HÓA PHÂN TÍCH ĐỊNH TÍNH pps

Độ nhạy và tính đặc hiệu của phản ứng Các phản ứng dùng trong phân tích định tính cần phải nhanh, nhạy, đặc hiệu, có dấu hiệu dễ nhận biết như kết tủa, tạo màu, màu thay đổi trong các d

PHẦN I

LÝ THUYẾT HÓA PHÂN TÍCH ĐỊNH TÍNH

BÀI 1 ĐẠI CƯƠNG VỀ HÓA HỌC PHÂN TÍCH ĐỊNH TÍNH

Mục tiêu

1 Trình bày đuợc các phương pháp phân tích định tính

2 Các phản ứng dung trong hóa phân tích định tính

3 Nêu đuợc các hệ thống phân tích caiton và anion

Nhiệm vụ của phân tích định tính là xác định các nguyên tố, các ion, các phân

tử có trong thành phần chất phân tích Trong phạm vi bài này chỉ giới thiệu phần phân tích định tính các ion vô cơ trong dung dịch

1 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐỊNH TÍNH

1.1 Phương pháp hóa học

Là phương pháp định tính dựa trên các phản ứng hóa học Phương pháp này không cần trang thiết bị phức tạp nên được sử dụng rộng rãi trong thực tế Tuy nhiên nó không phát hiện được những lượng chất tương đối nhỏ

có màu vàng, K+ có màu tím, Ba2+ có màu xanh lục nhạt

Phương pháp dụng cụ: là phương pháp dùng máy thiết bị hoạt động theo những nguyên lý xác định để phân tích định tính Ví dụ: quang phổ hấp thụ, sắc ký,…

Phương pháp vật lý và hóa lý có có độ nhạy và độ chính xác cao nhưng đòi hỏi trang thiết bị phức tạp không phải tất cả cơ sở đều trang bị được nên phương pháp hóa học vẫn đóng vai trò quan trọng trong công tác phân tích

1.3 Phân tích ướt và phân tích khô

1.3.1 Phân tích ướt

Các phản ứng dùng trong phân tích định tính thường được tiến hành trong

dung dịch Đầu tiên người ta hòa tan chất phân tích trong dung môi sau đó

cho dung dịch tác dụng với thuốc thử thích hợp

Ví dụ: để phát hiện ion clorid, ngưới ta hòa tan một lượng NaCl trong nước, sau đó nhỏ thuốc thử là AgNO3 vào

1.3.2 Phân tích khô

Chất khảo sát và thuốc thử đều là dạng rắn

− Đun nóng ở nhiệt độ cao

Ví dụ: muối Natri đặt lên trên miếng platin nung dưới ngọn lửa không màu thì

nó chuyển sang màu vàng; tương tự muối Kali cho màu tím xanh; Strontium cho màu đỏ cam; Barium cho màu xanh lá

− Kết hợp nhiệt và hóa chất

Ví dụ: tạo hạt màu của Natri tetraborat (Na2B4O7, 10H2O) hay Natri

hydrophosphat ammonium (NaNH4HPO4.4H2O) bằng cách kiềm chảy (đun với Na2CO3 và KNO3)

− Nghiền chất rắn với thuốc thử rắn (do Flavitski đề nghị 1898)

Ví dụ: nghiền vài tinh thể Cobalt Sulfat trên bản bằng sứ với 1 lượng

Ammonium thiocyanat rắn (NH4CNS) để tạo phức (NH4)2[Co(CNS)4] có màu xanh dương

CoSO4 + NH4SCN  (NH4)2[Co(SCN)4] + (NH4)SO4

1.4 Phân tích lượng lớn, bán vi, vi lượng, siêu vi lượng

1.4.1 Phân tích thô: lượng chất 0,1-1g hay 10-100 ml dung dịch Tiến hành

trong ống nghiệm , becher, bình cầu

1.4.2 Bán vi phân tích: 0,01 – 0,1g chất rắn hay 0,1 - 0,3 ml dung dịch

1.4.3 Phân tích nhỏ: (vi phân tích) vài mg chất rắn hay 0,01 – 0,1 ml dung

dịch

1.4.4 Siêu vi phân tích: lượng chất phân tích rất nhỏ (hàng g) Thực hành

dưới kính hiển vi

1.4.5 Phương pháp vi tinh thể: thực hiện trên giá mang thủy tinh, quan sát

ion hay nguyên tố qua kính hiển vi dạng kết tinh

1.4.6 Phân tích dùng phản ứng chuyển màu dung dịch hay thu tủa màu

Tiến hành trên giấy và phân hủy từ từ theo thứ tự xác định của dung dịch khảo sát và thuốc thử Có thể thực hiện trên đĩa sứ, mặt kính đồng hồ hay chén sứ

1.5 Phân tích riêng biệt và phân tích hệ thống

1.5.1 Phân tích riêng biệt

Là xác định trực tiếp một ion nào đó trong hỗn hợp nhiều ion bằng một phản ứng đặc hiệu (phản ứng chỉ xảy ra đối với riêng một ion) Có thể lấy từng phần riêng dung dịch phân tích để thử riêng từng ion, không cần theo một thứ tự nhất định nào

Ví dụ: tìm Bi3+ bằng thuốc thử thioure có màu vàng tươi, Fe3+ với KSCN có màu đỏ máu đặc trưng

Trong nhiều trường hợp không sử dụng được phương pháp phân tích riêng biệt vì không phải tất cả các ion đều có phản ứng thật đặc hiệu

1.5.2 Phân tích hệ thống

Là tiến hành xác định các ion theo một thứ tự nhất định Muốn phân tích

hệ thống một hỗn hợp nhiều ion, người ta thường dùng các thuốc thử nhóm để

chia các ion thành nhiều nhóm, mỗi nhóm có thể lại được chia thành các phân nhóm và cuối cùng được tách riêng thành ion riêng biệt để xác định

Có hai hệ thống phân tích cation:

Phản ứng đặc trưng hay xác định như:

− Phản ứng “khóa” hay loại bỏ ion cản trở

− Phản ứng “mở khóa” hoặc phá phức để giải phóng ion cần tìm

− Phản ứng điều chỉnh pH môi trường để hòa tan, kết tủa hoặc trung hòa chất cần phân tích

2.2 Độ nhạy và tính đặc hiệu của phản ứng

Các phản ứng dùng trong phân tích định tính cần phải nhanh, nhạy, đặc hiệu, có dấu hiệu dễ nhận biết như kết tủa, tạo màu, màu thay đổi trong các dung môi, hay các điều kiện phản ứng, sinh khí có đặc điểm riêng….), xảy ra hoàn toàn Tuy nhiên, tùy theo mục đích phân tích chỉ cần đạt một vài yêu cầu

cụ thể, không nhất thiết phải có đủ các đặc tính đã nêu Chẳng hạn, khi tách riêng một ion bằng cách kết tủa thì phản ứng phải hoàn toàn Nhưng chỉ định tính ion đó thì không cần phải như vậy

Hai yêu cầu quan trọng đối với một phản ứng định tính là độ nhạy, độ đặc hiệu

− Độ nhạy tương đối: là nồng độ giới hạn (hay độ pha loãng giới hạn ), thường tính theo gam/ml, còn được phát hiện bằng một phản ứng trong điều kiện xác định

VD: phản ứng kết tủa xác định Na+ bằng thuốc thử Streng trong ống nghiệm

có độ nhạy tuyệt đối là 10 mcg, nghĩa là phải có tối thiểu 10 mcg Na+ trong mẫu đem thử Mặt khác để quan sát được rõ ràng trong ống nghiệm thì thể

tích dung dịch đem thử ít nhất là 0,5 ml Vì vậy độ nhạy tương đối bằng 2 x

10-5 g (Na+)/ml

Cũng phản ứng đó nhưng mà thực hiện bằng cách soi tinh thể dưới tính hiển

vi thì thể tích dung dịch mẫu thử chỉ cần 0,001 ml, theo đó độ nhạy tương đối vẫn là 2x10-5g/ml (hay độ pha loãng là 1/50.000 so với đơn vị nồng độ g/ml), nhưng độ nhạy tuyệt đối sẽ là 0,02 mcg (nhạy hơn 500 lần so với phản ứng trong ống nghiệm)

Ví dụ trên đây cho thấy, độ nhạy phụ thuộc cách thực hiện phản ứng Ngoài ra

độ nhạy phụ thuộc các yếu tố nhiệt độ, nồng độ, thuốc thử, sự có mặt của các ion lạ

Có một số cách để tăng độ nhạy phản ứng Chẳng hạn, dung dịch iod rất loãng trong nước có màu vàng khó nhận biết, nhưng khi chiết iod vào Cloroform màu tím xuất hiện rõ ràng

2.2.2 Tính đặc hiệu của phản ứng

Là trong những điều kiện xác định , có thể dùng phản ứng (hay thuốc thử) đó

để xác định một chất khi có mặt các chất khác Tính đặc hiệu của một phản

ứng có thể biểu thị bằng giá trị

lượng ion cần phát hiện F= - Lượng ion lạ cùng có mặt

Tất nhiên, F càng nhỏ, phản ứng càng đặc hiệu

Ví dụ: KI là thuốc thử dặc hiệu của ion Hg2+ vì nó cho tủa màu đỏ son HgI2rất dễ nhận ra, dù nồng độ Hg2+ rất nhỏ nằm lẫn trong nhiều ion khác Hơn nữa màu đỏ dễ dàng biến mất nếu cho dư KI do tạo thành phức [HgI4]2- tan và không màu

2.3 Thuốc thử trong các phản ứng định tính

Yêu cầu của thuốc thử trong phân tích: Phải tinh khiết, nhạy và đặc hiệu

Độ tinh khiết là yêu cầu quan trọng nhất, các thuốc thử hóa học xếp theo độ tinh khiết tăng dần như sau:

− Loại kỹ thuật thường để làm nguyên liệu ban đầu

− Loại tinh khiết để thử nghiệm hóa học nói chung

− Loại tinh khiết để phân tích

− Loại tinh khiết hóa học để làm chất chuẩn

− Loại tinh khiết quang học để dùng trong phân tích quang phổ

Thuốc thử theo tác dụng phân tích: gồm hai loại

− Thuốc thử nhóm: Là thuốc thử có tác dụng giống nhau lên một nhóm các ion Ví dụ, HCl là thuốc thử của nhóm Ag+, Pb2+, Hg22+

− Thuốc thử chọn lọc: là thuốc thử có tác dụng giống nhau trên một số ion

mà các ion này có thể thuộc các nhóm phân tích khác nhau Chẳng hạn,

NH3 có thể tạo phức tan và không màu với một số ion ở nhiều nhóm phân tích

− Thuốc thử đặc hiệu hay thuốc thử riêng: là thuốc thử chỉ cho phản ứng đặc hiệu với một ion hoặc với một chất Ví dụ: hồ tinh bột cho màu xanh chỉ với iod, dimethyglyoxim trong môi trường amoniac tạo thành chỉ với ion

Ni2+ một kết tủa màu đỏ hồng

3 PHÂN TÍCH ĐỊNH TÍNH CATION THEO PHƯƠNG PHÁP ACID BASE

Có 2 đường lối chủ yếu để phân tích hệ thống các cation là đường lối theo

phương pháp dùng H2S và đường lối theo phương pháp acid base

3.1 Hệ thống dùng H 2 S

Nguyên tắc: tạo tủa với các thuốc thử như : HCl, H2S, (NH4)2S/ NaOH,

(NH4)2CO3

Các cation được chia thành 5 nhóm tùy theo thuốc thử chung của nhóm

Ưu điểm: khá chặt chẽ, kết quả khá chính xác, phát hiện triệt để các cation Nhược điểm: H2S rất độc, mùi khó chịu, hay gặp dung dịch keo của S

Thời gian thực hiên phân tích ngắn hơn từ 30 – 40% so với hệ thống H2S

Nhược điểm: Phân chia nhóm không chặt chẽ bằng hệ thống dùng H2S

giống như các cation Dựa theo tác dụng thuốc thử nhóm anion có thể được phân loại theo bảng 1.1

Phân nhóm các anion

Có ba phương pháp: phân tích hệ thống, nửa hệ thống và riêng biệt

Bảng 1.1.Phân loại thuốc thử theo nhóm anion

Nhóm Ion

I Cl-, Br-, I-, S2-, NO

3-II PO43-, HCO3-, CO32-, AsO33-, AsO4

3-III SO42-, SO3

-TT Thuốc thử nhóm Nhóm anion Sản phẩm hoặc dấu hiệu phản

SCN-;Cl-; Br-; I- Tạo kết tủa tương ứng:

AgSCN trắng; AgCl trắng; AgBr vàng nhạt; AgI vàng rõ

6 Dung dịch I2 S2-; SO32-; S2O32-; Làm mất màu I2

BÀI 2 XÁC ĐỊNH CÁC CATION NHÓM I

(Ag+, Pb2+, Hg2 2+)

MỤC TIÊU

1 Trình bày được tên, công thức hóa học của TT nhóm, TT cation, hiện tượng đặc trưng khi cation nhóm I tác dụng các TT đó và viết phương trình ion để minh họa

2 Thao tác đúng kỹ thuật thử và xác định cation nhóm I

1 Thuốc thử nhóm

1.1 Thuốc thử nhóm

Các cation nhóm này có khả năng tạo kết tủa với hầu hết các acid (trừ HNO3 ) nhưng chỉ có HCl 6N thì tạo tủa với nhóm này mà không tạo tủa với các cation nhóm khác Vì thế acid hydrocloric nồng độ 6M (HCl 6M) chính là thuốc thử để tách nhóm cation Ag+, Pb2+, Hg22+ ra khỏi các cation khác Các cation nhóm I tác dụng với acid hydrocloric 6M tạo thành các kết tủa trắng, các kết tủa này có tính chất khác nhau trong amoni hydroxyd (NH4OH)

2.1 Thuốc thử của ion Ag+ :Với các dung dịch của

2.1.1 Kali cromat (K 2 CrO 4 ): Ag+ tạo ra kết tủa đỏ thẫm

2.1.2 Kali iodid (KI): Ag+ tạo kết tủa vàng nhạt

Ag+ + KI = AgI + K+

2.1.3 Natri carbonat (Na 2 CO 3 ): tạo ra kết tủa trắng, để lâu hóa xám (do

phân hủy thành Ag2O)

2.2 Thuốc thử của ion Pb 2+

2.2.1 Amoni sulfur [(NH 4 ) 2 S] hay hydrosulfur (H 2 S): Pb2+ tạo ra kết tủa đen

2.3 Thuốc thử của ion Hg 2 2+

2.3.1 Amoni hydroxyd: Hg22+ tạo ra kết tủa xám đen (Hgo nguyên tố)

HCL loãng AgCltrắng, tan

trong NH4OH dư

do tạo phức [Ag(NH3)2]+

PbCl2trắng,tan trong nước nóng

HgCl2trắng, tác dụng với NH4OH tạo Hg0 + NH2HgCl

Ag2Ođen Pb(OH)2trắng, tan

trong kiềm dư, tạo PbO22-

K2CrO4 Ag2CrO4đỏ nâu PbCrO4vàng tan

trong kiềm dư

HgCrO4đỏ

nước nóng

Hg2I2vàng, xanh,nếu dư thuốc thử sẽ tạo thành HgI42- +

Hg0

CÂU HỎI ÔN TẬP

1 Trình bày tên, công thức hóa học của TT nhóm, hiện tượng đặc trưng khi cation nhóm I tác dụng với TT nhóm và viết phương trình ion minh họa?

2 Kể tên, công thức hóa học, hiện tượng đặc trưng của các TT xác định ion

Ag+, Pb2+, Hg22+ và viết phương trình ion minh họa

3 Kể tên các thuốc thử giống nhau của ion Ag+, Pb2+, Hg22+ và hiện tượng khác nhau khi các TT đó tác dụng với ion Ag+, Pb2+, Hg22+?

4 Hãy sử dụng bảng kiểm “có – không” để tự kiểm tra kỹ thuật thử và xác định cation nhóm I?

Bài 3 XÁC ĐỊNH CATION NHÓM II

(Ba2+, Ca2+)

MỤC TIÊU

1 Trình bày được tên, công thức hóa học của TT nhóm, hiện tượng đặc trưng khi cation nhóm II tác dụng với TT nhóm và viết phương trình ion để minh họa

2 Kể được tên, công thức hóa học, hiện tượng đặc trưng của TT xác định cation Ba2+, Ca2+ và viết phương trình ion để minh họa

3 Thao tác đúng kỹ thuật thử cation nhóm II với các TT của chúng và xác định đúng cation nhóm I, II

độ cao Ca2+ có thể tạo tủa với SO42- mà không cần môi trường aceton hoặc ethanol 960

1.2 Phương trình ion

Ba2+ + H2SO4 = BaSO4 + 2H+

Ca2+ + H2SO4 = CaSO4 + 2H+

2 Thuốc thử cation

2.1 Thuốc thử của ion Ba 2+ : với các dung dịch của

2.1.1 Kali cromat: Ba2+ tạo ra kết tủa màu vàng tươi, tủa này không tan trong NaOH 3M và CH3COOH

2.1.2 Acid sulfuric/ KMnO 4 : Ba2+ tạo tủa barisulfat trong môi trường thuốc tím, tủa bari sulfat hấp phụ màu của thuốc tím nên có màu hồng Sau đó dùng nứơc oxy già H2SO4 để khử màu tím hồng của dung dịch, còn phần tủa vẫn màu hồng (Phản ứng Voller)

Ba2+ + H2SO4 = BaSO4 + 2H+

5H2O2 + 2KMnO4 + 3 H2SO4 = K2SO4 + 2 MnSO4 + 5O2 + 8H2O

2.1.3 Natri carbonat: Ba2+ tạo ra kết tủa trắng

Ba2+ + Na2CO3 = BaCO3 + 2Na+

2.2 Thuốc thử của ion Ca 2+ : với các dung dịch của

2.2.1.Amoni oxalat [(NH 4 ) 2 C 2 O 4 ]: Ca2+ tạo ra kết tủa trắng, tủa này không tan trong CH3COOH, tan trong HNO3, HCl, H2SO4

CÂU HỎI ÔN TẬP

1 Trình bày tên, công thức hóa học của TT nhóm, hiện tượng đặc trưng khi cation nhóm II tác dụng với TT nhóm và viết phương trình ion để minh họa?

2 Kể tên, công thức hóa học, hiện tượng đặc trưng của TT xác định ion Ba2+, ion Ca2+ và viết phương trình ion để minh họa?

3 So sánh sự giống nhau và khác nhau giữa ion Ba2+, ion Ca2+ khi tác dụng với TT amoni oxalat, từ đó rút ra kết luận?

4 Hãy điền các công thức hóa học hoặc các từ , câu đúng vào các dòng tương ứng với các ion trong bảng sau:

5 Hãy sử dụng bảng kiểm “có – không” để tự kiểm tra kỹ thuật thử các cation nhóm II với các TT của chúng và xác định cation nhóm I, II?

BÀI 4 CATION NHÓM III (Al3+, Cr3+, Zn2+)

Mục tiêu

1 Trình bày được tên, công thức hóa học của thuốc thử nhóm, thuốc thử

cation, hiện tượng đặc trưng khi cation nhóm III tác dụng với các nhóm

thuốc thử đó và viết được các phương trình ion để minh họa

2 Biết cách xác định các ion nhóm III từ hỗn hợp các cation nhóm I, II, và

nhóm III Và trong các hổn hợp ion bất kỳ

1 ĐẶC ĐIỂM

Các cation nhóm III phản ứng với kiềm tạo kết tủa hydroxyt màu trắng Al(OH)3, Cr(OH)3 và Zn(OH)2 Tủa tan trong kiềm thừa để tạo thành aluminat (AlO2-), cromit (CrO2), zincat (ZnO22-) NaOH dư là thuốc thử nhóm của cation nhóm III Trong dung dịch Zn2+, Al3+ không màu, Cr3+ có màu xanh tím Zn2+ tồn tại dưới 2 dạng Zn2+ và ZnO22- , Al3+ tồn tại dưới dạng

Al3+ hay AlO2- , Cr3+ dạng cation, kết tủa Cr(OH)3 ở pH = 5, tan trong môi trường kiềm dư Ở pH = 12,5 cho cromit màu xanh đen

2 PHẢN ỨNG CHUNG

TÁC DỤNG VỚI KIỀM NATRI VÀ KALI

Cho kết tủa hydroxyd màu trắng

Al3+ + 3NaOH Al(OH)3  + 3Na+

Cr3+ + 3NaOH Cr(OH)3  + 3Na+

Zn2+ + 2NaOH Zn(OH)2  + 2Na+Các hydroxyd có tính lưỡng tính, tan trong kiềm thể hiện tính acid

Al(OH)3  + OH- AlO2- + 2H2O

Cr(OH)3  + OH- CrO2- + 2H2O Zn(OH)2  + OH- ZnO2- + 2H2O

Và tan trong acid, trường hợp này các hydroxyd thể hiện một base

Al3+ ra khỏi hỗn hợp cation nhóm III

Với thuốc thử nhóm Aluminon (amoni aurintricarboxylat)

Tạo muối nội phức có màu đỏ Tùy nồng độ của Al3+ sẽ có tủa bông đỏ hay dung dịch màu đỏ Phản ứng thực hiện trong môi trường acid yếu pH = 4 – 5 với đệm acetat – acetic

Al3+ + aluminon + đệm acetat tủa bông đỏ

3.2 ION Cr 3+

3.2.1 Với NaOH

Tạo tủa hydroxyd crom màu xanh đen

Cr3+ + 3NaOH Cr(OH)3  + 3Na+Hydroxyd crom tan trong lượng thừa NaOH tạo thành cromit màu xanh nhạt

Cr(OH)3 + NaOH NaCrO2 +2H2O

Cromit khi đun sôi sẽ bị thủy phân cho lại tủa hydroxyd cromit

3.3 ION Zn 2+

3.3.1 Với NaOH

Ion Zn2+ phản ứng với NaOH cho tủa kẽm hydroxyd, tủa tan trong kiềm dư tạo thành zincat không màu

Zn2+ + 2NaOH Zn(OH)2 + 2Na+

Zn(OH)2  + 2NaOH Na2ZnO2 + 2H2O

3.3.2 Với NH 4 OH

Tạo thành Zn(OH)2 tan trong lượng thừa NH4OH tạo thành phức [Zn(NH3)4] Phản ứng này dùng để tách nhôm ra khỏi hỗn hợp có kẽm trong cation nhóm III

3.3.3 Với thuốc thử M.T.A(MercuriThiocyanatAmoni)(NH 4 ) 2 [Hg(SCN) 4 ]

Trong môi trường trung tính hay acid nhẹ, ion Zn2+ cho tủa Zn[Hg(SCN)4] màu trắng Nếu thêm vào dung dịch Zn2+ 1 giọt Cu2+, khi cho M.T.A vào sẽ tạo thành tủa tím sim

Zn2+ + Cu2+ + 2[Hg(SCN)4]2- ZnCu[Hg(SCN)4]2 

Màu của tủa tùy thuộc vào lượng Cu2+ thêm vào

− Ít Cu2+ tím nhạt

− Hơi thừa tím đen

− Thừa nhiều xanh vàng của Cu2+

CÂU HỎI ÔN TẬP

1 Nêu đặc tính quan trọng nhất của cation nhóm III?

2 Viết công thức hóa học, phản ứng đặc trưng của các ion , Al3+, Cr3+, Zn2+

3 So sánh sự giống và khác nhau của các ion Al3+, Zn2+ khi tác dụng với các thuốc thử và viết phương trình ion để minh họa?

4 So sánh sự giống và khác nhau của các ion của các ion Al3+, Cr3+ khi tác dụng với các thuốc thử và viết phương trình ion để minh họa?

5 Hoàn thành các phương trình phản ứng sau:

2 Biết cách phân tích các ion nhóm IV từ hỗn hợp các cation nhóm I, II, III

Trong dung dịch các ion không màu trừ Fe3+ có màu vàng nâu

Tính oxy hóa – khử Các cation nhóm IV tham gia phản ứng với oxy hóa khử

3.1.1 Với NaOH

Cho tủa màu đỏ nâu, không tan trong kiềm dư, tan trong acid vô cơ

3.1.2 Với kali ferrocyanid K 4 [Fe(CN) 6 ]

Trong môi trường acid Fe3+ tạo ra kết tủa keo màu xanh phổ

Fe3+ + K4[Fe(CN)6] Fe4[Fe(CN)6]3

Phản ứng này rất nhạy, lượng tối thiểu tìm thấy (1 – 2 giọt): 0,05µg, nồng độ giới hạn 1: 1x106

3.1.3 Với kali sulfocyanat KSCN

Fe3+ tạophức màu đỏ máu Thành phần của phức thay đổi tùy theo nồng độ

Cho tủa trắng Mg(OH)2, nếu có sự hiện diện của NH4Cl thì Mg(OH)2 không kết tủa được

3.3.3 Phản ứng với Na 2 HPO 4

Mg2+ tạo với Na2HPO4 tủa vô định hình Nếu phản ứng xảy ra với sự hiện diện của NH4OH – NH4Cl sẽ cho tủa tinh thể có hình sao của MgNH4PO4, 6H2O

Mg2+ + NH4+ + PO43- NH4MgPO4 

3.3.4 Với vàng Thiazol

Trong môi trường kiềm NaOH, Mg2+ tạo với vàng thiazol tủa đỏ ánh tím

3.4.3 Với Kali Iodid

Bi3+ cho tủa đen BiI3, tủa tan trong KI thành phức [BiI4] màu đỏ cam

Bi3+ + 3KI BiI3  + 3K+

3.4.4 Với Thioure

Các muối tạo với thioure một phức màu vàng

Bi3+ +2SC(NH2)2 [Bi(NH2-CS-NH2)3]3+ dung dịch màu vàng

3.4.5 Phản ứng Stanit kiềm với SnCl 2 / NaOH

Trong phản ứng này Bi3+ bị khử thành Bi0 màu đen

2Bi3+ + 3SnO22- + 6OH 2Bi0 + 3SnO32- + H2O

CÂU HỎI ÔN TẬP

1 Trình bày tên, công thức hóa học của thuốc thử nhóm IV, nêu các hiện tượng đặc trưng khi cation nhóm IV tác dụng với thuốc thử nhóm và viết phương trình ion minh họa?

2 Viết công thức hóa học, phản ứng đặc trưng của các ion Fe2+, Mn2+, Mg2+,

Bi3+

3 Cho biết chất nào có tính oxy hóa, chất nào có tính khử, viết phương trình minh họa?

4 Áp dụng tính chất nào để tách Mg2+ ra khỏi hỗn hợp của cation IV?

5 Làm thế nào để tách cation nhóm IV ra khỏi hỗn hợp các cation?

BÀI 6 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CATION NHÓM V

(Cu2+, Co2+, Hg2+)

Mục tiêu

1 Trình bày được tên, công thức hóa học của thuốc thử nhóm, thuốc thử định tính, hiện tượng đặc trưng khi cation nhóm V tác dụng với các thuốc thử

đó và viết được phương trình ion minh họa

2 Biết cách tách nhóm V ra khỏi hỗn hợp các cation và sử dụng các phản ứng đặc trưng để nhận biết các cation nhóm này

Với KOH, NaOH

Cation nhóm V tạo thành các hydroxyd có màu khác nhau

Cu2+ + 2KOH  Cu(OH)2 ↓ Xanh lam + 2K2+

Co2+ + KOH + Cl-  CoOHCl ↓ Lam + K2+

Hg2+ + 2KOH  HgO ↓ Vàng + 2K2+ +H2O Các tủa này tan trong acid vô cơ và trong amoniac dư

Với NH 4 OH

Dung dịch amoniac dư phản ứng với cation nhóm V tạo các phức

Cu2+ + 4NH4OH  [Cu(NH3)4]2+ + 4H2O

Co2+ + 6NH4OH  [Co(NH3)6]2+ + 6H2O

Hg2+ + 4NH4OH  [Hg(NH3)4]2+ + 4H2O Các amonicat bền trừ amonicat của Cobalt, dưới tác dụng của oxy trong không khí sẽ chuyển thành Co3+ có màu đỏ tím

3 Phản ứng định tính

Ion Cu 2+

Với amoni hydroxyd: Cu2+ tạo kết tủa màu xanh lơ tan khi cho NH4OH

dư, tạo phức chất màu xanh lam

Cu2+ + 2NH4OH  Cu2(OH)22+ ↓ + 2NH4+

Cu2(OH)22+ + 8 NH4OH  2[Cu(NH3)4](OH)2 + 4H2O

Với Kali ferrocyanid: Cu2+ cho kết tủa đồng ferrocyanid màu đỏ thẫm

Co2+ + NH4OH  CoOH+  Co(OH)2

Co(OH)2 + NH4OH  [Co(NH3)4]2+ + H2O

Với NH 4 SCN: cho màu xanh đậm với Co2+ do tạo phức dễ phân hủy trong

nước và trong acid loãng, tan trong dung môi hữu cơ như aceton

Với Kali Iodid: Hg2+ phản ứng với KI cho tủa HgI2 màu đỏ cam, tan khi cho dư KI tạo phức màu vàng nhạt

Hg2+ + 2KI  HgI2↓đỏ cam+ 2K+ HgI2 + 2KI  K2[HgI4]

Phản ứng khử với SnCl 2: Hg2+ phản ứng với dung dịch SnCl2 mới pha cho tủa trắng thủy ngân I, sau đó chuyển thành Hg nguyên tố màu xám đen

Hg2+ + SnCl2  Hg2↓ + SnCl4  Hg0 ↓

Với Na 2 S 2 O 3: trong môi trường acid, khi đun nóng Na2S2O3 tạo với muối thủy ngân II kết tủa đen thủy ngân II sulfur (không tan trong acid loãng)

Hg2+ + Na2S2O3  HgS↓ đen

CÂU HỎI ÔN TẬP

1 Nêu tên, công thức hóa học của thuốc thử nhóm V, phản ứng xảy ra khi cho cation nhóm V tác dụng với thuốc thử chủa nhóm?

2 Viết công thức hóa học, hiện tượng đặc trưng và phương trình ion minh họa của các phản ứng định tính các ion Cu2+, Co2+ và Hg2+?

3 Phân biệt Cu2+ và Co2+ bằng thuốc thử nào? Viết phương trình phản ứng?

4 Làm thế nào để tách các cation nhóm V ra khỏi hỗn hợp các cation nhóm I,

II, III, IV, VI và trong dung dịch bất kỳ?

BÀI 7 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CATION NHÓM VI

(NH4 +, K+, Na+)

Mục tiêu

1 Trình bày được tính chất đặc biệt của cation nhóm VI, công thức hóa học của thuốc thử cation, hiện tượng đặc trưng khi cation nhóm VI tác dụng với các thuốc thử đó và viết được các phương ion để minh họa

2 Biết cách xác định các ion nhóm VI từ hỗn hợp các cation nhóm I, II, III,

IV, V, VI và trong hỗn hợp ion bất kỳ

3 Nêu được sự khác nhau cơ bản của cation nhóm VI với các cation 5 nhóm đầu khi tác dụng với natri cacbonat

Nội dung

1 ĐẶC TÍNH CHUNG CỦA CATION NHÓM VI

Các ion Na+, K+ là các ion kim loại kiềm, ion NH4+ do phân tử NH3 và ion H+tạo nên NH4+ không bền trong dung dịch kiềm và ở nhiệt độ cao

2 PHẢN ỨNG ĐỊNH TÍNH

2.1 ION NH 4 +

2.1.1 Với NaOH: ion NH4+ bị NaOH phân tích thành amoniac NH3, khí này bay ra có thể nhận biết bằng giấy tẩm phenolphtalein, giấy sẽ có màu hồng, hoặc dùng giấy quỳ tím sẽ hóa xanh

NH4+ + NaOH→NH3↑ + Na+ + H2O

NH3 + giấy tẩm phenolphtalein →hồng

NH3 + giấy quỳ tím → xanh

2.1.2 Với thuốc thử Nessler: trong môi trường kiềm NH4+ cho tủa màu đỏ nâu hay vàng nâu

NH4  2K2HgI42 3KOH → 7KI + 2H2O + ↓

2.2.3 Với thuốc thử acid picric: K+ cho kết tủa màu vàng

Phản ứng nhuộm màu ngọn lửa: đốt các muối K+ trên ngọn lửa không màu thì ngọn lửa sẽ có màu tím

2.3.ION Na +

2.3.1 Với thuốc thử Kontop (kẽm uranyl acetat): trong môi trường trung

tính hay acid acetic, Na+ cho tủa vàng với Kontop

NaZn(UO2)3(CH3COO)8CH3COO 9H2O→ ZnNa(UO2)3(CH3COO)9, 9H2O↓ Tinh thể vàng, hình mặt nhẫn khi soi dưới kính hiển vi

2.3.2 Phản ứng nhuộm màu ngọn lửa: đốt các muối natri trên ngọn lửa

không màu thì ngọn lửa sẽ có màu vàng Phản ứng rất nhạy nên phải rửa dây

O HgHg

NH2I

bạch kim thật sạch trước khi tiến hành phản ứng và chỉ kết luận có ion Na+khi ngọn lửa màu vàng tồn tại vài giây trở lên

CÂU HỎI ÔN TẬP

1.Trình bày tính chất chung của cation nhóm VI?

2 Gỉai thích nguyên nhân phải xác định các cation nhóm VI theo thứ tự NH4+,

BÀI 8 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CÁC ANION NHÓM I

Dùng chất oxy hóa mạnh là KMnO4 trong môi trường acid sulfuric để oxy hóa X- thành halogen tự do (X2) rồi nhận biết các halogen bằng thuốc thử đặc hiệu

Phương trình phản ứng:

10X- + 2KMnO4 + 8H2SO4 = 2MnSO4 + K2SO4 + 5X2 + 5SO42- + 8H2O Đối với Clo (Cl2): dùng thuốc thử là giấy tẩm Vilier-Fayol giấy chuyển thành màu xanh tím

Đối với Brom (Br2): dùng thuốc thử là giấy tẩm fluoressein, giấy chuyển từ màu vàng sang hồng

Đối với iod (I2): dùng thuốc thử là giấy tẩm hồ tinh bột giấy chuyển thành màu tím xanh

Các thuốc thử riêng của ion Cl - , Br - , I - :

Thuốc thử của Cl- là AgNO3: ion Cl- tác dụng với AgNO3 tạo tủa trắng tan trong NH4OH

Thuốc thử của Br- là nước clor: ion Br- bị nước clor oxy hóa thành brom Brom hòa tan trong cloroform làm cho lớp cloroform có màu vàng nâu

-Chì acetate: ion I- tác dụng với Pb(CH3COO)2 tạo ra kết tủa vàng tươi

Pb2++2I- = PbI2

Thuốc thử của ion S 2- :

Chì acetate: tạo kết tủa đen

Pb2++2S2- = PbS

Acid vô cơ mạnh: ion S2- bị các acid vô cơ mạnh (HCl,H2SO4) phân hủy tạo thành khí hydro sulfur có mùi hôi

S2- + 2H+ = H2S

BÀI 9 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ANION NHÓM II

(AsO4 3-, AsO3 3-, PO4 3-, BO3 2-, HCO3 -, CO3 2-)

MỤC TIÊU

1 Trình bày được hiện tượng đặc trưng khi anion nhóm II tác dụng với TT sơ

bộ và viết phương trình ion để minh họa

2 Trình bày được phản ứng chung xác định AsO43-, AsO33 và HCO3-, CO3

2-và viết phương trình ion để minh họa

3 Kể được tên, công thức hóa học, hiện tượng đặc trưng của TT phân biệt HCO3- và CO32-, TT của ion PO43- và viết phương trình ion để minh họa

4 Thao tác đúng kỹ thuật thử anion nhóm II với các TT và xác định anion nhóm I, II

NỘI DUNG

1 THUỐC THỬ SƠ BỘ

Bari nitrat: các anion nhóm II tác dụng với Bari nitrat đều cho tủa trắng, các

tủa này tan trong HNO3 2N, vì chúng là muối của các acid yếu nên bị acid nitric phân hủy

BO2- + Ba2+ Ba(BO2)2

AsO43- + 3Ba2+ Ba3(AsO4)2 

2AsO33- + 3Ba2+ Ba3(AsO3)2 

2PO43- + 3Ba2+ Ba3(PO4)2

CO32- + Ba2+ BaCO3 

Riêng ion HCO3- không tạo được kết tủa với Ba(NO3)2 nhưng bị phân tích thành CO32-, nên các dung dịch ion HCO3- cho tủa trắng với Ba(NO3)2

Bạc nitrat: các ion nhóm II tác dụng với AgNO3 đều cho kết tủa, các tủa này tan trong HNO3

3AgNO3 + AsO33- Ag3AsO3 + 3NO3-

2.1 Phản ứng chung xác định AsO 4 3- và AsO 3 3- : dùng hydrogen mới sinh

(do Zn + H2SO4 2N) để khử AsO43-, AsO33- thành khí hydroarsenid (AsH3), khí AsH3 bay lên gặp giấy tẩm AgNO3 làm cho giấy có màu đen

Zn + H2SO4 ZnSO4 + 2H0

3H+ + AsO33- + 6H0 AsH3 + 3H2O

3H+ + AsO43- + 8H0 AsH3 + 4H2O

Phân biệt AsO33- và AsO43- phải dựa vào phản ứng với AgNO3

2.2 Phản ứng riêng của ion AsO 4 3- : ion AsO43- tác dụng với hỗn hợp MgCl2+ NH4Cl + NH4OH tạo ra muối kép MgNH4AsO4 kết tủa trắng

AsO43- + Mg2+ + NH4+ MgNH4AsO4

2.3.Thuốc thử chung của HCO 3 - và CO 3 2- :

2.3.1 Thủy ngân (II) nitrat: ion HCO3- và CO32- tác dụng với Hg(NO3)2 tạo

ra kết tủa đỏ nâu hay vàng nâu