Качественные реакции на анионы

2.1. Отношение к раствору соли бария: BaCl₂ или Ba(NO₃)₂

Заготовьте таблицу 1 для записи результатов опытов:

Аналитические группы анионов по их отношению к солям бария

№	Результат опыта	Анион, цвет осадка, запах газа
	Осаждается солью бария, осадок не растворяется в соляной кислоте
	Осаждается солью бария, осадок растворяется в соляной кислоте без выделения газа (цвет?)
	Осаждается солью бария, осадок растворяется в соляной кислоте с выделением газа (запах?)
4-6	Не осаждается солью бария (см. табл. 2)

Налейте в пробирку 1-2 мл раствора соли, содержащей один из следующих 11 анионов: SO₄^2–, SO₃^2–, S^2–, Cl^–, Br^–, I^–, CrO₄^2–, CO₃^2–, PO₄^3–, NO₃^–, NO₂^–. Будут предложены, скорее всего, соли натрия, калия или аммония, т.к. только они хорошо растворимы с большинством анионов. Сульфит натрия Na₂SO₃ при хранении окисляется воздухом до сульфата Na₂SO₄, особенно быстро – в растворе, поэтому его нужно взять в сухом виде и растворить в воде. Чтобы не перепутать результаты, рекомендуется закончить все опыты с одним анионом и лишь потом переходить к следующему.

Добавьте 1-2 мл раствора соли бария. Если осадка нет, занесите анион в последнюю строку таблицы и переходите к следующему. Если осадок есть, отметьте его цвет. Далее нужно проверить, растворяется ли осадок в разбавленной соляной кислоте HCl. В некоторых случаях при этом может выделяться газ, поэтому нужно:

- делать опыт в вытяжном шкафу при включённой вытяжке;

- добавлять кислоту осторожно, чтобы содержимое не выбросило из пробирки (именно поэтому рекомендуется брать растворов помалу);

- осторожно понюхать газ, если он выделяется.

Обратите внимание на осложняющие обстоятельства: возможную примесь сульфата в сульфите (см. выше) и возможную примесь карбоната в сульфиде в результате поглощения углекислого газа из воздуха. Сульфид бария BaS растворяется в воде, но при смешивании растворов BaCl₂ и Na₂S иногда выпадает осадок BaCO₃. В кислоте он растворяется с выделением углекислого газа, не имеющего запаха:

BaCO₃ + 2H⁺ → Ba²⁺ + H₂O + CO₂↑,

но одновременно будет выделяться сероводород с характерным запахом:

S^2– +2H⁺ → H₂S↑, поэтому сульфид нельзя спутать ни с чем.

2.2. Отношение к раствору соли серебра AgNO₃

Поскольку часть анионов уже однозначно охарактеризована в п. 2.1, здесь следует испытывать только те анионы, которые не осаждались солью бария.

Заготовьте таблицу 2 для записи результатов опытов:

№	Результаты опытов	Осадок	Анион, цвет осадка с Ag^+
	Осаждается солью серебра	Осадок не растворяется в разбавленной HNO3	Окрашен
Бесцветен
	Осадок растворяется в разбавленной HNO3	Окрашен
Бесцветен
	Не осаждается солью серебра

Если п. 2.1 выполнен верно, и определённые там анионы здесь не используются, то некоторые строки могут остаться незаполненными (одна группа становится лишней). Это предусмотрено только на тот случай, когда анализ анионов начинается с п. 2.2.

Добавьте к каждому раствору несколько капель раствора нитрата серебра. Если осадка нет, занесите анион в последнюю строку таблицы и переходите к следующему. Остатки после опытов с солью серебра сливайте не в раковину, а в специальную банку для отходов серебра!

Если осадок есть, отметьте его цвет и испытайте отношение к разбавленному раствору азотной кислоты HNO₃. Занесите результаты в таблицу. AgBr по цвету является промежуточным между AgCl и AgI, поэтому иногда можно их спутать. Для большей уверенности рекомендуется к растворам хлорида, бромида и иодида в отдельных пробирках добавить «хлорной воды» – раствора хлора в воде. Хлор, как более сильный окислитель, вытесняет бром и иод из бромидов и иодидов:

Cl₂ + 2Г^– → 2Cl^– + Г₂, где Г = Br или I.

В разбавленном водном растворе цвета брома и иода похожи, поэтому для лучшего различия рекомендуется добавить несколько капель неполярного или малополярного растворителя (CCl₄, CHCl₃ или углеводорода) и взболтать. Происходит экстракция неполярных молекул Br₂ и I₂. Запишите цвета брома и иода в водном растворе и в малополярном растворителе.

2.3. Распознавание анионов, не осаждаемых катионами бария и серебра

В нашем списке таких анионов только два: нитрат NO₃^– и нитрит NO₂^–. Они сильно отличаются по окислительно-восстановительным свойствам. В нитрате степень окисления азота высшая, и он поэтому может быть только окислителем, но связь N-O в нитрате довольно прочная, поэтому в водном растворе его окислительная активность слабо заметна. В нитрите степень окисления азота промежуточная, поэтому она может и понижаться, и повышаться. А поскольку связь N-O там слабее, чем в нитрате, это не только восстановитель, но и более активный окислитель, чем нитрат. Различить нитрит и нитрат можно любым из двух приведённых ниже способов: эти реакции возможны с нитритом, но не с нитратом.

а) Смешайте разбавленные растворы KMnO₄ и H₂SO₄, разлейте по 1 мл смеси в две пробирки и добавляйте в одну раствор нитрита, в другую – раствор нитрата. Нитрит окисляется и восстанавливает перманганат до почти бесцветного Mn²⁺:

5NO₂^– + 2MnO₄^– + H⁺ → 5NO₃^– + 2Mn²⁺ + H₂O.

б) К растворам нитрата и нитрита в отдельных пробирках добавьте раствор серной кислоты H₂SO₄: 3NO₂^– + 2H⁺ → NO₃^– + H₂O + 2NO↑. Это реакция диспропорционирования (самоокисления-самовосстановления). Азот из неустойчивой степени окисления 3+ переходит в две более устойчивые: 5+ и 2+. Выделяющийся газ бесцветен, но при контакте с воздухом окисляется и буреет: 2NO + O₂ → 2NO₂.

При таком ходе анализа нитрат определяется методом исключения – если других анионов не найдено. Но можно доказать его присутствие и прямым методом. Медь стоит в ряду напряжений после водорода и в обычных кислотах не растворяется. Исключение составляет азотная кислота (т.е. ионы нитрата в кислой среде), которая окисляет медь в результате восстановления нитрата:

3Cu + 8H⁺ + 2NO₃^– → 3Cu²⁺ + 2NO↑ + 4H₂O. К раствору нитрата добавьте несколько капель концентрированной серной кислоты, положите кусочек меди и подождите (можно слегка подогреть для ускорения процесса). Признаки наличия нитрата: появление характерной окраски гидратированных катионов меди и выделение NO.

Дата добавления: 2015-07-20