KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

BÀI TẬP LỚN

MÔN:

GVHD: Ths. Trần Nguyễn An Sa

SVTH: Lê Thị Mỹ Vân

MSSV: 09078531

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 14 tháng 5 năm 2012

Câu 1:

Theo hệ thống phân tích acid – bazo, cation được chia thành 6 nhóm:

- Nhóm 1 gồm Ag+, Hg

2+, Pb

2+. Các clorua của nhóm này không tan trong nước

và trong các acid loãng. Thuốc thử nhóm là HCl 2N.

- Nhóm 2 gồm Ba2+

, Sr2+

, Ca2+

. Sulfat của chúng không tan trong nước và các

dung dịch acid. Thuốc thử của nhóm là H2SO4 2N.

- Nhóm 3 gồm Al3+

, Cr3+

, Zn2+

, As3+

, As5+

, Sb3+

, Sn2+

, Sn4+

. Các hydroxyt của

chúng đều lưỡng tính tan trong dung dịch kềm dư. Thuốc thử thường dùng là

NaOH 4N và KOH 4N dư.

- Nhóm 4 gồm Mg2+

, Mn2+

, Fe2+

, Fe3+

, Bi3+

, Sb5+

, Sb3+

. Các hydroxyt của chúng

đều không tan trong dung dịch kềm dư. Thuốc thử thường dùng là dung dịch

NH3 25% dư.

- Nhóm 5 gồm Cu2+

, Cd2+

, Hg2+

, Co2+

, Ni2+

. Các hydroxyt của chúng tạo ra các

amoniacat tan. Thuốc thử là dung dịch NH3 25% dư.

- Nhóm 6 gồm các cation kim loại kềm và NH4+. Các clorua, sulfat và hydroxit

của chúng đều có thể tan trong nước. Chúng không có thuốc thử nhóm. Các

hợp chất có mặt nhóm này đều có thể tan tạo thành dung dịch.

Câu 2:

Theo hệ thống phân tích acid – bazo, anion được chia thành 3 nhóm:

- Nhóm I: Cl-, Br

-, I

-, SCN

-, S2O3

2-

- Nhóm II: SO42-

, HCO3-, CO3

2-, PO4

3-

- Nhóm III: NO3-, NO2

-, CH3COO

-.

Câu 3:

Thuốc thử nhóm là những thuốc thử có phản ứng cùng một kiểu với một nhóm ion,

nhưng không phản ứng với các ion khác nhóm. Nhờ vào các thuốc thử nhóm, người ta

tách được từng nhóm ion ra khỏi hỗn hợp nhiều ion.

Vd: axit clohiđric (HCl) là TTN cho nhóm các ion Ag+, Pb

2+, Hg

2+; H2SO4 là TTN cho

nhóm các ion Ba2+

, Sr2+

, Ca2+

,…

Nhóm 1:( Ag+, Hg

2+, Pb

2+) có thuốc thử chung là HCl 2N. Phản ứng tạo các hợp chất

kết tủa khó tan trong nước và trong các acid loãng.

Ag+ + Cl

- AgCl↓ (trắng, tan trong dung dịch NH3)

AgCl + 2NH3 [Ag(NH3)2]Cl (phức chất tan)

2

2Pb 2Cl PbCl (trắng, không tan trong dd NH3 nhưng tan trong nước

nóng)

2

2 2Hg 2Cl Hg Cl (trắng, chuyển sang xám đen trong dd NH3)

Kết tủa 2 2Hg Cl tan trong dd NH3:

2 2 3 2 2 4Hg Cl 2NH [Hg NH ]Cl+NH Cl

Sau đó dimecuua amoni clorua không bền lại tự phân huỷ thành mecua amoni

ít tan và thuỷ ngân kim loại làm cho kết tuả có màu xám đen

2 2 2[Hg NH ]Cl [HgNH ]Cl Hg (xám đen)

Nhóm2: (Ba2+

, Sr2+

, Ca2+

) có thuốc thử chung là H2SO4 loãng, phản ứng tạo các kết

tủa sulfat màu trắng không tan trong các acid và kiềm.

2+ +

2 4 4Ba +H SO BaSO +2H

2+ +

2 4 4Sr +H SO SrSO +2H

2+ +

2 4 4Ca +H SO CaSO +2H

Nhóm3: (Al3+

, Cr3+

, Zn2+

) là những cation tương ứng với những kim loại lưỡng tính,

khi tác dụng với dd kiềm tạo những hydroxyt lưỡng tính kết tủa, tan trong dd kiềm đặc

dư. Thuốc thử nhóm là dd KOH hay NaOH dư.

Thêm từ từ từng giọt dd kiềm loãng vào dd muối của cation nhóm 3, kết tủa keo

hydroxyt được tạo thành:

3+

3Al +3OH Al(OH) (màu trắng, vô định hình)

2+

2Zn +2OH Zn(OH) (màu trắng)

3+

3Cr +3OH Cr(OH) (màu lục xám)

Câu 4:

Thuốc thử đặc trưng là thuốc thử có tính đặc hiệu đối với một loại ion nhất định, tạo

nên những phản ứng đặc trưng để nhận biết sự có mặt của ion đó trong hỗn hợp chất.

Phản ứng đặc trưng: là phản ứng mà nhờ chúng, trong những điều kiện xác định của

phòng thí nghiệm có thể xác định được ion duy nhất trong dung dịch, khi đang có sự

hiện diện của những ion khác phát hiện được nhờ vào:

+ Xuất hiện màu sắc đặc trưng.

+ Có sự kết tủa.

+ Có sự giải phóng khí

Thuốc thử đặc trưng của một số ion:

a. Ag+

- Dùng thuốc thử dung dịch NaOH: tạo kết tủa Ag2O màu đen, kết tủa này tan

trong dd NH3, tạo ph amoniacat [Ag(NH4)2]+

2Ag+ + OH

- Ag2O↓ + H

+

Ag2O + 2NH4+ 2[Ag(NH4)2]

+

- Dùng thuốc thử dung dịch H2SO4: tạo kết tủa Ag2SO4, kết tủa này tan trong

nước nóng.

2Ag+ + SO4

2- Ag2SO4↓

- Dùng thuốc thử dd KI tạo kết tủa vàng nhạt AgI↓, kết tủa này không tan trong

dd NH3.

+Ag +I AgI

b. Pb2+

- Dùng thuốc thử dung dịch H2SO4 loãng: tạo kết tủa trắng PbSO4, kết tủa này bị

tan trong dung dịch H2SO4 đậm đặc.

Pb2+

+ SO42-

PbSO4↓

- Dùng thuốc thử KI: tạo kết tủa vàng óng ánh, kết tủa này cho vào dung dịch

CH3COOH loãng đun nóng, rồi làm lạnh, được tinh thể hoàng kim (còn gọi là

phản ứng mưa vàng).

2+ +

2Pb +2KI PbI +2K

Kết tủa PbI2 tan nhiều trong nước nóng, khi làm lạnh thì dd xuất hiện lại kết tủa

PbI2 tinh thể màu vàng óng ánh.

- Dùng thuốc thử (NH4)2S: tạo kết tủa đen không tan trong NH3 dư

Pb2+

+ S2- PbS↓ màu đen

c. Ba2+

- Dùng thuốc thử dung dịch K2CrO4: tạo kết tủa màu vàng BaCrO4. Kết tủa này

không tan trong dd NaOH và CH3COOH.

2

2 4 4Ba K CrO BaCrO 2K

- Dùng thuốc thử Wohlers: trong môi trường KMnO4, ion Ba+ tác dụng với dd

H2SO4 2M tạo kết tủa BaSO4 màu trắng. Tuy nhiên thực tế chỉ thấy kết tủa màu

tím hồng trong dd. Đó là do kết tủa có tính hấp thụ màu của dd KMnO4. Sau đó

dùng H2O2 để khử màu tím của dung dịch KMnO4 thì màu hồng của BaSO4 đã

hấp thụ vẫn giữ nguyên.

5H2O2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 = K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O + 5O2 (dung dịch

mất màu hồng)

d. Ca2+

- Dùng thuốc thử (NH4)2C2O4 tạo kết tủa màu trắng CaC2O4. Kết tủa này không

tan trong dung dịch CH3COOH

Ca2+

+ (NH4)2C2O4 CaC2O4↓ + 2NH4+

e. Sr2+

- Dùng thuốc thử (NH4)2C2O4 cho kết tủa oxalate màu trắng tinh thể, kết tủa tan

được trong dd CH3COOH

Sr2+

+ (NH4)2C2O4 SrC2O4↓ + 2NH4+

SrC2O4↓ + 2H+ Sr

2+ + H2C2O4

- Dùng thuốc thử K2CrO4: tạo kết tủa tinh thể màu vàng SrCrO4 tan trong môi

trường acid yếu như dd CH3COOH (BaCrO4 không tan trong môi trường này)

Sr2+

+ CrO42-

SrCrO4

Bảng tóm tắt các cation nhóm 1, 2, 3

1. Cation nhóm 1: Ag+, Pb

2+ : thuốc thử nhóm là dd HCl 2N

Cation Thuốc thử Hiện tượng – PTPƯ

Ag+ HCl Kết tủa trắng AgCl tan trong dd NH3

Ag+ + Cl

- AgCl↓

AgCl + 2NH3 [Ag(NH3)2]Cl

KI hay KBr Tạo kết tủa tinh thể màu vàng

+Ag +I AgI

+Ag +Br AgBr (màu vàng nhạt)

NaOH hay KOH Tạo kết tủa AgOH màu trắng nhưng không bền, phân

hủy nhanh tạo thành kết tủa Ag2O màu đen

+Ag +OH AgOH

2 22AgOH Ag O +H O

Dung dịch NH3 Tạo kết tủa Ag2O đen, tủa tan trong dung dịch NH3

dư

+

4 2 4 22Ag +2NH OH Ag O +NH +H O

Ag2O + 2NH4+ 2[Ag(NH4)2]

+

Na2CO3 hay

K2CO3

Tạo kết tủa Ag2CO3

+ 2+

3 2 32Ag +CO Ag CO

K2CrO4 trong môi

trường trung tính

Tạo kết tủa màu đỏ nâu

+ 2-

4 2 42Ag +CrO Ag CrO

Dung dịch H2S Tạo kết tủa đen tan trong dd HNO3 loãng nóng

+ 2-

22Ag +S Ag S

- + +

2 3 23Ag S¯+2NO +8H 6Ag +2NO+3S+H O

Na2HPO4 Tạo kết tủa màu trắng tan trong dd HNO3 và dd NH3

+ 2-

4 3 43Ag +HPO Ag PO

+ 3-

3 4 4 3 2 4 2Ag PO +6NH OH 3[Ag(NH ) ] +PO +6H O

Pb2+ HCl Tạo kết tủa trắng không tan trong dung dịch NH3

nhưng tan trong nước nóng

Pb2+

+ 2Cl- PbCl2↓

KI Tạo kết tủa vàng óng ánh, kết tủa này cho vào dung

dịch CH3COOH loãng đun nóng, rồi làm lạnh, khi

làm lạnh thì dd xuất hiện lại kết tủa PbI2 tinh thể màu

vàng óng ánh.

2+ +

2Pb +2KI PbI +2K

Dung dịch H2S Tạo kết tủa đen không tan trong NH3 dư

Pb2+

+ S2- PbS↓ màu đen

K2CrO4 Tạo kết tủa màu vàng thẫm. Kết tủa này tan trong dd

HNO3 loãng và NaOH

Pb2+

+ CrO42-

PbCrO4↓

PbCrO4 + 2H+ Pb

2+ + H2CrO4

PbCrO4 + 4OH- PbO2

2- + CrO4

2- + 2H2O

H2SO4 loãng hay

muối sulfat

Tạo kết tủa tinh thể trắng

Pb2+

+SO42- PbSO4↓

dd KOH hay

NaOH

Tạo kết tủa trắng tan trong dd thuốc thử dư

Pb2+

+ 2OH- Pb(OH)2↓

Pb(OH)2 + 2OH- PbO2

2- + 2H2O

Dung dịch NH3 Tạo kết tủa bazo không tan trong thuốc thử dư

Pb(NO3)2 + NH4OH Pb(OH)2↓ + NH4NO3

Na2CO3 hay

K2CO3

Tạo kết tủa chì cacbonat bazo

2Pb2+

+ CO32-

+ 2OH- Pb2(OH)2CO3↓

Na2S2O3 Tạo kết tủa màu trắng tan trong thuốc thử dư tạo phức

và phức này cũng bị acid phân hủy khi dun nóng

Pb2+

+ S2O32- PbS2O3↓

PbS2O3 + 2 S2O32- [Pb(S2O3)3]

4-

[Pb(S2O3)3]4-

+2H+ PbS↓+2S↓+2SO2+SO4

2-+H2O

Na2HPO4 Tạo kết tủa màu trắng tan trong NH4OH

3Pb2+

+ 2HPO42- Pb3(PO4)2↓ + 2H

+

Pb3(PO4)2 + 9OH- 3HPbO2

- + 2PO4

3- + 3H2O

2. Cation nhóm 2: Ba2+

, Cu2+

, Sr2+

Thuốc thử nhóm: dd H2SO4

Cation Thuốc thử Hiện tượng – PTPƯ

Ba2+ H2SO4 và muối

sulfat

Tạo kết tủa trắng không tan trong acid và kiềm

Ba2+

+ SO42-

BaSO4↓

Na2CO3 Tạo kết tủa màu trắng tinh thể ít tan trong nước

nhưng tan trong các acid HCl, HNO3,…

Ba2+

+ CO32-

BaCO3↓

BaCO3 + 2H+ Ba

2+ + H2O + CO2

K2CrO4 Tạo tủa tinh thể màu vàng, ít tan trong nước và dd

CH3COOH

Ba2+

+ CrO42-

BaCrO4↓

(NH4)2C2O4 Tạo kết tủa oxalate tinh thể màu trắng tan trong các

acid HCl, HNO3

Ba2+

+ C2O42-

BaC2O4↓

BaC2O4 + 2H+ Br

2+ + H2C2O4

Na2HPO4 Tạo kết tủa trắng tan trong các acid HCl, HNO3,

CH3COOH

Ba2+

+ HPO42-

BaHPO4

NaOH hay KOH

đặc

Tạo kết tủa trắng

Ba2+

+ OH- Ba(OH)2

Ca2+ dd H2SO4 loãng và

các dd muối sulfat

Tạo kết tủa trắng không tan trong acid và trong kiềm

Ca2+

+ SO42-

CaSO4↓

Na2CO3 Tạo kết tủa tinh thể màu trắng tan trong các acid HCl,

HNO3 và CH3COOH

Ca2+

+ CO32-

CaCO3↓

CaCO3 + 2H+ Ca

2+ + H2O + CO2

(NH4)2C2O4 Tạo kết tủa màu trắng, kết tủa này không tan trong

dung dịch CH3COOH

Ca2+

+ (NH4)2C2O4 CaC2O4↓ + 2NH4+

Na2HPO4 Tạo kết tủa trắng tan trong các acid HCl, HNO3,

CH3COOH

Ca2+

+ HPO42-

CaHPO4

Sr2+ dd H2SO4 loãng và

các dd muối sulfat

Tạo kết tủa trắng không tan trong acid và trong kiềm

Sr2+

+ SO42-

SrSO4↓

Na2CO3 Tạo kết tủa tinh thể màu trắng tan trong các acid HCl,

HNO3 và CH3COOH

Sr2+

+ CO32-

SrCO3↓

SrCO3 + 2H+ Sr

2+ + H2O + CO2

(NH4)2C2O4 Tạo kết tủa oxalate màu trắng tinh thể, kết tủa tan

được trong dd CH3COOH

Sr2+

+ (NH4)2C2O4 SrC2O4↓ + 2NH4+

SrC2O4↓ + 2H+ Sr

2+ + H2C2O4

K2CrO4 Tạo kết tủa tinh thể màu vàng SrCrO4 tan trong môi

trường acid yếu như dd CH3COOH

Sr2+

+ CrO42-

SrCrO4

3. Cation nhóm 3: Al3+

, Zn2+

, Cr3+

.

Thuốc thử nhóm: dd NaOH hay KOH

Cation Thuốc thử Hiện tượng – PTPƯ

Al3+

dd NaOH hay

KOH

Kết tủa hydroxit vô định hình được tạo thành và tủa

tan khi dd thuốc thử dư, và dd acid

Al3+

+ 3OH- Al(OH)3↓

Al(OH)3 + NaOH NaAlO2 + 2H2O

Al(OH)3 + 3HCl → AlCl3 + 3H2O

dd NH3 Tạo kết tủa trắng tan được trong thuốc thử dư và dd

acid

Al3+

+ 3NH4OH Al(OH)3↓ + 3NH4+

Al(OH)3 + NH4OH NH4AlO2 + H2O

Al(OH)3 + 3HCl → AlCl3 + 3H2O

Na2HPO4 Tạo thành muối photphat khó tan màu trắng

Al3+

+ 2Na2HPO4 AlPO4↓ + 3Na+ + NaH2PO4

dd nước H2S Trong mối trường trung tính hoặc amoniac tạo thành

kết tủa trắng

2NH4OH + H2S (NH4)2S + H2O

2Al3+

+ 3(NH4)2S Al2S3 + 6NH4+

Al2S3 + 6H2O 2Al(OH)3↓ + 3H2S

Aluminon trong

môi trường

CH3COOH hoặc

dd đệm acetac

Tạo kết tủa là phức nội màu hồng đậm

dd (NH3+NH4Cl) Tạo kết tủa trắng keo tan trong dd acid hay bazo,

nhưng không tan trong dd NH3 và dd muối amoni

dd Alizarin và các

dẫn xuất của nó

trong môi trường

NH4OH

Tạo muối phức màu đỏ dạng kết tủa hay dung dịch

8 – oxiquinolin

trong môi trường

đệm acetac

Kết tủa tinh thể màu vàng lục

Al3+

+ 3C9H6N(OH) → (C9H6NO)3Al↓ + 3H+

dd NaOH hay

KOH

Kết tủa hydroxit được tạo thành và tủa tan khi dd

thuốc thử dư, và dd acid

Zn2+

+ 2OH- Zn(OH)2↓

Zn(OH)2 + 2NaOH Na2ZnO2 + 2H2O

Zn(OH)2 + 2HCl → ZnCl2 + 2H2O

dd NH3 Tạo kết tủa trắng tan được trong thuốc thử dư và dd

acid

Zn2+ Zn

2+ + 2NH4OH Zn(OH)2↓ + 2NH4

+

Zn(OH)2 + 4NH4OH + 4NH4+ [Zn(NH3)4]

2+ +

4H2O

Al(OH)3 + 3HCl → AlCl3 + 3H2O

Na2HPO4 Tạo thành muối photphat khó tan màu trắng

3Zn2+

+ 4Na2HPO4 Zn3(PO4)2↓ + 6Na+ +

2NaH2PO4

dd S2-

trong môi

trường trung tính

hoặc có mặt muối

acetac natri

Tạo kết tủa vô định hình màu trắng, tan trong ccac1

loại acid hưu cơ

Zn2+

+ S2-

→ ZnS↓

ZnS + 2H+ → Zn

2+ + H2S

(NH4)2[Hg(SCN)4]

trong dd đệm

CH3COO-

Kết tủa trắng

Zn2+

+ (NH4)2[Hg(SCN)4] → Zn[Hg(SCN)4] + 2NH4+

K3[Fe(CN)6] Kết tủa màu vàng hung

3Zn2+

+ 2K3[Fe(CN)6] → Zn3[Fe(CN)6]2↓ + 6K+

K4[Fe(CN)6] Kết tủa màu trắng

3Zn2+

+ 2K4[Fe(CN)6] → K2Zn3[Fe(CN)6]2↓ + 6H+

Cr3+

dd NaOH hay

KOH

Kết tủa keo hydroxit màu lục xám được tạo thành và

tủa tan khi dd thuốc thử dư, và dd acid

Cr3+

+ 3OH- Cr(OH)3↓

Cr(OH)3 + NaOH NaCrO2 + 2H2O

Cr(OH)3 + 3HCl → CrCl3 + 3H2O

dd NH3 Tạo kết tủa lục xám tan ít được trong thuốc thử dư và

dd acid

Cr3+

+ 3NH4OH Cr(OH)3↓ + 3NH4+

Cr(OH)3 + NH4OH NH4CrO2 + H2O

Cr(OH)3 + 3HCl → CrCl3 + 3H2O

Na2HPO4 Tạo thành muối photphat khó tan màu lục

Cr3+

+ 2Na2HPO4 CrPO4↓ + 3Na+ + NaH2PO4

dd nước H2S Trong mối trường trung tính hoặc amoniac tạo thành

kết tủa trắng

2NH4OH + H2S (NH4)2S + H2O

2Cr3+

+ 3(NH4)2S Cr2S3 + 6NH4+

Cr2S3 + 6H2O 2Cr(OH)3↓ + 3H2S

H2O2 trong môi

trường kiềm

Bị oxy hóa thành CrO2-

có màu vàng

2Cr(OH)3 + 3H2O2 + OH- → 2CrO4

2- + 8H2O