,0 моль NH₃;

(5) [Hg²⁺] в 0,1 моль/л розчину Hg(NO₃)₂, до якого було додано 1,0 моль KI.

Кількісний аналіз

Методи хімічного аналізу