ÔN TẬP PHÂN TÍCH ĐỊNH TÍNH. Nội dung 1: HỆ THỐNG PHÂN TÍCH ĐỊNH TÍNH Câu hỏi 1. Trình bày hệ thống phân tích các cation ? 2. Trình bày hệ thống phân tích các anion ? 1.
Các hệ thống PTĐT - Phần lớn các chất vô cơ tồn tại trong dung dịch dưới dạng các chất điện ly. Các chất này phân ly hoàn toàn hay một phần thành các ion, do đó phản ứng giữa các chất với thuốc thử là phản ứng ion - Trong PTĐT, các ion được chia thành nhóm dựa trên đặc tính của chúng đối với thuốc thử: tạo tủa, giống nhau và khác nhau về độ tan, … 1. Hệ thống phân tích các cation 1. Hệ thống H2S (hệ thống phân tích sulfur) - Các cation được chia thành 5 nhóm dựa trên cơ sở độ tan của các sulfur, clorid và carbonat.
Cho phép thực hiện phân tích theo một trật tự xác định - Ít sử dụng vì thời gian phân tích quá dài 25 – 30 giờ, việc tìm các ion của nhóm cuối không chính xác do dung dịch bị pha loãng, cần phòng phân tích có thiết bị đặc biệt 1. Hệ thống acid - base - Các cation được chia thành 6 nhóm tùy theo phản ứng của chúng đối với HCl, H2SO4, kiềm, amoniac - Ưu điểm: sử dụng được những tính chất cơ bản của các nguyên tố, quan hệ giữa các nguyên tố với acid và kiềm, tính lưỡng tính của các hydroxyd, khả năng tạo phức, … Nhóm Ion Thuốc thử nhóm Đặc điểm I Ag+, Pb2+, HCl 6M Tủa clorid trắng, không tan trong Hg22+ HNO3 II Ba2+, Sr2+, Ca2+ H2SO4 3M/cồn 90o Tủa sulfat, không tan trong acid vô cơ, acid acetic III Al3+, Cr3+, Zn2+ NaOH 3M dư Hydroxyd lưỡng tính, tan trong kiềm dư IV Fe3+, Mn2+, NaOH và H2O2 Hydroxyd không tan trong kiềm dư Mg2+, Bi3+ 1 V Cu2+, Co2+, NH4OH dư Hydroxyd, tạo phức tan trong NH4OH Hg2+ dư VI Na+, K+, NH4+ Không có thuốc thử nhóm 1. Hệ thống phosphat – amoniac - Các cation được phân thành 5 nhóm dựa trên thuốc thử nhóm là phosphat và amoniac - Phương pháp tiến hành phức tạp, ít sử dụng thuốc thử riêng biệt 1. Hệ thống phân tích các anion 1.
Các phương pháp phân loại anion - Chưa tìm được các thuốc thử nhóm thật tốt như cation - Thuốc thử áp dụng cho anion thường chỉ dùng để thử sơ bộ sự hiện diện của các anion hay không - Các thuốc thử nhóm của anion được phân loại như sau: - Thuốc thử làm phân hủy và giải phóng chất khí: HCl và H2SO4 loãng - Thuốc thử tạo tủa: BaCl2 trong môi trường trung tính, AgNO3 trong HNO3 - Thuốc thử là chất oxy hóa: KMnO4, HNO3 đặc, H2SO4 - Thuốc thử là chất khử: KI 1. Các phương pháp phân tích anion - Có 3 phương pháp: phân tích hệ thống, nữa hệ thống và riêng biệt - Tiến hành phân tích nữa hệ thống đối với các anion trong đó một số được thử thẳng từ dung dịch phân tích, một số được chia thành nhóm Nhóm Ion Thuốc thử Đặc điểm I Cl-, Br-, I-, SCN-, CN-, AgNO3 trong HNO3 loãng Tủa S2-, S2O32- II SO32-, SO42-, AsO33-, BaCl2 trong môi trường Tủa trắng tan trong PO43, BO2-, CO32- trung tính hay kiềm nhẹ acid trừ BaSO4 III NO3-, NO2-, MnO4-, Không có thuốc thử nhóm ClO3-, CH3COO-, C2O42- 2 + 2+ 2+ ) Nội dung 2: PHÂN TÍCH CATION NHÓM I (Ag , Pb , Hg2. Trình bày đặc tính chung và phản ứng định tính chung của cation nhóm I ? 2. Viết công thức hóa học, hiện tượng đặc trưng của các phản ứng định tính đối với các ion Ag+, Pb2+, Hg22+ và viết phương trình ion minh họa ? 3.
Dựa vào phản ứng nào để phân biệt Ag+ và Hg22+ ? 4. Làm thế nào để tách Pb2+ ra khỏi hỗn hợp các cation nhóm I ? 5. Vẽ sơ đồ lý thuyết phân tích cation nhóm I ? 1. ĐẶC TÍNH CHUNG CỦA NHÓM - Trong dung dịch nước các ion Ag+, Pb2+, Hg22+ không màu - Một số muối của ion này là những hợp chất có màu.
- Hợp chất có màu của bạc (bromid, iodid: vàng), (cromat, dicromat: đỏ) - Hợp chất có màu của thủy ngân I là bromid có màu vàng, iodid có màu xanh lục - Hợp chất có màu của chì như iodid có màu vàng nghệ, sulfur có màu đen, cromat có màu vàng tươi - Trong các phản ứng oxy hóa – khử: ion bạc và ion thủy ngân I thể hiện tính oxy hóa. Chúng bị khử đến trạng thái nguyên tố 2. PHẢN ỨNG CHUNG CỦA CATION NHÓM I 2. Với HCl Các cation nhóm I tác dụng với HCl loãng trong môi trường HNO3 đậm đặc tạo tủa clorid trắng AgCl, PbCl2, Hg2Cl2 ít tan trong nước HCl là thuốc thử nhóm của cation nhóm I Dùng thuốc thử này để tách các cation nhóm I ra khỏi các nhóm khác - AgCl tan trong dung dịch NH4OH, (NH4)2CO3 tạo thành phức [Ag(NH3)2]+ - PbCl2 tan được trong nước nóng.
Dùng phản ứng này để tách Pb2+ ra khỏi hỗn hợp có chứa Ag+ và Hg22+ - Hg2Cl2 phản ứng với NH4OH cho tủa đen Hg và phức NH2HgCl (mercuri amido clorid) 2. Với kiềm NaOH hay KOH Các cation nhóm I tác dụng với NaOH hay KOH tạo tủa hydroxyd và oxyd: Ag2O màu đen, Pb(OH)2 trắng, Hg2O đen Hg22+ + 2OH- Hg2O + H2O 3 2. Với kali hay natri carbonat - K2CO3 và Na2CO3 phản ứng với cation nhóm I tạo tủa Ag2CO3 và Hg2CO3 có màu trắng, Pb2(OH)2CO3 (chì carbonat kiềm) kết tủa trắng - Hg2CO3 bị phân hủy nhanh theo phương trình Hg22+ + CO32- Hg2CO3 vàng Hg2CO3 Hg đen + CO2 + HgO 3. PHẢN ỨNG ĐỊNH TÍNH TỪNG ION 3.
Với HCl Cho tủa AgCl trắng vón, không tan trong acid, kể cả các acid vô cơ đậm đặc như HNO3, H2SO4. Với HCl đậm đặc có thể tan một phần. Ngoài ánh sáng, tủa bị đen một phần do Ag+ bị khử thành Ag. Ag+ + HCl AgCl + H+ 3.
Với kalicromat Ag+ phản ứng với K2CrO4 tạo kết tủa đỏ gạch. Phản ứng phải tiến hành trong môi trường trung tính, nếu là môi trường kiềm sẽ tạo tủa Ag2O, môi trường acid mạnh phản ứng không xảy ra 2Ag+ + K2CrO4 Ag2CrO4 + 2K+ 3. Với KI Ag+ + KI AgI (ngà vàng) + K+ 3. Với HCl: tạo tủa PbCl2 trắng, hình kim, tan trong nước nóng, để nguội, kết tinh trở lại, tan một phần trong HCl đậm đặc Pb2+ + 2HCl PbCl2 + 2H+ 3.
Với kalicromat: tạo tủa vàng tươi, tan trong NaOH. Phản ứng này dùng để phân biệt với tủa BaCrO4 Pb2+ + K2CrO4 PbCrO4 + 2K+ 3. Với KI: tạo tủa PbI2 vàng nghệ, tan trong nước nóng, để nguội kết tinh thành vẫy vàng óng ánh Pb2+ + 2KI PbI2 + 2K+ 3. Với H2SO4 loãng: tạo tủa PbSO4 trắng, tan trong NaOH đậm đặc do chì là kim loại lưỡng tính Pb2+ + H2SO4 PbSO4 + 2H+ 4 3.
Với HCl Tạo tủa Hg2Cl2 trắng vụn như bột. Với NH4OH cho hỗn hợp NH2HgCl và Hg có màu đen xám Hg22+ + 2HCl Hg2Cl2 + 2H+ 3. Với kalicromat Tạo tủa đỏ gạch Hg22+ + K2CrO4 Hg2CrO4 + 2K+ 3. Với KI Tạo tủa vàng xanh, tạo tủa đen trong thuốc thử dư Hg22+ + 2KI Hg2I2 + 2K+ Hg2I2 + 2KI Hg + K2[HgI4] Tóm tắt các phản ứng đặc trưng của cation nhóm I Thuốc thử Ag+ Pb2+ Hg22+ HCl loãng Tủa trắng Tủa trắng PbCl2, tan Tủa trắng Hg2Cl2, tác dụng với AgCl, tan trong trong nước nóng NH4OH tạo hỗn hợp NH2HgCl + NH4OH dư Hg0 đen xám H2SO4 loãng Tủa trắng PbSO4 Tủa trắng Hg2SO4 NaOH/KOH Tủa đen Ag2O Tủa trắng Pb(OH)2, tan Tủa đen Hg2O trong kiềm dư tạo PbO22- NH4OH dư Tạo phức Tủa trắng Pb(OH)2 Tủa [Hg2ONH2]NO3 + Hg0 [Ag(NH3)2]+ K2CO3/ Tủa trắng Tủa trắng Pb2(OH)2CO3 Hg2CO3 = HgO + Hg + CO2 Ag2CO3 Na2CO3 K2CrO4 Tủa đỏ nâu Tủa vàng PbCrO4, tan Tủa đỏ Hg2CrO4 Ag2CrO4 trong kiềm dư KI Tủa vàng AgI Tủa vàng PbI2, tan trong Tủa vàng xanh Hg2I2, nếu dư nước nóng thuốc thử tạo thành Hg0 + HgI42- 5 Nội dung 3: PHÂN TÍCH CATION NHÓM II (Ba2+, Sr2+, Ca2+) Câu hỏi 1.
Trình bày đặc tính chung và phản ứng định tính chung của cation nhóm II ? 2. Viết công thức hóa học, hiện tượng đặc trưng của các phản ứng định tính đối với các ion Ba2+, Sr2+, Ca2+ và viết phương trình ion minh họa ? 3. Làm thế nào để tách Ba2+ ra khỏi hỗn hợp các cation nhóm II ? 4. Muốn tách Ca2+ ra khỏi Sr2+ thì dùng thuốc thử nào ? 5.
Giải thích tại sao Ca2+ tủa được với H2SO4 khi thêm cồn 96o vào ? 6. Vẽ sơ đồ lý thuyết phân tích cation nhóm II ? 1. ĐẶC TÍNH CỦA CATION NHÓM II - Tạo tủa trắng sulfat với H2SO4 loãng - Phần lớn các hợp chất của cation nhóm II là không màu và ít tan, hợp chất có màu là cromat, dicromat - Bari là kim loại kiềm thổ mạnh nhất. Ba(OH)2 dễ tan trong nước.
Muối khó tan thường gặp là sulfat, carbonat, phosphat, oxalat - Stronti cho các muối tan như halogenid, nitrat, acetat, … và các muối khó tan như sulfat, carbonat, oxalat, cromat - Calci cho muối dễ tan như nitrat, acetat, … và các muối khó tan như carbonat, phosphat, oxalat. Tính chất này được sử dụng để tách Ca2+ ra khỏi Sr2+ - Độ tan của muối: Ba2+, Ca2+, Sr2+ tạo nhiều muối giống nhau nên dựa vào sự chênh lệch về độ tan các muối để phân tích Độ tan tính mol/lít Ion Cromat Sulfat Oxalat Carbonat Hydroxyd Ca2+ 1,5.10-2 6 Nhận xét - Độ tan của muối oxalat giảm từ Ba2+ đến Ca2+ ứng dụng để xác định Ca2+ - Độ tan của muối sulfat giảm từ Ca2+ đến Ba2+ dùng phản ứng này để xác định Sr2+ sau khi loại Ba2+ - Độ tan của hydroxyd giảm từ Ba2+ đến Ca2+ 2. PHẢN ỨNG CHUNG CỦA CATION NHÓM II 2. Với H2SO4 Các cation nhóm II phản ứng với H2SO4 tạo thành tủa sulfat tinh thể trắng Ba2+ + H2SO4 BaSO4 + 2H+ Sr2+ + H2SO4 SrSO4 + 2H+ Ca2+ + H2SO4 CaSO4 + 2H+ Bari sulfat ít tan nhất, calci sulfat tan nhiều nhất trong nước.
Do đó khi thêm H2SO4 vào hỗn hợp cation nhóm II thì BaSO4 sẽ tách ra trước, tinh thể rất nhỏ, SrSO4 kết tủa chậm hơn, CaSO4 chỉ tách ra khi nồng độ cao hoặc thêm ethanol để làm giảm độ tan của CaSO4 2. Với Na2CO3 Các cation nhóm II tạo tủa carbonat tan trong acid vô cơ như HCl, HNO3; trong acid acetic và giải phóng CO2 Ba2+ + Na2CO3 BaCO3 + 2Na+ Sr2+ + Na2CO3 SrCO3 + 2Na+ Ca2+ + Na2CO3 CaCO3 + 2Na+ 2.