Качественное и количественное определение ионов хрома (III)

Дальнейший систематический анализ катионов не имеет смысла, так как открыты все находящиеся в анализируемом растворе катионы.

2.2 Обнаружение анионов

Анализ раствора, содержащего три неизвестных аниона, начали с предварительных испытаний.

Испытали раствор на присутствие анионов слабых кислот: прибавили 2н раствор H2SO4 и нагрели. Отсутствие помутнения раств

ора и выделения газов, а также запаха свидетельствует об отсутствии сульфитов, карбонатов, тиосульфатов, нитритов, силикатов и ацетатов.

Испытали раствор на присутствие анионов I аналитической группы: прибавили BaCl2 в щелочной среде. Выпал белый осадок, значит, есть катионы I аналитической группы.

Испытали раствор на присутствие анионов II аналитической группы: к раствору прибавили 2М HNO3 и AgNO3, отсутствие осадка говорит об отсутствии анионов II аналитической группы.

Провели дробный анализ. Для открытия SO42- к раствору прилили BaCl2 и исследовали растворимость образовавшегося белого осадка в разбавленных кислотах. Осадок не растворим в кислотах, значит, это BaSO4 и в исследуемом растворе содержались сульфат-ионы.

Ba2+ + SO42- = BaSO4↓

Открыли ионы PO43-: при добавлении к раствору молибдата аммония (NH4)2MoO4 в азотнокислой среде при нагревании образовался жёлтый кристаллический осадок комплексной аммонийной соли фосфоромолибденовой гетерополикислоты – фосфоромолибдат аммония:

PO43- + 3NH4+ + 12MoO42- + 24H+ = (NH4)3[PO4(MoO3)12] + 12H2O

Добавили к анализируемому раствору раствор дифениламина в сернокислой среде. Раствор окрасился в синий цвет, значит, в нём могут содержаться нитрат- и/или нитрит-ионы. Так как было доказано отсутствие нитрит-ионов в предварительных испытаниях, то в исследуемом растворе содержались только нитрат-ионы.

Нитрат-ион при реакции с дифениламином в сернокислой среде переводит этот органический реагент в продукт его окисления – синий дифенилдифенохинондиимин («дифенилбензидиновый фиолетовый»). Вначале происходит необратимое окисление дифениламина в дифенилбензидин:

2C6H5NHC6H5 → C6H5 – NH – C6H4 – C6H4 – NH – C6H5 + 2H+ + 2e-

Затем происходит обратимое окисление молекулы бензидина присутствующем окислителем до окрашенного в синий цвет дифенилдифенохинондиимина:

C6H5 – NH – C6H4 – C6H4 – NH – C6H5 ↔ C6H5 – N = = = N - C6H5 ++ 2H+ + 2e-

В результате раствор окрашивается в синий цвет. Образовавшийся синий продукт окисления дифениламина далее необратимо разрушается вначале до продуктов реакции бурого, а затем – жёлтого. В соответствии с этим при стоянии синей смеси её окраска постепенно изменяется сначала на бурую, а затем на жёлтую.

Глава 3. Количественный анализ

3.1 Методы определения Cr3+

Хром (III) титруют одним из методов, описанных далее. Анализируемая проба содержит хром (III), и его надо сначала окислить до хрома (VI),что можно сделать следующими способами.

Окисление хрома (III) до хрома (VI).

Окисление висмутатом. Окисление можно провести висмутатом натрия и избыток висмутата отфильтровать.

Ход окисления. К анализируемому раствору, содержащему свободную серную кислоту в 5 н концентрации, прибавляют несколько граммов висмутата натрия, кипятят некоторое время, охлаждают раствор и фильтруют через стеклянный фильтрующий тигель №4. Перед фильтрованием прибавляют немного асбеста, чтобы очень мелкие частички висмутата не прошли сквозь пористое стекло.

Окисление персульфатом в кислой среде. Персульфат в присутствии кислоты (лучше всего в 2,3-2,4 н концентрации) и ионов серебра окисляет при нагревании хром (III) до хрома (VI). Избыток окислителя надо затем разрушить. Хлориды в большом количестве мешают, осаждая ионы серебра.

Ход окисления. К 50 мл анализируемого раствора прибавляют 15 мл 0,1 М раствора нитрата серебра и 50 мл 10% раствора персульфата аммония, после чего кипятят 15 минут.

Окисление окисью серебра AgO. Окись серебра окисляет хром (III) до хрома (VI) на холоду в среде азотной, хлорной или серной кислоты. Избыток окислителя можно разрушить кипячением в течение нескольких минут.

Окисление хлорной кислотой. Хлорная кислота при температуре кипения её азеотропной смеси с водой (200˚С) окисляет хром (III) до хрома (VI). Ход окисления. К 25 мл анализируемого раствора прибавляют 10 мл концентрированной хлорной кислоты и 1 мл концентрированной фосфорной кислоты. Смесь осторожно нагревают в колбе с длинным горлышком. По удалении воды хлорная кислота начинает кипеть. Нагревание регулируют так, чтобы пары хлорной кислоты конденсировались в колбе. После окрашивания раствора в оранжевый цвет (образование хромовой кислоты) продолжают слабое кипячение только 3 мин и охлаждают, возможно, быстрее. Затем жидкость в колбе разбавляют водой и кипятят несколько минут для удаления хлора. При разбавлении водой хлорная кислота перестаёт быть окислителем.

Окисление хрома происходит на 99,5%, но результат определения может получиться более низким из-за потери хрома в виде CrO2Cl2. Если раствор с самого начала содержал ионы Cl-, то надо отогнать HCl в начале выпаривания, нагревая раствор очень осторожно.

Окисление перманганатом. Продолжительное кипячение с перманганатом в кислой среде приводит к окислению хрома (III) до хрома (VI). Избыток перманганата можно удалить с помощью азида натрия в умеренно кислой среде.

Титрование хрома(VI).

Титрование солью железа (II).

Реактивы:

· Соль Мора, 0,1 н раствор в 1 н серной кислоте

· Дифениламинсульфонат, 0,5% раствор

· Фосфорная кислота, концентрированная

Ход определения. К анализируемому раствору бихромата, содержащему свободную серную, хлорную или соляную кислоту, приливают воду до объёма 200 мл, затем 10 мл 6 н серной кислоты, 5 мл концентрированной фосфорной кислоты и 6-8 капель раствора индикатора. Затем титруют раствором соли Мора до тех пор, пока фиолетовая окраска, появляющаяся к концу титрования, не исчезнет сразу.

Титрование тиосульфатом натрия

Реактивы:

· Тиосульфат натрия, 0,05 М

· Иодид калия, 20% раствор

· Крахмал

Ход определения. К раствору бихромата приливают KI , выделившийся йод титруют тиосульфатом с индикатором крахмалом до обесцвечивания раствора.

3.2 Выбор методики

Для анализа была выбрана методика окисления хрома (III) до хрома (VI) персульфатом и титрование полученного бихромата тиосульфатом натрия как наиболее точный и требующий меньших временных затрат.

Экспериментальная часть

3.2.1 Титриметрический метод

Реактивы:

· Na2S2O3, 0,05 М раствор

· AgNO3, 0,01 М раствор

· крахмал

· KI, 20%-й раствор

· H2SO4, 1М

· персульфат аммония

Навеску пробы растворили в 100 мл дистиллированной воды. Отобрали по 10 мл полученного раствора в три термоустойчивые колбы для титрования. В каждую добавили по 10 мл серной кислоты, 5 мл раствора AgNO3 и 1г персульфата аммония, взвешенного на технических весах. Перемешали и нагрели на плитке до кипения. Кипятили 20 мин до появления ярко-жёлтой окраски раствора. Затем остудили, добавили по 5 мл раствора KI. Выделившийся йод оттитровали тиосульфатом натрия с индикатором крахмалом, 5 капель которого добавили в конце титрования. Титровали до исчезновения синей окраски и превращения цвета раствора в молочно-зелёный.

 Скачать реферат