KATIONY – GRUPA II

1. Reakcja jonu Hg²⁺ z rozpuszczalnymi w wodzie siarczkami. W czym rozpuszcza się powstały osad? (reakcje)

Hg²⁺ + S^2- = HgS biały osad

Osad rozpuszcza się w:
a) wodzie królewskiej
3 HgS + 12 Cl^- + 2 NO₃^- + 8 H⁺ = 3 [HgCl₄]^2- + 2 NO + 3 S + 4 H₂O
b) stężonym roztworze siarczków i utworzeniem tiortęcianów (II)
HgS + K₂S = K₂[HgS₂]

1. Reakcja jonu Hg²⁺ z amoniakiem i zasadą sodową.

Hg²⁺ + 2 OH^- = HgO + H₂O żółty osad

HgCl₂ + 2 NH₃ = HgNH₂Cl + NH₄Cl chlorek amidortęci (II) biały osad

2 Hg(NO₃)₂ + 4 NH₃ + H₂O = + 3 NH₄NO₃ azotan (V) amidooksyrtęci (II) biały osad

1. Reakcja jonu Hg²⁺ z odczynnikami, z którymi reaguje także z nadmiarami (3 odczynniki).

Hg²⁺ + 2 I^- = HgJ₂ żółty osad, szybko czerwony
nadmiar: HgI₂ + 2 I^- = [HgI₄]^2- bezbarwny

Hg²⁺ + 2 SCN^- = Hg(SCN)₂ biały osad
nadmiar: Hg(SCN)₂ + 2 SCN^- = [Hg(SCN)₄]^2- jon tetratiocyjanortęcianowy (II)

2 Hg²⁺ + 8 Cl^-+ Sn ²⁺ = Hg₂Cl₂ + [SnCl₆]^2- bialy osad
Hg₂Cl₂ + Sn²⁺ + 4 Cl^- = 2 Hg + [SnCl₆]^2- szarzeje pod wpływem metalicznej rtęci

1. Reakcje jonu Bi³⁺ z siarczkiem, mocną zasadą, jodkiem oraz jego nadmiarem.

2 Bi³⁺ + 3 S^2- = Bi₂S₃ brunatny osad

Bi³⁺ + 3 OH^- = Bi(OH)₃ biały osad

Bi³⁺ + 3 I^- = BiI₃ ciemnobrunatny osad
nadmiar: BiI₃ + I^- = [BiI₄]^- ciemnopomarańczowy roztwór

1. Reakcje jonu Bi³⁺ z trihydroksocynianem (II) sodu. W jaki sposób przygotowuje się ten odczynnik? Czego należy unikać i dlaczego?

2 Bi³⁺ + 3 [Sn(OH)₃]^- + 9 OH^- = 2 Bi + 3 [Sn(OH)₆]^2- czarny metaliczny bizmut

Cynian (II) sodu przygotowuje się dodając rozcieńczony roztwór NaOH do roztworu SnCl₂, aż do momentu rozpuszczenia powstałego początkowo białego wodorotlenku cyny (II):
Sn²⁺ + 2 OH^- = Sn(OH)₂
Sn(OH)₂ + OH^- = [Sn(OH)₃]^-

Należy unikać dużego nadmiaru stężonego ługu, reakcje prowadzić na zimno ze względu na możliwość zajścia reakcji dysproporcjonowania cyjanu (II)
2 [Sn(OH)₃]^- = [Sn(OH)₆]^2- + Sn

1. Reakcje jonu Cu²⁺ z mocną zasadą, jodkiem oraz amoniakiem i jego nadmiarem.

Cu²⁺ + 2 OH^- = Cu(OH)₂ niebieski osad

2 Cu²⁺ + 2 SO₄^2- + 2 NH₃ + 2 H₂O =Cu₂(OH)₂SO₄ + 2 NH₄⁺ + SO₄^2- jasnoniebieski osad
nadmiar: Cu₂(OH)₂SO₄ + 8 NH₃ = 2 [Cu(NH₃)₄]²⁺ + SO₄^2- + 2 OH^- lazurowy roztwór

2 Cu²⁺ + 4 I^- = 2 CuI₂ biały osad
CuI₂ = 2 CuI + I₂ wolny jod, barwi roztwór na brunatny

1. Przedstaw sposób wykrywania Cd²⁺ obok Cu²⁺ metodą cyjankową (reakcje + opis).

Cu²⁺ + 2 CN^- = Cu(CN)₂ żółty osad

2 Cu(CN)₂ = 2 CuCN +(CN)₂

CuCN + 3 CN^- = [Cu(CN)₄]^3- jon tetracyjanomiedzianowy (I)

Cd²⁺ + S^2- = CdS żółty osad

Jon ten jest bardzo trwały i w niewielkim stopniu dysocjuje na Cu⁺ i CN^-, dlatego siarkowodór w reakcji z [Cu(CN)₄]^3- nie wytrąca Cu₂S w odróżnieniu od Cd²⁺.

1. Napisać po jednej reakcji rozpuszczania siarczków bizmutu, miedzi i kadmu.

3 CuS + 2 NO₃^- + 8 H⁺ = 3 Cu²⁺ + 3 S + 2 NO + 4 H₂O żółty osad siarki

Bi₂S₃ + 2 NO₃^- + 8 H⁺ = 2 Bi³⁺ + 2 NO + 3 S + 4 H₂O

3 CdS + 2 NO₃^- + 8 H⁺ = 3 Cd²⁺ + 2 NO + 3 S + 4 H₂O

1. Reakcja jonu Cd²⁺ z mocną zasadą, amoniakiem, jodkiem i z nadmiarami tych odczynników.

Cd²⁺ + 2 OH^- = Cd(OH)₂ biały osad
nie reaguje z nadmiarem

Cd²⁺ + 2 OH^- = Cd(OH)₂
Cd(OH)₂ + 4 NH₃ = [Cd(NH₃)₄](OH)₂ wodorotlenek tetraaminakadmowy

Cd²⁺ nie wytrąca osadu z jodem

1. Reakcje jonów z II grupy z heksacyjanożelazianami potasu.

2 Cu²⁺ + [Fe(CN)₆]^4- = Cu₂[Fe(CN)₆] czerwonobrunatny osad

2 Cd²⁺ + [Fe(CN)₆]^4- = Cd₂[Fe(CN)₆] biały osad

3 Cd²⁺ + 2 [Fe(CN)₆]^3- = Cd₃[Fe(CN)₆]₂ pomarańczowożółty osad

1. Napisać 3 charakterystyczne reakcje pozwalające odróżnić jony As³⁺ od As⁵⁺.

- roztwór azotanu (V) srebra (I)
3 Ag⁺ + AsO₃^3- = Ag₃AsO₃ żółty osad arsenian (III) srebra (I)
3 Ag⁺ + AsO₄^3- = Ag₃AsO₄ czekoladowo-brunatny osad arsenian (V) srebra (I)

- mieszanina magnezowa
As³⁺ nie wytrąca osadu
Mg²⁺ + NH₄⁺ + AsO₄^3- = MgNH₄AsO₄ biały osad arsenian(V) amonu

- molibdenian (VI) amonu – (NH₄)₂MoO₄
As³⁺ nie wytrąca osadu
AsO₄^3- + 3 NH₄⁺ + 12 MoO₄^2- + 24 H⁺ = (NH₄)₃As(Mo₃O₁₀)₄ + 12 H₂O żółty osad trimolibdoarsenian (V) amonu

1. Podać wszystkie znane reakcje rozpuszczania siarczku arsenu (III).

- wodorotlenki metali alkalicznych
As₂S₃ + 6 OH^- = AsO₃^3- + AsS₃^3- + 3 H₂O arsenian (III); tioarsenian (III)
po zakwaszeniu roztworu:
AsS₃^3- + AsO₃^3- + 6 H⁺ = As₂S₃ + 3 H₂0

- gorącym, stężonym kwasie azotowym (V)
3 As₂S₃ + 28 HNO₃ + 4 H₂O = 6 H₃AsO₄ + 9 H₂SO₄ + 28 NO

- stężonym roztworze węglanu amonu i węglanów metali alkalicznych
As₂S₃ + 3 CO₃^2- + = 3 CO₂ + AsO₃^3- + AsS₃^3-

- siarczku amonu i wielosiarczku amonu
As₂S₃ + 3 S^2- = 2 As₂S₃^3-
As₂S₃ + 3 S₂^2- = 2 AsS₄^3- + S

1. Podać wszystkie reakcje rozpuszczania siarczku arsenu (V).

- w mocnych zasadach
As₂S₅ + 6 OH^- = AsS₄^3- + AsO₃S^3- + 3 H₂O tioarsenian (V); oksotioarsenian (V)
po zakwaszeniu roztworu:
AsS₄^3- + AsO₃S^3- + 6 H⁺ = As₂S₅ + 3 H₂O

- gorącym, stężonym kwasie azotowym (V)
3 As₂S₅ + 40 HNO₃ + 4 H₂O = 6 H₃AsO₄ + 40 NO + 15 H₂SO₄

- stężonym roztworze węglanu amonu i węglanów metali alkalicznych
As₂S₅ + 3 CO₃^2- = AsS₄^3- + AsO₃S ^3- + 3 CO₂

- siarczku amonu i wielosiarczku amonu
As₂S₅ + 3 S^2- = 2 AsS₄^3- As₂S₅ + 3 S₂^2- = 2 AsS₄^3- + 3 S

- mocnych zasadach z nadtlenkiem wodoru
As₂S₅ + 20 H₂O₂ + 16 OH^- = 2 AsO₄^3- + 5 SO₄^2- + 28 H₂O

1. Próba Marsha – wykonanie i reakcje.

Zn + H₂SO₄ = ZnSO₄ + 2 H AsO₄^3- + 8 H + 3 H⁺ = AsH₃ + 4 H₂O

Powstający w trakcie reakcji arsenowodór, pod wpływem ogrzewania bez dostępu powietrza w trudno topliwej rurce szklanej, rozkłada się na wodór i arsen, tworzący na zimnych częściach rurki, tzw. lustro arsenowe:
4 AsH₃ = As₄ + 6 H₂

1. Próba Gutzeita – wykonanie i reakcje.

Zmodyfikowana próba Marsha różni się sposobem identyfikacji powstającego arsenowodoru, który ze stężonym roztworem AgNO₃ tworzy sól podwójną o barwie żółtej:

6 AgNO₃ + AsH₃ = Ag₃As * 3 AgNO₃ + 3 HNO₃

Sól rozkłada się:

Ag₃As * 3 AgNO₃ + 3 H₂O = H₃AsO₃ + 3 HNO₃ + 6 Ag

Wykonanie: Do probówki z badaną substancją dodaje się niewielkiej ilości Zn I H₂SO₄, probówkę u wylotu zatyka się zwitkiem waty i nad wylotem probówki, z której ulatnia się AsH₃, umieszcza się bibułkę z kryształkiem AgNO₃. Po zżółknięciu kryształka bibułę zwilża się wodą – następnie szczernienie.

1. Próba Bettendorffa – wykonanie + reakcje.

Nasycony roztwór chlorku cyny (II) w stężonym kwasie chlorowodorowym redukuje związki arsenu do wolnego arsenu do wolnego arsenu. Roztwór początkowo zabarwia się na brunatno, a następnie wytrąca się czarny osad arsenu:

3 Sn²⁺ + 18 Cl^- + 2 As³⁺ = 3 [SnCl₆]^2- + 2 As

2 AsO₂^- + 3 Sn²⁺ + 18 Cl^- + 8 H⁺ = 2 As + 3 [SnCl₆]^2- + 4 H₂O

1. Podać wszystkie reakcje rozpuszczania Sb₂S₃.

- stężonym HCl
Sb₂S₃ + 6 H⁺ = 2 Sb³⁺ + 3 H₂S

- w siarczku i wielosiarczku amonu
Sb₂S₃ + 3 S^2- = 2 SbS₃^3- tioantymonian (III)
Sb₂S₃ + 3 S₂^2- = 2 SbS₄^3- + S tioantymonian (V)

- wodorotlenkach NaOH i KOH
Sb₂S₃ + 2 OH^- = SbS₂ + SbOS^- + H₂O tioantymonian (III); oksotioantymonian (III)

1. Reakcje jonu Sb³⁺ z mocną zasadą, jodkiem oraz żelazem metalicznym.

Sb³⁺ + 3 OH^- = Sb(OH)₃ biały osad wodorotlenek antymonu (III)

2 Sb³⁺ + 3 Fe = 3 Fe²⁺ + 2 Sb czarny osad

Sb³⁺ + 3 I^- = SbI₃ żółty osad jodek antymonu (III)

1. Podać wszystkie reakcje rozpuszczania Sb₂S₅.

- stężonym HCl
Sb₂S₅ + 10 H⁺ = 2 Sb⁵⁺ + 5 H₂S

- siarczku i wielosiarczku amonu
Sb₂S₅ + 3 S^2- = 2 SbS₄^3- tioantymonian (V)
Sb₂S₅ + 3 S₂^2- = 2 SbS₄^3- + 3S

- wodorotlenku potasu
Sb₂S₅ + 6 OH^- = SbS₄^3- + SbO₃S^3- + 3 H₂O

- z wodorotlenkiem sodu tworzy się trudno rozpuszczalny heksahydroksoantymonian (V) sodu- Na[Sb(OH)₆]

1. Reakcjejonu Sb⁵⁺ z wodorotlenkiem potasu, jodkiem oraz żelazem metalicznym.

2 Sb⁵⁺ + 10 OH^- = Sb₂O₅ + 5 H₂O tlenek antymonu (V)
Sb₂O₅ + 2 OH^- + 5 H₂O = 2 [Sb(OH)₆]^- heksahydroksoantymonian (V)

2 [SbCl₆]^- + 5 Fe = 2 Sb + 5 Fe³⁺ + 12 Cl^-

Sb⁵⁺ + 2 I^- = Sb³⁺ + I₂

1. Które kationy grupy II ulegają reakcji hydrolizy? Napisać reakcje hydrolizy jonów grupy IIB (lub IIA jako drugi wariant pytania).

IIA: Bizmut
BiCl₃ + H₂O = BiClO + 2 HCl Bi(NO₃)₃ + H₂O = BiO(NO₃) + 2 HNO₃ Bi₂(SO₄)₃ + 2 H₂O = (BiO)₂SO₄ + 2 H₂SO₄

IIB: Antymon
SbCl₃ + H₂O = Sb(OH)Cl₂ + HCl
Sb(OH)Cl₂ + H₂O = Sb(OH)₂Cl + HCl
Sb(OH)₂Cl = SbClO + H₂O chlorek tlenek antymonu (III)

1. Podać wszystkie reakcje rozpuszczania SnS.

- stężony HCl
SnS + 2 H⁺ = Sn²⁺ + H₂S

- wielosiarczku amonu
SnS + S₂^2- = SnS₃^2- tiocynian (IV)

- KOH lub NaOH w obecności H₂O₂
3 SnS + 6 OH^- + 3 H₂O₂ = SnS₃^2- + 2 SnO₃^2- + 6 H₂O

1. Reakcje jonu Sn²⁺ z mocną zasadą oraz jej nadmiarem, a także cynkiem metalicznym.

Sn²⁺ + 2 OH^- = Sn(OH)₂ biały, galaretowaty osad
nadmiar: Sn(OH)₂ + OH^- = [Sn(OH)₃]^-

Zn + Sn²⁺ = Sn + Zn²⁺

1. Reakcje jonu Sn²⁺ z chlorkiem rtęci (II) oraz solą bizmutu (III).

2 Hg²⁺ + 8 Cl^- + Sn²⁺ = Hg₂Cl₂ + [SnCl₆]^2- biały osad
Sn²⁺ + Hg₂Cl₂ + 4 Cl^- = [SnCl₆]^2- + 2 Hg czarny osad metalicznej rtęci

2 Bi³⁺ + 3 [Sn(OH)₃]^- + 9 OH^- = 2 Bi + 3 [Sn(OH)₆]^2-

1. Podaj wszystkie reakcje rozpuszczania SnS₂.

- stężonym HCl
SnS₂ + 4 H⁺ + 6 Cl^- = [SnCl₆]^2- + 2 H₂S

- KOH i NaOH
3 SnS₂ + 6 OH^- = 2 SnS₃^2- + [Sn(OH)₆]^2- tiocynian (IV); heksahydroksocynian (IV)

- siarczku i wielosiarczku amonu
SnS₂ + S^2- = SnS₃^2-
SnS₂ + S₂^2- = SnS₃^2- + S

1. Reakcje jonu Sn⁴⁺ z mocną zasadą, jej nadmiarem oraz żelazem metalicznym.

SnCl₆^2- + 4 OH^- = Sn(OH)₄ + 6 Cl^- biały osad
Sn(OH)₄ + 6 HCl = H₂[SnCl₆] + 4 H₂O kwas chlorocynowy (IV)
Sn(OH)₄ + 2 OH^- = [Sn(OH)₆]^2- jon heksahydroksocynianowy (IV)

Fe + Sn⁴⁺ = Fe²⁺ + Sn²⁺

1. Reakcje kationów grupy II z siarczkami. Napisać kolory powstałych osadów.

Hg²⁺ + S^2- = HgS biały, który przechodzi w żółty i ceglasty osad

2 Bi³⁺ + 3 S^2- = B₂S₃ brunatny osad

Cu²⁺ + S^2- = CuS czarny osad

Cd²⁺ + S^2- = CdS jasnożółty osad

2 As³⁺ + 3 S^2- = As₂S₃ żółty osad

2 As⁵⁺ + 5 S^2- = As₂S₅ żółty osad

2 Sb³⁺ + 3 S^2- = Sb₂S₃ pomarańczowy osad

2 Sb⁵⁺ + 5 S^2- = Sb₂S₅ czerwono-pomarańczowy osad

Sn²⁺ + S^2- = SnS brunatny osad

Sn⁴⁺ + 2 S^2- = SnS₂ jasnożółty osad

1. Napisać reakcje kationów z grupy IIA z mocną zasadą oraz jej nadmiarem.

Hg²⁺ + 2 OH^- = HgO + H₂O żółty osad
nie reaguje z nadmiarem

Bi³⁺ + 3 OH^- = Bi(OH)₃ biały osad
nie reaguje z nadmiarem

Cu²⁺ + 2 OH^- = Cu(OH)₂ niebieski osad
nie reaguje z nadmiarem

Cd²⁺ + 2 OH^- - Cd(OH)₂ biały osad
nie reaguje z nadmiarem

Sb³⁺ + 3 OH^- = Sb(OH)₃ biały osad
nadmiar: Sb(OH)₃ + OH^- = [Sb(OH)₄]^-

Sn²⁺ + 2 OH^- = Sn(OH)₂ biały, galaretowaty osad
nadmiar: Sn(OH)₂ + OH^- = [Sn(OH)₃]^-

SnCl₆^2- + 4 OH^- = Sn(OH)₄ + 6 Cl^-
Sn(OH)₄ + 6 HCl = H₂[SnCl₆] + 4 H₂O
nadmiar: Sn(OH)₄ + 2 OH^- = [Sn(OH)₆]^2-

1. Napisać reakcje kationów II grupy z jodkami.

Hg²⁺ + 2I^- = HgI₂ żółty osad, szybko przechodzi w czerwony
nadmiar: HgI₂ + 2I^- = [HgI₄]^2-

Bi³⁺ + 3 I^- = BiI₃ ciemnobrunatny osad
nadmiar: BiI₃ + I^- = [BiI₄]^- ciemnopomarańczowy roztwór

2 Cu²⁺ + 4I^- = 2 CuI₂ czarny osad, który szybko roztwarza się:
2 CuI₂ = 2 CuI + I₂ biały osad CuI, I₂ zabarwienie roztworu na brunatno

Cd²⁺ nie wytrąca osadu

AsO₃^3- + I₂ + H₂O = AsO₄^3- + 2 I^-+ 2 H⁺ odbarwienie roztworu

AsO₄^3- + 2 I^- + 2 H⁺ = AsO₃^3- + I₂ + H₂O brunatny roztwór

Sb³⁺ + 3 I^- = SbI₃ żółty osad

Sb ⁵⁺ + 2 I^- = Sb³⁺ + I₂

1. Napisać reakcje kationów II grupy z chromianem (VI) potasu.

Hg²⁺ + CrO₄^2- = HgCrO₄ czerwono-brunatny osad

2 Bi³⁺ + Cr₂O₇^2- + 2 H₂O = (BiO)₂Cr₂O₇ + 4 H⁺ żółto-pomarańczowy osad