Tóm Tắt Các Phản Ứng Đặc Trưng Của Cation Nhóm I

2.3. Với H2SO4 loãng

Pb + SO = PbSO

2+ 2-

4 4tinh thể trắng

PbSO4 không tan trong các acid loãng, nhưng tan trong H2SO4 đặc, HCl đặc, NaOH đặc, CH3COONH4:

PbSO4 + H2SO4 = Pb(HSO4)2

PbSO4 + 4HCl = H2[PbCl4] + H2SO4

PbSO4 + 4NaOH = Na2PbO2 + Na2SO4 + 2H2O

PbSO4 + 4CH3COONH4 = (NH4)2[Pb(CH3COO)4] + (NH4)2SO4

2 4

Cation Ag+ và Hg 2+ chỉ tạo được kết tủa với SO 2- khi nồng độ của chúng tương đối lớn, do tích số tan của các muối tương ứng không nhỏ.

2.4. Với NaOH hay KOH

trắng

Ag+ + OH- = AgOH

2AgOH = Ag2Ođen + H2O

Ag2O không tan trong kiềm dư, dÔ tan trong HNO3, NH4OH và dễ bị

ánh sáng phân huỷ tạo thành Ag.

2+ -

Hg2 + 2OH = Hg2Ođen + H2O

Hg2O tan đưỵc trong HNO3 và CH3COOH đặc.

2trắng

Pb2+ + 2OH- = Pb(OH)

- 2-

Pb(OH)2 + 2OH = PbO2 + 2H2O

Do dễ tạo thành plumbit nên các muối chì PbSO4, PbCrO4... đều dễ tan trong kiềm dư.

2.5. Với NH4OH

4 2 4 2

2Ag+ + 2NH OH = Ag O + 2NH + + H O Ag2O + 4NH4OH = 2[Ag(NH3)2]OH + 3H2O

đen 4 3

2Hg2(NO3)2 + 4NH3 + H2O = (NH2Hg2O)NO3 trắng +2Hg + 3NH NO

Pb(NO3)2 + NH4OH = Pb(OH)NO3 + NH4NO3

2.6. Với Na2CO3 hay K2CO3

3 2 3

2Ag+ + CO 2- = Ag CO

3 2 2 3

2Pb2+ + CO 2- + 2OH- = Pb (OH) CO



2+ 2-

Hg2 + CO3 = Hg2CO3Hg2CO3 = HgO+ Hg+ CO2

2.7. Với K2CrO4

4 2 4đỏ nâu

2Ag+ + CrO 2- = Ag CrO

Tuỳ theo môi trường mà thu được các sản phẩm khác nhau: Môi trường kiềm thì tạo Ag2O đen; môi trưêng NH3thì tạo [Ag(NH3)2] ; môi trường acid yếu sẽ tạo Ag2Cr2O7; môi trường acid mạnh sẽ không có kết tủa.

2+ 2-

Hg2 + CrO4 = Hg2CrO4®á

4 4vàng

Pb2+ + CrO 2- = PbCrO

PbCrO4 không tan trong CH3COOH loãng và NH4OH, nhưng tan trong HNO3 loãng và NaOH.

2.8. Với dung dịch H2S

2 đen

Ag+ + S2- = Ag S

Ag2S không tan trong NH4OH, KCN, Na2S2O3, nhưng tan trong HNO3 loãng, nóng:

+ - +

3Ag2S + 8H + 2NO3 = 6Ag + 2NO + 3S + 4H2O

2+ 0 +

Hg2 + H2S = HgSđen + Hg + 2H

2 đen

Pb2+ + H S = PbS+ 2H+

2 4 3

PbS có tích tan rất nhỏ, nên phản ứng này thường được dùng để tìm Pb2+. PbS không tan trong HCl, H SO , nhưng tan trong HNO loãng, nóng hoặc trong HNO3đặc:

2+ -

3PbS + 8HNO3 loãng = 3Pb + 6NO3 + 2NO + 3S + 4H2O

3PbS + 8HNO3 đặc = 3PbSO4 + 8NO + 4H2O

2.9. Với Na2S2O3

2 3 2 2 3 trắng

2Ag+ + S O 2- = Ag S O

2- 3-

Nếu d− S2O3 thì tạo phức tan: Ag2S2O3 + 3S2O3 = 2[Ag(S2O3)2]

Khi đun nóng hoặc trong môi trường acid thì phức này không bền, bị phân hủy tạo Ag2S:

3- 2- + 2-

2[Ag(S2O3)2] + H2O = Ag2Sđen + SO4 + 2H + 3S2O3

3- + 2-

2[Ag(S2O3)2] + 4H = Ag2Sđen + SO4 + 3SO2 + 3S + 2H2O

2+ 2- o 2-

Hg2 + 2S2O3 = HgSđen + Hg + S + SO2 + SO4

2 3 2 3 trắng

Pb2+ + S O 2- = PbS O

2- 4-

PbS2O3 + 2S2O3 = [Pb(S2O3)3]

4- + 2-

[Pb(S2O3)3] + 2H = PbS+ 2S + 2SO2 + SO4 + H2O

2.10. Với Na2HPO4

+ 3-

4 3 4vàng tươi

3Ag+ + HPO 2- = Ag PO + H+ Ag3PO4 tan trong HNO3 và NH4OH:

Ag3PO4 + 6NH4OH = 3[Ag(NH3)2] + PO4 + 6H2O

4 3 4 2trắng

3Pb+ + 2HPO 2- = Pb (PO ) + 2H+

Pb3(PO4)2 không tan trong CH3COOH, HCl, nhưng tan trong HNO3, NaOH:

- - 3-

Pb3 (PO4)2 + 9OH = 3HPbO2 + 2PO4 + 3H2O

Bảng 8: Tóm tắt các phản ứng đặc trưng của cation nhóm I

Thuốc thử

Cation

Ag+

Pb2+

Hg2

HCl lỗng

AgCltrắng, tan trong NH4OH dư do tạo phức [Ag(NH ) ]+

3 2

PbCl2trắng, tan trong n−íc nãng

Hg2Cl2trắng, tác dụng với NH OH tạo Hg0 +

NH2HgCl

H2SO4 lỗng

PbSO4trắng

Hg2SO4trắng

NaOH hay KOH

Ag2Ođen

Pb(OH)2trắng, tan trong kiềm dư, tạo PbO 2-

Hg2Ođen

NH4OH d−

tạo phức [Ag(NH3)2]

Pb(OH)2trắng

[Hg2ONH2]NO3+ Hg

K2CO3 hay Na2CO3

Ag2CO3trắng

Pb2(OH)2CO3trắng

Hg2CO3 = HgO + Hg + CO2

K2CrO4

Ag2CrO4đỏ nâu

PbCrO4vàng tan trong kiÒm d−

Hg2CrO4đỏ

AgIvàng

PbI2vàng tan trong n−íc nãng

Hg2I2vàng xanh , nếu dư thuốc thử sẽ tạo thành: HgI 2- + Hg0

H2S

Ag2Sđen

PbSđen

HgSđen + Hg 

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 316 trang tài liệu này.

3. Sơ đồ phân tích

Sơ đồ 1*: Sơ đồ lý thuyết phân tích Cation nhóm I: Ag+, Hg22+, Pb2+

Nước ly tâm L1

(có cation các nhóm II, III, IV, V)

Dung dịch phân tích + HCl 6 N (từng giọt) Lắc kỹ, ly tâm, lấy kết tủa

Tủa T1 (AgCl, Hg2Cl2, PbCl2) rửa bằng H2O + HCl 2N. Đun sôi, ly tâm nóng

Nước ly tâm L2:

tTìm Pb2+

Kết tủa

tTìm Hg22+

Nước ly tâm:

tTìm Ag+

Tủa T2 (AgCl, Hg2Cl2) + NH4OH đặc, lắc lỹ

* Sơ đồ thực hành tương ứng: xem sơ đồ 1, Phần2. Thực hành phân tích định tính

bài tập (bài 3)

3.1. Hãy hoàn thành các phương trình phản ứng sau: 1) AgNO3 + NaBr  ... +....

2) AgNO3 + NH4OH d−  ... + ...

3) Hg(NO3)2 + KId−  ... + ....

4) Hg2Cl2 + NH4OH d−  ... + ...

5) Pb(NO3)2 + K2CrO4  ... + ...

6) Pb(NO3)2 + Na2S  ... + ...

3.2. Hãy cân bằng và lựa chọn một phản ứng để phát hiện ion Ag+ trong dung dịch phân tích:

1) Ag+ + I-  AgI

2) AgNO3 + H2SO4  Ag2SO4 + HNO3

3) AgNO3 + NH4OHd−  [Ag(NH3)2]NO3 + H2O

3.3. Hãy giải thích vì sao có thể hòa tan PbCl2 từ hỗn hợp AgCl, PbCl2, Hg2Cl2 bằng cách đun nóng?

3.4. Khi dùng NH4OH đặc để hòa tan hỗn hợp AgCl, PbCl2, Hg2Cl2 thì chất nào sẽ bị tan, vì sao ?

3.5. Vì sao rửa tủa T1 (ở sơ đồ 1) bằng nước lại phải thêm HCl 2N ?

Bài 4

cation nhãm II: Ca2+, Ba2+

Mục tiêu

1. Trình bày và giải thích được phản ứng của thuốc thử nhóm với các cation nhóm II.

2. Viết một số phản ứng đặc trưng của các cation nhóm II.

3. Giải thích được các bước phân tích theo sơ đồ 2 (ở Bài 5, phần phân tích cation nhóm II).

1. TÝnh chÊt chung

2 4

Các cation Ca2+, Ba2+ dễ dàng tạo kết tủa bền vững với acid H SO loãng, nên acid này là thuốc thử nhóm để tách cation kim loại kiềm thổ ra khỏi các cation khác. Tuy nhiên, các kết tủa sulfat này khó tan hoặc không tan trong acid hoặc kiềm, nên cần chuyển chúng thành tủa carbonat. Sau

đó hòa tan tủa carbonat bằng CH3COOH rồi nhận biết từng cation nhóm II nhờ các phản ứng đặc trưng cđa chóng.

2. Các phản ứng phân tích đặc trưng cđa cation nhãm II

2.1. Với H2SO4 loãng

Ba + H SO = BaSO + 2H

2+ +

2 4 4 tinh thể trắng

Sr + H SO = SrSO + 2H

2+ +

2 4 4 tinh thể trắng

2 4 4 trắng

Ca2+ + H SO = CaSO + 2H+

2+ 2+ 2+ 2+

Có thể chuyển các tủa sulfat MeSO4(Me = Ba Sr Ca ) về dạng tủa carbonat bằng cách đun nóng với dung dịch Na2CO3bão hòa nhiều lần:

2+ 2-

MeSO4Me + SO4

+ CO3

MeCO3 

2.2. Với Na2CO3 hay K2CO3, (NH4)2CO3:

Na2CO3 + MeCl2 = MeCO3 + 2NaCl

Các muối carbonat này ít tan trong nưíc, nhưng tan trong các acid HCl, HNO3, CH3COOH:



MeCO3 + 2HCl = MeCl2 + H2O + CO2

Do CO3 kết tủa được nhiều cation nhóm khác, nên không dùng nó để tách các cation kim loại kiềm thổ ra khỏi các nhóm khác.

2.3. Với K2CrO4

Ba + CrO = BaCrO

2+ 2-

4 4 tinh thể vàng

Sr + CrO = SrCrO

2+ 2-

4 4 tinh thể vàng

Kết tủa xuất hiện phụ thuộc nhiều vào pH của dung dịch vì luôn tồn tại cân bằng:

2- 2- +

Cr2O7 + H2O 2CrO4 + 2H

Đỏ cam Vàng

2+ 2+

BaCrO4 không tan trong kiềm, nên đây là cơ sở để tách Ba ra khỏi Pb .

2.4. Với amoni oxalat (NH4)2C2O4

Me + (NH ) C O = MeC O + 2NH

2+ +

4 2 2 4 2 4tinh thể trắng 4

Các MeC2O4 tan trong HCl, HNO3; riêng BaC2O4 và SrC2O4 tan cả trong CH3COOH, còn CaC2O4 không tan.

2.5. Với Na2HPO4

2 4 4trắng

Me2+ + Na HPO = MeHPO + 2Na+

MeHPO4 tan trong HCl, HNO3 và CH3COOH.

Bảng 9: Tóm tắt các phản ứng đặc trưng của cation nhóm II

Thuốc thử

Cation
Ba2+	Sr2+	Ca2+
H2SO4 lỗng	BaSO4trắng	SrSO4trắng	CaSO4trắng tan nhiều trong nước
Na2CO3	BaCO3trắng	SrCO3trắng	CaCO3trắng
K2CrO4
- Môi trường trung tính	BaCrO4vàng	SrCrO4vàng	--
- Môi trường acid	BaCrO4vàng	--	--
(NH4)2C2O4	BaC2O4 trắng	SrC2O4 trắng	CaC2O4 trắng
Na2HPO4	BaHPO4 trắng	SrHPO4 trắng	CaHPO4 trắng
Thử màu ngọn lửa	Màu vàng lục	Màu đỏ mạnh	Màu đỏ gạch

3. Sơ đồ phân tích

Sơ đồ 2*: Sơ đồ lý thuyết phân tích cation nhóm II: Ca2+, Ba2+ và nhóm III: Al3+, Zn2+ (Xem ở mục 3, bài 5 tiếp sau)

bài tập (bài 4)

4.1. Hãy hoàn thành các phương trình phản ứng sau: 1) BaCl2 + H2SO4  ... +....

2) Ba(NO3)2 + K2CrO4  ... +....

3) CaCl2 + Na2CO3  ... +....

4) Ca(NO3)2 + (NH4)2C2O4  ... +....

4.2. Hãy giải thích vì sao có thể dùng Na2CO3 bão hòa để chuyển kết tủa BaSO4, CaSO4 thành kết tủa BaCO3, CaCO3 ?

4.3. Hãy giải thích vì sao có thể dùng (NH4)2C2O4 để nhận biết sự có mặt của ion Ca2+ trong dung dịch?

4.4. Hãy giải thích vì sao có thể dùng K2CrO4 trong môi trưêng kiÒm

để nhận biết sự có mặt của ion Ba2+ trong dung dịch?