cation nhãm I: Ag+, Pb2+, Hg22+
Môc tiªu
1. Tr×nh bµy vµ gi¶i thÝch ®−îc ph¶n øng cña thuèc thö nhãm víi c¸c cation nhãm I.
2. ViÕt ®−îc mét sè ph¶n øng ®Æc tr−ng cña c¸c cation nhãm I.
3. Gi¶i thÝch ®−îc c¸c b−íc ph©n tÝch theo s¬ ®å 1.
1. TÝnh chÊt chung
C¸c cation nhãm nµy cã kh¶ n¨ng t¹o kÕt tña víi hÇu hÕt c¸c acid (trõ
HNO3), nh−ng chØ cã HCl 6N th× t¹o tña víi nhãm nµy mµ kh«ng t¹o tña
víi c¸c cation nhãm kh¸c. V× thÕ, HCl chÝnh lµ thuèc thö ®Ó t¸ch nhãm
cation Ag+, Pb2+, Hg22+ ra khái c¸c cation kh¸c.
Tõ c¸c muèi kÕt tña nµy, ng−êi ta l¹i t¸ch chóng ra vµ nhËn biÕt tõng
cation nhãm I dùa vµo c¸c ph¶n øng ®Æc tr−ng cña chóng.
2. C¸c ph¶n øng ph©n tÝch ®Æc tr−ng cña c¸c cation
nhãm I
2.1. Víi HCl lo·ng
Ag+ + HCl = AgCl↓tr¾ng, v« ®Þnh h×nh + H+
Hg22+ + 2HCl = Hg2Cl2↓tr¾ng, v« ®Þnh h×nh + 2H+
(Hg2Cl2 cßn gäi lµ calomel)
Pb2+ + 2HCl = PbCl2↓tr¾ng, tinh thÓ + 2H+
AgCl vµ Hg2Cl2 cã ®é tan Ýt phô thuéc vµo nhiÖt ®é, trong khi ®é tan
cña muèi PbCl2 phô thuéc rÊt nhiÒu vµo nhiÖt ®é (ë 20oC lµ 11,0g/L vµ ë
100oC lµ 32,0g/L), nªn ng−êi ta cã thÓ t¸ch PbCl2 ra khái AgCl vµ Hg2Cl2
b»ng n−íc nãng.
AgCl vµ ®Æc biÖt lµ PbCl2 tan ®−îc trong HCl ®Æc vµ c¸c dung dÞch
muèi clorid ®Ëm ®Æc, nhÊt lµ khi ®un nãng:
56
AgCl + 2HCl = H2[AgCl3]
PbCl2 + 2HCl = H2[PbCl4]
Khi pha lo·ng c¸c dung dÞch nµy th× thu ®−îc kÕt tña AgCl vµ PbCl2
trë l¹i.
AgCl cã kh¶ n¨ng t¹o thµnh c¸c phøc chÊt tan:
AgCl + 2NH4OH = [Ag(NH3)2]Cl + 2H2O
AgCl + 2KCN = K[Ag(CN)2] + KCl
AgCl + 2Na2S2O3 = Na3[Ag(S2O3)2] + NaCl
Khi acid hãa dung dÞch [Ag(NH3)2]+ th× kÕt tña AgCl xuÊt hiÖn trë l¹i:
[Ag(NH3)2]+ + 2HNO3 = AgCl↓ + 2NH4NO3
Hg2Cl2 chØ tan trong HNO3 ®Æc hoÆc dung dÞch c−êng thñy do Hg22+ bÞ
oxy hãa thµnh Hg2+.
Hg2Cl2 t¸c dông víi NH4OH th× t¹o kÕt tña ®en, do:
Hg2Cl2 + 2NH4OH = (NH2Hg2)Cl + NH4Cl + 2H2O
(NH2Hg2)Cl = [NH2Hg]Cl↓ tr¾ng + Hgo↓ ®en
2.2. Víi KI hay KBr
Ag+ + I- = AgI↓ vµng
Ag+ + Br- = AgBr↓ vµng nh¹t
AgI chØ tan trong KCN vµ Na2S2O3, kh«ng tan trong acid vµ NH4OH
®Æc. AgBr kh«ng tan trong c¸c acid, nh−ng tan trong NH4OH ®Æc, KCN vµ
Na2S2O3.
Hg22+ + 2I- = Hg2I2↓ vµng xanh
Hg2I2 + 2I- = [HgI4]2- + Hgo
Cã thÓ nhËn biÕt ®−îc sù cã mÆt cña Hg22+ nhê kÕt tña mµu vµng xanh
cña Hg2I2 trªn nÒn vµng cña c¸c tña AgI vµ PbI2, nh−ng nång ®é cña Hg22+
ph¶i ®ñ lín.
Pb2+ + 2I- = PbI2↓ vµng
PbI2 + 2I- = [PbI4]2-kh«ng mµu
Tinh thÓ PbI2 khi ®un nãng sÏ tan vµ lµm l¹nh sÏ t¹o thµnh c¸c tinh
thÓ ãng ¸nh mµu vµng rÊt ®Ñp. Nh−ng ph¶n øng nµy còng cÇn nång ®é cña
Pb2+ t−¬ng ®èi lín. Khi nång ®é nhá th× dïng c¸c thuèc thö kh¸c nh− KI
hay K2 CrO4 trong m«i tr−êng acid yÕu hoÆc trung tÝnh, hoÆc Na2S trong
m«i tr−êng kiÒm.
57
2.3. Víi H2SO4 lo·ng
Pb2+ + SO42- = PbSO4↓ tinh thÓ tr¾ng
PbSO4 kh«ng tan trong c¸c acid lo·ng, nh−ng tan trong H2SO4 ®Æc,
HCl ®Æc, NaOH ®Æc, 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
Cation Ag+ vµ Hg22+ chØ t¹o ®−îc kÕt tña víi SO42- khi nång ®é cña
chóng t−¬ng ®èi lín, do tÝch sè tan cña c¸c muèi t−¬ng øng kh«ng nhá.
2.4. Víi NaOH hay KOH
Ag+ + OH- = AgOH↓ tr¾ng
2AgOH = Ag2O↓ ®en + H2O
Ag2O kh«ng tan trong kiÒm d−, dÔ tan trong HNO3, NH4OH vµ dÔ bÞ
¸nh s¸ng ph©n huû t¹o thµnh Ag.
Hg22+ + 2OH- = Hg2O↓ ®en + H2O
Hg2O tan ®−îc trong HNO3 vµ CH3COOH ®Æc.
Pb2+ + 2OH- = Pb(OH)2↓ tr¾ng
Pb(OH)2 + 2OH- = PbO22- + 2H2O
Do dÔ t¹o thµnh plumbit nªn c¸c muèi ch× PbSO4, PbCrO4... ®Òu dÔ
tan trong kiÒm d−.
2.5. Víi NH4OH
−
2Ag+ + 2NH4OH = Ag2O + 2NH4+ + H2O
Ag2O + 4NH4OH = 2[Ag(NH3)2]OH + 3H2O
−
2Hg2(NO3)2 + 4NH3 + H2O = (NH2Hg2O)NO3 ↓ tr¾ng +2Hgo↓ ®en + 3NH4NO3
−
Pb(NO3)2 + NH4OH = Pb(OH)NO3 ↓ + NH4NO3
2.6. Víi Na2CO3 hay K2CO3
−
2Ag+ + CO32- = Ag2CO3↓
−
2Pb2+ + CO32- + 2OH- = Pb2(OH)2CO3↓
−
Hg22+ + CO32- = Hg2CO3↓
Hg2CO3 = HgO↓ + Hg↓ + CO2↑
58
2.7. Víi K2CrO4
2Ag+ + CrO42- = Ag2CrO4↓ ®á n©u
Tuú theo m«i tr−êng mµ thu ®−îc c¸c s¶n phÈm kh¸c nhau: M«i
tr−êng kiÒm th× t¹o Ag2O ®en; m«i tr−êng NH3 th× t¹o [Ag(NH3)2]+; m«i
tr−êng acid yÕu sÏ t¹o Ag2Cr2O7; m«i tr−êng acid m¹nh sÏ kh«ng cã kÕt tña.
−
Hg22+ + CrO42- = Hg2CrO4↓ ®á
−
Pb2+ + CrO42- = PbCrO4↓ vµng
PbCrO4 kh«ng tan trong CH3COOH lo·ng vµ NH4OH, nh−ng tan
trong HNO3 lo·ng vµ NaOH.
2.8. Víi dung dÞch H2S
−
Ag+ + S2- = Ag2S↓ ®en
Ag2S kh«ng tan trong NH4OH, KCN, Na2S2O3, nh−ng tan trong HNO3
lo·ng, nãng:
3Ag2S + 8H+ + 2NO3- = 6Ag+ + 2NO + 3S + 4H2O
−
Hg22+ + H2S = HgS↓ ®en + Hg0↓ + 2H+
−
Pb2+ + H2S = PbS↓ ®en + 2H+
PbS cã tÝch tan rÊt nhá, nªn ph¶n øng nµy th−êng ®−îc dïng ®Ó t×m
Pb2+. PbS kh«ng tan trong HCl, H2SO4, nh−ng tan trong HNO3 lo·ng, nãng
hoÆc trong HNO3 ®Æc:
3PbS + 8HNO3 lo·ng = 3Pb2+ + 6NO3- + 2NO + 3S + 4H2O
3PbS + 8HNO3 ®Æc = 3PbSO4 + 8NO + 4H2O
2.9. Víi Na2S2O3
−
2Ag+ + S2O32- = Ag2S2O3 ↓ tr¾ng
NÕu d− S2O32- th× t¹o phøc tan:
Ag2S2O3 + 3S2O32- = 2[Ag(S2O3)2]3-
Khi ®un nãng hoÆc trong m«i tr−êng acid th× phøc nµy kh«ng bÒn, bÞ
ph©n hñy t¹o Ag2S:
2[Ag(S2O3)2]3- + H2O = Ag2S↓ ®en + SO42- + 2H+ + 3S2O32-
2[Ag(S2O3)2]3- + 4H+ = Ag2S↓ ®en + SO42- + 3SO2 + 3S + 2H2O
−
Hg22+ + 2S2O32- = HgS↓ ®en + Hgo + S + SO2 + SO42-
−
Pb2+ + S2O32- = PbS2O3 ↓ tr¾ng
PbS2O3 + 2S2O32- = [Pb(S2O3)3]4-
59
[Pb(S2O3)3]4- + 2H+ = PbS↓ + 2S + 2SO2 + SO42- + H2O
2.10. Víi Na2HPO4
−
3Ag+ + HPO42- = Ag3PO4↓ vµng t−¬i + H+
Ag3PO4 tan trong HNO3 vµ NH4OH:
Ag3PO4 + 6NH4OH = 3[Ag(NH3)2]+ + PO43- + 6H2O
−
3Pb+ + 2HPO42- = Pb3 (PO4)2↓ tr¾ng + 2H+
Pb3(PO4)2 kh«ng tan trong CH3COOH, HCl, nh−ng tan trong HNO3,
NaOH:
Pb3 (PO4)2 + 9OH- = 3HPbO2- + 2PO43- + 3H2O
B¶ng 8: Tãm t¾t c¸c ph¶n øng ®Æc tr−ng cña cation nhãm I
Cation
Thuèc thö
Ag+Pb2+ Hg22+
HCl lo·ng AgCl↓ tr¾ng, tan trong
NH4OH d− do t¹o phøc
[Ag(NH3)2]+
PbCl2↓ tr¾ng, tan trong n−íc
nãng
Hg2Cl2↓ tr¾ng, t¸c dông víi
NH4OH t¹o Hg0 +
NH2HgCl
H2SO4 lo·ng - PbSO4↓ tr¾ng Hg2SO4↓ tr¾ng
NaOH hay
KOH Ag2O↓ ®en
Pb(OH)2↓ tr¾ng, tan trong
kiÒm d−, t¹o PbO22- Hg2O↓ ®en
NH4OH d− t¹o phøc [Ag(NH3)2]+Pb(OH)2↓ tr¾ng [Hg2ONH2]NO3↓ + Hg0
K2CO3 hay
Na2CO3
Ag2CO3↓ tr¾ng Pb2(OH)2CO3↓ tr¾ng
Hg2CO3 = HgO + Hg +
CO2
K2CrO4Ag2CrO4↓ ®á n©u
PbCrO4↓ vµng tan trong
kiÒm d− Hg2CrO4↓ ®á
KI AgI↓ vµng
PbI2↓ vµng tan trong n−íc
nãng
Hg2I2↓vµng xanh , nÕu d−
thuèc thö sÏ t¹o thµnh:
HgI42- + Hg0
H2S Ag2S↓ ®en PbS↓ ®en HgS↓®en + Hg0↓
60