Kationy 5.pdf

(88 KB) Pobierz
kationy-3
CHEMIA NIEORGANICZNA II – LABORATORIUM
II. KADM, Cd
WYBRANE REAKCJE CHARAKTERYSTYCZNE KATIONÓW GRUPY IIIa
Cu 2+ , Bi 3+ , Hg 2+ , Cd 2+
Kadm nale y do metali nieszlachetnych i z rozcie czonych kwasów HCl oraz H 2 SO 4 wypiera wodór:
Cd + 2H + = Cd 2+ + H 2 .
I. MIED , Cu
Kadm najlepiej roztwarza si w rozcie czonym HNO 3 na gor co:
Mied w suchym powietrzu nie zmienia si , w obecno ci wilgoci i CO 2 pokrywa si warstw
zasadowych w glanów o zabarwieniu zielonym (patyna). W szeregu napi ciowym metali znajduje si
na prawo od wodoru. Mied nie roztwarza si w HCl i w rozcie czonym H 2 SO 4 oraz nie wypiera
wodoru z kwasów. Najlepiej roztwarza si w rozcie czonym HNO 3 na gor co:
3Cd + 8HNO 3 = 3Cd(NO 3 ) 2 + 2NO + 4H 2 O.
REAKCJE CHARAKTERYSTYCZNE KATIONU Cd 2+
3Cu + 8HNO 3 = 3Cu(NO 3 ) 2 + 2NO + 4H 2 O
St ony H 2 SO 4 , po ogrzaniu roztwarza mied z wydzieleniem SO 2 :
1. Reakcja kationu Cd 2+ z AKT
Cu + 2H 2 SO 4 = CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O
Cd 2+ + S 2- = CdS
1.1 Roztwarzanie wytrconego osadu w stonym HCl (co najmniej 6M)
REAKCJE CHARAKTERYSTYCZNE KATIONU Cu 2+
CdS + 4Cl - = [CdCl 4 ] 2- + S 2-
1. Reakcja kationu Cu 2+ z AKT
2. Reakcja kationu Cd 2+ z NaOH
Cu 2+ + S 2- = CuS
Cd 2+ + 2OH - = Cd(OH) 2
Osad CuS nie roztwarza si w HCl, lecz roztwarza si w rozcie czonym HNO 3 na gor co:
Osad ten nie roztwarza si w nadmiarze NaOH.
3CuS + 2NO 3 + 8H + = 3Cu + 3S + 2NO + 4H 2 O
2.1.Roztwarzanie wytrconego osadu w amoniaku
2. Reakcja kationu Cu 2+ z nadmiarem amoniaku
Cd(OH) 2 + 4(NH 3 ×H 2 O) = [Cd(NH 3 ) 4 ] 2+ + 2OH - + 4H 2 O
2Cu 2+ + 2SO 4 2- + 2(NH 3 ×H 2 O) = [Cu 2 (OH) 2 ]SO 4 + 2NH 4 + + SO 4 2-
3. Reakcja kationu Cd 2+ z K 4 [Fe(CN) 6 ]
[Cu 2 (OH) 2 ]SO 4 + 8(NH 3 ×H 2 O) = 2[Cu(NH 3 ) 4 ] 2+ + SO 4 2- + 2OH - + 8H 2 O
2Cd 2+ + [Fe(CN) 6 ] 4- = Cd 2 [Fe(CN) 6 ]
3. Reakcja kationu Cu 2+ z (NH 4 ) 2 Hg(SCN) 4
4. Reakcja kationu Cd 2+ z K 3 [Fe(CN) 6 ]
Cu 2+ + [Hg(SCN) 4 ] 2- = Cu[Hg(SCN) 4 ]
3Cd 2+ + 2[Fe(CN) 6 ] 3- = Cd 3 [Fe(CN) 6 ] 2
4. Reakcja kationu Cu 2+ z K 4 [Fe(CN) 6 ]
5. Reakcja kationu Cd 2+ z nadmiarem amoniaku
2Cu 2+ + [Fe(CN) 6 ] 4- = Cu 2 [Fe(CN) 6 ]
Cd 2+ + 2(NH 3 ×H 2 O) = Cd(OH) 2 + 2NH 4 +
W roztworach rozcie czonych miedzi roztwór zabarwia si na czerwono, a przy wi kszych st eniach
miedzi wytr ca si czerwono-brunatny osad. Reakcja ta jest bardziej czuła ni reakcja jonów Cu 2+ z
amoniakiem.
Cd(OH) 2 + 4(NH 3 ×H 2 O) = [Cd(NH 3 ) 4 ] 2+ + 2OH - + 4H 2 O
1
2
84291756.032.png 84291756.033.png 84291756.034.png 84291756.035.png 84291756.001.png 84291756.002.png 84291756.003.png 84291756.004.png 84291756.005.png
 
REAKCJE CHARAKTERYSTYCZNE KATIONU Hg 2+
IV. BIZMUT, Bi
1. Reakcja kationu Hg 2+ z AKT
Podczas wytr cania siarczku rt ci(II) za pomoc AKT na gor co, wytr ci si mo e najpierw biały,
przechodz cy w ółty i ceglasty, a wreszcie czarny osad HgS. Te barwne osady to sole podwójne
rt ci(II), HgCl 2 oraz HgS poł czone w ró nych stosunkach.
Bizmut nie wypiera wodoru z roztworów kwasów mineralnych (le y na prawo od wodoru w szeregu
napi ciowym metali). Dobrze roztwarza si w kwasie azotowym(V) na gor co:
Bi + 4HNO 3 = Bi(NO) 3 + NO + 2H 2 O
oraz w st onym H 2 SO 4 :
Hg 2+ + S 2- = HgS
2Bi + 6H 2 SO 4 = Bi 2 (SO 4 ) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O
HgS nale y do najtrudniej rozpuszczalnych osadów jakie znamy i roztwarza si w wodzie
królewskiej:
REAKCJE CHARAKTERYSTYCZNE KATIONU Bi 3+
3HgS + 12Cl - + 2NO 3 - + 8H + = 3HgCl 4 2- + 2NO + 4H 2 O + 3S
2. Reakcja kationu Hg 2+ z nadmiarem KI
1. Hydroliza kationu Bi 3+
Hg 2+ + 2I - = HgI 2
Bi 3+ + H 2 O + Cl - = BiOCl + 2H +
HgI 2 + 2I - = [HgI 4 ] 2-
Powstaj cy osad nie rozpuszcza si w roztworze NaOH o st eniu 2M, czym ró ni si od podobnych
hydrolizuj cych soli antymonu i cyny.
3. Redukcja zwi zków rt ci(II) za pomoc SnCl 2
2. Reakcja kationu Bi 3+ z AKT
2Hg 2 + + Sn 2+ + 8Cl - = Hg 2 Cl 2 + SnCl 6 2-
2Bi 3+ + 3S 2- = Bi 2 S 3
Hg 2 Cl 2 + Sn 2+ + 4Cl - = 2Hg + SnCl 6 2-
Bi 2 S 3 roztwarza si na gor co w rozcie czonym HNO 3 i st onym HCl:
4. Redukcja zwi zków Hg(II) na płytce miedzianej
Bi 2 S 3 + 2NO 3 - + 8H + = 2Bi 3+ + 2NO + 4H 2 O + 3 S
Cu + Hg 2+ = Cu 2+ + Hg
Wykonanie: płytk miedzian (mo e by moneta 1,2,5 –groszowa) starannie przemyt roztworem
amoniaku, a nast pnie wod destylowan umieszczamy na czas 1 minuty w roztworze soli rt ci(II).
Wyjmujemy j , przemywamy wod destylowan i za pomoc szczypiec ogrzewamy ostro nie nad
palnikiem gazowym. Pod wpływem ogrzewania metaliczna rt ulatnia si ( w odró nieniu od
srebra).
3. Redukcja zwi zków bizmutu(III) za pomoc cyninu sodowego
2Bi 3+ + 3[Sn(OH) 3 ] - + 9OH - = 2Bi + 3[Sn(OH) 6 ] 2-
Wykonanie: do probówki wla ok. 1 cm 3 roztworu SnCl 2 i dodawa ostro nie roztwór NaOH a
rozpu ci si wytr cony biały osad. Ok. 1 cm 3 tak przygotowanego roztworu cyninu sodowego doda
do 0,5 cm 3 roztworu zwi zku bizmutu(III).
5. Reakcja kationu Hg 2+ z nadmiarem KSCN
4. Reakcja kationu Bi 3+ z nadmiarem KI
Hg 2+ + 2SCN - = Hg(SCN) 2
Bi 3+ + 3I - = BiI 3
Hg(SCN) 2 + 2SCN - = [Hg(SCN) 4 ] 2-
BiI 3 + I - = [BiI 4 ] -
6. Reakcja kationu Hg 2+ z amoniakiem
5. Reakcja kationu Bi 3+ z NaOH
Amoniak z roztworem HgCl 2 wytr ca biały osad:
Bi 3+ + 3OH - = Bi(OH) 3
Hg 2+ + 2Cl - + 2(NH 3 ×H 2 O) = HgNH 2 Cl + NH 4 + + Cl - + 2H 2 O
Wodorotlenek bizmutu(III), w odró nieniu od wodorotlenków cyny(II) i antymonu(III), nie roztwarza
si w nadmiarze NaOH i KOH.
Przy działaniu amoniaku na roztwór Hg(NO 3 ) 2 powstaje biały osad azotanu(V) µ - amido- µ -
oksodirt ci(II):
2Hg 2+ + NO 3 - + 4(NH 3 ×H 2 O) = [Hg(NH 2 )(O)Hg]NO 3 + 3NH 4 + + 3H 2 O
3
4
84291756.006.png 84291756.007.png 84291756.008.png 84291756.009.png 84291756.010.png 84291756.011.png 84291756.012.png 84291756.013.png 84291756.014.png 84291756.015.png 84291756.016.png 84291756.017.png
 
WSKAZÓWKI DOTYCZ CE WYKONYWANIA REAKCJI CHARAKTERYSTYCZNYCH
CHEMIA NIEORGANICZNA II – LABORATORIUM
1. Wszystkie reakcje charakterystyczne, chyba e podano inaczej, nale y wykonywa w nast puj cy
sposób: pobieramy ok. 5 kropli roztworu wodnego danego kationu, dodajemy ok. 0,5 cm 3 wody
destylowanej a nast pnie ok. 0,5 cm 3 roztworu odczynnika chemicznego, z którym wykonujemy
reakcj .
2. Je eli badamy roztwarzanie wytr conego osadu to post pujemy nast puj co:
wytr cony osad przemywamy dwukrotnie 1 cm 3 wody destylowanej. Za ka dym razem zostawiamy
zawarto probówki na kilka minut w statywie aby osad opadł na dno probówki. Nast pnie zla
ostro nie roztwór nad osadem do drugiej czystej probówki. Dopiero do tak przemytego osadu
dodajemy odczynnika za pomoc którego roztwarzamy osad.
WYBRANE REAKCJE CHARAKTERYSTYCZNE KATIONÓW GRUPY IIIb
As 3+ , As 5+ , Sb 3+ , Sb 5+
I. ARSEN, As
Arsen nie roztwarza si w rozcie czonym HCl I H 2 SO 4 , natomiast roztwarza si w st onym HNO 3
(le y na prawo od wodoru w szeregu napi ciowym metali):
3As 4 + 20HNO 3 + 8H 2 O = 12H 3 AsO 4 + 20NO
Sole kwasu arsenowego(V) s słabo rozpuszczalne z wyj tkiem soli metali alkalicznych. Ze wzgl du
na to, e wła ciwo ci kwasowe arsenu s o wiele silniejsze od zasadowych, kationy As 3+ i As 5+
wyst puj w bardzo niewielu zwi zkach ( AsCl 3 , As 2 S 3 , AsCl 5 , As 2 S 5 ), tote reakcje na kationy As 3+
oraz As 5+ nale y przeprowadza w rodowisku kwa nym:
AsO 3 3- + 6H + = As 3+ + 3H 2 O
REAKCJE CHARAKTERYSTYCZNE KATIONU As 5+
1. Reakcja kationów As 5+ z AKT
2As 5+ + 5H 2 S = As 2 S 5 + 10H +
AsO 4 3- + S 2- + 8H + = As 3+ + S + 4H 2 O
1.1. Roztwarzanie wytrconego osadu w KOH
As 2 S 5 + 6OH - = AsO 3 S 3- + AsS 4 3- + 3H 2 O
1.2. Roztwarzanie wytrconego osadu w (NH 4 ) 2 CO 3
As 2 S 5 + 3CO 3 2- = AsO 3 S 3- + AsS 4 3- + 3CO 2
1.3. Roztwarzanie wytrconego osadu w kwasie azotowym(V)
3 As 2 S 5 + 40NO 3 - + 4H 2 O = 6AsO 4 3- + 15SO 4 2- + 8H + + 40NO
2. Reakcja kationu As 5+ z (NH 4 ) 2 MoO 4
Wytr ca si ółty osad tetrakis-trimolibdeniano(VI)arsenianu(V) amonu:
AsO 4 3- + 3NH 4 + + 12MoO 4 2- + 24H + = (NH 4 ) 3 [As(Mo 3 O 10 ) 4 ] + 12H 2 O
Wykonanie: Do probówki szklanej wprowadzi ok. 0,5 cm 3 roztworu molibdenianu amonowego i
dodawa ostro nie, kroplami st ony kwas azotowy(V) a roztworzy si , wytr cony biały osad. Do
tak sporz dzonego roztworu doda 2 lub 3 krople roztworu zwi zków arsenu(V) i nast pnie
5
6
84291756.018.png 84291756.019.png 84291756.020.png 84291756.021.png 84291756.022.png
 
ogrzewa zawarto probówki w ła ni wodnej. W temperaturze wrzenia wytr ca si ółty,
krystaliczny osad tetrakis-trimolibdeniano(VI)arsenianu(V) amonu.
WSKAZÓWKI DOTYCZ CE WYKONYWANIA REAKCJI CHARAKTERYSTYCZNYCH
1. Wszystkie reakcje charakterystyczne, chyba e podano inaczej, nale y wykonywa w nast puj cy
sposób: pobieramy ok. 5 kropli roztworu wodnego danego kationu, dodajemy ok. 0,5 cm 3 wody
destylowanej a nast pnie ok. 0,5 cm 3 roztworu odczynnika chemicznego, z którym wykonujemy
reakcj .
2. Je eli badamy roztwarzanie wytr conego osadu to post pujemy nast puj co:
wytr cony osad przemywamy dwukrotnie 1 cm 3 wody destylowanej. Za ka dym razem zostawiamy
zawarto probówki na kilka minut w statywie aby osad opadł na dno probówki. Nast pnie zla
ostro nie roztwór nad osadem do drugiej czystej probówki. Dopiero do tak przemytego osadu
dodajemy odczynnika, za pomoc którego roztwarzamy osad.
3. Reakcja kationu As 5+ z mieszanin magnezow
AsO 4 3- + Mg 2+ + NH 4 + = MgNH 4 AsO 4
4. Reakcja kationu As 5+ z AgNO 3
AsO 4 3- + 3Ag + = Ag 3 AsO 4
II. ANTYMON, Sb
Antymon nie wypiera wodoru z roztworów kwasów a najlepiej roztwarza si w st onym H 2 SO 4 na
gor co:
2Sb + 6H 2 SO 4 = Sb 2 (SO 4 ) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O
REAKCJE CHARAKTERYSTYCZNE KATIONU Sb 3+
1. Reakcje charakterystyczne kationów Sb 3+ z AKT
2Sb 3+ + 3H 2 S = Sb 2 S 3 + 6H +
1.1. Roztwarzanie wytrconego osadu w stonym HCl
Sb 2 S 3 + 6H + = 3H 2 S + 2Sb 3+
1.2. Roztwarzanie wytrconego osadu w KOH ( nie NaOH! )
Sb 2 S 3 + 2OH - = SbS 2 - + SbOS - + H 2 O
Po zakwaszeniu roztworu zawieraj cego tiosole kwasem, wytr caj si ponownie siarczki antymonu.
2. Hydroliza kationów Sb 5+ , Sb 3+
Sb 3+ + Cl - + H 2 O = SbOCl + 2H +
3. Redukcja kationu Sb 3+ metalicznym elazem
2Sb 3+ + 3Fe = 3Fe 2+ + 2Sb
4. Reakcja kationu Sb 3+ z KOH
Sb 3+ + 3OH - = Sb(OH) 3
7
8
Sb(OH) 3 + OH - = Sb(OH) 4 -
84291756.023.png 84291756.024.png 84291756.025.png 84291756.026.png 84291756.027.png
 
ANALIZA SYSTEMATYCZNA KATIONÓW III GRUPY
Hg 2+ , Cu 2+ , Cd 2+ , Bi 3+ , As 5+ , Sb 3+
Osad III (HgS) przemy wod destylowan, doda 3 cm 3 wody królewskiej i ogrzewa na łani wodnej (w
szklanej probówce). Roztwór po roztworzeniu HgS odparowa w parowniczce porcelanowej prawie do sucha
i dodawa kroplami roztwór SnCl 2 . Pojawienie si białego, szarzejcego osadu wiadczy o obecnoci kationu
Hg 2+ .
Do kwanego roztworu po oddzieleniu kationów II grupy ( roztwór B) dodajemy około 2 cm 3 AKT i
ogrzewamy na ła ni wodnej przez co najmniej 15 minut. Wytr cony osad odwirowujemy a w roztworze
wykonujemy prób na całkowite wytrcenie siarczków III grupy dodajc now porcj AKT i ogrzewajc na
ła ni wodnej.
Do roztworu 3 doda w nadmiarze stonego amoniaku i odwirowa. Do roztworu, w obecnoci nadmiaru
amoniaku przechodz jony Cu 2+ oraz Cd 2+ a w osadzie pozostaje Bi(OH) 3 .
Roztwór 3
Cu 2+ , Cd 2+ , Bi 3+
+
nadmiar st onego NH 3 ·H 2 O
Hg 2+ , Cu 2+ , Cd 2+ , Bi 3+ , As 5+ , Sb 3+
+
AKT, ogrzewanie
Osad I
HgS, CuS, CdS, Bi 2 S 3 , As 2 S 5 , Sb 2 S 3
Roztwór C
Kationy grupy IV
Osad IV
Bi(OH) 3
Roztwór 4
Cu(NH 3 ) 4 2+ , Cd(NH 3 ) 4 2 +
Osad I siarczków kationów III grupy przemywamy gorcym roztworem AKT i odwirujemy.
Do tak przemytego osadu dodajemy 1-2 cm 3 1,0 M KOH (nie NaOH!) i 1-2 cm 3 3% H 2 O 2 i ogrzewamy w
łani wodnej. W osadzie II pozostaj HgS, CuS, CdS oraz Bi 2 S 3 . Do roztworu 2 przechodz kationy grupy
IIIb, który b dzie analizowany zgodnie z analiz systematyczn kationów grupy IIIb.
Osad IV zawierajcy Bi(OH) 3 przemy wod destylowan i doda, uprzednio przygotowany roztwór cyninu
sodowego Sn(OH) 3 - . Czerniejcy osad wiadczy o obecnoci jonów Bi 3+ .
Jeli roztwór 4 jest niebieski to zawiera jony Cu(NH 3 ) 4 2+ i ewentualnie Cd(NH 3 ) 4 2+ .
Do tego roztworu w probówce szklanej dodajemy AKT i ogrzewamy na łani wodnej. Wytrcony osad
przemywamy wod destylowan i roztwarzamy w 6M HCl. W osadzie pozostaje CuS a w roztworze jony
Cd 2+ (roztwór 5).
Osad I
HgS, CuS, CdS, Bi 2 S 3 , As 2 S 5 , Sb 2 S 3
+
1M KOH, 3% H 2 O 2 , ogrzewanie
Roztwór 4
Cu(NH 3 ) 4 2+ , Cd(NH 3 ) 4 2+
+
AKT, ogrzewanie
Osad II
HgS, CuS, CdS, Bi 2 S 3
Roztwór D
As 5+ , Sb 3+
Osad
CuS, CdS
+
6M HCl
Osad II przemywamy dwa razy około 5 cm 3 wody destylowanej i odwirowujemy.
Do probówki szklanej zawierajcej przemyty osad II dodajemy ok. 5 cm 3 6,0 M HNO 3 i ogrzewamy na łani
wodnej ok. 5 minut i odwirowujemy. W osadzie zostaje HgS a w roztworze znajduj si jony Cu 2+ , Cd 2+ ,
Bi 3+ .
Osad II
HgS, CuS, CdS, Bi 2 S 3
+
6M HNO 3 , ogrzewanie
Osad V
CuS
Roztwór 5
[CdCl 4 ] 2-
Do roztworu 5 dodajemy amoniaku do odczynu lekko zasadowego, dodajemy AKT i ogrzewamy w ła ni
wodnej. Wytrcenie siółtego osadu CdS wiadczy o obecnoci kationu Cd 2+ .
Osad III
HgS
Roztwór 3
Cu 2+ , Cd 2+ , Bi 3+
9
10
84291756.028.png 84291756.029.png 84291756.030.png 84291756.031.png

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin