Chương 4: PHÂN TÍCH CÁC ANION TRONG DUNG DỊCH NƯỚC THEO HỆ THỐNG AXIT – BAZ

, Co2+ Ni2+ Cd2+ Hg2+ Thuốc thử nhóm này là dung dịch NH 3 đặc.

Chương 4: PHÂN TÍCH CÁC ANION TRONG DUNG DỊCH NƯỚC THEO HỆ THỐNG AXIT – BAZ

NƯỚC THEO HỆ THỐNG AXIT – BAZ

4.1. Nhóm 1: gồm các anion halogenua: Cl-, Br^-, I^-, S^2-, CN^-, SCN^-,... SCN^-,...

Anion nhóm 1 tạo kết tủa không tan trong HNO₃ với thuốc thử AgNO₃ và không tạo kết tủa với Ba2+

.

4.1.1. Tính chất chủ yếu của anion nhóm 1

Tính chất chủ yếu của anion nhóm 1 được trình bày ở bảng sau:

Anion

Thuốc thử ^Cl

- Br^- I^- S^-

AgNO₃/ HNO₃ ^AgCl2

trắng AgBr trắng ngà ^AgI  vàng ^Ag2S màu đen Kết tủa của Ag+ trong NH₃ Tan, tạo phức [Ag(NH₃)₂]⁺ Tan, tạo phức

[Ag(NH₃)₂]^{+ Không tan Không tan} Nước Clo của

Ag⁺ trong dung môi hữu cơ

Không ^{Có màu bàng} nhạt do Br₂ Có màu đỏ tím do I₂ bị đẩy ra Không KMnO₄, K₂Cr₂O₇ ^Không Giải phóng Br₂ ^{I2 thoát ra} Giải phóng S tự do Chất khử KNO2

hoặc NaNO₂ ^{Không Không I2 thoát ra Không}

Dung dịch Pb2+ PbCl₂ trắng AgBr₂ trắng

PbI₂ vàng, tan trong nước nóng

PbS đen

HCl Không Không Không H₂S thối

Na₂[Fe(CN)₅NO

] trong kiềm ^{Không Không Không}

Tạo phức [Fe(CN)₅NO]

SVTH: Nhóm 6 – Lớp ĐHPT8A Trang 45

4.1.2. Phân tích một số anion nhóm 1

a. Kiểm tra sơ bộ

Axit hóa dung dịch mẫu bằng HNO3 2N sau đó thêm từ từ thuốc thử AgNO_3. Nếu có S2- thì kết tủa Ag₂S màu đen xuất hiện, nếu có I- thì có kết tủa vàng xuất hiện, Nếu có Br- thì có kết tủa AgBr ngà trắng xuất hiện và cuối cùng nếu có mặt Cl-

thì có kết tùa trắng AgCl xuất hiện.

b. Phát hiện anion S2-

- Cách 1: Tẩm ướt giấy lọc bằng dung dịch Pb(CH3COO)₂ trong kiềm dư, sau đó nhỏ giọt dung dịch lên tờ giấylọc, nếu có S2-

thì giấy lọc xuất hiện vết loang đen của PbS.

- Cách 2: Cho HCl vào dung dịch mẫu, nếu có S2-

thì H₂S sẽ bốc lên có mùi trứng thối đặc trưng. Nếu cho hơi của H₂S tiếp xúc với giấy lọc có tẩm Pb²⁺ thì có vết đen xuất hiện.

c. Phát hiện I-

Tẩm hồ tinh bột (dung dịch 1% trong nước) lên giấy lọc, sau đó thêm 1 giọt dung dịch HCl 2N, 2 giọi dung dịch HNO₂ và 1 giọt dung dịch mẫu. Nếu giấy lọc xuất hiện màu xanh là có I-

, vì I₂ giải phóng ra tác dụng với hồ tinh bột có màu xanh.

2 2 4 2 2

2 2 2

I_ NO _ H_I _ NO_ H O

d. Phát hiện Br-

Lấy 1 ml dung dịch mẫu cho vào ống nghiệm, sau đó cho thêm 1 ml H2SO₄ và 2ml Benzen rồi thêm 2-3 giọt nước Clo, nếu có màu vàng trên lớp benzen thì có Br-. Nếu có mặt I^- thì đầu tiên I₂ giải phóng ra sẽ làm lớp benzen có màu đỏ nâu, ta thêm tiếp vào 2-3 giọt nước clo, lắc kĩ thì màu nâu đỏ biến mất, màu vàng xuất hiện chứng tỏ có Br-

e. Phát hiện Cl-

Axit hóa dung dịch mẫu bằng HNO3 6N, sau đó thêm AgNO₃, đun sôi, kết tủa sẽ xuất hiện, tách và rửa sạch kết tủa. Hòa tan hoàn toàn bằng NH₃ 1/1, nếu

SVTH: Nhóm 6 – Lớp ĐHPT8A Trang 46

còn kết tủa thì tách ra, lấy phần dịch tiến hành axit hóa bằng HNO₃, nếu lấy kết tủa trắng tách ra là có Cl-

4.2. Nhóm 2: gồm các anion: SO₄2-, SO₄^2-, S₂O₃^2-, PO₄^2-, CrO₄^2-, Cr₂O₇^2-, SiO₃^2-, BO^2-, B₄O₇^2-,... SiO₃^2-, BO^2-, B₄O₇^2-,...

Anion nhóm 2 tạo kết tủa với Ag⁺ và Ba²⁺, kết tủa tan trong HNO3.

4.2.1. Tính chất của anion nhóm 2

a. Với thuốc thử BaCl₂

Anion nhóm 2 tác dụng với thuốc thử tạo thành hợp chất ít tan, Dựa vào độ tan, người ta chia anion nhóm 3 làm 3 phân nhóm nhỏ:

- Phân nhóm 1: Tạo kết tủa không tan trong nước và không tan trong CH₃COOH loãng, HNO₃ loãng gồm các anion: SO₄2-, SiF₆, IO₃-.

- Phân nhóm 2: Tạo kết tủa không tan trong nước và CH₃COOH nhưng tan trong HNO₃ loãng, gồm các anion: CrO₄^2-, SO₃^2-, S₂O₃^2-.

- Phân nhóm 3: Tọa kết tủa kém tan trong nước, nhưng tan trong CH3COOH và HNO₃ loãng gồm: PO₄^2-, AsO₄^3-, CO₃^2-, SiO₃^2-, BO₂^-, B₄O₇^2-.

b. Với thuốc thử AgNO₃:

- Với thuốc thử AgNO3 tạo kết tủa với anion nhóm 2 không tan trong nước nhưng tan trong dung dịch NH₃ và HNO₃ loãng.

- Đa số các kết tủa có màu trắng và một số ít có màu khác biệt: + Màu trắng: Ag₂SO₃, Ag₂S₂O₃, Ag₂CO₃, Ag₂SiO₃,...

+ Màu vàng: Ag₃PO₄, Ag₃AsO₃,... + Màu đỏ gạch: Ag2CrO₄

+ Màu đỏ: Ag₂Cr₂O₇

+ Màu nâu: Ag₃AsO₄, Ag₃[Fe(CN)₆].

4.2.2. Phân tích một số anion nhóm 2:

a. Phát hiện SO₄2-

Kiểm tra môi trường dung dịch mẫu, nếu thấy axit thì tiến hành trung hòa bằng Ba(OH)2, thêm thuốc thử BaCl2 nếu thấy kết tủa thì có anion nhóm 2. Lọc,

SVTH: Nhóm 6 – Lớp ĐHPT8A Trang 47

rửa sạch kết tủa, sau đó hòa tan bằng HNO₃ nếu kết tủa không hết là không có SO₄^2-, nếu không tan hết và không phải dạng keo là anion nhóm 2 có cả SO₄2-.

b. Phát hiện S2O₃^2-

- Bằng phản ứng với thuốc thử KMnO₄ trong môi trường H₂SO₄ 2N, nếu có S₂O₃^2- thì màu tím sẽ bị mất.

- Cho dung dịch mẫu tác dụng với AgNO₃ sẽ được kết tủa trắng xuất hiện là Ag₂S₂O₃. Nếu gia nhiệt sẽ thấy kết tủa đen của Ag₂S tức là có S₂O₃^2-

c. Phát hiện SO3^2-

Cho dung dịch mẫu tác dụng với thuốc thử Sr(NO₃)₂ 2N để được kết tùa SrCO₃ (ion S₂O₃^2- không cho kết tủa nếu có mặt). Tách và rửa kết tủa bằng nước nóng. Thêm 1-2 giọi dung dịch I₂ 0,1N nếu thấy mất màu I₂ là có SO₃^2-

d. Phát hiện CO₃2-

Cho dung dịch mẫu tác dụng với axit vô cơ (HCl, HNO₃) nếu thấy khí bốc lên ta cho đi qua dung dịch Ba(OH)2 hay Ca(OH)₂, có kết tủa trắng xuất hiện thì có anion CO₃^2-.

e. Phát hiện anion PO₄3-

- Tốt nhất là cho tác dụng với thuốc thử hỗn hợp Magie, nếu có kết tủa trằng NH₄MgPO₄ là có ion PO₄^3-.

- Dùng thuốc thử amoni molipdat (NH4)₂MoO₄ trong môi trường HNO₃, nếu có kết tủa vàng là có mặt PO₄3-.

f. Phát hiện BO₂-

- Dùng hỗn hợp rượu CH3OH và H₂SO₄ đặc: Cô cạn dung dịch mẫu sau đó tẩm rượu metylic CH₃OH và thêm H₂SO₄ đặc:

hợp chất B(CH₃O)₃ là eterboric, nếu cho nên ngọn lửa thì ngọn lửa sẽ bị nhuộm màu xanh tức là có ion BO2^-

g. Phát hiện SiO₃2-

Tốt nhất là dùng axit vô cơ cho vào dung dịch mẫu, nếu có kết tủa dạng keo thì chắc chắn có SiO3^2-.

SVTH: Nhóm 6 – Lớp ĐHPT8A Trang 48

4.3. Nhóm 3: gồm các anion NO₃-

, NO₂^-, (SO₄^2-),...

Anion nhóm 3 không tạo kết tủa với cà hai cation Ag+ và Ba²⁺. Trong đó SO₄^2- là trường hợp đặc biệt của anion nhóm 2 vì BaSO₄ không tan trong HNỎ₃ và Ag₂SO₄ chỉ kết tủa ở nồng độ lớn (T = 1,6.10^-5).

4.3.1. Phản ứng của nhóm anion NO-2 2

Axit HNO₂ là axit yếu không bền. Nếu axit hóa dung dịch chứa ion NO₂^- và gia nhiệt thì HNO₂ sẽ phân hủy.

3HNO₂ → HNO3 + 2NO + H₂O

Các muối nitric đa số tan tốt trong nước, kém tan chỉ có AgNO₂.

a. Với thuốc thử KI

Trong môi trường axit nhẹ NO₂^- tác dụng với I^- giải phóng I2 làm cho Dung dịch có màu nâu tím

2NO₂ + 2I^- + 4H⁺ → 2NO + I₂ + 2H₂O b. Với thuốc thử Diphenylamin

Trong môi trường axit H2SO4, nếu có NO2- sẽ tác dụng với thuốc thử Dephenylamin có màu xanh tím đặc trưng.

c. Với thuốc thử α – Naftyl amin.

Trong môi trường axit H₂SO₄ , ion NO₂^- phản ứng điazo hóa với thuốc thử làm cho dung dịch có màu đỏ tím ( hay đỏ Anh Đào ).

4.3.2. Phản ứng của NO₃-

Axit HNO₃ là axit mạnh có tính oxi hóa, các muối nitrat hầu hết tan tốt trong nước

a. Với thuốc thử Diphenylamin

Cho một lượng nhỏ diphenylamine vào 1ml H₂SO₄ đặc sau đó cho dung dịch mẫu vào, nếu có ion NO3^- thì dung dịch có màu xanh tím đặc trưng.

b. Phản ứng nitro hóa.

Đun cạn 1ml dung dịch mẫu, cho thêm vào cặn khô 1ml H₂SO₄ đặc, 1ml benzen và khuấy, dằm cẩn thận. Sau khi hỗn hợp chia thành 2 lớp ta lấy 1 giọt ở

SVTH: Nhóm 6 – Lớp ĐHPT8A Trang 49

lớp dung môi benzen cho lên giấy lọc và để cho tự bốc hơi. Nếu có NO₃- ta sẽ ngửi thấy mùi đặc trưng của nitro benzen bốc lên.

4.3.3. Phân tích định tính anion nhóm 3

a. Phát hiện anion NO₂^- :

Dùng phản ứng thuốc thử KI trong môi trường axit , nếu có NO2^- thì dung dịch có màu tím.

b. Phát hiện anion NO₃-.

- Nếu trong mẫu không có ion NO₂- thì ta dùng thuốc thử diphenylamine nếu dung dịch màu xanh tím là có NO₃-

.

- Nếu trong dung dịch có mẫu NO₂- thì phải loại NO₂^- bằng cách đun dung dịch mẫu với NH₄Cl :

NaNO₂ + NH₄Cl  N₂^- + NaCl + H₂O

Hoặc dùng Urea trong môi trường axit :

2HNO₂ + CO(NH₂)₂  2N₂^- + CO₂+ H₂O

Dung dịch sau khi loại NO₂- cho tác dụng với Diphenylamin , nếu xuất hiện màu xanh tím là có NO₃^-.