Phần 1 của giáo trình Hóa học phân tích cung cấp cho học viên những kiến thức về: phân tích định tính giới thiệu cho sinh viên đại cương về phân tích định tính và hướng dẫn phân tích một số nhóm các cation (I, II, III, IV) và anion (I, II);... Mời các bạn cùng tham khảo!
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH Chủ biên: Ths Hoàng Thị Kim Anh Ths Lê Thị Hạnh Ths Nguyễn Thị Như Hoa Ths Nguyễn Thị Mai GIÁO TRÌNH HĨA HỌC PHÂN TÍCH DÙNG CHO BẬC ĐẠI HỌC (LƯU HÀNH NỘI BỘ) QUẢNG NINH - 2014 LỜI NĨI ĐẦU Hố học phân tích chun nghiên cứu lý thuyết phương pháp phân tích định tính, phân tích định lượng sử dụng phương pháp để xác định thành phần định tính, thành phần định lượng nguyên tố, ion, hợp chất hoá học mẫu nghiên cứu Đồng thời hóa học phân tích khoa học phương pháp kiểm tra phân tích hóa học q trình hố lý kỹ thuật hoá học Đối tượng nghiên cứu hố học phân tích phong phú đa dạng Các mẫu nghiên cứu hỗn hợp, hợp kim, hợp chất, chất vô cơ, chất hữu cơ, chất tự nhiên, chất nhân tạo,… trạng thái rắn, hay trạng thái lỏng, trạng thái khí Riêng lĩnh vực đa dạng: Ví dụ phân tích nước có: nước ăn, nước sử dụng công nghiệp, nước tự nhiên, nước bề mặt, nước ngầm,… Hố học phân tích khơng đóng vai trò quan trọng phát triển nhiều ngành khoa học tự nhiên địa hoá, địa chất, khống vật học, vật lý, sinh học, nơng hố, luyện kim, tuyển khoáng, khoa học vũ trụ, pháp y,… mà cịn có ý nghĩa đặc biệt to lớn phát triển thân khoa học hố học Sự phát triển hóa học phân tích có tác dụng thúc đẩy phát triển ngành công nghiệp khoa học kỹ thuật khác Để đáp ứng nhu cầu học tập sinh viên khối ngành kỹ thuật, đặc biệt sinh viên ngành kỹ thuật tuyển khoáng thuộc trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh, sách tham khảo cho giáo viên bạn đọc muốn hiểu biết sâu Hóa học phân tích, chúng tơi biên soạn giáo trình “Hóa học Phân tích” Giáo trình Hóa học phân tích biên soạn với ba phần: Phân tích định tính, phân tích định lượng phần thực hành Ở cuối chương biên soạn câu hỏi lý thuyết tập - Phần 1: Phân tích định tính giới thiệu cho sinh viên đại cương phân tích định tính hướng dẫn phân tích số nhóm cation (I, II, III, IV) anion (I, II) - Phần 2: Phân tích định lượng giới thiệu hai phương pháp phân tích: Phân tích hóa học phân tích hóa lý + Các phương pháp phân tích hóa học: Giới thiệu hai phương pháp: Phân tích thể tích phân tích định lượng + Các phương pháp phân tích hóa lý: Giới thiệu hai phương pháp: Phân tích điện hóa phân tích trắc quang - Phần 3: Thực hành: Hướng dẫn làm thí nghiệm phân tích định tính định lượng số mẫu dung dịch Việc lựa chọn kiến thức lý thuyết tập với số lượng mức độ thích hợp, phù hợp với đối tượng người học đồng thời đáp ứng yêu cầu tính qn Hóa học Phân tích có khó khăn định Chúng tơi mong nhận nhiều ý kiến đóng góp bạn đọc nội dung giáo trình để giáo trình hồn thiện phục vụ bạn đọc tốt Quảng Ninh, ngày tháng năm 2014 Nhóm Tác giả MỤC LỤC PHẦN A: PHÂN TÍCH ĐỊNH TÍNH……………………………………… Chương 1: Mở đầu phân tích định tính…………………………………… 1.1 Thuốc thử hóa học………………………………………………………… 1.2 Các phản ứng dùng phân tích định tính……………………………… 1.3 Phương pháp tăng độ nhạy phản ứng………………………………… 1.4 Che giải che ion 1.5 Phân tích riêng lẻ phân tích hệ thống 1.6 Sự phân chia cation anion thành nhóm phân tích Câu hỏi tập Chương 2: Phân tích cation nhóm I …………………………………… 2.1 Đặc tính chung……………………………………………………………… 2.2 Phản ứng cation nhóm I …………………………………………… 2.3 Đường lối phân tích hệ thống cation nhóm I………………………… Câu hỏi tập……………………………………………………………… Chương 3: Phân tích cation nhóm II…………………………………… 3.1 Đặc tính chung 3.2 Các phản ứng đặc trưng để phát cation nhóm II……………………… 3.3 Đường lối phân tích hệ thống cation nhóm II………………………… Câu hỏi tập……………………………………………………………… Chương 4: Phân tích cation nhóm III…………………………………… 4.1 Tác dụng thuốc thử…………………………………………………… 4.2 Các phản ứng đặc trưng phát cation nhóm III ……………………… 4.3 Đường lối phân tích cation nhóm III…………………………………… Câu hỏi tập……………………………………………………………… Chương 5: Phân tích cation nhóm IV…………………………………… 5.1 Phản ứng chung cation nhóm IV……………………………………… 5.2 Phản ứng đặc trưng phát cation nhóm IV…………………………… 5.3 Đường lối phân tích hệ thống cation nhóm IV…………………………… Câu hỏi tập……………………………………………………………… Chương 6: Phân tích anion nhóm I………………………………………… 6.1 Phản ứng đặc trưng phát anion nhóm I…………………………… 6.2 Phân tích hỗn hợp anion nhóm I…………………………………………… Câu hỏi tập……………………………………………………………… Chương 7: Phân tích anion nhóm II………………………………………… 7.1 Tính chất chung nhóm………………………………………………… 7.2 Phản ứng đặc trưng phát anion nhóm II………………………… 7.3 Phân tích hốn hợp anion nhóm II………………………………………… Câu hỏi tập……………………………………………………………… PHẦN B: PHÂN TÍCH ĐỊNH LƯỢNG……………………………………… I: Các phương pháp phân tích hóa học……………………………………… Chương 8: Phương pháp phân tích thể tích………………………………… 8.1 Đại cương phân tích thể tích …………………………………………… 8.2 Các phương pháp chuẩn độ thể tích ……………………………………… Câu hỏi tập……………………………………………………………… Chương 9: Phương pháp phân tích khối lượng……………………………… 9.1 Đại cương phân tích khối lượng………………………………………… 1 10 10 10 12 13 15 15 16 19 21 23 23 23 28 30 32 32 33 34 36 38 38 44 46 47 47 47 52 54 55 55 55 55 58 75 80 80 9.2 Phương pháp tạo kết tủa, tách, rửa, sấy nung kết tủa…………………… Câu hỏi tập……………………………………………………………… II: Các phương pháp phân tích hóa lý……………………………………… Chương 10: Phân tích điện hóa……………………………………………… 10.1 Một số khái niệm bản………………………………………………… 10.2 Điện cực………………………………………………………………… 10.3 Chuẩn độ điện thế………………………………………………………… 10.4 Tiêu chuẩn hóa pH cách xác định pH………………………………… Câu hỏi tập……………………………………………………………… Chương 11: Phân tích trắc quang……………………………………………… 11.1 Nguyên tắc chung phương pháp……………………………………… 11.2 Định luật hấp thụ ánh sáng………………………………… 11.3 Các nguyên nhân làm sai lệch định luật………………………………… 11.4 Các phương pháp xác định……………………………………………… Câu hỏi tập……………………………………………………………… PHẦN THỰC HÀNH ………………………………………………………… Bài TN 1: Giới thiệu quy tắc, số dụng cụ thao tác PTN Một số quy tắc làm việc PTN hóa……………………………………… Cơng dụng cách sử dụng số dụng cụ thủy tinh thông thường……… Một số thao tác PTN hóa……………………………………………… Thực hành kỹ thuật cân, pha dung dịch……………………………………… Bài TN 2: Phân tích xác định cation nhóm I………………………… Phân tích riêng lẻ cation nhóm I………………………………………… Phân tích hỗn hợp cation nhóm I………………………………………… Bài TN 3: Phân tích xác định cation nhóm II………………………… Phản ứng cation nhóm II…………………………………………… Phân tích hỗn hợp cation nhóm II……………………………………… Bài TN 4: Phân tích xác định cation nhóm III…………………………… Phân tích riêng lẻ cation nhóm III……………………………………… Phân tích hỗn hợp cation nhóm III……………………………………… Bài TN 5: Phân tích xác định cation nhóm IV…………………………… Phản ứng cation nhóm IV…………………………………………… Phân tích hỗn hợp cation nhóm IV……………………………………… Bài TN 6: Phân tích xác định hỗn hợp cation nhóm I, II, III, IV…… Hướng dẫn chung…………………………………………………………… Sơ đồ phân tích……………………………………………………………… Quy trình phân tích ………………………………………………………… Bài TN 7: Phân tích xác định anion nhóm I……………………………… Phản ứng ion Cl-………………………………………………………… Phản ứng ion Br-, I-……………………………………………………… Phản ứng ion NO3-……………………………………………………… Phản ứng ion SCN-……………………………………………………… Bài TN 8: Phân tích xác định anion nhóm II …………………………… Phản ứng ion SO42-……………………………………………………… Phản ứng ion CO32-……………………………………………………… Phản ứng ion PO43- Bài TN 9: Phân tích xác định hỗn hợp anion nhóm I II Hướng dẫn chung 81 87 89 89 89 90 94 96 100 101 101 101 105 109 111 114 114 114 114 115 116 118 118 119 120 120 121 123 123 126 127 127 128 129 129 129 131 132 132 132 132 133 134 134 134 134 135 135 Sơ đồ phân tích Quy trình phân tích Bài TN 10: Phân tích thể tích theo phương pháp chuẩn độ axit – bazơ Xác định nồng độ HCl dung dịch NaOH Xác định nồng độ NaOH dung dịch chuẩn axit oxalic Bài TN 11: Phân tích thể tích theo pp oxi hóa – khử tạo kết tủa Xác định nồng độ KMnO4 H2C2O4 Xác định nồng độ HCl dung dịch chuẩn AgNO3 Bài TN 12: Phân tích xác định số kim loại nặng nước Cân pha dung dịch chuẩn EDTA 0,01M Xác định ion kim loại Bài TN 13: Phân tích số tiêu nước Phân tích số tiêu hóa học nước sinh hoạt nước thải Phân tích số tiêu nước bề mặt Phụ lục: Một số bảng số quan trọng thường dùng Tài liệu tham khảo 135 136 137 137 137 138 138 138 139 139 139 141 141 143 147 PHẦN A: PHÂN TÍCH ĐỊNH TÍCH Chương MỞ ĐẦU VỀ PHÂN TÍCH ĐỊNH TÍNH 1.1 Thuốc thử hóa học 1.1.1 Khái niệm – Phân loại thuốc thử Thuốc thử hóa học chất tương tác với chất nghiên cứu tạo nên chất có tính chất đặc trưng Ví dụ: Đimêtyglyoxim thuốc thử đặc trưng ion Ni2+ môi trường amoni, tạo với ion kết tủa tinh thể đimêtyl-glyoximat niken có màu hồng đỏ Các thuốc thử dùng phịng thí nghiệm phân tích chia thành thuốc thử đặc trưng, thuốc thử chọn lọc thuốc thử nhóm Các thuốc thử đặc trưng dùng để phát ion phải tìm có ion khác Các thuốc thử chọn lọc phản ứng với số có hạn ion riêng biệt, cịn thuốc thử nhóm phản ứng với tất ion nhóm Các thuốc thử dùng phịng phân tích phải đạt u cầu chủ yếu sau: độ tinh khiết cao, độ nhạy cao có tính đặc trưng 1.1.2 Một số lưu ý sử dụng thuốc thử Trong phân tích định tính chất vơ cơ, ta sử dụng thuốc thử vô hữu Các thuốc thử vơ thường pha nước cất có nồng độ phù hợp với yêu cầu phân tích Khi sử dụng thuốc thử vô cần ý: Một số thuốc thử bị ánh sáng phân tích như: AgNO3, H2O2, KMnO4 phải đựng lọ thuỷ tinh màu nâu, đen pha với nồng độ loãng Một số chất kiềm như: NaOH, KOH, NH4OH… dễ hấp thụ CO2 khơng khí tạo thành muối cacbonat Để hạn chế trình dung dịch kiềm đựng bình kín, tốt có phận lọc khí CO2 Các thuốc thử có tính khử mạnh Fe2+, SnCl2,… khơng khí dễ bị oxy hoá lên trạng thái hoá trị cao làm tính khử Vì trước sử dụng phải kiểm tra lại Dung dịch (NH4)2S dung dịch không màu để lâu chuyển thành màu vàng tạo thành polysunfua đồng thời có khả hấp thụ CO2 Vì phải dùng (NH4)2S điều chế Không chất lẫn với chất kia, gây khó khăn cho q trình phân tích Trước kia, phân tích chất vơ người ta dùng chủ yếu thuốc thử vô cơ, sau việc dùng thuốc thử hữu mở rộng nhanh dùng rộng rãi Đặc điểm thuốc thử hữu có độ nhạy cao có tác dụng chọn lọc, đặc điểm cho phép dùng chúng để phát số ion có mặt ion khác Có hỗn hợp khơng thể phân tích thuốc thử vơ cơ, thuốc thử hữu lại phân tích 1.1.3 Một số thuốc thử hữu thông dụng Ngày người ta tổng hợp nhiều thuốc thử hữu cơ, giới thiệu số thuốc thử thông dụng α - nitrozo - β- naphtol làm thuốc thử Co2+ Đimêtylglyoxim thuốc thử để phát Ni2+ Alizarin (1,2 - dioxiantraquinon): Thuốc thử với Al3+ Đithizon (diphenylthiocacbazon): Thuốc thử Cu2+, Co2+, Ni2+, Zn2+, Cd2+ Điphenylcacbazit: thử Hg2+, Cr3+ Điphenylcacbazon: Thuốc thử Hg2+, Ag+ Rodamin B: Thuốc thử phát Sb5+ Thuốc Axit rubeanic: Thuốc thử Cu2+, Ni2+., Co2+ Nitron : Thuốc thử NO3- ClO4- 10 EDTA (muối đinatri axit êtylenđiamin tetraaxêtic complexon III) Thuốc thử tạo phức bền cho đa số ion kim loại pH xác định dung dịch 11 Fluoretxein: Thuốc thử phát Br- 1.2 Các phản ứng dùng phân tích định tính 1.2.1 Phản ứng phân tích chung riêng 1.2.1.1 Phản ứng chung: dùng để dự đốn nhóm ion cần xác định Ví dụ: cation Ba2+, Ca2+, Sr2+ tác dụng với ion CO32- tạo thành kết tủa BaCO3, CaCO3 SrCO3 có màu trắng 1.2.1.2 Phản ứng riêng: phản ứng đặc trưng cho ion cần xác định Ví dụ: Trong mơi trường amoni, ion Ni2+ tác dụng với đimetyl glyoxim tạo thành kết tủa tinh thể đimêtylglyoximat có màu đỏ hồng 1.2.2 Phản ứng phát phản ứng tách ion 1.2.2.1 Phản ứng phát hiện: (phản ứng nhận biết) phản ứng đặc trưng cho ion cần xác định Những phản ứng thường kèm theo biến đổi bề tạo thành chất kết tủa, hịa tan kết tủa, khí, đổi màu dung dịch, có mùi mà ta quan sát dễ dàng Ví dụ: Fe(SCN)3 tan, có màu đỏ máu Fe3+ + 3SCN0 t NH3 + H2O (mùi khai) 2+ 2Ba + SO4 BaSO4 màu trắng Phản ứng đặc trưng có ý nghĩa thực tiễn phân tích định tính, phản ứng đặc trưng có độ nhạy tính chọn lọc cao có lợi cho thực hành phân tích Độ nhạy phản ứng phụ thuộc vào điều kiện tiến hành phản ứng như: môi trường, nhiệt độ, ion cản trở 1.2.2.2 Phản ứng tách: dùng để tách ion, nhóm ion khỏi ion, nhóm ion khác thuốc thử đặc trưng hay thuốc thử nhóm 1.3 Phương pháp tăng độ nhạy phản ứng Đối với mẫu nghiên cứu có hàm lượng cần xác định 10-5 - 10-6 % lúc xác định dùng phương pháp có độ nhạy cao Vì cách làm tăng độ nhạy phản ứng có ý nghĩa lớn hố học phân tích Có nhiều phương pháp tăng độ nhạy phản ứng trình bày phương pháp làm tăng nồng độ chất cho dung dịch số phương pháp đơn giản 1.3.1 Phương pháp cộng kết Cộng kết phương pháp làm giàu đơn giản có hiệu Người ta thêm lượng nhỏ chất lạ (cation anion) vào dung dịch phân tích kết tủa dạng hợp chất khó tan thuốc thử thích hợp Lượng nhỏ ion cần xác định dung dịch bị cộng kết lên kết tủa Các chất cộng kết chất vơ Fe(OH)3, Al(OH)3, …Hay chất hữu như: mêtyl tím, mêtyl da cam, rơđamin, … Các chất cộng kết hữu có nhiều ưu điểm so với chất cộng kết vô cơ: - Chúng dễ bị tro hố, nên nhận ngun tố cộng kết dạng tinh khiết - Có tính chọn lọc cao 1.3.2 Phương pháp chiết Có nhiều chất tan nước, tan nhiều chất hữu cơ, nên người ta chọn dung mơi hữu thích hợp để rút chất cần thiết khỏi nước Quá trình gọi chiết Chất hòa tan nước dung môi hữu cơ, phân bố hai lớp chất lỏng khơng trộn lẫn Tại nhiệt độ, tỷ số nồng độ (C) hai chất lỏng, số NH4+ + OH- Ở K gọi hệ số phân bố biểu thức biểu thức toán học định luật phân bố Nernst sở phương pháp chiết Khi chọn dung môi hữu cần đảm bảo cho chất cần xác định tan nhiều nó, cịn hợp phần khác sản phẩm phân tích hịa tan hồn tồn khơng bị hịa tan Muốn chiết hết chất cần xác định ta lặp lại trình chiết vài lần với lượng dung môi hữu giảm dần Để tách chất dạng tinh khiết, người ta làm bay dung môi hữu cơ, sấy khô, cất kết tinh phần chiết Phương pháp chiết có số ưu điểm sau: - Có thể chiết rút chất cần xác định từ dung dịch loãng, tức làm tăng độ nhạy phương pháp - Sự cộng kết không xảy ra, chất bị chiết tách dạng tinh khiết - Hầu tách phân chia chất khó tách phương pháp khác Phương pháp chiết khơng ứng dụng hóa học phân tích mà cịn ứng dụng nhiều lĩnh vực khác 1.4 Che giải che ion 1.4.1 Che ion ngăn cản Trong trình thực phân tích, thường gặp phải phản ứng phụ làm phức tạp q trình phân tích Ngun nhân thuốc thử vừa tác dụng với chất cần xác định vừa tác dụng với ion lạ có dung dịch phân tích Hiện tượng khơng làm giảm độ nhạy phản ứng mà ảnh hưởng tới kết phân tích Để khắc phục tác hại này, ta phải loại trừ ảnh hưởng ion lạ cách dùng chất tạo phức, chất oxy hóa, khử, Phương pháp gọi che ion ngăn cản Các chất dùng để che chất vơ tiêu biểu muối xianua, thioxianat, florua, phốtphát, kim loại kiềm hay amoni; chất hữu tiêu biểu axit tactric, xitric, oxalic, salisilic, complexon Ví dụ che ion ngăn cản cách tạo phức: - Che Ge4+, Al3+, Be2+ , Al3+ + 6F- [AlF6]3- Che Ag+, Co2+, Co3+, Hg2-, Ag+ + 2CN- [Ag(CN)2]- Che kim loại kiềm thổ: Mg2+ + H2Y2- 2H+ + MgY2Ở H2Y2- ký hiệu ion EDTA Ví dụ che cách dùng chất khử Khi cho Co2+ tác dụng với NH4SCN, chất màu xanh sáng xuất hiện: Co2+ + 4SCN- [Co(SCN)4]2Nhưng có mặt Fe3+ tạo thành Fe(SCN)3 màu đỏ máu phức màu xanh Co2+ không rõ ràng Để che Fe3+ cách khử xuống Fe2+ chất khử SnCl2: Sn2+ + Fe3+ Sn4+ + Fe2+ Ion Fe2+ không gây cản trở tới việc xác định Co2+ 1.4.2 Giải che ion bị che Muốn chuyển ion bị che thành ion tự phương pháp hay dùng cho ion bị che tác dụng với thuốc thử, thuốc thử tạo với phối tử ion phức phức chất bền hơn, kết tủa, chất điện ly yếu v.v Như trình ngược với che phân hủy ion phức gọi giải che Dưới số ví dụ: - Giải che Ni2+ 2Ag+ + [Ni(CN)4]2- 2[Ag(CN)2]- + Ni2+ - Giải che Fe2+ 3Hg+ + [Fe(CN)6]4- 3Hg(CN)2 + Fe2+ - Giải che Zn2+ O [Zn(CN)4]2- + 4H2CO Zn2+ + H2C anđêhitfomic CN - Giải che Be2+ [BeF4]2- + 2Ba2+ Be2+ + 2BaF2 Phương pháp che giải che ion bị che ứng dụng rộng rãi hóa học phân tích có ý nghĩa thực tế; song thực phương pháp phải ý tới yếu tố ảnh hưởng, quan trọng pH môi trường 1.5 Phân tích riêng lẻ phân tích hệ thống 1.5.1 Phân tích riêng lẻ Dung dịch AgNO3 tạo với anion Br- kết AgBr màu vàng nhạt không tan nước axit nitric Độ tan AgBr nhỏ AgCl nên AgBr không tan dung dịch (NH4)2CO3, NH4OH loãng mà tan dung dịch NH4OH đặc, KCN Na2S2O3 6.1.3.3 Tác dụng nước clo Vì oxy hóa khử tiêu chuẩn cặp Br2/2Br- nhỏ cặp Cl2/2Cl- nên Brdễ dàng bị Cl2 đẩy khỏi hợp chất Lấy vào ống nghiệm giọt dung dịch chứa Br -, 1-2 giọt H2 SO4 loãng, 0,5ml benzen 2-3 giọt nước clo Lắc ống nghiệm Lớp benzen có màu vàng nâu chứng tỏ có Br- Ta thay benzen dung mơi hữu khác như: clorofom, tetraclorua, etxăng, ete Điều kiện tiến hành phản ứng: Phản ứng cần tiến hành mơi trường trung tính hay axit, khơng tiến hành mơi trường kiềm xảy phản ứng Br2 + 2NaOH NaBr + NaOBr + H2O - Phải cho giọt nước clo, dư có phản ứng phụ Br2 + Cl2 2BrCl (màu vàng) - Các chất khử mạnh bị nước clo oxy hóa gây cản trở phản ứng - Nếu dung dịch có I- chất khử mạnh Br- nên cho nước clo vào xảy phản ứng với I- trước 2I- + Cl2 → I2 + 2ClVì lớp dung mơi hữu có màu tím che màu Br2 Để loại trừ ảnh hưởng I2, ta thêm tiếp nước clo vào lắc mạnh, iot bị oxy hóa tạo thành axit iodic HIO không màu màu lớp dung môi hữu có mặt Br hay BrCl - Có thể thay nước clo chất oxy hóa khác KMnO4, K2Cr2O7 6.1.3.4 Tác dụng fluoretxein Fluoretxein thuốc thử hữu tác dụng với brom tạo thành tetrabrom fluozetxein chất có màu đỏ Như trước hết phải chuyển Br- thành Br2 PbO2 môi trường axit axetic 2Br- + PbO2 + 4H+ Br2 + Pb2+ + 2H2O Trộn 1-2 giọt dung dịch nghiên cứu với lượng nhỏ PbO2 axit axetic ống nghiệm nhỏ, đun nhẹ ống nghiệm chứa hỗn hợp Lấy miếng giấy lọc tẩm dung dịch fluoretxein để miệng ống nghiệm Nếu dung dịch phân tích có Br - miếng giấy lọc màu vàng chuyển thành màu hồng Chú ý anion I- cung tạo thành I2 tác dụng với fluoretxein tương tự Br2 Vì phải tách I- trước cách dùng KNO2 oxy hóa mơi trường axit đun nóng I2 bay (thử I2 bay hết chưa giấy tẩm hồ tinh bột) 6.1.4 Phản ứng tìm I6.1.4.1 Tính chất iodua - Trong mơi trường axit iodua axit iodohydric chất khử mạnh: 2I- I2 + 2e Trong dãy từ F-, Cl-, Br-, I- tính khử tăng dần Các iodua bị oxy hóa chất oxy hóa: Cl2, Br2, KMnO4, K2Cr2O7, HNO3, Cu2+, Fe3+ 2I- + 2Fe3+ 2Fe2+ + I2 Trong ion Cl-, Br- khơng tác dụng với Fe3+, chứng tỏ I- có tính khử mạnh - Các muối axit iodohyric đa số tan nước, muối mà axit HI với kiềm mạnh tạo thành dung dịch có mơi trường trung tính cịn muối tạo với kim loại 39 yếu tạo thành dung dịch có mơi trường axit Các muối axit HI không tan nước AgI, PbI2, Hg2I2, CuI, BiI3 Ion I- khơng có màu, muối có màu khác 6.1.4.2 Tác dụng nước clo 2I- + Cl2 2CI- + I2 Khi dư Cl2 I-+ 3Cl2 + 3H2O → IO3- + 6H+ + 6ClLấy vào ống nghiệm 0,5ml dung dịch KI, 1-2 giọt H2SO4 loãng, giọt benzen giọt nước clo, lắc ống nghiệm, lớp benzen có màu đỏ tím có I - Anion Br- có tính chất này, để phân biệt Br2 I2 ta dùng hồ tinh bột, có I2 làm cho hồ tinh bột có màu xanh Điều kiện tiến hành thí nghiệm: - Phản ứng tiến hành mơi trường trung tính, việc axit hóa làm cho phản ứng oxy hóa xảy nhanh Khơng tiến hành phản ứng mơi trường kiềm, I2 tác dụng với kiềm I2 + 2NaOH NaI + NaOI + H2O - Phải cho giọt nước clo, để tránh tạo thành IO3- Dùng benzen hay dung môi hữu khác để chiết I2 dựa vào màu lớp hữu để nhận I2 Nhưng không cần chiết mà nhận biết I2 hồ tinh bột - Khi có mặt chất khử mạnh dung dịch phân tích cản trở phản ứng 6.1.4.3 Tác dụng dung dịch AgNO3 Với dung dịch AgNO3, I- tạo thành kết tủa AgI màu vàng tươi không tan nước axit nitric Độ hòa tan AgI nhỏ AgCl, AgBr nhiều (TAgCl = 10-10, TAgBr = -13 -16 5.10 , TAgI = 10 ) Vì TAgI nhỏ nên khác với AgCl, AgBr Agl không tan NH4OH đặc mà tan KCN, Na2S2O3 6.1.4.4 Tác dụng với KNO2 (hay NaNO2) Trong mơi trường axit NO2- oxy hóa I- giải phóng I2 theo phương trình phản ứng: 2NO2- + 2I- + 4H+ 2NO + I2 + 2H2O Các anion khác không cản trở phản ứng Lấy vài giọt dung dịch phân tích lên sứ, axit hóa dung dịch CH3COOH 2N đến mơi trường axit, thêm vài giọt dung dịch KNO2 hay NaNO2 giọt hồ tinh bột vào I2 tạo thành làm cho hồ tinh bột có màu xanh 6.1.5 Phản ứng tìm SCN6.1.5.1 Tính chất muối thioxianat - Đa số thioxianat dễ tan nước, trừ Cu(SCN)2, CuSCN, Hg(SCN)2, Pb(SCN)2 không tan nước - Các muối thioxianat kim loại kiềm dung dịch có mơi trường trung tính - Các thioxianat khơng bị H2SO4 lỗng phân hủy thành HSCN nên thioxianat không tan nước khơng tan H2SO4 lỗng hay HCl - Các thioxianat axit sunfoxianhydric bị oxy hóa chất oxy hóa mạnh bị khử chất khử mạnh tạo thành sản phẩm oxy hóa khử khác - Ion SCN- khơng màu muối với cation không màu không màu 6.1.5.2 Phản ứng với bạc nitrat Dung dịch AgNO3 tạo với anion SCN- kết tủa trắng AgSCN không tan nước axit vơ lỗng, tan dung dịch amoniac, KCN, Na 2S2O3 tạo phức AgSCN + 2NH4OH → Ag(NH3)2+ + SCN- + 2H2O Phản ứng có ý nghĩa lớn hóa học phân tích 40 Độ tan AgSCN nhỏ độ tan AgCl, lớn độ tan AgBr 6.1.5.3 Phản ứng với muối sắt (III) Anion SCN- tạo với cation Fe3+ phức màu đỏ máu có số phối trí từ đến 6: FeSCN2+ Fe(SCN)63- Các phức không bị phá hủy môi trường axit nitric, môi trường axit yếu đặc biệt môi trường trung tính hay kiềm bị thủy phân mạnh Fe(SCN)3 + H2O Fe(OH)(SCN)2 + H+ + SCNFe(OH)(SCN)2 + H2O Fe(OH)2(SCN) + H+ + SCNFe(OH)2(SCN) + H2O Fe(OH)3 + H+ + SCN6.1.6 Phát ion NO 6.1.6.1 Tính chất nitrat - Tất muối nitrat dễ tan nước Anion NO3- không màu nên muối với cation khơng màu khơng màu - Muối axit nitric với kiềm mạnh dung dịch nước có phản ứng trung tính, cịn với kiềm yếu có phản ứng axit - Các muối nitrat khơng bền với nhiệt, nung nóng bị phân tích, sản phẩm tạo thành phụ thuộc vào cation tạo muối 2KNO3 2Pb(NO3)2 2AgNO3 KNO2 + O2 2PbO + 4NO2 + O2 2Ag + 2NO2 + O2 NH4NO3 N2O + 2H2O Trong mơi trường axit muối nitrat có tính oxy hóa tương tự axit nitric: NO3- + e +2H+ → NO2 + H2O (trong dung dịch đặc ) NO3- + 3e + 4H+ → NO + 2H2O (trong dung dịch loãng ) NO3- + 8e + 10H+ → NH4+ + 3H2O (trong dung dịch loãng ) 6.1.6.2 Phản ứng với FeSO4 Dung dịch muối sắt (II) môi trường H2SO4 đặc khử NO-3 xuống NO Ion Fe2+ dư tạo với NO sinh ion FeNO2+ màu nâu sẫm: NO3- + 3Fe2+ + H2SO4 → 3Fe3 + NO + 3H2O Fe2+ + NO → Fe(NO)]2+ Cách thực phản ứng: Cẩn thận thêm giọt H2SO4 đặc vào dung dịch chứa NO3- ống nghiệm, dung dịch nóng lên, thêm giọt FeSO4 theo thành ống nghiệm vào Nếu có NO thấy vành nâu tạo thành, giấy trắng thấy rõ Các ion có tính khử mạnh SO32-, S2O32-, I-, SCN- ngăn cản việc tìm NO phản ứng 6.1.6.3 Phản ứng khử nitrat đến amoniac kẽm nhôm Bột kẽm hay nhôm, dung dịch kiềm khử nitrat đến amoniac 4Zn + NO3- + 7OH- 4ZnO2 2- + NH3 + 2H2O Cách làm: lấy vào ống nghiệm giọt dung dịch muối nitrat, thêm vào 5-10 giọt dung dịch NaOH hay KOH, sau thêm bột kẽm hay bột nhôm vào Đun nhẹ hỗn hợp để tăng tốc độ phản ứng, ta phát amoniac giải phóng dựa vào mùi khai hay làm cho quỳ tím tẩm ướt chuyển thành màu xanh Nhưng ý: - Nếu dung dịch có NH4+ phải loại bỏ trước 41 - Các ion NO2-, CN-, SCN- , gây ảnh hưởng nên phải loại bỏ trước: 6.1.6.4 Phản ứng với điphenylamin Điphenylamin chất thị oxy hóa khử NO3- cho hợp chất màu xanh tím Phản ứng nhạy khơng đặc trưng diphenylamin cịn bị oxy hóa nhiều anion khác như: MnO4-, Cr2O72-, NO2-, ClO3- , BrO3-, Cách làm: Nhỏ giọt diphenylamin, giọt H2SO4 đặc giọt dung dịch phân tích vào lỗ sứ Có NO3 xuất màu xanh tím 6.1.7 Phát ion NO2 6.1.7.1 Tính chất nitrit - Tất muối nitrit dễ tan nước, riêng AgNO2 tan Anion NO2không màu nên muối cation không màu không màu - Trong môi trường axit, nitrit vừa có tính khử có tính oxy hóa axit nitrơ: HNO2 + e + H+ NO + H2O HNO2 - 2e + H2O NO3- + 3H+ Khi tác dụng với chất khử mạnh I-, S2-, NH4+, Fe2+, thể tính oxy hóa: H2S + 2HNO2 2H2O + S + 2NO Khi tác dụng với chất oxy hóa mạnh MnO2, KMnO4, K2Cr2O7 lại thể tính khử: 3NO2- + Cr2O72- + 8H+ 3NO3- + 2Cr3+ + 4H2O Khi đun nóng HNO2 tự oxy hóa khử: HNO2 + 2HNO2 NO3- + 2NO + H2O + H+ Các muối nitrit bền so với axit nitrơ Một số muối trạng thái khô nung chảy không bị phân hủy KNO2, NaNO2, ; Một số muối khác AgNO2 , Ba(NO2)2, Pb(NO2)2, NH4NO2, đun nóng bị phân hủy NH4NO2 N2 + 2H2O 6.1.7.2 Phản ứng với FeSO4 Trong môi trường axit axêtic, FeSO4 khử NO-2 xuống NO tạo thành ion FeNO2+ màu nâu: t NO2- + Fe2+ + 2H+ → Feo 3+ + NO + H2O Fe2+ + NO → FeNO2+ Nếu dung dịch có ion NO2- NO3- trước hết ta tìm NO2- phản ứng với FeSO4 mơi trường axit axêtic sau loại trừ NO2- tìm NO3- Ta loại trừ NO2- cách dùng hai phản ứng phân hủy nó: - Phản ứng với muối amoni: NH4+ + NO2- → N2 + 2H2O - Phản ứng với urê: NH2 OC + 2HNO2 → 2N2 + CO2 + 3H2O NH2 Dùng phản ứng thứ hai để phân hủy NO2- tốt Cách làm: Thêm đủ urê tinh thể vào dung dịch chứa NO2- đun kỹ đến dung dịch khơng cịn sủi bọt nhỏ lên Trước khử NO3- ta xem cịn NO2- khơng 6.1.7.3 Phản ứng tạo thành kalihexanitrocoban (III) K3[CO(NO2)6] Cách làm: Lấy vào ống nghiệm giọt dung dịch phân tích có chứa NO 2-, giọt dung dịch Co(NO3)2, giọt axit CH3COOH loãng giọt dung dịch KCl Nếu xuất kết tủa màu vàng kelihexanitrocoban (III) K3[Co(NO2)6] chứng tỏ có NO2- Ion NO-3 không cản trở phản ứng 42 6.1.7.4 Phản ứng với benzidin Ion NO2- tác dụng với dung dịch benzidin pha axit CH3COOH thành phức chất màu vàng hay màu nâu Cách làm: Nhỏ giọt dung dịch phân tích lên sứ, giọt dung dịch benzidin Nếu xuất màu vàng hay nâu chứng tỏ có NO2- 6.1.7.5 Phản ứng với INitrit oxy hóa iodua mơi trường axit theo phương trình phản ứng: 2HNO2 + 2I- + 2H+ → 2NO + I2 + 2H2O Nếu tiến hành phản ứng có mặt thị hồ tinh bột hay giấy lọc hồ tẩm hồ tinh bột phát vết nitrit xuất màu xanh Phản ứng có độ nhạy cao Cách làm: Lần lượt nhỏ giấy lọc, tẩm trước dung dịch tinh bột, giọt dung dịch axit CH3COOH 2N dung dịch phân tích dung dịch KI 0,1N Vết hay vịng màu xanh xuất có NO2- 6.1.7.6 Phản ứng với pemanganat Trong môi trường axit, NO2- phản ứng KMnO4 theo phương trình: 10KNO2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 → 10KNO3 + K2SO4 + 2MnSO4 +3H2O Cách làm : Lấy vào ống nghiệm giọt dung dịch KMnO4, giọt H2SO4 lỗng đun nóng hỗn hợp đến 50-600C Sau thêm vài giọt dung dịch phân tích vào, KMnO4 bị màu chứng tỏ có NO2- 6.2 Phân tích hỗn hợp anion nhóm I 6.2.1 Thử sơ - Thử mơi trường: Nếu mơi trường axit khơng tồn ion NO2- - Xác định có mặt NO2-, NO3- cách cho tác dụng với H2SO4 đặc có khí màu nâu bay - Xác định có mặt Br-, Cl-, I-, SCN- cách cho tác dụng với dung dịch AgNO3 xuất kết tủa trắng vàng - Xác định chất khử I- hay NO2- cách cho tác dụng với dung dịch KMnO4/H2SO4, dung dịch thuốc tím màu 43 6.2.2 Sơ đồ phân tích hỗn hợp anion nhóm I Anion nhóm I + AgNO3 NO2-, NO3- AgCl, AgBr, AgI, AgSCN (NH4)2CO3 + Ure, HCl NH4HCO3 Đung nóng Đun Cl - + phức bạc AgBr, AgI, AgSCN + NH4OH đặc + HNO3 AgCl AgI trắng vàng N2 + CO2 làm đục nước vơi Tìm NO3bằng NaOH/Zn, t0C Br-, CNS- Tìm SCN- Tìm Br- Fe3+ fluortxein Hình 6-1 Sơ đồ phân tích hỗn hợp anion nhóm I 44 NO3- CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 1.Nêu đặc tính chung anion nhóm I? Nêu đường lối phân tích hệ thống anion nhóm I? Cho vào dung dịch KMnO4, giọt dung dịch H2SO4 đặc giọt dung dịch NaCl, đun nóng Cho biết tượng xảy ra? Viết phương trình phản ứng? Cho vào dung dịch vài giọt CH3COOH đến môi trường axit, thêm vài giọt dung dịch KNO2 giọt hồ tinh bột? Có tượng xảy ra? Viết phương trình? Trình bày tượng cho dung dịch AgNO3 tác dụng với dung dịch KSCN, sau thêm dư dung dịch NH3 Hỗn hợp sau phản ứng axit hóa HNO3? Giải thích viết phương trình phản ứng? Cho giọt dung dịch NaOH vào dung dịch NaNO3, Sau thêm vào bột kẽm Cho biết tượng giải thích? Cho vào dung dịch KMnO4 giọt dung dịch H2SO4 đặc, đun nóng hỗn hợp đến 500C, sau thêm vài giọt dung dịch NaNO2 Có tượng xảy ra? Giải thích? Trình bày tượng cho mẩu kim loại đồng vào dung dịch NaNO3 axit hóa axit H2SO4 Viết phương trình phản ứng minh họa? Trình bày tượng cho dung dịch KSCN tác dụng với dung dịch AgNO 3, sau thêm từ từ dư dung dịch Na2S2O3 Viết phương trình phản ứng minh họa? 10 Cho biết khả tan cá muối AgCl, AgBr AgI dung dịch sau: a, (NH4)2CO3 2M b, NH3 2M c, NH3 0,25M; Ag+ 0,01M KNO3 0,25M 0,25M 11 Thêm dần AgNO3 vào dung dịch Cl-, Br-, I- nồng độ 0,01M dư Có tượng xảy ra? Lọc lấy kết tủa cho tác dụng với hỗn hợp đệm bạc (NH 0,25M; Ag+ 0,01M KNO3 0,25M 0,25M) Lọc tách dung dịch, axit hóa chậm HNO3 Có tượng xảy ra? Giải thích? 12 Mô tả tượng xảy thêm dần nước clo vào dung dịch Br-, I- Làm để phát Br-, I- hỗn hợp NaBr KI nước clo? 13 Hãy trình bày phương pháp phân biệt ion hỗn hợp: NaI NaCl; NaBr NaCl; NaI NaBr? 14 Trình bày phản ứng khử NO3- Fe2+ mơi trường H2 SO4 Ion NO2- có cản trở phản ứng khơng? 15 Trình bày phương pháp nhận biết ion NO3 NO2- hỗn hợp chúng? 16 Nêu rõ phản ứng dùng để nhận biết ion CH3OO- hỗn hợp ion CH3COO-, NO2-, Cl-, SCN-? 17 Axit hóa hỗn hợp chứa ion NO2-, S2-, I-, Cl- có tượng xảy ra? 18 Trình bày phản ứng dùng để nhận biết anion hỗn hợp sau: a, Cl-, NO2-, SO42-, I-, Na+, K+ b, CH3COO-, NO3-, Cl-, Cu2+, Ba2+ 19 Giải thích tượng thực nghiệm sau đây: a, Thêm dần dung dịch NaNO2 vào dung dịch I2 (trong KI) dư Khi dung dịch màu nâu b, Thêm giọt HCl vào hỗn hợp thu phần (a) Dung dịch lại có màu nâu Biết phản ứng tự oxi hóa - khử HNO2 xảy chậm 45 Chương PHÂN TÍCH ANION NHĨM II (SO42-, SO32- , S2O32- , CO32- , SiO32-, PO43-) 7.1 Tính chất chung nhóm 7.1.1 Tính tan Muối anion nhóm II với kim loại kiềm, NH4+ dễ tan nước, phần lớn muối cation kim loại khác khơng tan hay tan nước Dựa vào tính tan anion nhóm II chia làm ba phân nhóm: - CO32-, SiO32-, PO43-, muối magie chúng không tan nước - SO42-, muối magie tan nước, muối bari không tan axit vô - SO32-, S2O32-, muối magie chúng tan nước, muối bari chúng tan axit vô 7.1.2 Tác dụng muối bari Dung dịch muối bari tạo với anion nhóm II kết tủa màu trắng Riêng BaS2O3 tan nhiều nước nên tách thành kết tủa từ dung dịch đậm đặc 7.1.3 Tác dụng muối bạc Các anion nhóm II tạo kết tủa với muối bạc Ag2SO3 kết tủa tinh thể màu trắng; Ag2S2O3 tạo thành kết tủa màu trắng, hóa vàng nhanh, sau hóa nâu cuối tạo kết tủa Ag2S màu đen; Ag2SO4 kết tủa tinh thể màu trắng, tan phần nước nên kết tủa tách từ dung dịch đậm đặc; Ag3PO4 kết tủa màu vàng; Ag2CO3 kết tủa màu trắng có vàng, Ag2SiO3 kết tủa màu trắng, dung dịch có mơi trường kiềm bị thủy phân mạnh tạo thành kết tủa Ag2O màu nâu 7.1.4 Tác dụng axit sunfuic - H2SO4 loãng phản ứng với muối sunfit giải phóng SO2 SO32- + 2H+ → H2SO3 H2SO3 → H2O + SO2 SO2 chất khí có mùi hắc, lưu huỳnh, có khả làm màu nước Br dung dịch KMnO4 SO2 + Br2 + 2H2O → H2SO4 + 2HBr - Muối thiosunfat tác dụng với H2SO4 lỗng giải phóng SO2 S S2O32- + 2H+ → H2S2O3 H2S2O3 → H2O + SO2↑ + S - H2SO4 phản ứng với muối cacbonat giải phóng CO2, khí nhận tượng làm đục nước vôi hay dung dịch Ba(OH)2 Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O - Muối axit silicic bị phân hủy môi trường axit tạo thành H2SiO3 kết tủa màu trắng dạng keo SiO32- + 2H+ → H2SiO3 7.2 Phản ứng đặc trưng phát anion nhóm II 7.2.1 Phản ứng phát ion CO327.2.1.1 Tính chất cacbonat - Đa số cácbonat không tan nước Cácbonat kim loại kiềm (trừ Li2CO3) amoni cácbonat tan - Anion CO32- không màu nên tất muối tạo với cation khơng màu khơng màu - Muối cácbonat kim loại kiềm mạnh, dung dịch nước có phản ứng kiềm thủy phân CO32- + H2O HCO3- + OH- 46 - Các cácbonat tan nước, có dư CO2 lại tan tạo thành muối cácbonat axit BaCO3 + H2O + CO2 → Ba(HCO3)2 7.2.1.2 Phản ứng tạo thành cacbon đioxit Axit cacbonic H2CO3 axit yếu khơng bền, nhiệt độ thường bị phân hủy cho CO2 bay khỏi dung dịch Nếu cho vào dung dịch chứa CO32- axit HCl hay CH3OOH ta thấy có bọt khí CO2 sủi lên Nếu dẫn khí vào dung dịch nước vơi làm vẩn đục dung dịch xảy phản ứng: CO32- + 2H+ → H2O + CO2 CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O Nếu cho CO2 chạy qua dung dịch lâu dung dịch trở lại suốt CaCO3 tan phản ứng : CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2 Ta tìm CO32- dung dịch đầu có mơi trường kiềm khơng có cation kim loại nặng Các sunfit thiosunfat bị phân hủy điều kiện tương tự tạo thành lưu huỳnh dioxyt bay (có mùi khó ngửi) SO2 tạo kết tủa trắng CaSO3 gặp Ca(OH)2 Vì có SO32- S2O32- phải oxi hóa trước thành SO42- 7.2.2 Phản ứng phát ion PO437.2.2.1 Tính chất phốtphát - Axit photphoric axit ba nấc, tạo thành ba loại muối : muối trung tính photphat hai loại muối axit hydrophotphat đihydrophotphat Dung dịch nước hydrophotphat photphat kim loại kiềm có phản ứng kiềm, cịn đihydrophotphat có phản ứng axit Các phương trình số cân dẫn chứng minh điều đó: H3PO4 H+ + H2PO4K1 = 1,1.10-2 H2PO4 H+ + HPO42K2 = 2,0.10-7 H2PO4 + H2O H3PO4 + OH K2a = 0,91.10-12 HPO42 H+ + PO43K3 = 3,6,0.10-13 HPO42- + H2O H2PO4- + OHK3a = 5,0.10-8 PO43- + H2O HPO42- + OHK4 = 2,78.10-2 Qua ta thấy axit photphoric điện ly kiểu axit, dung dịch nước có phản ứng axit Dung dịch nước NaH2PO4 có phản ứng axit, Na2HPO4 có phản ứng kiềm Na3PO4 có phản ứng kiềm mạnh - Các muối photphat phần lớn khơng màu có màu vàng, muối cation có màu có màu sắc khác - Đa số photphat không tan nước Tất muối đihydrophotphat dễ tan nước cịn muối hydrophotphat photphat trung tính có muối kim loại kiềm amoni dễ tan 7.2.2.2 Phản ứng với hỗn hợp magie Hỗn hợp magie (NH4Cl + NH3 + MgCl2) tạo với photphat thành kết tủa tinh thể màu trắng MgNH4PO4 Mg2+ + NH4+ + PO43- → MgNH4PO4↓ 7.2.2.3 Phản ứng với amini molipđat Anion PO43- tạo với MoO42- môi trường axit nitric kết tủa màu vàng tan kiềm amoniac 47 H3PO4 + 12(NH4)2MoO4 + 21HNO3 → (NH4)3PO4.12MoO3.2H2O + 21NH4NO3 + 10H2O (NH4)3PO4.12MoO3.2H2O+24NH3+10H2O→(NH4)3PO4+12(NH4)2Mo4 Cách làm : Lấy vài giọt dung dịch phân tích vào chén nhỏ hay bát sứ, thêm – giọt HNO3 đặc, – giọt dung dịch NH4NO3 – giọt dung dịch (NH4)2MoO4 axit nitric Đun hỗn hợp Nếu có PO43-, nguội xuất kết tủa màu vàng amoni photphomolipdat (NH4)2PO4.12MoO3.2H2O 7.2.2.4 Tác dụng AgNO3 BaCl2 Anion PO43- tác dụng với AgNO3 tạo thành Ag3PO4 kết tủa màu vàng, tác dụng với BaCl2 tạo thành Ba3(PO4)2 kết tủa màu trắng Ba3(PO4)2 không tan nước tan axit vô lỗng, cịn Ag3PO4 tan dung dịch axit HNO3 tan dung dịch amoniac tạo thành phức chất bạc amoniacat 7.2.2.5 Tác dụng với muối sắt (III) Dung dịch muối sắt (III) tạo với anion PO43- kết tủa FePO4 màu trắng vàng không tan axit axêtic Dung dịch Fe(SCN)3 có màu đỏ máu tác dụng với PO43- làm màu đỏ máu dung dịch có kết tủa xuất hiện: PO43- + Fe(SCN)3 → FePO4 + 3SCN7.2.3 Phản ứng phát ion SiO327.2.3.1 Tính chất silicat - Phần lớn silicat khơng tan nước Chỉ có muối kim loại kiềm tan, dung dịch nước chúng phản ứng kiềm: phản ứng thủy phân tạo ra: 2SiO32- + 3H2O 4OH- + H2Si2O5 SiO32- + 2H2O 2OH- + H2SiO3 Sự thủy phân Na2SiO3 bị ngừng lại kiềm tự tạo thành trình phản ứng Để tăng trình thủy phân ta cho thêm dung dịch axit hay NH 4Cl - Khi phân hủy silicat axit axit silicic tạo thành Dung dịch keo axit silicic bền - Silicat, axit silicic SiO2 phản ứng với axit flohidric tạo thành axit silicflohidric 4HF + SiO2 → 2H2O + SiF4 SiF4 + 2HF → H2SiF6 7.2.3.2 Tác dụng NH4Cl Khi đun nóng muối NH4Cl với dung dịch silicat axit silicic tách Axit không màu, keo, không tan dung dịch axit vơ lỗng Người ta dùng phản ứng để tìm SiO32- từ dung dịch đầu Q trình tạo thành axit silicic giải thích thủy phân silicat tan, thủy phân tăng lên thêm NH4Cl vào: SiO32- + 2HOH 2OH- + H2SiO3↓ 2NH4+ + 2OH- 2NH3 + 2H2O Cách làm : Thêm dung dịch NH4Cl vào dung dịch anion, để ống nghiệm Đun nóng dung dịch đến gần khô thêm dung dịch HCl vào Nếu có SiO 32- ta thấy chất keo tạo thành đáy ống nghiệm 7.2.3.3 Tác dụng với amoni molipdat benzidin Các silicat tan tác dụng với (NH4)2MoO4 môi trường axit tạo thành axit silicomolipdic H8[Si(Mo2O7)6] muối amoni axit tan axit Axit silicomolipdic tác dụng với benzidin cho màu xanh Các ion photphat asenat cản trở phản ứng chúng tạo thành hợp chất tương tự, cần phải loại bỏ chúng trước Để loại trừ ảnh hưởng có hại photphat người ta thêm dung dịch axit oxalic, phân hủy photphomolipdat mà khơng có tác dụng với silicomolipdic 48 7.2.4 Phản ứng phát ion SO327.2.4.1 Tính chất sunfit Anion SO32- khơng màu, nên muối tạo với cation khơng màu khơng màu Đa số sunfit tan nước, có sunfit kim loại kiềm amoni tan nước Muối sunfit kim loại kiềm mạnh dung dịch nước có phản ứng kiềm Các sunfit có khả tạo phức: 2Ag+ + SO32- → Ag2SO3 Ag2SO3 + 3SO32- → 2[Ag(SO3)2]3Các muối sunfit vừa có tính khử vừa có tính oxy hóa nên dựa vào tính chất người ta phát ion SO32- 7.2.4.2 Phản ứng với iot Trong mơi trường trung tính I2 tác dụng với SO32- tạo thành SO42- làm cho dung dịch iot màu theo phản ứng : SO32- + I2 + H2O → SO42- + 2I- + 2H+ Cách làm: Lấy vào ống nghiệm – giọt dung dịch iot, – giọt dung dịch có chứa SO32-, sau thêm – giọt dung dịch HCl 2N vài giọt dung dịch BaCl2 vào, kết tủa trắng BaSO4 khơng tan HCl tạo thành Cần ý thêm dung dịch iot vào dung dịch sunfit xảy phản ứng: 2Na2SO3 + I2 → Na2S2O6 + 2NaI Điều giải thích sau: Khi thêm dung dịch iot vào dung dịch sunfit dư chất khử (SO32-), ngăn cản việc oxy hóa sunfit thành sunfat, cịn thêm dung dịch iot dư chất oxy hóa (I2), tạo điều kiện thuận lợi cho oxy hóa sunfit thành sunfat Các sunfit cịn tác dụng với nhiều chất oxy hóa khác KMnO4, K2Cr2O7, Br2 … 5K2SO3 + 2KMnO4 + 3H2SO4 → 6K2SO4 + 2MnSO4 + 3H2O 3K2SO3 + K2Cr2O7 + 4H2SO4 → 4K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 4H2O K2SO3 + Br2 + H2O → K2SO4 + 2HBr 7.2.4.3 Phản ứng với SnCl2 hay số chất khử khác Zn, Mg Lấy vào ống nghiệm giọt dung dịch muối SO32-, giọt dung dịch SnCl2 axit HCl đặc vừa chuẩn bị đun nóng ống nghiệm Khi xảy phản ứng có kết tủa vàng SnS2 tạo thành: 3Sn2+ + SO32- + 8H+ + 18Cl- → H2S + 3H2O + 3[SnCl6]23[SnCl6]2- + 6H2S → 3SnS2↓ + 12H+ + 18ClNếu thay SnCl2 Zn xảy phản ứng : 3Zn + Na2SO3 + 8HCl → 3ZnCl2 + 2NaCl + H2S↑ + 3H2O H2S + SO32- + 2H+ → 3S↓ + 3H2O 7.2.4.4 Phản ứng với stronticlorua Lấy giọt dung dịch phân tích vào ống nghiệm, sau thêm tiếp giọt dung dịch amoniac 2N (thử đến môi trường kiềm yếu) Đun hỗn hợp nồi cách thủy, kết tủa trắng SrSO3 tạo thành có SO32- Sr2+ + SO32- → SrSO3↓ Để chứng minh kết tủa có SrSO3 người ta làm sau: Rửa kết tủa 2-3 lần nước cất, hòa tan kết tủa vài giọt axit HCl 2N Sau thêm vào vài giọt H 2O2 Nếu có kết tủa trắng tạo thành không tan axit chứng tỏ SrSO 4, nghĩa có SrSO3 7.2.5 Phản ứng phát ion S2O327.2.5.1 Tính chất thiosunfat 49 Anion S2O32- khơng màu nên muối với cation khơng màu không màu Axit H2S2O3 axit yếu nên dễ bị axit mạnh đẩy khỏi muối: 2HCl + Na2S2O3 → H2S2O3 + 2NaCl Dung dịch H2S2O3 suốt, để yên thời gian bị vẩn đục kết tủa vàng nhạt lưu huỳnh tách ra, đồng thời có mùi hắc SO2 H2S2O3 → H2O + SO2↑ + S↓ Thiosunfit có tính khử đặc trưng Sản phẩm tạo thành phụ thuộc vào điều kiện tiến hành phản ứng oxy hóa khử chất oxy hóa dùng: Với iot S2O32- bị oxy hóa đến S4O622Na2S2O3 + I2 → Na2S4O6 + 2NaI Khi tác dụng với Cl2 chất oxy hóa mạnh S2O32- bị oxy hóa đến SO42- Na2S2O3 + 4Cl2 + 5H2O → Na2SO4 + H2SO4 + 8HCl Thiosunfat có khuynh hướng tạo phức mạnh, nên nhiều thiosunfat không tan nước tan Na2S2O3 dư Các halogenua bạc (AgCl, AgBr) không tan nước tan dung dịch Na2S2O3 tạo phức: AgCl + 2Na2S2O3 → Na3[Ag(S2O3)2] + NaCl AgBr + 2Na2S2O3 → Na3[Ag(S2O3)2] + NaBr 7.2.5.2 Phản ứng với FeCl3 Lấy vào ống nghiệm giọt dung dịch Na2S2O3, thêm vào giọt dung dịch FeCl3 Màu tím thẫm xuất tức khắc, màu dần sau vài phút dung dịch trở lại không màu: Fe3+ + 2S2O32- [Fe(S2O3)2][Fe(S2O3)2]- + Fe3+ → 2Fe2+ + S4O62Màu tím màu anion phức [Fe(S2O3)2]- , ion phức không bền bị Fe3+ phân hủy nên bị màu SO32- khơng cho màu tím với FeCl3, xuất màu tím sẫm đặc trưng S2O32- 7.2.5.3 Phản ứng với HgCl2 Cho giọt dung dịch nghiên cứu lên sứ, thêm giọt dung dịch HgCl trung tính, trộn lẫn sau thêm bột KCl nghiền nhỏ trộn Nếu có S2O32- giấy quỳ xanh tẩm ướt dung dịch có màu đỏ xảy phản ứng: S2O32- + HgCl2 + H2O → SO42- + HgS↓ + 2H+ + 2ClVì HgCl2 bị thủy phân tạo HCl nên để giảm trình thủy phân ta cho KCl vào tạo phức với HgCl2 dư tránh tạo thành HCl HgCl2 + H2O Hg(OH)Cl + HCl 2KCl + HgCl2 → K2[HgCl4] Phản ứng dùng để phát S2O32- có mặt SO32- 7.2.6 Phản ứng phát ion SO427.2.6.1 Tính chất sunfat Phần lớn muối sunfat dễ tan nước Các muối sunfat stronti, bari, chì, canxi, bạc, thủy ngân (I) tan Anion SO42- khơng màu nên muối với cation khơng màu khơng màu Muối sunfat cation bazơ yếu nước bị thủy phân tạo dung dịch có mơi trường axit Al2(SO4)3 + 6H2O 2Al(OH)3 + 3H2SO4 7.2.6.2 Phản ứng với BaCl2 50 Lấy vào ống nghiệm giọt dung dịch phân tích, giọt dung dịch HCl 6N, sau cho vài giọt dung dịch BaCl2 Nếu có SO42- kết tủa tinh thể màu trắng BaSO4 tạo thành không tan HCl Ba2+ + SO42- → BaSO4 7.2.6.3 Phản ứng làm màu barirodizonat Nhỏ tờ giấy lọc giọt dung dịch BaCl2 giọt dung dịch natrirodizonat hay axit rodizonic vết màu đỏ Barirodizonat tạo thành Tẩm ướt vết – giọt dung dịch nghiên cứu Nếu có SO42- màu Barirodizonat tức khắc Phản ứng đặc trưng dùng để nhận biết ion SO42- 7.3 Phân tích hỗn hợp anion nhóm II 7.3.1 Hướng dẫn chung - Tách phát anion SiO32-: HCl/ NH4Cl, đun nóng tạo kết tủa keo H2SiO3 - Tách phát anion SO42-: dung dịch BaCl2 tạo kết tủa màu trắng BaSO4 - Phát ion photphat: hỗn hợp đệm magie (NH4Cl + NH3 + MgCl2) xuất kết tủa màu trắng - Phát tách ion S2O32- cách cho dung dịch SrCl2 vào dung dịch nghiên cứu, ion khác tạo kết tủa với Sr2+, lại S2O32 nhận biết dung dịch AgNO3 , tạo kết tủa trắng, chuyển sang màu đen Ag2S - Phát SO32-, CO32- dung dịch H2SO4 lỗng, giải phóng khí SO2 làm nhạt màu dung dịch Br2 khí CO2 làm vẩn đục nước vơi 51 7.3.2 Sơ đồ phân tích hỗn hợp anion nhóm II Các giai đoạn Thuốc thử Tách, phát SiO32- HCl NH4Cl (đun nóng) Tách, phát SO42- BaCl2 Phát PO43- NH3 NH4Cl MgCl2 Phát S2O32- SrCl2 Phát SO32, CO32- H2SO4 Anion SiO32- SO42- H2SiO3 +S PO43- SO32- SO42-, H2PO4-, Cl- CO32- S2O32- CO2 SO2 H2PO4-, Cl-, Ba2+ BaSO4 MgNH4PO4 Cl-, NH3, Mg2+, Ba2+ SrSiO3, SrSO4, SrCO3, Sr3(PO4)2, SrSO3 H2SiO3 SrSO4 H2PO4H2SO4 52 SO2 CO2 S2O32- CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP Nêu đường lối phân tích hệ thống anion nhóm II? Cho dung dịch Na2CO3, nhỏ dần vào dung dịch HCl Khí cho sục qua nước vôi Thêm vào hỗn hợp sau phản ứng vài giọt dung dịch AgNO3 Trình bày tượng viết phương trình? Trình bày tượng hai trường hợp sau: a, Thêm từ từ dung dịch I2 vào dung dịch Na2SO3 b, Thêm từ từ dung dịch Na2SO3 vào dung dịch I2 Viết phương trình để giải thích? Thêm từ từ dung dịch Na2 SO3 vào dung dịch I2 Sau thêm vào hỗn hợp sau phản ứng vài giọt dung dịch HCl Có tượng xảy ra? Có dung dịch I2, nhỏ giọt hồ tinh bột vào dung dịch Sau thêm từ từ dung dịch Na2S2O3 Màu dung dịch có thay đổi nào? Thêm nhanh vào dung dịch Na2S2O3 1giọt dung dịch FeCl3 Có tượng xảy ra? Viết phương trình phản ứng ? Trình bày tượngkhi cho dung dịch Ca(OH)2 vào dung dịch Na2CO3, sau thổi luồng khí CO2 vào hỗn hợp Hỗn hợp sau phản ứng đun nóng thời gian Viết phương trình giải thích? Trình bày tượng cho dung dịch HCl vào dung dịch AgNO3, sau thêm vào dung dịch Na2S2O3? Viết phương trình giải thích? Trình bày tượng cho dung dịch CaCl2 tác dụng với dung dịch Na2CO3, hỗn hợp sau phản ứng đun nóng sục qua dung dịch nước vơi Viết phương trình phản ứng minh họa? 10 Trình bày tượng cho dung dịch HCl tác dụng với dung dịch Na2S2O3, đun nóng Viết phương trình phản ứng minh họa? 11 Trình bày phản ứng dùng để nhận biết anion hỗn hợp sau: A, PO43-, Cl-, SO42-, NH4+ B, Br-, CO32-, NO2-, SO42-, Na+, K+ 12 Cho biết tính tan muối BaCO3, BaSO4, BaSO3 HCl, CH3COOH Làm phân biệt muối trên? 13 Nêu điều kiện phản ứng amoni molipdat với PO43-? 14 Em viết phương trình phản ứng giải thích cho tượng người ta dùng dun dịch HF để vẽ hinh ảnh chữ lên đồ vật thủy tinh? 15 Thêm dần nước clo vào dung dịch Na2S2O3 Sau thêm vào hỗn hợp vài giọt dung dịch BaCl2 Có tượng xảy ra? 53 ... PO4 3- Bài TN 9: Phân tích xác định hỗn hợp anion nhóm I II Hướng dẫn chung 81 87 89 89 89 90 94 96 10 0 10 1 10 1 10 1 10 5 10 9 11 1 11 4 11 4 11 4 11 4 11 5 11 6 11 8 11 8 11 9 12 0 12 0... 11 8 11 9 12 0 12 0 12 1 12 3 12 3 12 6 12 7 12 7 12 8 12 9 12 9 12 9 13 1 13 2 13 2 13 2 13 2 13 3 13 4 13 4 13 4 13 4 13 5 13 5 Sơ đồ phân tích Quy trình phân tích Bài TN 10 : Phân tích thể tích... liệu tham khảo 13 5 13 6 13 7 13 7 13 7 13 8 13 8 13 8 13 9 13 9 13 9 14 1 14 1 14 3 14 7 PHẦN A: PHÂN TÍCH ĐỊNH TÍCH Chương MỞ ĐẦU VỀ PHÂN TÍCH ĐỊNH TÍNH 1. 1 Thuốc thử hóa học 1. 1 .1 Khái niệm – Phân loại thuốc