POLITECHNIKA BIAŁOSTOCKA

WYDZIAŁ MECHANICZNY

Kierunek: Technika Rolnicza i Leśna

Studia stacjonarne I rok

Sprawozdanie z zajęć laboratoryjnych

Temat ćwiczenia: Analiza jakościowa kationów i anionów.

Numer ćwiczenia: 7

Laboratorium z przedmiotu:

Chemia

Wykonanie:

Marta Wawryszko

Grupa 8

2008

1. CEL I ZAKRES ĆWICZENIA LABORATORYJNEGO:

Celem ćwiczenia jest jakościowa identyfikacja kationów i anionów.

Zakres ćwiczenia obejmuje:

- analizę kationu badanej soli

- analizę anionu badanej soli

Przedstawienie właściwości badanych kationów i anionów na podstawie zachodzących reakcji.

2.OPIS STANOWISKA LABORATORYJNEGO:

Statyw, probówki, pipety, łaźnia wodna.

Odczynniki: 0,2M i 2M NaOH, H₂O₂ (roztwór 3%), 0,1M KI, 0,2M i 2M NH₃*H₂O, 0,1M (NH₄)₂S, 0,1M AgNO₃, BaCl₂ (nasycony). Roztwór KMnO₄, rozcieńczony i stężony H₂SO₄, roztwór Pb(NO₃)₂, stały FeSO₄.

3.PRZEBIEG REALIZACJI EKSPERYMENTU:

Do zbadania otrzymaliśmy trzy roztwory soli. Należało zidentyfikować kation, a następnie anion wchodzący w skład każdej soli. Na koniec podaliśmy nazwę i wzór sumaryczny zbadanych substancji.

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. Reakcja z wodorotlenkiem sodu:

Do probówki zawierającej niewielką ilość badanego roztworu dodaliśmy kilka kropli 0,2M roztworu NaOH, po zaobserwowaniu zmian do tej samej próbki dodaliśmy 2M roztwór NaOH. Obserwowaliśmy zachodzące zmiany, a następnie do tej samej próbki dodaliśmy kilka kropli wody utlenionej H₂O_2.

Próba 2. Reakcja z amoniakiem:

Do nowej probówki dodaliśmy nową porcję nadanego roztworu. Do probówki z badaną substancją dodaliśmy 0,2M roztworu amoniaku NH₃*H₂O, obserwowaliśmy zachodzące zmiany, a następnie dodaliśmy roztwór 2M NH₃*H₂O badając czy powstają rozpuszczalne amino kompleksy (Cr³⁺, Zn²⁺, Cu²⁺).

Próba 3. Reakcja z roztworem siarczku amonu:

Do nowej porcji badanego roztworu wkraplamy roztwór siarczku amonu obserwując zachodzące zmiany, po dodaniu 0,1M roztworu (NH₄)₂S.

Próba 4. Reakcja z roztworem jodku potasu:

Do nowej probówki z niewielką ilością badanego roztworu dodajemy porcję roztworu KI.

a). W przypadku wytrącenia się osadu PbI₂, dodajemy kolejną porcję KI. Obserwujemy rozpuszczanie się osadu i tworzenie się kompleksu.

b). Pojawienie się roztworu o barwie żółtej świadczy o przebiegu reakcji erdoks i wydzieleniu się wolnego jodu I₂. Potwierdza się w ten sposób właściwości redukujące jonów Cu²⁺, Fe³⁺.

Analizowany kation identyfikujemy na podstawie obserwacji zachodzących reakcji i zamieszczonej do instrukcji tabelki.

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. Reakcja z azotanem srebra:

Do probówki zawierającej niewielką ilość badanego roztworu dodaliśmy kilka kropli roztworu dano AgNO₃ i obserwowaliśmy zachodzące zmiany.

Próba 2. Reakcja chlorkiem baru:

Do nowej probówki z analizowaną próbką dodaliśmy kroplami roztwór BaCl₂, obserwowaliśmy zmiany i wyciągnęliśmy odpowiednie wnioski.

Próba 3. Reakcja z manganianem (VII) potasu:

Do niewielkiej porcji badanego roztworu dodaliśmy kwas siarkowy (do zakwaszenia próbki), a następnie kilka kropli roztworu KMnO₄ i obserwowaliśmy czy następuje odbarwienie roztworu (redukcja do Mn²⁺). Jeżeli roztwór nie odbarwia się , a na podstawie przeprowadzonych uprzednio prób podejrzewamy, że w roztworze może znajdować się anion szczawianowy, wówczas probówkę podgrzewamy w łaźni wodnej.

Próba 4. Reakcja z kwasem mineralnym - solnym lub siarkowym:

Do nowej probówki z niewielką ilością badanego roztworu dodaliśmy kilka kropli kwasu siarkowego. W przypadku stwierdzenia wydzielania się pęcherzyków bezwonnego gazu, stwierdzamy obecność anionu węglanowego. Jeżeli wydziela się gaz o zapachu zgniłych jaj stwierdzamy obecność anionu siarczkowego.

Analizowany anion zidentyfikowaliśmy na podstawie obserwacji zachodzących reakcji, korzystając z tabeli zamieszczonej w instrukcji.

4.ZESTAWIENIE I ANALIZA WYNIKÓW BADAŃ:

Wyniki eksperymentu przedstawia tabelka:

PRÓBKA I - 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 ciemnoniebieskiego 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 KI	Reakcja z jodkiem	Wytrącenie się słomkowego osadu	Obecność kationów: Cu^2+

ANIONY

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

Schematy reakcji:

Cu²⁺ + 2OH^- → Cu(OH)₂↓ niebieski osad

2Cu(OH)₂↓ + H₂O₂ → 2Cu(OH)₃↓ brunatny osad

2Cu(OH)₂↓ + 6NH₃ → [Cu(NH₃)₆]²⁺ + 2OH^- niebieski osad

Cu²⁺ + S^2- → CuS↓ czarny osad

2Cu²⁺ + 2I^-→ 2CuI₂↓→ Cu₂I₂ + I₂ słomkowy osad

SO₄^2- + Ag⁺→ Ag₂SO₄^2-↓ brak osadu

SO₄^2- + Ba²⁺→ BaSO₄^2- biały osad

SO₄^2- + MnO₄^- + 8H⁺→ SO₄^2- + Mn²⁺ + 4H₂O odbarwienie

PRÓBKA II - sól III:

KATIONY

Odczynnik	Rodzaj reakcji	Obserwowane zjawisko	Wniosek
0,2M NaOH 2M NaOH H2O2	Reakcja jonu z wodorotlenkiem alkalicznym Reakcja redoks jonu metalu	Wytrącenie się brunatnego osadu Bez zmian Bez zmian	Obecność kationów: Fe^3+
0,2M NH3*H2O 2M NH3*H2O	Reakcja z amoniakiem	Wytrącenie się brunatnego osadu Bez zmian	Obecność kationów: Fe^3+
0,1M (NH4)2S	Reakcja z siarczkiem	Wytrącenie się czarnych osadów	Obecność kationów: Fe^3+
0,1M KI	Reakcja z jodkiem	Wytrącenie się żółtego roztworu	Obecność kationów: Fe^3+

ANIONY

Odczynnik	Rodzaj reakcji	Obserwowane zjawisko	Wniosek
0,1M AgNO3	Reakcja z azotanem srebra	Białe osady	Obecność anionów: Cl^-, CO3^2-, C2O4^2-
BaCl2	Reakcja z chlorkiem baru	Brak reakcji	Obecność anionów: Cl^-, CO3^2-, C2O4^2-
KMnO4 Stężony H2SO4	Reakcja z manganianem (VII) potasu w środowisku kwaśnym	Odbarwienie	Obecność anionów: Cl^-
HCl, H2SO4	Reakcja z kwasem mineralnym	Bez zmian	Obecność anionów: Cl^-

Schematy reakcji:

Fe³⁺ + 3OH^- → Fe(OH)₃↓ brunatny osad

Fe(OH)₃↓ + H₂O₂ → reakcja nie zajdzie

Fe(OH)₃↓ + 4NH₃ → [Fe(NH₃)₄]³⁺ + 3OH^- brunatny osad

Fe³⁺ + S^2- → Fe₂S₃↓ czarne osady

2Fe³⁺ + 2I^-→ 2Fe²⁺ + I₂^- żółty roztwór

Cl^- + Ag⁺→ AgCl↓ biały osad

Cl^- + Ba²⁺→ BaCl₂↓ biały osad (brak reakcji)

Cl^- + K⁺ → KCl odbarwienie

PRÓBKA 3 - sól X:

KATIONY

Odczynnik	Rodzaj reakcji	Obserwowane zjawisko	Wniosek
0,2M NaOH 2M NaOH H2O2	Reakcja jonu z wodorotlenkiem alkalicznym Reakcja redoks jonu metalu	Wytrącenie się białego kłaczkowatego osadu Bez zmian Bez zmian	Obecność kationów: Ca^2+, Al^3+, Zn^2+
0,2M NH3*H2O 2M NH3*H2O	Reakcja z amoniakiem	Brak reakcji, przy dłuższym staniu mętnieje Bez zmian	Obecność kationów: Ca^2+, Al^3+, Zn^2+
0,1M (NH4)2S	Reakcja z siarczkiem	Osad nie wytrąca się	Obecność kationów: Ca^2+
0,1M KI	Reakcja z jodkiem	Brak reakcji	Obecność kationów: Ca^2+

ANIONY

Odczynnik	Rodzaj reakcji	Obserwowane zjawisko	Wniosek
0,1M AgNO3	Reakcja z azotanem srebra	Biały osad	Obecność anionów: Cl^-, CO3^2-, C2O4^2-
BaCl2	Reakcja z chlorkiem baru	Brak reakcji	Obecność anionów: Cl^-, CO3^2-, C2O4^2-
KMnO4 stężony H2SO4	Reakcja z manganianem (VII) potasu w środowisku kwaśnym	Odbarwienie	Obecność anionów: Cl^-
HCl, H2SO4	Reakcja z kwasem mineralnym	Brak reakcji	Obecność anionów: Cl^-

Schematy reakcji:

Ca²⁺ + 2OH^- → Ca(OH)₂↓ biały kłaczkowaty osad

Ca(OH)₂↓ + H₂O₂ → reakcja nie zajdzie

Ca(OH)₂↓ + 2NH₃ → [Ca(NH₃)₂]²⁺ + 2OH^- mętnieje

Ca²⁺ + S^2- → CaS↓ brak osadu

2Ca²⁺ + 4I^-→ 2CaI₂ → Ca₂I₂ + I₂ brak reakcji

Cl^- + Ag⁺→ AgCl↓ biały osad

Cl^- + Ba²⁺→ BaCl₂↓ biały osad (brak reakcji)

Cl^- + K⁺ → KCl odbarwienie

5. WNIOSKI:

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

PRÓBKA I - sól I:

Kation: Cu²⁺

Anion: SO₄^2-

Wzór: CuSO₄

Nazwa: siarczan (VI) miedzi (II)

PRÓBKA II - sól III:

Kation: Fe³⁺

Anion: Cl^-

Wzór: FeCl₃

Nazwa: chlorek żelaza (III)

PRÓBKA III - sól X:

Kation: Ca²⁺

Anion: Cl^-

Wzór: CaCl₂

Nazwa: chlorek wapnia

---