Thảo luận hóa phân tích: Phân tích các cation nhóm 5

KHOA HÓA LÝ KỸ THUẬT BỘ MÔN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG **********

Thảo luận hóa phân tích

Đề tài: Phân tích các cation nhóm 5

PHÂN TÍCH CATION NHÓM 5:Co2+, Cu2+, Cd2+, Ni2+, Hg2+

A.MỞ ĐẦU:

• Sự phân tích các chất được tiến hành với mục đích xác định thành phần định tính hoặc định lượng chúng. Phân tích định tính, ta xác định được chất hay mẫu phân tích gồm những nguyên tố hoá học nào, những ion, những nhóm nguyên tử hoặc phân tử nào hoặc các phần tử nào tham gia vào thành phần phân tích.

B: NỘI DUNG PHẦN 1: ĐẶC TÍNH CHUNG CỦA CÁC CATION NHÓM 5

( Co2+, Cu2+, Cd2+, Ni2+, Hg2+)

⁺

I. Đặc điểm chung: Cation nhóm 5 là những kim loại chuyển tiếp,tính chất điển hình của nhóm là tạo phức, hiđroxit của chúng tan trong hỗn hợp NH4 và NH3 để tạo thành phức tan amoniacat. Vì vậy, thuốc thử nhóm là hỗn hợp NH4Cl + NH3. Các cation của nhóm V tạo kết tủa sunfua khó tan với H2S hay (NH4)2S, độ tan phụ thuộc vào độ axit của môi trường, vì vậy tính chất này được sử dụng để nhận biết từng chất.

PHẦN 1:ĐẶC TÍNH CHUNG CỦA CÁC CATION NHÓM 5

- Tác dụng với kiềm cho những hydroxyd không tan trong kiềm dư nhưng tan trong NH4OH hoặc hỗn hợp NH4OH – NH4Cl thành các amonicat.

- KOH và NaOH cho kết tủa hydroxyd lưỡng tính với dung dịch chứa Cu² cho oxyd với Hg² , cho muối có tính kiềm với Co² . ⁺ ⁺ ⁺

- Trong dung dịch muối Hg² không màu, muối Cu² , Co² có màu. ⁺ ⁺ ⁺

PHẦN 1:ĐẶC TÍNH CHUNG CỦA CÁC CATION NHÓM 5 • 2.1. Với KOH, NaOH II:PHẢN ỨNG CHUNG CỦA CATION NHÓM 5

• Dung dịch amoniac dư phản ứng với

cation nhóm V tạo ra các phức amonicat

• Cu² + 4NH4OH → [Cu(NH3)4]² xanh

⁺

⁺

đậm + 4H2O

• Co² + 6NH4OH → [Co(NH3)4]² hồng +

⁺

⁺ 6H2O

• Hg² + 4NH4OH → [Hg(NH3)4]² + 4H2O

⁺

⁺

• Ni² + 4NH4OH → [Ni(NH3)4]² +

⁺

⁺ 4H2O

•2.2. Với NH4OH

• Cd² + 4NH4OH → [Cd(NH3)4]² +

⁺

⁺

4H2O

•Cu² + ⁺ 2KOH → Cu(OH)2 ↓xanh lơ

+ 2K⁺

•Co² + ⁺

KOH →

CoOH xa⁺

nh lam +

K⁺

•CoOH + ⁺

KOH →

Co(OH)2

hồng +

K⁺

•Hg² + ⁺

KOH →

HgOH đỏ

⁺

gạch +

K⁺

•HgOH + ⁺

KOH →

Hg(OH)2↓

+ K⁺

•Hg(OH)2

→HgO

↓vàng +

H2O

•Ni² + ⁺

2KOH→

Ni(OH)2

xanh lục

+ K⁺

•Cd² + ⁺

2KOH →

Cd(OH)2

↓trắng +

K⁺

PHẦN 2 : CÁC PHẢN ỨNG ĐẶC TRƯNG CỦA CÁC ION NHÓM 5 2.1. Các phản ứng đặc trưng của ion Cu² ⁺ 2.1.1-Phản ứng với kiềm:

⁺

Kiềm tác dụng với ion Cu² khi nguội cho kết tủa màu xanh lục

Cu² + 2OH → Cu(OH)2↓ ⁺ ⁻

Cu(OH)2↓ + 2OH → CuO2² + 2H2O ⁻ ⁻

2.1. Các phản ứng đặc trưng của ion Cu² ⁺

2.1.2-Phản ứng với NH4OH :

⁺

2CuSO4 + 2NH4OH → Cu2(OH)2SO4↓ + 2NH4⁺

Amôniac tạo với dung dịch ion Cu² dung dịch có màu xanh lam đậm do tạo thành ion phức [Cu(NH3)4]² :⁺

2.1. Các phản ứng đặc trưng của ion Cu² ⁺

• 2.1.3-Phản ứng với H2S hay

• 2.1.4-Phản ứng với dung dịch kali

(NH4)2S:

(NH4)2S tác dụng với Cu2+ tạo thành kết tủa đồng sunfua CuS màu đen.

Kali feroxianua tạo được kết tủa Cu2[Fe(CN)6] màu đỏ gạch.

Cu(NO3)2 + (NH4)2S → CuS + 2NH4NO3

2Cu(NO3)2 + K4[Fe(CN)6] → Cu2Fe(CN)6 + 4KNO3

feroxianua K4[Fe(CN)6]:

⁺

⁺

2.1. Các phản ứng đặc trưng của ion • 2.1.6-Phản ứng với idua kali : Cu² ⁺ • 2.1.5-Phản ứng với Thiosunfat tác dụng với Cu² tạo thiosunfat: thành kết tủa đồng sunfua Cu2S màu đen.

KI tác dụng với Cu² tạo thành kết tủa đồng (I) idua màu đỏ

⁺ ⁻

⁺ 2Cu² + 2S2O3² + 2H2O → Cu2S↓ + S↓ + 2SO4² + 4H ⁺ ⁻

2Cu² + 4I → 2Cu↓ đỏ + ⁻ I2

2.2. Phản ứng đặc trưng của ion Co²⁺

2.2.1-Phản ứng với NH4OH

Co² + NH4OH → Co(OH) → Co(OH)2

⁺

⁺

Co(OH)2 + 4NH4OH → [Co(NH3)4](OH)2 + 4H2O

CoCl2 phản ứng với NH4Cl tạo ra Co(OH)2 màu hồng

2.2. Phản ứng đặc trưng của ion Co²⁺

2.2.2-Phản ứng với NH4SCN:

Tạo thành phức màu xanh thẫm

Co² + 4NH4SCN → [Co(SCN)4]² xanh đậm ⁺ ⁺

2.3. Các phản ứng của ion Ni²⁺

2.3.1-Phản ứng với NH3:

⁺

Amôniac kết tủa được Ni² tạo thành hidroxit cadimi dạng keo, có màu xanh lục nhạt, rất dễ tan trong thuốc thử dư do tạo thành ion phức [Ni(NH3)4]² :⁺

NiCl2 + NH3 → [Ni(NH3)6]Cl

2.3. Các phản ứng của ion Ni²⁺

2.3.2- Phản ứng với dimetylg

lyoxim-

thuốc

thử

Sugaeep

:

Trong

dung

dịch

amôniac,

dimetylgl

yoxim

tạo với

Ni² ⁺

muối nội

phức

màu

hồng

tươi

dimetylgl

yoximat

niken.

Ni2+ +

DMG →

Ni(DMG)

2 ↓ hồng

dimetylgl

yoxim

•

\

2.3. Các phản ứng của ion Ni²⁺

2.3.3 phản ứng với KCN

Ni + 2CN- → Ni(CN)2 ↓vàng lục

2.3.4 phản ứng với ferrxilanua

2Ni2+ [Fe(CN)6]4- → Ni2 [Fe(CN)6]

↓ vàng không tan trong axit nhưng tan trong NH3 đặc

Ni2+ [Fe(CN)]3- → Ni[Fe(CN)6]2

2.3.5 cation Ni2+

Trong nước tạo phức [Ni(H2O)6]2+ xanh lá cây

Trong NH3c tạo phức [Ni(NH3)6]2+ xanh tím

2.4. Các phản ứng của ion Cd² : ⁺

2.4.1 -Phản ứng với thuốc thử nhóm:

⁺

CdSO4 + 2(NH3.H2O) → Cd(OH)2↓+ (NH4)2SO4

Trắng

Amôniac kết tủa được Cd² tạo thành hidroxit cadimi, tan trong thuốc thử dư do tạo ion phức không màu [Cd(NH3)4]² :⁺

Cd(OH)2↓ + 4NH3 → [Cd(NH3)4]² + ⁺

2OH ⁻

2.4. Các phản ứng của ion Cd² : ⁺

2.4.2-Phản ứng với kiềm :

⁺

Kiềm tác dụng với ion Cd² cho kết tủa màu trắng , dễ tan trong NH3 dư và tan trong các dung dịch xyanua của các kim loại kiềm:

Cd² + 2OH → Cd(OH)2↓ trắng ⁻ ⁺

Cd(OH)2↓ + 4NH3 → [Cd(NH3)4]² + ⁺ 2OH⁻

⁻ ⁻

Cd(OH)2↓ + 4CN → [Cd(CN)4]² + 2OH⁻

2.4. Các phản ứng của ion Cd² : ⁺

2.4.3-Phản ứng với H2S:

H2S tác dụng với Cd² trong môi trường axit ⁺ tạo thành kết tủa cadimi sunfua CuS màu vàng tươi. Cd² + S2- → CdS↓ vàng ⁺

2.4. Các phản ứng của ion Cd² : ⁺

2.4.4:Phản ứng với KCN:

Cd² + 2CN → Cd(CN)2↓ ⁻ ⁺

Cd(CN)2↓ + 2CN → [Cd(CN)4]² ⁻ ⁻

[Cd(CN)4]² + 2H2S → CdS↓ + 2HCN + 2CN ⁻ ⁻

2.2.5: Phản ứng với kẽm kim loại

Cd2+ Zn → Cd↓ xám + Zn2+

2.2.6 :Phản ứng với (NH4)2[Hg(SCN)4]

Cd2+ (NH4)2[Hg(SCN)4] → Cd[Hg(SCN)4] ↓ tinh thể trắng + 2NH4+

2.5 Phản ứng đặc trưng của ion Hg²⁺

2.5.1Phản ứng với KOH

⁺

Hg² + KOH → HgOH đỏ gạch ⁺ + K⁺

⁺

HgOH + KOH → Hg(OH)2↓ + K⁺

Hg(OH)2 →HgO ↓vàng + H2O

• 2.5.2-Phản ứng với kali iodid

• Tạo tủa đỏ cam HgI2, tan khi cho KI dư, tạo phức màu vàng nhạt

• Hg² + 2KI → HgI2 ↓đỏ cam + 2K

• HgI2 + 2KI → [HgI4] 2- +

⁺ ⁺

•

2K+

(phức vàng nhạt)

2.5.3 phản ứng với dd SnCl2

Phản ứng tạo kết tủa trắng thủy ngân sau đó chuyển thành Hg màu xám đen

2HgCl2 + SnCl2 → Hg2Cl2 + SnCl4

Hg2Cl2 + SnCl2 → 2Hg ↓ giọt ánh kim rơi xuống đáy + SnCl4

2.5.4-Phản ứng với Na2S2O3

Trong môi trường acid, khi đun nóng tạo tủa đen HgS không tan trong HCl, H2SO4, HNO3 nó chỉ tan trong nước cường thủy (HNO3 : HCl 1:3 )

Hg(NO3)2 + Na2S2O3 → Na2S4O6 + Hg + NaNO3

⁻ ⁺

Hg² + 3S2O3² + 2H → HgS ↓đen + S4O6² + SO2 + H2O ⁺ ⁻

2.5.5- Phản ứng với NH4OH

⁺

Tạo tủa trắng HgNH2 , tan trong NH4OH dư thành phức

⁺ ⁺

Hg² + NH4OH → HgNH² ↓ (mercuri amido) + H + H2O ⁺

PHẦN 3: SƠ ĐỒ PHÂN TÍCH CATION NHÓM 5

Cu2+,Cd2+,Co2+,Ni2+ Hg2+

Cho (NH4)2S sau đó thêm NH4Cl phá kết tủa keo sunfua

CuS,HgS,CdS,Co S, NiS (Kết tủa đen)

HCl to

CuS ,CoS ,NiS ,HgS (Chia làm 4 phần )

Cd2+

HNO3, to

KI

NH 3

CNS -

đime tyglix om

H 2S

Tạo kết tủa đỏ cam HgI2

Co2+ xanh

Ni2+ Đỏ cánh sen

Kết tủa Vàng

Cu2+ xanh lam đậm