48iil.pdf

XLVIII OLIMPIADA CHEMICZNA

Etap II

KOMITET GŁÓWNY OLIMPIADY CHEMICZNEJ

Zadanie laboratoryjne

W probówkach oznaczonych numerami 1 - 8 znajdują się wodne roztwory (o stężeniu 0,1

mol/dm 3 ) pojedynczych substancji nieorganicznych, natomiast w probówkach oznaczonych literami A,

B, C, D, E, F - roztwory wodne lub alkoholowe substancji organicznych.

W skład związków nieorganicznych wchodzą następujące metale : bar, chrom, potas, srebro,

wapń, żelazo oraz następujące niemetale: azot, chlor, siarka, tlen, węgiel i wodór . Metale mogą

występować na różnych stopniach utlenienia, mogą tworzyć kationy jak i aniony. Jedna z substancji to

sól potasowa anionu zawierającego metal.

Niemetale tworzą tylko aniony, przy czym jeden z anionów to jon tiocyjanianowy i jeden: jon

wodorotlenowy, zaś w pozostałych: azot jest na piątym stopniu utlenienia, siarka na szóstym, a chlor na

minus pierwszym. Jony tiocyjanianowy i wodorotlenowy związane są z metalami występującymi

głównie na pierwszym stopniu utlenienia. Niektóre roztwory mogą być lekko zakwaszone z uwagi na

możliwość hydrolizy soli obecnych w badanym roztworze. Kwas użyty do zakwaszenia ma anion

identyczny z anionem soli.

Substancjami organicznymi są: 1,10-fenantrolina, alizaryna S, oranż metylowy, kwas salicylowy, kwas

cytrynowy i kwas szczawiowy.

Polecenia:

1) Dysponując 6 dodatkowymi probówkami i dokonując mieszania roztworów, podaj jakie substancje

nieorganiczne znajdują się w oznaczonych cyframi probówkach. Możesz korzystać z wody

destylowanej z tryskawki. Porcje cieczy do mieszania odmierzaj za pomocą pipet. Możesz

posługiwać się roztworami substancji organicznych znajdujących się w probówkach oznaczonych

literami. Podaj tok analizy z uzasadnieniem identyfikacji i zapisz jonowo równania zachodzących

reakcji chemicznych.

2) Dokonaj rozpoznania substancji organicznych na podstawie charakterystycznych reakcji z

właściwymi związkami nieorganicznymi. W sytuacjach wątpliwych wykonaj ślepą próbę (z wodą).

Podaj uzasadnienie dokonanej identyfikacji.

Uwaga! Będące w Twojej dyspozycji ilości roztworów muszą Ci wystarczyć do

przeprowadzenia identyfikacji. Pracuj rozsądnie i oszczędnie.

CH 3

SO 3 Na

CH 3

SO 3 Na

1,10- fenantrolina

Alizaryna S

Oranż metylo wy

Pamiętaj o konieczności zachowania bezpieczeństwa w trakcie wykonywania analiz !

Rozwiązanie zadania laboratoryjnego

Z przedstawionych danych można wysnuć następujące wnioski:

Jedną z substancji jest chromian(VI) dipotasu. Spośród podanych metali tylko ten jeden tworzy

typowy anion. Jest to chrom, który na VI stopniu utlenienia tworzy aniony tlenowe CrO 4 2- lub Cr 2 O 7 2- .

Barwa roztworu, odpowiednio: żółta lub pomarańczowa.

Następne substancje to wodorotlenek potasu i tiocyjanian potasu. Z jednowartościowych

kationów występujących w zadaniu tylko potas tworzy rozpuszczalne w wodzie związki z anionem

hydroksylowym i tiocyjanianowym.

Kolejny łatwy do identyfikacji związek to azotan(V) srebra (jedyna możliwość dobrze

rozpuszczalnej soli srebra).

Solami baru i wapnia mogą być chlorki lub azotany, należy te przypuszczenia zweryfikować.

Żelazo może występować na II i III stopniu utlenienia, Fe(II) może występować jako chlorek

lub siarczan (azotan żelaza(II) jest nietrwały i bardzo łatwo ulega utlenieniu), Fe(III) może

występować jako chlorek, siarczan lub azotan. Roztwory soli Fe(II) będą niemal bezbarwne, roztwory

Fe(III) - żółte. Należy potwierdzić jakie aniony występują obok tych kationów i jaki jest stopień

utlenienia żelaza.

Z wymienionych metali - jako kation może występować jeszcze Cr(III). Dla stężenia podanego

w zadaniu miałby on wyraźną barwę szmaragdowo-zieloną. Brak roztworu o takiej barwie raczej

wyklucza obecność chromu (III), co należy jeszcze potwierdzić.

Identyfikacja substancji nieorganicznych

Pierwszą istotnym żródłem informacji jest barwa roztworu – żółte zabarwienie pochodzić może

od chromianów(VI) potasu lub soli żelaza(III).

Sporządzamy tabelę zawierającą zestawienie wyników reakcji jakie mogą zachodzić pomiędzy

barwnymi roztworami hipotetycznych substancji a pozostałymi roztworami:

Ba(II) Fe(II) AgNO 3

KOH

KSCN

Ca(II) Liczba osadów

FeCl 3

- ↓b ↓br

Czerw

1b, 1br, czerw

Fe 2 (SO 4 ) 3 ↓b

- ↓br

Czerw ↓b* 2b, 1br, czerw

Fe(NO 3 ) 3

↓br

Czerw

1br, czerw

K 2 CrO 4 ↓ż

- ↓br

1ż, 1 br

K 2 Cr 2 O 7 ↓ż

- Żółt

1ż, żółt

Liczba

1ż,(1b)

- (1b)(1br) 1br(żółt)

czerw

(1b)

Osadów

Barwy osadów: b - biały, b* - biały lub lekkie zmętnienie, br- brązowy, ż – żółty, w nawiasach –

opcjonalnie, barwa roztworów: czerw – czerwona, żółt - żółta

Wystąpienie krwistoczerwonego zabarwienia od powstałych tiocyjanianowych kompleksów

żelaza (III) świadczy o obecności Fe(III); próba ta jednoznacznie określa KSCN i Fe(III).

W zależności od ilości dodanego tiocyjanianu tworzą się kolejne kompleksy:

Fe 3+ + SCN - = FeSCN 2+

FeSCN 2+ + SCN - = Fe(SCN) 2 +

Dla nadmiaru KSCN: Fe 3+ + 6SCN - = Fe(SCN) 6 3-

Wytrącanie brunatnego osadu wodorotlenku żelaza, nierozpuszczalnego w nadmiarze odczynnika,

świadczy o obecności KOH

Fe 3+ + 3OH - = Fe(OH) 3 ↓

Liczba osadów z pozostałymi roztworami jednoznacznie wskazuje, że identyfikowaną

substancją jest FeCl 3 .

Chromian(VI) dipotasu strąca 2 osady, żółty chromian(VI) baru i brunatny chromian(VI)

disrebra, zaś dichromian(VI) dipotasu strąca jedynie osad chromianu(VI) baru. Pomarańczowa barwa

dichromianu zmienia się na żółtą po zalkalizowaniu środowiska. Liczba osadów i brak zmiany

zabarwienia pod wpływem KOH świadczy o obecności chromianu(VI) dipotasu. Powstanie żółtego

osadu chromianu baru i brak reakcji z solą żelaza świadczy o obecności soli baru i braku jonów

siarczanowych.

Ba 2+ + CrO 4 2- = BaCrO 4 ↓

Powstanie białego, czerniejącego na świetle osadu z chlorkiem żelaza i brunatnego z

chromianem potasu świadczy o obecności azotanu srebra.

Ag + + Cl - = AgCl ↓

2Ag + + CrO 4 2- = Ag 2 CrO 4 ↓

Pozostałe do zidentyfikowania roztwory mogą zawierać takie kationy jak Fe(II), Ca(II) ew.

Cr(III). Pomocne są tutaj roztwory substancji organicznych. Fe(II) wykrywa się za pomocą 1,10 –

fenantroliny ( w skrócie: fen) – powstaje intensywne czerwone zabarwienie od utworzonego

kompleksu Fe(fen) 3 2+ . Pozostałe kationy takiej reakcji nie wykazują.

Fe 2+ + 3fen = Fe(fen) 3 2+

Z kolei jony wapnia(II) tworzą z kwasem szczawiowym biały osad szczawianu wapnia.

Roztwór przy tym powinien być jedynie lekko kwaśny (kontrola wobec oranżu metylowego).

Ca 2+ + C 2 O 4 2- = ↓CaC 2 O 4

Można także sporządzić tabelę zawierającą zestawienie wyników reakcji jakie mogą zachodzić między

roztworami hipotetycznych substancji a pozostałymi roztworami:

Ba(II)

AgNO 3

KOH

Liczba osadów

BaCl 2

• ↓b

Ba(NO 3 ) 2 •

FeSO 4 ↓b

- ↓zc

1b, 1zc

FeCl 2

- ↓b ↓zc

1b, 1 zc

CaCl 2

- ↓b ↓b

Ca(NO 3 ) 2

- ↓b

Cr 2 (SO 4 ) 3 ↓b

- ↓z rn

1b, 1 z

CrCl 3

- ↓b ↓z rn

1b, 1 z

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: