Частные реакции катионов первой аналитической группы

Реакции катиона калия К⁺

1. Реакция окрашивания пламени.

Летучие соли калия окрашивают бесцветное пламя горелки в фиолетовый цвет.

Выполнение реакций.

Соль калия, лучше всего KCl, смачивают хлороводородной кислотой и вносят в основание пламени на тонкой платиновой или нихромовой проволочке, а затем переводят в зону с наивысшей температурой. Даже незначительное количество солей натрия мешает определению, т.к. фиолетовая окраска маскируется желтой окраской, которую придает пламени натрий. Данная реакция является фармакопейной.

2. Винная кислота Н₂С₄Н₄О₆ при достаточной концентрации ионов К⁺ в растворе дает белый кристаллический осадок гидротартрата калия:

KCl + Н₂С₄Н₄О_{6 =} KHC₄H₄O₆↓ + HCl

K⁺ + HC₄H₄O₆^- = KHC₄H₄O₆↓

В минеральных кислотах осадок растворим.

Выполнение реакций.

В пробирку помещают 2 капли раствора хлорида калия и 3 капли реактива Н₂С₄Н₄О_6. Пробирку охлаждают струей холодной воды. Наблюдают выпадение осадка.

3. Гексанитритокобальтат (III) натрия Na₃ [Co(NO₂)₆] осаждает из нейтрального или слабокислого раствора желтый кристаллический осадок гексанитритокобальтата (III) калия-натрия:

Na₃ [Co(NO₂)₆] +2KCl = K2 Na [Co(NO₂)₆]↓ + 2NaCl

2K⁺ + Na⁺ + [Co(NO₂)₆]^3- = K₂Na[Co(NO₂)₆]↓

Выполнение реакции.

К 2 каплям раствора соли калия добавляют 2 капли реактива. Наблюдают выпадение желтого осадка.

4. Микрокристаллоскопическая реакция – нитрит натрия – свинца (II) Na₂PbCu (NO₂)₆, реагирует с солями калия в нейтральной среде, образуя характерные кубические кристаллы коричневого или черного цвета:

2KCl + Na₂PbCu(NO₂)₆ = K₂PbCu(NO₂)₆↓ + 2NaCl

Выполнение реакции.

На предметное стекло наносят одну каплю раствора соли калия и осторожно выпаривают ее досуха. Остывший осадок обрабатывают каплей реактива Na₂PbCu(NO₂)₆.

Реакции катиона Na⁺

1. Реакция окрашивания пламени. Соли натрия окрашивают бесцветное пламя горелки в желтый цвет. Реакция является фармакопейной.

Выполнение реакции.

Реакцию проводят аналогичной с ионом К⁺.

2. Гексагидроксостибиат (V) калия K[Sb(OH₆)] дает с солями натрия в строго нейтральной среде медленно образующийся белый кристаллический осадок:

NaCl + K[Sb(OH₆)] = Na[Sb(OH₆)]↓ + KCl

Na⁺ + [Sb(OH₆)] = Na[Sb(OH₆)]↓

Выполнение реакции.

К 2 каплям раствора соли натрия добавляют 3 капли реактива. Пробирку охлаждают под струей холодной воды. Одновременно потирают стеклянной палочкой внутренние стенки пробирки. Наблюдают выпадение кристаллического осадка.

Реакции катиона аммония NH₄⁺

1. Гидроксиды щелочных металлов NaOH и KOH при добавлении к водному раствору соли аммония выделяют аммиак:

NH₄Cl + NaOH = NaCl + NH₃↑ + H₂O

При нагревании раствора аммиак улетучивается.

Выполнение реакции.

К 1 капле раствора соли аммиака, помещенной в пробирку, добавляют 3-4 капли 2 моль/л NaOH. Держа внутри пробирки красную или фиолетовую лакмусовую бумажку, смоченную водой, нагревают пробирку на водяной бане. На лакмусовой бумажке появляется синее пятно. При выполнении реакций надо следить за тем, чтобы лакмусовая бумага не соприкасалась с внутренними стенками пробирки.

2. Реактив Несслера (смесь K₂[HgJ₄] с КОН) дает с солями аммония красно-бурый осадок:

2K₂[HgJ₄] + 4KOH + Na₄Cl →[Hg₂ONH₂] J ↓ + 7KJ + KCL + 3H₂O

Выполнение реакции.

К 1 капле раствора соли аммония добавляют 3 капли реактива Несслера. Наблюдают выпадение осадка бурого цвета.

Контрольные вопросы

1. Что следует понимать под скоростью химической реакции и в каких единицах она измеряется?

2. Назовите факторы, влияющие на скорость реакции.

3. Дайте формулировку закона действия масс и напишите его математическое выражение.

4. Каков физический смысл константы скорости реакции?

5. Как зависит скорость и константа скорости химической реакции от температуры?

6. Какие реакции называют обратимыми инеобратимыми?

7. Что такое состояние химического равновесия?

8. Напишите математическое выражение для константы хими­ческого равновесия в общем виде.

9. Что называется смещением равновесия?

10. Дайте формулировкупринципа Ле-Шателье.

11. Спомощью каких факторов можно изменить состояние хими­ческого равновесия?

12. Напишите математическое выражение для скорости реакции,

протекающей между водородом и кислородом.,

13. Напишите выражение для констант равновесия следующихреакций: а) N2 + О2 ↔ 2NО; б) N2 + 3H2 ↔ 2NH3.

14. Как изменится скорость реакции между оксидомсеры (IV) и кислородом 2SO2 + O2 → 2SO3, если увеличить концентрацию каж­дого вещества в два раза?

15.В какую сторону сместится равновесие при повышении тем­пературы в системах: а) 2СО + О2 ↔ 2С02 (∆Н < 0); б) N2О4 ↔ 2NО2 (∆Н > 0)?

16. В какую сторону сместится равновесие при повышении давле­ния в системах: а) 2NО + О2 ↔ 2NО2; б) Н2 + I2 ↔ 2НI; в) 4НСl + О2 ↔ 2Н2О + 2Сl2?