Зачётная задача по "Аналитической химии"

Исследуемый объект

Реагент

Наблюдения

Выводы

Возможный состав фаз после разделения

Раствор

Осадок

Образец

2M HCl, нагревание

Раствор окрасился в насыщеный желтый цвет, остался бело-серый осадок

Раствор 1

Fe3+, Al3+, Mg2+,Ca2+, Mn2+, Cr3+.

Осадок1

SiO2

Раствор 1

K4[Fe(CN)6]

Выпадение синего осадка

Есть Fe3+

Раствор 1

NH4SCN

Интенсивное красное окрашивание

Есть Fe3+

Раствор 1

СH3СООH, 0,05M ЭДТА, нагревание

Фиолетовое окрашивание

Есть Cr3+

Раствор 1

2M NaOH, 3% H2O2

Осадок бурого цвета

Раствор 2

[Al(OH)4]+, CrO42+

Осадок2

Fe2O3, Mg(OH)2, Ca(OH)2, Mn(OH)2

Раствор 2

Ализарин, рН 5

Осадок ярко-красного цвета

Есть Al3+

Осадок 2

2M HNO3

Осадок растворяется полностью

Раствор 3

Fe3+, Mg2+, Ca2+, Mn2+

Раствор 3

твердый NaBiO3

Слегка

розовое  окрашивание

Есть Mn2+

Раствор 3

2 M HCl, Na2HPO4, NH3

Осадок не выпал

Отсутствие Mg2+

Раствор 3

H2SO4 (1:4), микрокристаллоскопическая реакция

По краям капли образовались игольчатые кристаллы

Есть Ca2+

Метод

Суть метода

Комментарии

1

2

3

Осаждение в виде гидроксида [?]

[Fe(H2O)6]3+ + 3 H2O = [Fe(OH)3(H2O)3] ↓ + 3 H3O+.

Железо осаждают в виде гидро-ксида добавлением аммиака (уротропина, гидрата гидразина или ацетата аммония),

 Кs0 = 4,0∙10-38

pH полного осаждения 2,3 - 4,1

Осаждаемая форма: [Fe(OH)3(H2O)3]

Гравиметрическая форма: Fe2O3 FFe=0,6994 (800oС)

Прокаливание осадка при температуре

около 1200OC может привести к погрешностям за счет реакции:

6 Fe2O3→ 4Fe3O4 + O2.

Если исследуемый раствор содержит Fe(II), то его предварительно окисляют азотной кислотой.

Определению мешают:

фосфат, ванадат, арсенат и силикат,

а также анионы, образующие растворимые комплексы (оксалат, фторид и цитрат).

Осаждение купфероном [?]

Fe3+ + 3C6H5N2O2- = Fe(C6H5N2O2)3↓

Кs0 = 7,4∙10-40

Осадитель: купферон C6H5N(NO)ONH4

Осаждаемая форма: Fe(C6H5N2O2)3

Гравиметрическая форма: Fe2O3 (700oС)

Фактор пересчета Fe(C6H5N202)3 на Fe — 0.1094.

Осадок промывают холодной водой, затем несколько раз раствором аммиака для удаления избытка осадителя, после

чего снова промывают водой. Фильтр с осадком прокаливают в платиновом тигле.

Избыток кислоты не мешает определению. Для отделения от Cr, Ni, Со и Zn осадок первый раз промывают водой с добавлением соляной кислоты.

1

2

3

Осаждение

8-гидрокси-хинолином [?]

Fe3+ + 3HC9H6ON =Fe(C9H6ON)3↓ + 3H+, Кs0 = 3,1∙10-44

Осаждаемая форма: Fe(C9H6ON)3

Гравиметрическая форма: Fe(C9H6ON)3 (120°С)

Fe203 (700°С)

Осаждают избытком 4%-ного ацетатного

или этанольного (можно в ацетоне )

раствора 8 – НОх

Определению мешают ионы, которые образуют с 8- НОх малорастворимые осадки (Al3+, Cd2+, Co2+, Hg2+, Mn2+, Ni2+ и др.).

Осаждение 1-нитрозо -2-нафтолом [?]

Fe3+ +3C10H6(NO)OH = Fe(C10H6(NO)O)3↓ +ЗН +

Осадитель: нитрозо-2-нафтол (C10H6(NO)OH)

Осаждаемая форма: Fe(C10H6(NO)O)3

Гравиметрическая форма: Fe2O3

Раствор, содержащий Fe3+, упаривают

до малого объема и нейтрализуют

аммиаком до начала образования осадка. Осадок растворяют в нескольких каплях НС1(1:1). Для осаждения добавляют

избыток 2%-ного раствора 1-нитрозо-2-нафтола в 50%-ной СН3СООН при перемешивании на холоду (20 °С ).

Через 6- 8 ч осадок отфильтровывают и промывают 50%-ной уксусной кислотой,

а затем холодной водой. Осадок

переносят с фильтром в фарфоровый

тигель, добавляют равное количество щавелевой кислоты, осторожно сушат и озоляют.

Метод

Суть метода

Комментарии

Комплексоно-метрия [?]

Fe3+ + H5Y+=FeHY+4H+       lgβ = 25,1

Индикаторы - тайрон, салициловая, сульфосалициловая кислоты, гидроксамовые кислоты. В водном растворе эти индикаторы бесцветны, но образуют с железом(III) интенсивно окрашенные комплексы.

 Титрование проводят при pH 2-4 в горячем растворе

Определению мешают ионы, образующие в этих условиях устойчивые комплексы с ЭДТА

Метод

Суть метода

Комментарии

Перманганатометрия

[?]

5Fe2++МnO4-+ 8Н+= 5Fe3++Мn2++4Н2O

E0(Fe3+/Fe2+) = 0,77 В

E0(MnO4-/Mn2+) = 1,51 В

 Сернокислый раствор Fe2+ титруют раствором КМnO4 на холоду (можно при нагревании) до появления устойчивого оранжевого окрашивания

Индикатор: КМnO4

Для предотвращения протекания индуцированной реакции перманганата калия с хлорид-ионами вводят защитную смесь Рейнгарда-Циммермана (конц. H2SO4, конц. H3PO4, MnSO4)

 КМnO4 стандартизируют по Na2C2O4

Дихроматометрия [?]

6Fe2+ + Сг2O72+ + 14H+ = 6Fe3+ + 2Сг3+ + 2Н2O

E0(Fe3+/Fe2+) = 0,77 В

E0(Cr2O72-, H+/Cr3+) = 1,33 В

Индикатор: дифениламин

 В процессе титрования повышается концентрация ионов Fe3+, и следовательно, возрастает потенциал системы Fe3+/Fe2+, что приводит к преждевременному изменению окраски дифениламина. При прибавлении к раствору фосфорной кислоты потенциал системы снижается вследствие образования комплексных ионов. Таким образом, устраняется влияние ионов Fe3+ и отчетливый переход окраски наступает точно в эквивалентной точке титрования.

При определении железа этим методом не мешает присутствие в растворе органических примесей и до 2-3% соляной кислоты. Ценно также то, что раствор дихромата калия является первичным стандартом

Метод

Суть метода

Комментарии

Титанометрия [?]

Fe3+ + Ti3+ = Fe2+ + Ti4+                             

E0(Fe3+/Fe2+) = 0,77 В

E0(TiO2+, H+/Ti3+) = 0,10 В

Метод основан    на   восстановлении трехвалентного  железа  раствором  трехвалентного титана.  Индикатор: роданид аммония или калия.

На  определение железа  по  этому методу  требуется  меньше  времени,  чем  по предыдущим,  так  как  титанометрический  метод  не требует предварительного восстановления трехвалентного железа до двухвалентного. С другой  стороны, растворы трехвалентного титана легко окисляются  на воздухе и их необходимо хранить в атмосфере инертного газа. Определению  железа по этому  методу  мешают окислители  (азотная кислота, пероксид водорода, персульфаты и другие), медь (II), вольфрам и ванадий.

Меркуратный метод [?]

Fe3+ + Hg+ = Fe2+ + Hg2+               Трехвалентное железо титруют раствором нитрата одновалентной ртути при комнатной температуре в присутствии азотной кислоты. Индикатор: роданид аммония.

Определению  железа  по  этому  методу  мешает  присутствие  ионов  хлора, которые с солями ртути образуют малорастворимые соединения. Присутствие соляной   кислоты   в   количестве   даже 1% значительно   завышает   результат определения железа. Недостатком  метода  является  применение  дорогого  и  ядовитого  реактива-нитрата ртути (I).

Титрование солью двухвалентного олова

[?]

2Fe3+ +SnCl2+ 2Сl- = 2Fe2++SnCl2

Трехвалентное железо титруют раствором хлорида двухвалентного олова. Индикатор : какотелин, окрашивающий раствор в фиолетовый цвет при восстановлении небольшим избытком реактива.

Титрование проводят в горячем растворе соляной кислоты.

Преимуществами    этого    метода    являются    простота    выполнения    и

Метод

Суть метода

Комментарии

Осаждение в виде 8-гидроксихинолината алюминия [2]

Осадитель:  8-оксихинолин (pH>5,2)

Кs0 = 1,03*10-29

Гравиметрическая форма: Al(C9H6ON)3

Требуется маскировать металлы, которые образуют с 8-оксихинолином комплексные соединения, которые мешают определению.

Осаждение в виде гидроксида алюминия [3]

Осадители: NH3, S2O32-,CO32-, слабые органические основания (пиридин, мочевина). (pH 6-7,8) Кs0 =2*10-32

Гравиметрическая форма: Al2O3

(12000) .

Аморфный осадок Al2O3хН2О промывають используют горячим раствором 2% NH4NO3 с добавлением аммиака для предотвращения пептизации.

Осаждение в виде бензоата алюминия [3]

Осадитель: C6H5COOH (pH=3-4)

Кs0 = 10-31

Гравиметрическая форма: Al2(OH)3(C6H5COO)3

Требуется маскирование Fe(III), Ti, Bi, Zr, Hf, Th, Sn(IV), Cu(II), т.к. они осаждаются совместно с алюминием. Маскируют тиогликолиевой кислотой (которая осаждает медь и восстанавливает Fe(III) до Fe(II)). Метод более точен, чем осаждения алюминия аммиаком, но гораздо более длителен. По сравнению с осаждением алюминия при помощи аммиака данный осадок легче фильтруется и сорбция ионов ниже.

Метод

Суть метода

Комментарии

Титрование ЭДТА [4]

Этилендиаминтетрауксусная кислот (ЭДТА)

β= 1016,13

Образование комплексов начинается при pH 5-6, однако несмотря на это его образование протекает довольно медленно, поскольку алюминий склонен к образованию гидроксокомплексов вида Al(H2O)63+ , поэтому при комнатной температуре реакция образований комплекса с ЭДТА замедленна, при нагревании реакция значительно ускоряется.

Прямое титрование проводят в кипящих растворах, обратное – в холодных с последующим кипячением раствора при pH=1-2.

Прямое титрование с ПАН и комплексонатом меди [5]

Титрант: ЭДТА

β = 1,35*1016

Алюминий титруют в нагретых до кипения растворах с рН 3.

Индикатор:  ПАН и комплексонат меди.

Алюминий вытесняет медь из комплексоната, выделившаяся медь с ПАН образует окрашенный в красный цвет комплекс. Конец титрования устанавливается четко. После связывания всего алюминия комплексон III в конечной точке титрования разрушает комплекс меди с ПАН и окраска раствора из красной переходит в желтую (lgβ(Cu)=18,8, lgβ(Al)=18,3)).

Определению алюминия не мешают значительные количества K, Na, Ca и Mg. Железо, цинк титруется количество, мешает титан и хром => требуется маскирование. Титрование раствора алюминия проводят в кипящих растворах при pH 3.

Обратное титрование комплексона 3 с ксиленоловым оранжевым [6]

Титрант: PbSO4

Индикатор: Ксиленовый оранжевый. β= 1018,04

Алюминий с ксиленоловым оранжевым при pH>3 образует комплекс ярко-красного цвета, более прочный, чем комплексонат алюминия, поэтому прямое титрование с этим индикатором невозможно. В качестве титрантов можно использовать соли Pb, Th и Zn.

Определению алюминия не мешают значительные коли-чества K, Na, Mg, Ca, Sr и Ba.  Влияние многих катионов можно устранить при помощи метода Шайо: избыток комплексона  оттировывают раствором ацетата цинка, затем разрушают комплексонат алюминия нагреванием с фторидом и снова титруют раствором ацетата цинка. Расход титранта при втором титровании эквивалентен содержанию алюминия.

Номер титрования

1

2

3

Средний объем титранта

Объем титранта, ушедший на титрование, мл

9,62

9,67

9,65

9,65