Глава 8. Аналитические реакции третьей группы катионов. Сульфат хрома 3 гидроксид аммония

Глава 8. Аналитические реакции третьей группы катионов

К третьей аналитической группе относятся катионы: Аl3+, Zn2+, Cr3+, SnII, SnIV, AsIII, AsV. В одну группу эти катионы объединяет амфотерность гидроксидов и в частности их способность растворяться в избытке щелочей.

Групповой реагент – избыток 2 М NaOH + h3O2, в избытке которого катионы третьей группы переходят в растворимые [Al(OH)6]3–, [Zn(OH)4]2–, [Sn(OH)4]2–, CrO42–. В дальнейшем, в целях упрощения записей будем записывать их в виде – AlO2–, ZnO22–, AsO43–, SnO32–.

Zn2+, Аl3+, Cr3+ склонны к образованию комплексных соединений; Cr3+, SnII, SnIV, AsIII, AsV – к окислительно–восстановительным реакциям.

Растворы солей всех катионов данной группы, кроме Cr3+, бесцветны. Соединения хрома окрашены (растворы солей Cr3+ – сине-фиолетовые, CrO42– – желтые, Cr2O72– – оранжевые, CrO2– – зеленые).

Реакции ионов алюминия

1. Реакция с гидроксидом натрия.

А1С13 + 3NaOH = Al(ОН)3+ 3NaCl

Образуется белый осадок растворимый в кислотах и щелочах:

Al(ОН)3 + 3НСl = А1С13 + 3Н2O

Al(ОН)3 + NaOH = NaAlO2 + 2Н2O

2. Реакция с раствором аммиака.

А1С13 + 3Nh4 ˙Н2О = Al(ОН)3+ 3NН4Cl

Образуется белый осадок, не растворимый в избытке реагента.

3. Реакция сульфидом аммония.

(Nh5)2S осаждает Al3+ (и Cr3+) в виде гидроксидов (отличие от катионов Zn2+, Sn2+), так как их сульфиды Al2S3 (и Cr2S3), гидролизуясь, переходят в нерастворимые гидроксиды:

2А1С13 + 3(Nh5)2S + 6Н2O = 2А1(ОН)3 + 6Nh5Cl + 3h3S

Реакция с сухим хлоридом аммония.

Выполнение реакции: в коническую пробирку помещают 4–5 капель раствора соли алюминия, добавляют по каплям 15–20 %-ный раствор щелочи до растворения первоначально выпавшего осадка. Затем в полученный раствор алюмината вводят щепотку сухого Nh5Cl и кипятят до образования белых хлопьев Al(OH)3. Процесс протекает в две стадии: 1) гидролиз алюмината 2) взаимодействие с выделяющейся щелочью. Равновесие реакции сдвигается вправо за счет удаления при кипячении выделяющегося аммиака:

NaAlO2 + 2h3O = NaOH + Al(OH)3

Nh5Cl + NaOH = Nh4 + h3O + NaCl

NaAlO2 + Nh5Cl + h3O Al(OH)3 + Nh4 + NaCl

Реакцию используют для определения и отделения Аl от других ионов.

5. Реакция с ализарином (1,2–диоксиантрахиноном).

В щелочной среде гидроксид алюминия образует с ализарином внутрикомплексное соединение ярко-красного цвета – "алюминиевый лак":

Проведению реакции мешают многие катионы (Fe3+, Cr3+, Sn2+, Mn2+, Cu2+ и др.). В их присутствии реакцию выполняют следующим образом: на кусочек фильтровальной бумаги помещают 1 каплю анализируемого раствора (соли Al3+). Затем несколько раз касаются пятна капилляром с раствором K4[Fe(CN)6], который переводит мешающие ионы в осадок. К центру пятна прикасаются капилляром с водой, перемещающей ионы Аl3+ на периферию. После этого, бумажку некоторое время держат над склянкой с концентрированным раствором аммиака. Затем по периферии пятна проводят капилляром с раствором ализарина и снова обрабатывают бумажку парами аммиака. Пятно осторожно подсушивают над плиткой. В присутствии Аl3+ появляется красно-розовая окраска алюминиевого лака.

studfiles.net

3Б) Получение и свойства гидроксидов цинка, свинца, алюминия, хрома

Получите задание у преподавателя

Подготовьте две пробирки. В каждую поместите растворы соли металла в соответствии с заданием преподавателя (1/4 объема пробирки). Затем в каждую из пробирок добавьте раствор гидроксида аммония до образования соответствующего гидроксида. Отметьте цвет полученного осадка. Назовите полученный гидроксид.

Испытайте отношение полученного гидроксида к раствору соляной кислоты и избытку раствора гидроксида натрия. Что наблюдается? Напишите уравнения соответствующих реакций, учитывая, что при растворении соответствующего гидроксида в растворе гидроксида натрия образуется соль общая формула которой Na2Ме(OH)4.

Назовите полученные гидроксид и соли

ИЗ Исследуйте возможность получения гидроксидов по одной из указанных реакций. Изучите свойства полученных гидроксидов.

3ба) сульфат цинка и гидроксид аммония;

3бб) нитрат свинца и гидроксид аммония;

3бв) сульфат алюминия и гидроксид аммония;

3бг) сульфат хрома (3) и гидроксид аммония.

реактивы

наблюдения

уравнения реакций

выводы

Опыт 4. Получение и свойства оксидов

studfiles.net

Бихромат аммония - это... Что такое Бихромат аммония?

Бихромат аммония (дихромат) — кристаллическое вещество оранжево-красного цвета, хорошо растворимое в воде.

Получение

Бихромат аммония получают взаимодействием оксида хрома(VI) с разбавленным раствором аммиака:

Физические свойства

Оранжево-красные кристаллы принадлежат к моноклинной сингонии, пространственная группа C 2/c, параметры ячейки a = 1,327 нм, b = 0,754 нм, c = 0,778 нм, β = 93,70°, Z = 4.

Плотность 2,15 г/см³. Растворяется в воде и этаноле, не растворяется в ацетоне.

Химические свойства

В водных растворах бихромат аммония подвергается гидролизу (по катиону) и незначительной гидратации аниона:

Сухой бихромат аммония взаимодействует с концентрированными растворами галогеноводородов:

Щёлочи переводят бихромат в хромат:

Применение

Применяются в металлообрабатывающей, кожевенной, текстильной, химической, лакокрасочной, фармацевтической, керамической, спичечной промышленности.

Токсичность

Как и все соединения шестивалентного хрома, бихромат аммония является токсичной и канцерогенной солью. Вдыхание пыли приводит к онкологическим заболеванием. Смертельная доза 2 грамма.

Ссылки

Литература

Справочник химика / Редкол.: Никольский Б.П. и др.. — 2-е изд., испр. — М.-Л.: Химия, 1966. — Т. 1. — 1072 с.

Справочник химика / Редкол.: Никольский Б.П. и др.. — 3-е изд., испр. — Л.: Химия, 1971. — Т. 2. — 1168 с.
Лидин Р.А. и др. Химические свойства неорганических веществ: Учеб. пособие для вузов. — 3-е изд., испр. — М.: Химия, 2000. — 480 с. — ISBN 5-7245-1163-0
Химическая энциклопедия / Редкол.: Зефиров Н.С. и др.. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1998. — Т. 5. — 783 с. — ISBN 5-85270-310-9

dic.academic.ru

Гидроокись и окись хрома

Технология минеральных солей (удоБрений, пестицидов, промышленных солей, окислов и кислот)

Гидроокись хрома обычно получают из бихромата натрия. Раствор Na2Cr207, нагретый до 60°, подкисляют соляной кислотой и » затем вводят отдельными порциями смесь, состоящую из формалина (32—35%) и соляной кислоты (плотность 1,19 г/см3). Получается раствор хлорного хрома, который обрабатывают избытком аммиака для осаждения гидроокиси хрома. Осадок, после отделения от маточного раствора и промывки водой для удаления С1~, содержит 40—60% воды и подвергается высушиванию. В зависимости от условий осаждения и высушивания получаются разные гидраты окиси хрома: Сг203-7Н20, Сг203 • 5Н20, Сг203 • 4Н20 и др.8.

Окись хрома, предназначенную для полировальных паст и для Малярных целей, получают дегидратацией гидратов окиси хрома217 или прокаливанием смеси бихромата калия или натрия с серой или

Углем131 (древесными опилками) при 700—800°. Восстановление протекает по суммарным реакциям:

К2сг207 + s = k2s04 + cr203 к2сг207 + 2с = к2с03 + со + сг203

Процесс осуществляется при первоначальном нагревании смеси и затем протекает бурно без подвода тепла. Прокаленную массу по остывании измельчают и обрабатывают водой, или сразу гасят водой, которая отмывает от окиси хрома растворимые соли. Отмытую окись хрома высушивают и иногда прокаливают при 700—800° для выжигания органических примесей, а затем, после охлаждения, вновь промывают водой при 50—60°. При получении окиси хрома из бихромата натрия, серы и древесных опилок (с зольностью 7,4%) или древесного угля (с зольностью 5,5%) наибольший выход Сг203, равный 96,6%, получается при шихте состава Na2Cr207: S : уголь = 15 : 2 : 3. В продукте содержится ~82% Сг203. В отсутствие серы выход Сг203 не превышает 87% 218.

Прокаливание бихромата калия с 9—11% древесного угля от веса бихромата осуществляют в футерованных камерах, а также на непрерывно движущейся ленте, заключенной в стальном кожухе. Часть кожуха футерована внутри огнеупорным кирпичом, накаливаемым снаружи топочными газами. При движении через раскаленную футерованную часть шихта воспламеняется и в ней идет реакция образования окиси хрома. Выделяющаяся окись углерода сгорает в этой части печи за счет засасываемого воздуха. Образующаяся окись хрома сгружается у конца ленты через специальный люк; ее отмывают от поташа и высушивают 131- 219.

Восстановление бихромата калия углем может быть совмещено с получением бихромата калия поташным способом (стр. 606), с использованием получающегося поташа для приготовления хроми - товой шихты. Расход поташа в этом случае определяется лишь величиной производственных потерь 184.

Аналогичным образом процесс можно осуществлять, применяя вместо бихромата хромат натрия. В этом случае образование окиси хрома идет через метахромит натрия NaCr02, содержание которого в спеке достигает 10—15%. При выщелачивании спека метахромит натрия гидролизуется с образованием едкого натра и гидроокиси хрома. Это приводит к необходимости повторной прокалки выщелоченной массы с последующей отмывкой продукта от образовавшегося монохромата натрия 220.

Содержание свободного и карбонатного углерода в окиси хрома, полученной восстановлением К2Сг207 древесным углем, составляет 0,3—0,5%. Для получения металлургической окиси хрома, содержащей не более 0,15% углерода, производят его выжигание при 650—700° в электрических вращающихся печах. Этот процесс протекает крайне медленно из-за плохой теплопроводности материала

И малого содержания выжигаемого углерода. Процесс возможно осуществить при более низкой температуре с применением окислителя, например Nh5N03 или СгОз221. В присутствии 10% Nh5NO3 (от веса Сг20з) выгорание углерода за 1 ч при 350° протекает на 86—90%.

Удаление углерода происходит в результате следующих реакций:

2Nh5NO3 + С = С02 + 2N2 + 4Н20 2Nh5NO3 + К2С03 = 2Nh4 + С02 + Н20 + 2KN03

Образовавшийся нитрат калия реагирует с окисью хрома, давая хромат (и, возможно, бихромат):

Сг203 + 4KN03 = 2К2Сг04 + N203 + 2N02

Непрореагировавший нитрат аммония разлагается (стр. 1183).

Окись хрома может быть получена восстановлением твердого бихромата или хромата газообразными восстановителями — водородом 222'223, окисью углерода 224 и другими, например в печи со взвешенным слоем 225. Запатентованы методы восстановления хроматов газами (Н2, СО) в растворах под давлением 150— 200 аг 226^228. Окись хрома получается также обработкой хлорного хрома при 500° кислородом воздуха 229'230, или водяным паром231.

Чистую окись хрома можно получать прокаливанием гидроокиси хрома, осажденной из солей трехвалентного хрома аммиаком или едкими щелочами, а также при нагревании бихромата аммония или смеси бихромата калия или натрия с хлоридом или сульфатом аммония. В основе последних процессов лежит реакция:

(Nh5)2Cr207 = Cr203 + N2 + 4Н20 + 123 ккал

Образование окиси хрома происходит, очевидно, за счет восстановления Сг6+ до Сг3+ аммиаком, входящим в состав бихромата аммония.

Непосредственное восстановление бихромата натрия аммиаком * идет при 300° до хроми-хромата натрия. Хромат натрия при этой температуре не реагирует с аммиаком. При 700° бихромат и хромат натрия восстанавливаются аммиаком до хромитов: Na2Cr207 + 2Nh4 = Na20 • Cr203 + 3h30 + N2 2Na2Cr04 + 2Nh4 = 2Na20 • Cr2Os + 3h30 + N2

Однако гидролиз хромитов натрия протекает с трудом и при выщелачивании их большим количеством горячей воды удается пе - ■ ревести в раствор не более 30% щелочи 232.

Окись хрома может быть получена восстановлением щелочного раствора хромата натрия сернистым газом 233'234. При этом осаждается хромат хрома (хроми-хромат) 2Сг203 • СгОз • хН20, который

При дальнейшем прокаливании переходит в окись хрома. Последний процесс основан на том, что при нагревании СгОз выделяет кислород и переходит в Сг20з:

2(2Сг203 • СгОз • *НгО) = 5Сг203 + 1,б02 + 2хН20

Взаимодействие бесщелочного раствора хромата с двуокисью серы при рН = 9,2 протекает с частичным образованием бихромата:

7CrO^~ + 6S02 + хНаО = 2Сг203 • Сг03 • *Н20 + 6SO|" + Cr202~

Максимальная степень восстановления хромата достигается при рН = 5,3; она равна — 57%, а максимальная степень осаждения хрома 71,4%. При дальнейшем введении S02 ион Сг2072~ восстанавливается до '/з-основного сульфата хрома Cr0HS04, переходящего затем в нейтральный сульфито-сульфат хрома. Одновременно может происходить растворение ранее выделившегося осадка хромата хрома, также переходящего в сульфито-сульфат хрома.

При восстановлении сернистым газом кипящего щелочного раствора монохромата натрия (с добавкой Ыа2СОз или NaOH) достигается практически полное осаждение гидроокиси хрома (при понижении рН до 5,3) по реакции

2Cr02- + СО2- + 3S02 + хН20 = Сг203 • хН20 + 3SO^~ + С02

Или по реакции:

2CrOf + 20Н" + 3S02 + (* - 1)Н20 = Cr203 • *Н20 + 3SO|"

Окись хрома получается после прокаливания отфильтрованной и отмытой гидроокиси; маточный раствор может быть переработан на товарный сульфат натрия.

Помимо способов, кратко рассмотренных выше, окись хрома можно получать прокаливанием хлоридов хрома 236 или основных сульфатов хрома или карбонизацией их в водных суспензиях с последующим прокаливанием образующейся гидроокиси хрома238 и другими путями. В СССР в настоящее время окись хрома получают главным образом двумя способами — термическим разложением хромового ангидрида и восстановлением хромата натрия в растворе серой и тиосульфатом (хроматно-серный метод).

Термическое разложение хромового ангидрида 131 позволяет получать тонкодисперсную окись хрома для шлифовальных материалов и для лакокрасочной промышленности. В результате прокаливания расплавленного хромового ангидрида при 850—900° окись хрома образуется по реакции:

2Сг03 = Сг208 + 1,б02

Однако при этом появляются промежуточные продукты (стр. 667), разлагающиеся по мере повышения температуры по схеме8:

180-200° 200—270° 285-300° 340- 370°

СгОз > Сг02,9в ------------------ * СгО2)90в---------------------- > Сг02>в25 ------------------- ->

450-490° „ Выше 800° ^

—> СЮ2,40 --------------------- ■*■ СгО,,5в ------------------ -> СгО,,G0

По более поздним данным 236:

Сг03 (тв.) Сг03(ж.) Сг02,в2 (тв.)

370 - 432°

---- > Сг02,43 (тв.) --------------------- -> сго,,5 (тв.)

Полученный спек гасят водой (промывными растворами) и систематически промывают (для извлечения растворимых веществ, главным образом сульфата натрия). В хромовом ангидриде содержатся примеси соединений SO?" — бисульфата натрия и кислой соли сульфата хрома xNa2S04- yCr2(S04)3 • 2h3SO4 (стр. 566). Кислый сульфат хрома образуется и при прокаливании в результате взаимодействия окиси хрома с бисульфатом. Во избежание загрязнения окиси хрома нерастворимым кислым сульфатом хрома предложено 238 добавлять к хромовому ангидриду соду, которая переводит и бисульфат натрия и сульфат хрома в сульфат натрия: 2NaHS04 + Na2C03 = 2Na2S04 + Н20 + С02 Cr2(S04)2 + 3Na2C03 = 3N a2S04 + Cr203 + 3C02

Отфильтрованную после выщелачивания и промытую пасту окиси хрома высушивают в барабанной сушилке с наружным обогревом. Окись хрома, получаемая термическим методом, содержит 99-99,5% Сг203, 0,01-0,015% S, -0,03% С, 0,02-0,07% FeO, 0,03-0,07% Н2О.

При взаимодействии хлорита натрия с хлором происходит образование хлористого натрия и выделяется двуокись хлора: 2NaC102 + С12 = 2NaCl + 2 СЮ2 Этот способ ранее был основным для получения двуокиси …

На рис. 404 представлена схема производства диаммонитро - фоски (типа TVA). Фосфорная кислота концентрацией 40—42,5% Р2О5 из сборника 1 насосом 2 подается в напорный бак 3, из которого она непрерывно …

Физико-химические свойства Сульфат аммония (Nh5)2S04 — бесцветные кристаллы ромбической формы с плотностью 1,769 г/см3. Технический сульфат аммония имеет серовато-желтоватый оттенок. При нагревании сульфат аммония разлагается с потерей аммиака, превращаясь в …

msd.com.ua