cation nhãm III: Al3+, Zn2+
Môc tiªu
1. Tr×nh bµy vµ gi¶i thÝch ®−îc ph¶n øng cña thuèc thö nhãm víi c¸c cation
nhãm III.
2. ViÕt ®−îc mét sè ph¶n øng ®Æc tr−ng cña c¸c cation nhãm III.
3. Gi¶i thÝch ®−îc c¸c b−íc ph©n tÝch theo s¬ ®å 2 (phÇn ph©n tÝch cation nhãm III).
1. TÝnh chÊt chung
C¸c cation nhãm III ®Òu cã kh¶ n¨ng t¹o thµnh c¸c muèi tan trong
m«i tr−êng kiÒm d−:
Al3+ + 4OH- = AlO2- + 2H2O
Aluminat
Zn2+ + 4OH- = ZnO22- + 2H2O
Zincat
V× vËy thuèc thö ®Ó t¸ch cation nhãm III ra khái c¸c nhãm kh¸c lµ
NaOH hoÆc KOH d−. Sau ®ã nhËn biÕt tõng cation nhãm III b»ng c¸c ph¶n
øng ®Æc tr−ng cña chóng.
2. C¸c ph¶n øng ph©n tÝch ®Æc tr−ng cña cation nhãm III
2.1. Víi NaOH hay KOH
−
Al3+ + 3OH- = Al(OH)3↓ tr¾ng v« ®Þnh h×nh
Al(OH)3 + OH- = AlO2- + 2H2O
Muèn thu ®−îc kÕt tña Al(OH)3 th× dïng acid yÕu:
AlO2- + NH4+ + H2O = Al(OH)3↓ + NH3
−
Zn2+ + 2OH- = Zn(OH)2↓
Zn(OH)2 + 2OH- = ZnO22- + 2H2O
66
Muèn thu ®−îc kÕt tña Zn(OH)2 th× dïng acid yÕu, nh−ng kh«ng dïng
NH4+ v× t¹o thµnh phøc tan [Zn(NH3)4]2+.
2.2. Víi NH4OH
Al3+ + 3NH4OH = Al(OH)3↓ + 3NH4+
Zn2+ + 4NH4OH = [Zn(NH3)4]2+ + 4H2O
2.3. Víi Na2CO3 hay K2CO3
2AlCl3 + 3Na2CO3 + 3H2O = 2Al(OH)3↓+ 6 NaCl + 3CO2↑
Riªng Zn2+ t¹o thµnh c¸c s¶n phÈm kh¸c nhau tuú theo nång ®é dung dÞch:
2ZnCl2 + 2Na2CO3 + H2O = Zn2(OH)2CO3↓ + 4NaCl + CO2↑
3ZnCl2 + 3Na2CO3 + H2O = Zn3(OH)2(CO3)2↓ + 6NaCl + CO2↑
2.4. Víi Na2HPO4
AlCl3 + 2Na2HPO4 = AlPO4 ↓ keo tr¾ng + 3NaCl + NaH2PO4
3ZnCl2 + 4Na2HPO4 = Zn3(PO4)2 ↓ keo tr¾ng + 6NaCl + 2NaH2PO4
C¸c muèi phosphat trªn ®Òu tan ®−îc trong kiÒm vµ acid v« c¬.
2.5. Víi H2S:
−
Trong m«i tr−êng trung tÝnh hoÆc amoniac th× Al3+ t¹o thµnh Al(OH)3↓ :
2NH4OH + H2S = (NH4)2S + 2H2O
2AlCl3 + 3(NH4)2S = Al2S3 + 6NH4Cl
Al2S3 + 6H2O = 2Al(OH)3↓ + 3H2S
−
Trong m«i tr−êng trung tÝnh hoÆc kiÒm yÕu th× Zn2+ t¹o thµnh ZnS↓ :
Zn2+ + H2S = ZnS↓ tr¾ng v« ®Þnh h×nh + 2H+
ZnS tan trong c¸c acid v« c¬, nh−ng kh«ng tan trong CH3COOH vµ
NaOH.
67
B¶ng 10: Tãm t¾t c¸c ph¶n øng ®Æc tr−ng cña cation nhãm III
Cation
Thuèc thö
Al3+ Zn2+
NaOH d− AlO2-ZnO22-
Na2CO3Al(OH)3 ↓ keo tr¾ng Zn2(OH)2CO3 ↓ tr¾ng
NH4OH d− Al(OH)3 ↓ keo tr¾ng [Zn(NH3)4]2+ tan
Na2HPO4AlPO4↓ tr¾ng Zn3(PO4)2↓ tr¾ng
H2S trong CH3COOH − ZnS↓ tr¾ng
(NH4)2S trong m«i tr−êng trung
tÝnh hay kiÒm yÕu Al(OH)3 ↓ keo tr¾ng ZnS↓ tr¾ng
(NH4)2[Hg(SCN)4] −
− Cã mÆt vÕt Cu2+, t¹o
kÕt tña mµu tÝm
− Cã mÆt vÕt Co2+, t¹o
kÕt tña mµu lôc
Alizarin-S
O
O
OH
OH
SO3Na
KÕt tña s¬n ®á
O
O
O
OH
SO3Na
A
l
(1/3 c«ng thøc phøc)
68
3. S¬ ®å ph©n tÝch
S¬ ®å2*: S¬ ®å lý thuyÕt ph©n tÝch Cation nhãm II: Ca2+, Ba2+ vµ nhãm III Al3+, Zn3+
Dung dÞch ph©n tÝch + H2SO4 2N (tõng giät) + C2H5OH.
§un nhÑ, ly t©m
Tña T1 (BaSO4, CaSO4)
Na2CO3 b·o hoµ l¾c kü, ®un nãng, ly
t©m. LÆp l¹i 3,4 lÇn ®Ó chuyÓn hÕt tña
T1 thµnh tña BaCO3, CaCO3
N−íc ly t©m L1:Al3+, Zn2+ + NaOH 2N d−
Dung dÞch: AlO2-, ZnO22-, c« c¹n bít +
NH4Cl b·o hßa + NH4OH ®Æc (vµi giät)
Tña T3: Al (OH)3↓
tT×m Al3+
N−íc ly t©m L3: [Zn(NH3)4]2+
t T×m Zn2+
Tña T3: CaCo3, BaCO3 + CH3COOH 2N
(®ñ ®Ó tan hÕt)
Dung dÞch: Ca2+, Ba2+ + K2CrO4 5%
(tíi dung dÞch mµu vµng)
Tña T2: BaCrO4 mµu
vµng (kh«ng tan trong
NaOH 2N)
t T×m Ba2+
N−íc ly t©m L2: Ca2+
t T×m Ca2+
* S¬ ®å thùc hµnh t−¬ng øng: xem s¬ ®å 2, PhÇn 2. Thùc hµnh ph©n
tÝch ®Þnh tÝnh.
69
bµi tËp (bµi 5)
5.1. H·y hoµn thµnh c¸c ph−¬ng tr×nh ph¶n øng sau:
1) AlCl3 + KOHd− → ... +....
2) Al(NO3)3 + Na2CO3 → ... +....
3) ZnSO4 + NH4OHd− → ... +....
4) ZnCl2 + Na2S → ... +....
5.2. H·y gi¶i thÝch v× sao cã thÓ dïng hçn hîp NH4Cl b·o hßa vµ
NH4OH ®Æc ®Ó t¸ch riªng AlO2- vµ ZnO22- ?
5.3. §Ó nhËn biÕt sù cã mÆt cña ion Al3+ trong dung dÞch, cã thÓ dïng
thuèc thö nµo trong sè c¸c chÊt sau, v× sao?
1) Dung dÞch NH4OH ®Æc
2) Dung dÞch Na2S
3) Dung dÞch Alizarin-S
70