Nhận biết NH,` : Dùng dung dịch NaOH và qui tim đỏ âm.. Tính chất chung : - Các cation kim loai nhóm II cũng không màu và có tính axit yếu M”+Hạ0 MOH' + H K : rất bé - Các muối cacbonat
Trang 1PHÂN TÍCH VÀ NHẬN BIẾT CATION
Dựa trên sự khác nhau về độ tan của các hiđroxit kim loại trong axit và bazơ kiềm như NaOH, NH: ; người ta chia các cation thành 6 nhóm (các cation thường gặp) :
- Nhóm I : Các kim loại kiềm Lï', Na”, K", Rb', Cr’, (Fr`) (và NH¿')
- Nhóm II : Các kim loại kiềm thổ : Ca”” Sr", Ba” (và Ra”)
- Nhóm IHI : Các cation tạo được muối clorua ít tan : Ag’, PbỶ, DI Cu’, Au’
- NhémIV: Các cation tao dugc hidroxit tan trong kiém du : Be*’, AI”, Cr rẽ ,Zn”, Sn”,
Sn””, Sn”
-_ Nhóm V: Các cation có hidroxit tan trong dung dich NH; hoac dung dich hon hop
NH; + NH,CI do tạo phức amin : Cu”, Hg ”', NỈ”, Cd”', Co”
-_ Nhóm VI: Cac cation tao được các hidroxit it tan trong nước, tan trong axit : Fe”", Fe”",
Mgˆ, Mn“
A Cac cation kim loai kiềm (Nhóm I) : Li’, Na’, K*, NH,"
I Tính chất chung : Các cation nhóm I đều không màu
- Hidroxit kim loai kiềm là bazơ mạnh,
- Ton kim loại kiềm : trung tính
- Jon NH,’ co tính axit yếu : NH,"
II Phương pháp nhận biết :
1 Dựa vào vào ngọn lứa : Lay 1 day Pt, tâm HCI Đốt nóng ở ngọn lửa đèn khí cho đến sạch (màu ngọn lửa không đổi) Nhúng đầu đây Pt vào đung dịch thử rồi đưa vào ngọn lửa :
Lï': đỏ chói; Na” : màu vàng; K” : màu tím
Rb’, Cs” : tím hồng
2 Nhận biết NH,` : Dùng dung dịch NaOH và qui tim (đỏ) âm
B Các cation kim loại kiềm thổ : Ca?” Sr”, Ba?
I Tính chất chung : - Các cation kim loai nhóm II cũng không màu và có tính axit yếu
M”+Hạ0 MOH' + H (K : rất bé)
- Các muối cacbonat, sunfat đều ít tan, CaSO¿ tan nhiều nhất, muốn J hoàn toàn ion Ca?” dưới dạng CaSO¿ thường phải thêm ít rượu etylic
II Sơ đồ phân tích :
D phân tích (3 giọt) +_(DH;SO, + Rượu etylic)
+ D? Na,CO; bao hoa, t° (nhiéu lần)
+ D’ CH;COOH dac (dén tan) + DKạCr;O;
' |
Trang 2BaCrO¿ Ỷ (vàng) Sn”', Ca?”
+ D’ CaSO, bao hoa + D? (NH,)2SO, bao hoa SrSO, | trang + D? (NHy)2C,04 SrSO¿|
CaC;O/ | trắng
C Các cation kim loại tạo được muối clorua ít tan (nhém IID : Ag’, Pb’’, (Hg,”')
I Tính chất chung :lon Ag', Pb”” : không màu
lon Ag có tính axt rất yếu, ion Pb”” có tính axit yếu
Ag +H,O =~ AgOH + HỶ, K= 10'””; pH dung dich 0,01M > 6,7
Pb?' + HạO ==C PDOH' + HỈ, K= 103: pH dụng dịch 0,01M > 4
II Sơ đồ phân tích :
DỶ phân tích +D HCI 2M
\
{ clorua nhom III Các cation khác
+ Nước, đun nóng
| |
+ DˆNH;2M
PbI, | ving PbCrO,|vàng + D° HNO; (Den)
Tan trong OH”
AgCl | trang
D Các cation kim loại tạo được hiđroxit tan trong OH' dư (Nhóm IV) : Al’, Cr**, Zn”*
Sơ đồ phân tích :
DỂ phân tích
+_ DˆHCI 2M
| Clorua nhóm III + D* H,SO, 1M (+ C3HsOH)
+ D* NaOH 2M dư (đến đục) Sunfulhhóm I +3 - 5 giọt HạO›, t°
+ 1⁄4 V đ NaOH 2M
Trang 3
| ,
(Cô cạn còn ⁄2 V)
+ D? AgNO; (+ vài giọt d° HNO;) +DˆHNO; IM
+ DNa;S
AgCrO¿ | đỏ gạch
ZnS | trang
E Cation tao dược, hiđroxit tan trong NH; dư (Nhóm V) : Cu” (Ag’, Zn”’)
NH; tao voi Cu’* phtre mau xanh dam bén, rất đặc trưng (Phản ứng dùng đề phát hiện ion
Cu)
Cu” +4NH; Cu(NH3)4”" Ba = 10'%
Phức Cu(NH;)¿7` dễ bị phân huỷ bởi axit và dưới tác dụng của ion S* tao | it tan:
Cu(NH;)”' + 4H” >= Cu?" +4NH¿`
Cu(NH;)** + S* == CuS | + 4NH;
F Các cation tao hidroxit it tan trong kiềm dư và trong dung dịch NH; (Nhóm VỊ):
Fe”, Fe”, Mg””, Mn””
Sơ đồ phân tích:
DỶ phân tích (nhóm VI) + D NaOH 2M
+H;O;, t°
+ D* HNO; 2M, 0
|
+ (PbO, + HNO; dic), t° + D* NH; 2M
+ DỊ NGHPO,
MgNH,PO, | trang
© Chit}: Cac ion Fe” va Fe** phải được phát hiện từ dung dịch đầu vì trong quá trình phân
tích, hoá trị của chúng thay đồi
* Phản ứng phát hiện Fe”” : Dùng K;[Fe(CN),]
Fe” + Fe(CN)¢* Fe3[Fe(CN)¢]o ¡
(Xanh tuốc bin) Phải thực hiện ở pH < 7, không có mặt chat oxi hoá đề Fe”” không bị oxi hoá
(Thuốc thử không tạo | với Fe”)
* Phản ứng phát hiện Fe”: có 2 phương pháp:
1 Fe*! + Fe(CN)¢* == Fey[Fe(CN)¢]3 | (xanh phổ)
Phải thực hiện ở pH < 7, không có mặt chất khử để Fe?" không bị khử thành Fe"
2 Fe” +nSCN => Fe(SCN),È”” (n=l1z5)
(Màu đỏ máu) Phải thực hiện ở môi trường axit mạnh vì ở pH = 2 đã có | Fe(OH); làm phá huỷ phức
Trang 4
PHÂN TÍCH VÀ NHẬN BIẾT ANION
Bảng tính tan của một số muối thường gặp
SO.” Tan BaSO¿, SrSOu, PbSO¿, CaSOq , AgSOu (1)
Br Tan AgBr, HgBr, CuBr, PbBr, PbBr;, HgBr; ạy
F Khong tan Muối kim loại kiém, NH,’, Ag, Hg * Sn”, Be”, AI”
CH:COC' | Tan
HPO,” Không tan | Muôi của KL kiém, NH,"
PO,” Không tan | Muôi của KL kiêm, NH¿' (Li;PO¿ không tan)
co,* Không tan | Muối của KL kiềm, NH¿` (LiạCO: ít tan)
SO; Khong tan_| Mudi cia KL kiém, NH”
S“ Không tan | Muối của KL kiềm, NH¿`, Ca”, Sr”, Ba”
* Chú ý: Các muối CO;”, SOs” và S” của những ion AI”, Fe”' và Cr”” không tồn tại trong dung dịch (ngoại trừ Fe;Ss có tồn tại và không tan trong nước)
I Anion halogenua :
1 Phản ứng phát hiện ion F7
Khi có mặt F thì phức chất sắt (II) thioxinat mất màu đỏ do chuyên thành phức chất không
màu
VD: Fe(SCN); + 3F —” FeF; +3SCN', K = 10°
2 Phan tng phat hién ion CI, Br, T trong dung dịch hỗn hợp có chứa các anion đó:
* Phát hiện ion CT:
Dùng dung dịch AgNO; : tạo được kết tủa (AgCl (màu trắng), AgBr : (trắng ngà), Agl: (màu vàng nhạt)) Lọc lay két tủa, hoà tan trong dung dịch NH; loãng, AgCI bị hoà tan:
AgCl + 2NH; > Ag(NH).° + Cr
Lọc bỏ kết tủa, lấy dung dich nước lọc cho vào vài giọt đung dịch HNO;, xuất hiện kết tủa trắng, suy ra trong dung dịch ban đầu có ion Cl
Ag(NH;);` + 2H' —> Ag` + 2NH,¿`
Ag + Cl —» AgCl{
* Phat hién ion Br vaT:
- Cho vài giọt hồ tinh bột và vài giọt CCl¿ vào đung dịch mẫu thử
- Cho từ từ dung dịch nước clo đến dư vào, lắc đều, dung dịch chuyên thành màu xanh, sau
đó mắt màu, đồng thời lớp dung môi hữu cơ có màu vàng, suy ra trong đung dịch ban đầu
có ion F và Br
Clạ + 2F —> 2CT + l;
Cl, + 2Br —~ 2Cl + Br
Trang 5
5Cl + L + 6H,0 — I10CT + 2IO; + 12H”
(Cl, du khong oxi hoa được Br;)
H Anion của lưu huỳnh
1 Phản ứng phát hiên ion Š” :
* Phản ứng với dung dịch HCI : dung dịch HCI phản ứng với các dung dịch muối sunfua cho
HS bay ra, hố đen giấy tắm dung dịch Pb(CH;COO); (hoặc dung dịch Pb(NO;);)
* Phản ứng với dˆ AgNO; : Khi cĩ KCN thì khơng tạo thành các muối khĩ tan khác của Ag',
trong khi đĩ thì cĩ Ag;S | màu đen tạo thành (vì AgaS rất ít tan, T, (Ag;S) = 10°?)
2 Phản ứng phát hiện ion SO;”:
Các axit mạnh tác dụng với SO;” cho khí SO¿ bay ra, nhận biết SO¿ bằng giấy tam dung dịch Br; hoặc dung dich KMnO, (mat mau)
SO, + Br + 2H,0 —» H,SO, + 2HBr
5SO; + 2KMnO¿ + 2HạO ——> K,SO4, + 2MnSO, + 2H2SO,4
Cũng cĩ thể cho khí bay ra lội vào dung dịch Ba” cĩ HCI và HạO¿; Khi đĩ SO; bị oxi hố thành H;SO¿ và ta được | BaSO¿
* Chú ý : Các ion S“, SO;“ cho phản ứng tương tự
3 Phản ứng phát hiện ion SO/”:
Trong mơi trường axit, ion Ba”” tạo với ion SO,” két tua trắng
* Chú ý : Một số chất khử như S”, SO¿”, S;O;” bị oxi hố trong mơi trường axit, trung tính hoặc kiềm để cho ion SO¿7
4 Phản ứng phát hiện ion thiosunfat S,0;"
* Phan tng voi dung dich AgNO;
2Ag' + S037 >Ag,S,0; | vang
Aø52O: bị phân huỷ khi dun nong tao thanh Ag,S | màu đen
AgaS:O¿ + HạO > AgoS | + H2SO4
* Phan tng voi dung dich hon hợp I;' và hơ tinh bột
DỶ màu xanh của iot - hồ tinh bột (I, + KI + hồ tinh bột) bi mat mau khi tac dung với dung dich S,0;~ 6 pH 7 do I; bị S;Os” khử:
Iy + 28,037 > 31 + S406”
Ill Anion cua nito, photpho
1 Phan wng phat hién ion NOY
* Ion MnO, bi mat màu khi tác dụng với dung dịch NO; trong mơi trường axit vì bị khử thành Mn””:
SHNO; + 2MnO¿ + H” — 5NO; + 2Mn”” + 3H;O
* lon NO; trong mơi trường axit oxi hố ion I thành ion I;' màu nâu nhạt hoặc hố xanh trong
dung dịch hồ tinh bột : 2HNO; + 3F — 2NỌ + I;' + 2HạO
Chú ý : Nhiều chất oxi hố cho phản ứng tương tự
2 Phản ứng phát hiện ion NO;:
Phản ứng với Cu và dung dịch HạSO¿
3Cu +2NO; + 8H" — 3Cu?' +2NOÌ + 4HạO
Khí NO bay ra hố nâu trong khơng khí :
NO + 1/20, > NO, (mau nau)
3 Phan ing phdt hién ion PO,’:
3Ag’ + PO,* > AgsPO, | (vang)
* Chú ý : Cac ion CO”, I cho phan ứng tương tự
Trang 6IV Anion cua cacbon, silic
1 Phan teng phat hién ion CO;” : Phản ứng với dung dich axit mạnh
Axit manh tac dung voi ion CO;” giai phéng CO; Để nhận biết CO; có thể dùng nước vôi trong hoặc nước barit (dung dịch Ba(OH);) : dung dịch hoá đục nếu CO; dư thì trở lại trong suôt
* Chit y : Cac ion SO;~, S03” cho phan ung tuong tu
2 Phan tng phat hién ion CH;COO:
* Tao phirc voi Fe**: lon CH;COO tao phirc mau do ché voi ion Fe** :
Fe*’ + nCH;COO” > Fe(CH;COO),°"" — (n: 1-3)
Khi đun nóng xuất hiện J đỏ nâu Fe(OH);CH;COO
* Phản ứng CH;COOC;H; : Khi có H;SO¿ đặc :
CH;COOH + C;H;OH CH;COOC;H; + H;O
CH;COOC3>Hs co mui đặc trưng
Tốc độ phản ứng tăng nhanh khi đun nóng và có một ít AgNO; hoặc AgaSO¿ xúc tác cho phản ứng
3 Phán ứng phát hiện ion oxalat C;O,*:
* Phản ứng với dung dịch KMnO¿:
Trong dung dịch H;SÒ¿, ion CO,” lam mat mau dung dịch KMnO¿ khi đun nóng và cho khí CO; bay ra :
5C;O¿” + 2MnO¿ + 16H'— 10CO;Ì +2Mn”' + 8H;O
* Phản ứng với muối Ca”:
Ca?” + C;O¿” —> CaC¿)¿ | (trắng)
CaC;O¿ không tan trong CH:COOH nhưng tan trong dung dịch axit vô cơ mạnh
4 Phản ứng phát hiện ion SiO;” :
Khi axit hoá đung địch SiOs” thì tạo thành | trắng keo (hoặc đung địch keo)
2HỶ + SiO;7 + nH;O — H;S¡O¿ nH;O |
BÀI TẬP
Bail (Cau L3 — HSG QG 2000 — 2001):
Có các dung dịch (bi mat nhan): a) BaCl,; b) NH4Cl; c) K2S; d) Al(SO,)3; e) MgSOu; g) KCI; h) ZnCl; Được dùng thêm dung dịch phenolphtalein (khoảng pH chuyén mau tir 8 — 10) hoặc metyl da cam (khoảng pH chuyên màu từ 3,1 — 4,4)
Hãy nhận biết mỗi dung dịch trên, viết các phương trình ion (nếu có) đề giải thích
Bài 2 (Câu I.2 — HSG QG 2002 — 2003):
Trong phòng thí nghiệm có các dung dịch bị mắt nhãn: AICI;, NaCl, KOH, Mg(NO;);,
Pb(NO;);, Zn(NO;);, AgNO; Dùng thêm một thuốc thử, hãy nhận biết mỗi dung dịch Viết các phương trình phản ứng (nếu có)
Bài 3 Trình bày phương pháp nhận biết các ion trong dung dich có chứa các ion:
a) Na’, Ca?", Sr””, Ba?” b) Ca”, Sr”, Ba”, Fe'”, Mg?”
c) Ag’, Pb”, Fe”, Mg”, AI”, Cr” d) Ag’, Cu”, Zn”, AI”, Fe”
e) F, CT, T, SO¿” f) NO3, SO4”, SO37, CO;
g) NO,’, NO;,, PO,*, CO;~ h) S03”, NO’, COs7, SO¿”
Trang 7BÀI GIẢI
Bài 1:
Dùng phenolphtalein nhận ra K;S
pH >10 -—> dung dịch phenolphtalein có màu đỏ
Dùng K¿S làm thuốc thử Cho K›S vào các dung dịch còn lại:
1°
- Véi NH,Cl: S2 + NH* = NH,t + HS
Nhận ra NH: nhờ mùi khai, hoặc hoá đỏ giấy lọc tẩm phenolphtalein ( vì NHạ có pH > 9 )
- V6i Al,(SO4)3: Cho kết tủa keo trắng Al(OH),
- Với MgSO/ : Cho kết tủa trắng Mg(OH);
- V6i ZnCl, : Cho két tha trang ZnS
Zn* + 28“ = ZmSt
Ding NH,CI để nhận ra MgSO,: kết tủa Mg(OH); tan duge trong NH,Cl ; trong khi cdc két tia
AI(OH); và ZnS không tan
1°
Ding MgSO, nhan ra BaCl,:
Dùng BaCl, nhan ra Al,(SO,4), :
(Hoặc dùng metyl da cam làm thuốc thử:
Nhan ra Al,(SO4)3
Dung dịch có phản ứng rất axit ( pH < 4 ) làm cho metyl da cam có màu da cam hoặc đỏ hồng
Các dung dịch còn lại đều có pH > 4,4 nên metyl da cam có màu vàng Dùng Al;(SO,);
làm thuốc thử:
- Với BaCl cho kết tủa trắng tinhthể Ba# + SO, = BaSO, lưáng
- Với K;S cho kết tủa keo trang Al(OH),
AP+ + 35 + 3H,O = AIOH, + 3HS
Ding K,S lam thuéc thu:
t0
-Với NHẠC: S9“ + NH, = NHÍ + HS
Nhận ra NH: nhờ mùi khai, hoặc hoá đỏ giấy lọc tẩm phenolphtalein
- Với MgSO, : Cho kết tha trang Mg(OH),
Trang 8Mgt + 28 + 2H,0
- V6i ZnCl, : Cho két tha trang ZnS
Zn?* + 28 = ZnS 1
- Với KCI không có dấu hiệu gì
Để phân biệt MgSO/ với ZnCl, , cho NH„CI vào 2 kết tủa Mg(OH);„ và ZnS thi chi có kết
tua Mg(OH), tan trong NH,Cl khi dun néng
t0
(con ZnS không tan.)
Mg(OH),y + 2HS
Bai 2:
Có thể dùng thêm phenolphtalein nhận biết các dung dich AICI, NaCl, KOH, Mg(NO;),,
Pb(NO,)>, Zn(NO;)>, AgNO3
* Lần lượt nhỏ vài giọt phenolphtalein vào từng dung dịch
- Nhận ra dung dịch KOH do xuất hiện màu đỏ tía
* Lần lượt cho dung dịch KOH vào mỗi dung dịch còn lại:
- Dung dịch AgNOs có kết tủa màu nâu
Ag' + OH— —> AgOH Ỷ ; (hoặc 2Ag' + 2OH—-> AgzO + H;ạO)
- Dung dịch Mg(NOa); có kết tủa trắng, keo
Mg** + 20H~ — Mg(OH), +
- Các dung dịch AICH;, Pb(NOa)s, Zn(NO2)s đều có chung hiện tượng tạo ra kết tủa trang,
tan trong dung dịch KOH (dư)
AI?! + 3OH— > Al(OH); } ; Al(OH); + OH— -> AlO;— + 2H;O
Pb** + 2OH— -> Pb(OH); + ; Pb(OH);Ì + OH— -> PbO;— + 2HzO
Zn?' + 2OH— -> Zn(OH); } ; Zn(OH)z} + OH— -> ZnO;— + 2H;O
- Dung dịch Nacl không có hiện tượng gì
- Ding dung dich AgNO; nhan ra dung dich AICI; do tao ra kết tủa trắng
Ag'+CI——> AgCI }
- Ding dung dich NaCl nhan ra dung dich Pb(NO3), do tạo ra kết tủa trắng
Pb** +2 C1~ > PbCl, }
- còn lại là dung dịch Zn(NÑOa);