Temat ćwiczenia:

Analiza jakościowa kationów i anionów.

Cel:

Jakościowa identyfikacja kationów i anionów.

Opis stanowiska laboratoryjnego:

Ćwiczenie było przeprowadzone na czystym i suchym stole. Do uzyskania potrzebnych danych posłużyły: probówki, pipety i odczynniki: 0,2M i 2M NaOH, H₂O₂, 0,1M KI, 0,2M i 2M NH₃*H₂O, 0,1M (NH₄)₂S, 0,1M AgNO₃, BaCl₂ (nasycony), roztwór KMnO₄, stężony i 0,1M H₂SO₄, roztwór Pb(NO₃)₂. Stężony H₂SO₄ dodawano pod digestorium.

Przebieg realizacji eksperymentu:

Do zbadania otrzymano dwa roztwory soli. Najpierw przeprowadzono identyfikację kationu, a później anionu każdej soli. Na koniec podano nazwę i wzór sumaryczny zbadanych substancji.

1. Identyfikacja kationu.

Aby zidentyfikować kation, przeprowadzono kolejno reakcje z odpowiednimi odczynnikami. Za każdym razem używano czystej probówki, do której wlewano niewielką ilość badanego roztworu. Na podstawie zaobserwowanych zjawisk zachodzących podczas reakcji wykluczano lub potwierdzano obecność określonych kationów. Kation, który pojawiał się w obserwacjach za każdym razem był szukanym kationem.

Próba 1

Dodano 0,2M NaOH, następnie 2M NaOH i na koniec H₂O_2.

Próba 2

Dodano 0,2M NH₃*H₂O, następnie 2M NH₃*H₂O.

Próba 3

Dodano 0,1M (NH₄)₂S.

Próba 4

Dodano Na₃PO₄.

Próba 5

Dodano 0,1M KI.

2. Identyfikacja anionu.

Aby zidentyfikować anion, przeprowadzono kolejno reakcje z odpowiednimi odczynnikami. Za każdym razem używano czystej probówki, do której wlewano niewielką ilość badanego roztworu. Na podstawie zaobserwowanych zjawisk zachodzących podczas reakcji wykluczano lub potwierdzano obecność określonych anionów. Anion, który pojawiał się w obserwacjach za każdym razem był szukanym anionem.

Próba 1

Dodano 0,1M AgNO_3.

Próba 2

Dodano BaCl₂.

Próba 3

Dodano KMnO₄, następnie 0,1M H₂SO₄.

Próba 4

Dodano KMnO_4, następnie stężony H₂SO₄.

Próba 5

Dodano stężony H₂SO_4.

Prezentacja i analiza wyników badań:

SÓL I

KATIONY

Odczynnik	Rodzaj reakcji	Obserwowane zjawisko	Wniosek
0,2M NaOH 2M NaOH H2O2	Reakcja jonu z wodorotlenkiem alkalicznym Reakcja redoks jonu metalu	wytrącenie się niebieskiego osadu bez zmian wytrącenie się brunatnego osadu	Obecność kationów: Co^2+, Cu^2+
0,2M NH3*H2O 2M NH3*H2O	Reakcja z amoniakiem	wytrącenie się niebieskiego osadu wytrącenie się różowo brunatnego osadu	Obecność kationów: Co^2+, Cu^2+Ni^2+
0,1M (NH4)2S	Reakcja z siarczkiem	wytrącenie się czarnego osadu	Obecność kationów: Co^2+, Cu^2+Ni^2+
0,1M Na3PO4	Reakcja z fosforanem sodu	wytrącenie się różowo-fioletowego osadu	Obecność kationów: Co^2+, Cu^2+Ni^2+ Pb^2+ Fe^2+ Fe^3+
0,1M KI	Reakcja z jodkiem	bez zmian	Obecność kationów: Co^2+, Cu^2+Ni^2+ Fe^2+ Cr^3+ Al^3+ Zn^2+ Mn^2+ Ca^2+

ANIONY

Odczynnik	Rodzaj reakcji	Obserwowane zjawisko	Wniosek
0,1M AgNO3	Reakcja z azotanem srebra	wytrącenie się białego osadu	Obecność anionów: Cl^- CO3^2- C2O4^2-
BaCl2	Reakcja z chlorkiem baru	Bez zmian	Obecność anionów: Cl^- NO3^-
KMnO4 0,1M H2SO4	Reakcja z manganianem (VII) potasu w środowisku kwaśnym	odbarwienie	Obecność anionów: Cl^-
KMnO4 stężony H2SO4	Reakcja z manganianem (VII) potasu w środowisku kwaśnym	odbarwienie	Obecność anionów: Cl^-
stężony H2SO4	Reakcja z kawasem mineralnym	Bez zmian	Obecność anionów: Cl^- C2O4^2- PO4^3- NO3^- SO4^2-

Schematy reakcji:

Co²⁺ + 2OH^- → Co(OH)₂↓

2Co(OH)₂↓ + H₂O₂ → 2Co(OH)₃↓

2Co(OH)₂↓ + 6NH₃ → [Co(NH₃₎₆]²⁺ +2OH^-

Co²⁺ + S^2- → CoS↓

Co²⁺ + PO₄³→ Co₃(PO₄)₂↓

Co²⁺ + I^-→CoI₂

Cl^- + Ag⁺→ AgCl↓

Cl^- + Ba²⁺→ BaCl₂

10Cl^- + 2MnO₄^- + 16H⁺→ 5Cl₂ + 2Mn²⁺ + 8H₂O

Cl^- + K⁺ → KCl

SÓL II

KATIONY

Odczynnik	Rodzaj reakcji	Obserwowane zjawisko	Wniosek
0,2M NaOH 2M NaOH H2O2	Reakcja jonu z wodorotlenkiem alkalicznym Reakcja redoks jonu metalu	wytrącenie się jasnozielonego osadu bez zmian wytrącenie się osadu	Obecność kationów: Ni^2+
0,2M NH3*H2O 2M NH3*H2O	Reakcja z amoniakiem	wytrącenie się jasnozielonego osadu bez zmian	Obecność kationów: Ni^2+
0,1M (NH4)2S	Reakcja z siarczkiem	wytrącenie się czarnego osadu	Obecność kationów: Ni^2+
0,1M Na3PO4	Reakcja z fosforanem sodu	wytrącenie się zielonego osadu	Obecność kationów: Ni^2+
0,1M KI	Reakcja z jodkiem	Bez zmian	Obecność kationów: Ni^2+

ANIONY

Odczynnik	Rodzaj reakcji	Obserwowane zjawisko	Wniosek
0,1M AgNO3	Reakcja z azotanem srebra	bez zmian	Obecność anionów: NO3^- SO4^2^-
BaCl2	Reakcja z chlorkiem baru	wytrącenie się białego osadu	Obecność anionów: CO3^2- C2O4^2- PO4^3- S^2- SO4^2-
KMnO4 0,1M H2SO4	Reakcja z manganianem (VII) potasu w środowisku kwaśnym	bez zmian	Obecność anionów: NO3^- SO4^2- CO3^2- PO4^3- S^2-
KMnO4 stężony H2SO4	Reakcja z manganianem (VII) potasu w środowisku kwaśnym	bez zmian	Obecność anionów: NO3^- SO4^2- CO3^2- PO4^3- S^2-
stężony H2SO4	Reakcja z kawasem mineralnym	bez zmian	Obecność anionów: Cl^- C2O4^2- PO4^3- NO3^- SO4^2-
Reakcja indywidualna	Reakcja z azotanem (V) ołowiu	wytrącenie się białego osadu	Obecność anionów: SO4^2-

Schematy reakcji:

Ni²⁺ + 2OH^- → Ni(OH)₂↓

2Ni(OH)₂↓ + H₂O₂ → 2Ni(OH)₃↓

2Ni(OH)₂↓ + 6NH₃ → [Ni(NH₃₎₆]²⁺ +2OH^-

Ni²⁺ + S^2- → NiS↓

Ni²⁺ + PO₄³→ Ni₃(PO₄)₂↓

Ni²⁺ + I^-→NiI₂

SO₄^2- + Ag⁺→ Ag₂SO₄↓

SO₄^2-+ Ba²⁺→ Ba SO₄↓

SO₄^2-+ K⁺ → K₂SO₄

SO₄^2- + Pb²⁺ → PbSO₄↓

Wnioski:

Na podstawie przeprowadzonych reakcji stwierdzono, że sole składają się z następujących jonów:

SÓL I

Kation: Co²⁺

Anion: Cl^-

Nazwa: chlorek kobaltu

Wzór: CoCl₂

Sól nr IV

SÓL II

Kation: Ni²⁺

Anion: SO₄^2-

Nazwa: siarczan (VI) niklu

Wzór: NiSO₄

Sól nr VII

---