4.1.4. Качественные реакции на неорганические вещества и ионы.
Представим себе такую ситуацию:
Вы работаете в лаборатории и решили провести какой-либо эксперимент. Для этого вы открыли шкаф с реактивами и неожиданно увидели на одной из полок следующую картину. У двух баночек с реактивами отклеились этикетки, которые благополучно остались лежать неподалеку. При этом установить точно какой банке соответствует какая этикетка уже невозможно, а внешние признаки веществ, по которым их можно было бы различить, одинаковы.
В таком случае проблема может быть решена с использованием, так называемых, качественных реакций.
Качественными реакциями называют такие реакции, которые позволяют отличить одни вещества от других, а также узнать качественный состав неизвестных веществ.
Например, известно, что катионы некоторых металлов при внесении их солей в пламя горелки окрашивают его в определенный цвет:
Данный метод может сработать только в том случае, если различаемые вещества по разному меняют цвет пламени, или же одно из них не меняет цвет вовсе.
Но, допустим, как назло, вам определяемые вещества цвет пламени не окрашивают, или окрашивают его в один и тот же цвет.
В этих случаях придется отличать вещества с применением других реагентов.
В каком случае мы можем отличить одно вещество от другого с помощью какого-либо реагента?
Возможны два варианта:
Например, нельзя отличить воду от раствора гидроксида натрия с помощью соляной кислоты, не смотря на то, что щелочи с кислотами прекрасно реагируют:
NaOH + HCl = NaCl + H2O
Связано это с отсутствием каких-либо внешних признаков реакции. Прозрачный бесцветный раствор соляной кислоты при смешении с бесцветным раствором гидроксида образует такой же прозрачный раствор:
Но зато, можно воду от водного раствора щелочи можно различить, например, с помощью раствора хлорида магния – в данной реакции выпадает белый осадок:
2) также вещества можно отличить друг от друга, если они оба реагируют с добавляемым реагентом, но делают это по-разному.
Например, различить раствор карбоната натрия от раствора нитрата серебра можно с помощью раствора соляной кислоты.
с карбонатом натрия соляная кислота реагирует с выделением бесцветного газа без запаха — углекислого газа (СО2):
а с нитратом серебра с образованием белого творожистого осадка AgCl
Ниже в таблицах представлены различные варианты обнаружения конкретных ионов:
Качественные реакции на катионы
Катион
Реактив
Признак реакции
Ba 2+
SO4 2-
Выпадение белого осадка, не растворимого в кислотах:
1) Выпадение осадка голубого цвета:
2) Выпадение осадка черного цвета:
Выпадение осадка черного цвета:
Выпадение белого осадка, не растворимого в HNO3, но растворимого в аммиаке NH3·H2O:
Вопросы части С объединяют знание всех тем химии. В случае Задания С2 ЕГЭ по химии — знание всех классов неорганических веществ и их качественных реакции.
Дается конкретный химический эксперимент, ход которого нужно описать химическими реакциями.
Для таких реакции обычно предлагаются какие-то внешние проявления — выделения газа, выпадение осадка или изменение окраски раствора.
Таблица качественных реакций для газов
2) взаимодействие металлов с азотной кислотой (концентрированной)
Газы, поддерживающие горение: (иногда, для озона — запах свежести);
(для NO2 – бурый цвет)
Таблица качественных реакций для щелочных металлов:
Т.к. все соединения щелочных металлов хорошо растворимы в воде, то их определяют по цвету пламени:
(указан так же цвет пламени некоторых щелочно-земельных металлов)
Таблица качественных реакций
— цвета осадков
Осадки белого цвета
нерастворимый в воде;
нерастворимый в HNO3
качественная реакция на соли серебра;
качественная реакция на хлорид-ионы;
нерастворимый в кислотах
качественная реакция на соли бария;
качественная реакция на сульфат-ионы;
образуется при пропускании газа без цвета с резким запахом через известковую воду;
растворяется при пропускании избытка газа;
растворяется в кислотах
растворение в кислотах: CaSO3 + 2H + → SO2↑ + H2O + Ca 2+
образуется при добавлении щелочи;
растворяется в избытке щелочи
избыток щелочи : Al(OH)3 + NaOH =Na[Al(OH) 4 ];
образуется при пропускании газа без цвета и запаха через известковую воду;
растворяется при пропускании избытка газа;
растворяется в кислотах
растворение в кислотах:
Осадок светло-желтого цвета
(осадок кремового цвета)
образуется при приливании AgNO3;
нерастворим в HNO3;
качественная реакция на бромид-ионы;
(качественная реакция на соли серебра);
Осадок желтого цвета
образуется при приливании AgNO3;
нерастворим в HNO3;
качественная реакция на иодид-ионы;
(качественная реакция на соли серебра);
Осадок желтого цвета
образуется при приливании AgNO3;
растворим в кислотах;
Осадки коричневых цветов
Осадок бурого цвета
образуется при взаимодействии с растворами щелочей;
качественная реакция на соли железа
Осадки синих и зеленых цветов
Осадки зеленого цвета
Осадок голубого цвета
(осадок синего цвета)
образуется при взаимодействии с растворами щелочей
качественная реакция на соли меди ( II)
Осадок синего цвета
образуется при взаимодействии с раствором красной кровяной и желтой кровяной соли
качественная реакция на соли железа ( II) — с красной кровяной солью;
качественная реакция на соли железа ( III) — с желтой кровяной солью;
Осадки черного цвета
Осадок черного цвета
Образуется при взаимодействии с сульфидами или с H2S
качественная реакция на сульфид-ионы
Еще на эту тему:
Обсуждение: «Таблицы качественных реакций»
а какого цвета осадок тетрагидроксоалюмината натрия?
а это не осадок, это растворимое вещество
Любой осадок возможно растворим другим веществом. В данной среде вещество ведет себя пассивно от того и осаждается.
порода, до этого промытая кислотами, была залита мною аптечным йодом и прокипела в нём целую ночь. После остывания была добавлена вода, раствор отстоялся и был декантирован. Раствор представляет собой очень тёмный, чёрно-коричневый золь. В луче фонаря видна мельчайшая, не оседающая, не фильтрующаяся пыль. При добавлении в золь соляной к-ты выпадает красно-коричневый осадок, а раствор светлеет до тёмно красного. В растворе появляется свободный йод обнаруживаемый крахмалом, до прибавления солянки йод не обнаруживался. Так вот, выпавший осадок не растворяется ни в кислотах, ни в щелочах, не реагирует с хлором, растворить его больше ни в чём не получается, на частицы породы уже не похож. Напоминает по цвету осадок смеси гидроксидов железа II и III, однако нерастворим в кислотах. Что это может быть, хотя бы класс соединения узнать? Подскажите пожалуйста.
напишите хотя бы примерно что за порода…
Это глинистая порода светло коричневого цвета. После травления указанной породы смесью соляной к-ты с гипохлоритом натрия был получен жёлтый раствор. Раствор был нейтрализован и осаждён гидрокарбонатом натрия, осадок отправлен на спектральный анализ, вот результат в массовых долях: 13Al 5.420±0.061 14Si 1.136±0.023 15P 0.597±0.019 16S 0.279±0.010 17Cl 77.974±0.066 20Ca 5.778±0.014 22Ti 0.157±0.017 26Fe 8.506±0.026 29Cu 0.152±0.002 Да, результат более чем странный, но ведь лаборатория анализ делала! В общем, эта же порода (поскольку растворилась лишь незначительная, незаметная на глаз её часть) была промыта водой и обработана указанным выше способом. Больше ничего не знаю))) Подскажите хотя бы возможные варианты полученного осадка.
После обработки смесью гипохлорита и соляной все указанные элементы должны были перейти в раствор. После реакции с гидрокарбонатом могло получиться: Al(OH)3, CaCO3, Ca(OH)2, Ti(OH)2, возможно, Ti(OH)CO3, Fe(OH)2, Fe(OH)3, Cu(OH)2, возможно очень небольшие кол-ва карбонатов, хотя, после промывания водой они должны были раствориться
Дело в том, что полученный раствор после травления солянкой с гипохлоритом был декантирован с породы и только тогда обработан гидрокарбонатом, там действительно могли образоваться указанные вами осадки хоть это и противоречит результатам лаб. анализа. Но не в этом дело. Состав этого раствора я привёл лишь для понимания какие элементы могут там содержаться. Сама порода была промыта водой и затем обработана аптечным йодом, как я писал ранее в первом посте, вот осадок полученный после йода меня интересует.
Указанные осадки как раз по составу соответствуют анализу, ну да ладно. Смотрите по таблице растворимости, что дает с йодом осадок
Когда химические вещества вступают во взаимодействие, химические связи между их атомами разрушаются и образуются новые, уже в других сочетаниях. В результате одни вещества превращаются в другие.
Рассмотрим реакцию горения метана, происходящую в конфорке газовой плиты:
Молекула метана (CH₄) и две молекулы кислорода (2O₂) вступают в реакцию, образуя молекулу углекислого газа (CO₂) и две молекулы воды (2H₂O). Связи между атомами углерода (С) и водорода (H) в метане, а также между атомами кислорода (O) разрываются, и образуются новые связи между атомами углерода и кислорода в молекуле углекислого газа (CO₂) и между атомами водорода и кислорода в молекуле воды (H₂O).
Картинка даёт наглядное представление о том, что произошло в ходе реакции. Но зарисовывать сложные химические процессы такими схемами неудобно. Вместо этого учёные используют уравнения химических реакций.
Химическое уравнение — это условная запись химической реакции с помощью формул и символов.
Их записывают в виде схемы, в которой отражён процесс превращения. В левой части располагаются формулы реагентов — веществ, вступающих в реакцию. Завершается уравнение продуктами реакции — веществом или веществами, которые получились в результате.
Новые вещества образуются потому, что изменяются связи между атомами, но сами атомы не возникают из ниоткуда и не исчезают в никуда. На рисунке видно, что атом углерода из состава метана перешёл в состав углекислого газа, атом водорода — в состав воды, а атомы кислорода распределились между молекулами углекислого газа и воды. Число атомов не изменилось.
Согласно закону сохранения массы, общая масса реагентов всегда равна общей массе продуктов реакции. Именно поэтому запись химической реакции называют уравнением.
Виды химических реакций
Вещества вступают в реакции по-разному, можно выделить четыре наиболее частых варианта:
Сложное вещество негашёная известь соединяется с водой, и образуется новое сложное вещество — гашёная известь:
Стрелка вверх означает, что образовался газ. Он улетучивается и больше не участвует в реакции.
В примере атомы цинка замещают атомы водорода в составе хлороводорода, и образуется хлорид цинка:
Стрелка вниз означает, что вещество выпало в осадок, поскольку оно нерастворимо.
Коэффициенты в уравнениях химических реакций
Чтобы составить уравнение химической реакции, важно правильно подобрать коэффициенты перед формулами веществ.
Коэффициент в химических уравнениях означает число молекул (формульных единиц) вещества, необходимое для реакции. Он обозначается числом перед формулой (например, 2NaCl в последнем примере).
Коэффициент не следует путать с индексом (числом под символом химического элемента, например, О₂). Индекс обозначает количество атомов этого элемента в молекуле (формульной единице).
Чтобы узнать общее число атомов элемента в формуле, нужно умножить его индекс на коэффициент вещества. В примере на картинке (2H₂O) — четыре атома водорода и два кислорода.
Подобрать коэффициент — значит определить, сколько молекул данного вещества должно участвовать в реакции, чтобы она произошла. Далее мы расскажем, как это сделать.
Алгоритм составления уравнений химических реакций
Для начала составим схему химической реакции. Например, образование оксида магния (MgO) в процессе горения магния (Mg) в кислороде (O₂). Обозначим реагенты и продукт реакции:
Чтобы схема стала уравнением, нужно расставить коэффициенты. В левой части схемы два атома кислорода, а в правой — один. Уравняем их, увеличив число молекул продукта:
Теперь число атомов кислорода до и после реакции одинаковое, а число атомов магния — нет. Чтобы уравнять их, добавим ещё одну молекулу магния. Когда количество атомов каждого из химических элементов в составе веществ уравнено, вместо стрелки можно ставить равно:
Уравнение химической реакции составлено.
Рассмотрим реакцию разложения. Нитрат калия (KNO₃) разлагается на нитрит калия (KNO₂) и кислород (О₂):
В обеих частях схемы по одному атому калия и азота, а атомов кислорода до реакции 3, а после — 4. Необходимо их уравнять.
Для начала удвоим коэффициент перед реагентом:
Теперь в левой части схемы шесть атомов кислорода, два атома калия и два атома азота. В левой по-прежнему по одному атому калия и азота и четыре атома кислорода. Чтобы уравнять их, в правой части схемы нужно удвоить коэффициент перед нитритом калия.
Снова посчитаем число атомов каждого химического элемента в составе веществ до и после реакции: два атома калия, два атома азота и шесть атомов кислорода. Равенство достигнуто.
Химические уравнения не только позволяют предсказать, что произойдёт при взаимодействии тех или иных веществ, но и помогают рассчитать их количественное соотношение, необходимое для реакции.
Учите химию вместе с домашней онлайн-школой «Фоксфорда»! По промокоду CHEMISTRY892021 вы получите бесплатный недельный доступ к курсам химии за 8 класс и 9 класс.
У нас вы сможете учиться в удобном темпе, делать упор на любимые предметы и общаться со сверстниками по всему миру.
Попробовать бесплатно
Интересное по рубрике
Найдите необходимую статью по тегам
Подпишитесь на нашу рассылку
Мы в инстаграм
Домашняя онлайн-школа Помогаем ученикам 5–11 классов получать качественные знания в любой точке мира, совмещать учёбу со спортом и творчеством
Посмотреть
Рекомендуем прочитать
Реальный опыт семейного обучения
Звонок по России бесплатный
Посмотреть на карте
Если вы не нашли ответ на свой вопрос на нашем сайте, включая раздел «Вопросы и ответы», закажите обратный звонок. Мы скоро свяжемся с вами.
Уроки по неорганической химии для подготовки к ЕГЭ
Свойства простых веществ:
Свойства сложных веществ:
Особенности протекания реакций:
Цвета соединений, знание которых необходимо для сдачи ЕГЭ
1.Медь – мягкий пластичный металл розового цвета. Степени окисления: +1, +2.
Cu2O – кристаллическое, нерастворимое в воде вещество кирпично-красного цвета.
CuO – кристаллы чёрного цвета, практически нерастворимые в воде.
Cu(OH)2 – голубое аморфное или кристаллическое вещество; практически не растворимо в воде.
CuSO4 – кристаллическое вещество белого цвета, хорошо растворяется в воде. Из водных растворов кристаллизуется пентагидрат CuSO4·5H2O – медный купоро́с, кристаллы голубого цвета (при нагревании снова теряет воду и становится белым). Водный раствор CuSO4 также голубого цвета.
2. Цинк – металл голубовато-белого цвета, мягкий, хрупкий. Степень окисления: +2.
ZnO, Zn(OH)2, ZnS – белые твердые вещества, нерастворимые в воде.
3. Алюминий – легкий металл серебристо-белого цвета. Степень окисления: +3.
Al2O3, Al(OH)3 – белые твердые вещества, нерастворимые в воде.
4. Серебро – блестящий белый мягкий пластичный металл. Степень окисления: +1.
AgCl – белое твердое нерастворимое в воде вещество.
AgBr – светло-желтое твердое нерастворимое в воде вещество.
AgI – твердое нерастворимое в воде вещество желтого цвета.