Образование белого творожистого осадка. Качественные реакции на неорганические вещества. Объемные отношения газов при химических реакциях

Лишь небольшая часть неорганических соединений может быть обнаружена с помощью специфических реагентов и реакций. Значительно чаще в аналитической практике проводят выявление определенных элементов в виде катионов или анионов.

Многие качественные реакции известны вам из школьного курса химии, с некоторыми вы, возможно, познакомитесь вновь.

Аммиак NH 3 – бесцветный газ, при комнатной температуре под избыточным давлением сжижается; жидкий аммиак – бесцветный, твердый аммиак – белый.

Определяется аммиак по характерному запаху. Бумажка, смоченная раствором нитрата ртути (I) Hg 2 (NO 3) 2 , при действии аммиака чернеет вследствие образования металлической ртути:

4NH 3 + H 2 O + 2Hg 2 (NO 3) 2 = (Hg 2 N)NO 3 ·H 2 O↓ + 2Hg↓ + 3NH 4 NO 3

Арсин AsH 3 – бесцветный газ, иногда имеет чесночный запах, обусловленный продуктами окисления арсина на воздухе. При пропускании арсина через нагретую до 300-350°С стеклянную трубку, наполненную водородом, на ее стенках осаждается мышьяк в виде черно-бурого зеркала, которое легко растворяется в щелочном растворе гипохлорита натрия:

2AsH 3 = 2As + 3H 2 ,

2As + 6NaOH + 5NaClO = 2Na 3 AsO 4 + 5NaCl + 3H 2 O.

Бром Br 2 – темно-красная тяжелая жидкость, легко превращается в красно-коричневый газ. Бром определяют цветными реакциями с органическими веществами. Бром окрашивает слой органического растворителя (например, тетрахлорметана или бензола) в желтый цвет, фуксин – в красно-фиолетовый.

Кроме того, бром определяется по реакции с флюоресцеином

В результате замещения атомов водорода в флюоресцеине атомами брома получаются красители, один из которых носит название эозин .

Эозин или тетрабромфлюоресцеин C 20 H 8 Br 4 O 5 – кристаллизуется из спиртового раствора с одной молекулой кристаллизационного спирта. При 100°С возгоняется. Калийная соль тетрабромфлюоресцеина растворяется в концентрированном спиртовом растворе гидроксида калия и дает раствор синего цвета. При кипячении эозина с серной кислотой получают димерное соединение С 40 Н 13 Вr 7 О 10 , которое из ацетона кристаллизуется в иглах сине-стального цвета и имеет характер кислоты. Четырехбромистое производное так же, как низшие степени бромирования флюоресцеина, представляют красные краски с желтым (при меньшем количестве брома) или синим оттенком. Калийные и натриевые соли тетрабромфлюоресцеина и низших степеней бромирования флюоресцеина в торговле встречаются под названием «растворимых в воде эозинов». Эозин служит для окрашивания без протрав шелка и шерсти (в слабо кислой среде), также употребляется в фотографии для получения специфических бумаг, поглощающих зеленые и фиолетовые лучи.

Вода H 2 O – бесцветная жидкость, в толстом слое – голубовато-зеленая, летучая; твердая вода (лед) легко возгоняется. Вода обнаруживают по образованию окрашенных кристаллогидратов со многими веществами, например:

CuSO 4 + 5H 2 O = SO 4 ·H 2 O (кристаллогидрат голубого цвета).

Количественно вода определяется по методу К. Фишера. Со времени открытия в 1935 году метод титрования по Карлу Фишеру получил распространение по всему миру. По этому методу содержание воды в газах, жидкостях и твердых веществах может быть определено легко и с высокой степенью точности, вне зависимости от типа образца, его агрегатного состояния, или присутствия летучих компонентов. Титрование по Карлу Фишеру имеет широкий спектр применения и используется в различных областях, например, при определении воды в пищевых, химических, фармацевтических продуктах, косметике и минеральных маслах.

Реактивом метода Фишера является раствор йода и оксида серы (IV) в пиридине (Py) и метаноле. Пиридин необходим для связывания кислых продуктов реакции и создания оптимального рН в интервале 5-8.

В основе титрования лежат следующие реакции:

PySO 4 + CH 3 OH = PyH + ·CH 3 SO

PyH + ·CH 3 SO + PyI 2 + H 2 O + Py = 2(PyH + ·I –) + PyH + ·CH 3 SO .

Наличие воды определяется по исчезновению желтой окраски йода.

Йод I 2 –фиолетово-черное с металлическим блеском, летучее вещество. Определяется цветными реакциями:

– с крахмалом образует соединение включения, окрашенное в фиолетовый цвет;

– слой органического растворителя (хлороформа или тетрахлорметана) окрашивается в розово-фиолетовый цвет.

Качественной реакцией на йод считается взаимодействие с тиосульфатом натрия, сопровождающееся обесцвечиванием раствора йода:

I 2 + 2Na 2 S 2 O 3 = 2NaI + Na 2 S 4 O 6 .

Кислород О 2 – бесцветный газ, в жидком состоянии – светло-голубой, в твердом – синий. Для доказательства присутствия кислорода используют его способность поддерживать горение, а также многочисленные окислительные реакции. Например, окисление бесцветного аммиачного комплекса меди (I) до ярко-окрашенного соединения меди (II).

Озон О 3 – светло-синий газ с запахом свежести, в жидком состоянии – темно-голубой, в твердом – темно-фиолетовый (до черного). Если в воздух, содержащий озон, внести бумажку, смоченную растворами иодида калия и крахмала, то бумажка синеет:

O 3 + 2KI + H 2 O = I 2 + 2KOH + O 2 .

Такой способ обнаружения озона называется йодометрией.

Оксид углерода (IV), углекислый газ СО 2 – бесцветный газ, при сжатии и охлаждении легко переходит в жидкое и твердое состояние. Твердый СО 2 («сухой лед») при комнатной температуре возгоняется. Углекислый газ в процессах, где он образуется, доказывают помутнением известковой или баритовой воды (насыщенные растворы Са(ОН) 2 или Ва(ОН) 2 соответственно):

Са(ОН) 2 + СО 2 = СаСО 3 ↓ + Н 2 О, Ва(ОН) 2 + СО 2 = ВаСО 3 ↓ + Н 2 О.

Большинство веществ в атмосфере углекислого газа не горит, однако возможна следующая реакция:

CO 2 + 2Mg = 2MgO + C,

т. е. оксид углерода (IV) поддерживает горение магния, в результате реакции образуется белый «пепел» оксида магния и черная сажа.

Пероксид водорода Н 2 О 2 – бесцветная вязкая жидкость, в толстом слое – светло-голубая. Разлагается на свету с выделением кислорода. Обнаруживают пероксид водорода следующими реакциями:

– появление желтой окраски при взаимодействии с раствором иодида калия:

Н 2 О 2 + 2KI = 2KОН + I 2 ,

– выделение темного осадка серебра из аммиачного раствора оксида серебра:

H 2 O 2 + Ag 2 O = 2Ag + O 2 + H 2 O;

– изменение цвета при взаимодействии с осадком сульфида свинца с черного на белый:

4H 2 O 2 + PbS = PbSO 4 + 4H 2 O.

Ртуть Hg – серебристо-белый металл, жидкий при комнатной температуре; в твердом состоянии ковкий. Легко испаряется. Пары ртути (более опасные для человека, чем сам металл) определяются с использованием химических индикаторов (KI, I 2 , CuI, SeS, Se, AuBr 3 , AuCl 3 и другие), например:

3Hg + 2I 2 = HgI 2 + Hg 2 I 2 ↓,

Сероводород H 2 S – бесцветный газ, имеющий запах тухлых яиц. Обнаруживают сероводород следующими реакциями:

– почернение бумажки, смоченной раствором соли свинца:

H 2 S + Pb(NO 3) 2 = PbS↓ + 2HNO 3 ;

– при пропускании сероводорода через раствор йода (йодную воду) происходит обесцвечивание раствора и образование слабой мути:

H 2 S + I 2 = 2HI + S↓.

Фосфин РН 3 – бесцветный газ с резким запахом гнилой рыбы. В смеси с кислородом легко взрывается.

Хлор Cl 2 – желто-зеленый газ с резким запахом. Обнаруживают хлор по желтому окрашиванию флюоресцеина в щелочной среде, а также по йод-крахмальной реакции:

Cl 2 + 2KI = 2KCl + I 2 ,

т. е., в атмосфере хлора бумажка, смоченная растворами иодида калия и крахмала, синеет.

Чтобы определить катион серебра, нужно провести реакцию с каким-нибудь хлоридом. Взаимодействие Ag(+) и Cl(-) дает в итоге белый осадок AgCl↓. Катионы бария Ba2+ обнаруживаются в реакции с сульфатами: Ba(2+)+SO4(2-)=BaSO4↓ (белый осадок). Столь же верно и обратное: чтобы обнаружить в растворе хлорид-ионы или сульфат-ионы, нужно провести реакцию, соответственно, с солями серебра и бария.

Для определения катионов Fe(2+) используют гексацианоферрат (III) калия K3, а точнее, комплексный ион (3-). Образующийся темно-синий осадок Fe32 называется «турнбуллевой синью». Для выявления катионов железа (III) берут уже гексацианоферрат (II) калия K4, дающий при взаимодействии с Fe(3+) темно-синий осадок Fe43 – «берлинскую лазурь». Обнаружить Fe(3+) можно также в реакции с роданидом аммония NH4CNS. В результате образуется малодиссоциирующий роданид железа (III) – Fe(CNS)3 – и раствор приобретает кроваво-красный цвет.

Избыток катионов водорода H+ создает кислую среду, в которой соответственно меняются окраски индикаторов: оранжевый и фиолетовый лакмус становятся красными. В избытке же гидроксид-ионов OH- (щелочной среде) лакмус становится синим, метилоранж – желтым, а бесцветный в нейтральной и кислой средах фенолфталеин приобретает малиновое окрашивание.

Чтобы понять, есть ли в растворе катион аммония NH4+, нужно добавить щелочь. При обратимом взаимодействии с гидроксид-ионами NH4+ дает аммиак NH3 и воду. Аммиак имеет характерный запах, а влажная лакмусовая бумажка в таком растворе посинеет.

В качественной реакции на аммиак используется HCl. В процессе образования из аммиака и хлороводорода хлорида аммония HN4Cl можно наблюдать белый дым.

Карбонат- и гидрокарбонат-ионы CO3(2-) и HCO3(-) можно обнаружить при добавлении кислоты. В результате взаимодействия этих ионов с катионами водорода выделяется углекислый газ и образуется вода. При пропускании полученного газа через известковую воду Ca(OH) , поскольку образуется нерастворимое соединение – карбонат кальция CaCO3↓. При дальнейшем пропускании углекислого газа образуется кислая соль – растворимый уже Ca(HCO3)2.

Реагент для обнаружения сульфид-ионов S(2-) – растворимые соли свинца, дающие в реакции с S(2-) черный осадок PbS↓.

Обнаружение ионов при помощи горелки

Соли некоторых металлов при внесении в пламя горелки окрашивают его. Это свойство используется в качественном анализе для обнаружения катионов этих элементов. Так, Ca(2+) окрашивает пламя в кирпично-красный цвет, Ba(2+) - в желто-зеленый. Горение солей калия сопровождается фиолетовым пламенем, лития – ярко-красным, натрия – желтым, стронция – карминово-красным.

Качественные реакции в органической химии

Соединения с двойными и тройными связями (алкены, алкадиены, алкины) обесцвечивают красно-бурую бромную воду Br2 и розовый раствор перманганата калия KMnO4. Вещества с двумя или более гидроксогруппами -OH (многоатомные спирты, моносахариды, дисахариды) растворяют в щелочной среде свежеприготовленный голубой осадок Cu(OH)2, образуя раствор ярко-синего цвета. С гидроксидом меди (II) реагируют также альдегиды, альдозы и восстанавливающие дисахариды (альдегидная группа), но здесь выпадает уже осадок Cu2O↓ кирпично-красного цвета.

Фенол в растворе хлорида железа (III) образует комплексное соединение с FeCl3 и дает фиолетовое окрашивание. Вещества, содержащие альдегидную группу, дают реакции «серебряного зеркала» с аммиачным раствором оксида серебра. Раствор йода при внесении в него крахмала становится фиолетовым, а пептидные связи белков обнаруживаются в реакции с насыщенным раствором сульфата меди и концентрированным едким натром.

Источники:

• § Качественные реакции в химии

Кислота – это сложное вещество, которое может быть как органическим, так и неорганическим. Общим является то, что они имеют в своем составе атомы водорода и кислотный остаток. Именно последний придает специфические свойства каждой кислоте, а также по нему проводится качественный анализ. Любая растворимая в воде кислота диссоциирует (распадается) на частицы – положительно заряженные ионы водорода, которые и обуславливают кислые свойства, и на отрицательно заряженные ионы кислотного остатка.

Вам понадобится

• - штатив;
• - пробирки;
• - растворы индикаторов;
• - нитрат серебра;
• - растворы кислот;
• - нитрат бария;
• - медные стружки.

Инструкция

Чтобы определить, что в растворе находится именно , воспользуйтесь индикатором (бумажным или в растворе). Добавьте в емкость к исследуемому раствору лакмус, который в кислой среде становится красным. Для достоверности прилейте другой индикатор – метиловый оранжевый, который изменит окраску на розовую или розово- . Третий индикатор, а именно фенолфталеин в кислой среде не меняется, оставаясь при этом прозрачным. Эти опыты доказывают наличие кислоты, но не специфичность каждой из них.

Для того чтобы определить конкретно, находится в склянке, нужно провести качественную реакцию на остаток. Серная кислота имеет в своем составе сульфат-ион, реагентом на который является ион бария. Добавьте к вещество, содержащее этот ион, например нитрат бария. Моментально выпадет осадок белого цвета, представляющий собой сульфат бария.

Видеокурс «Получи пятерку» включает все темы, необходимые для успешной сдачи ЕГЭ по математике на 60-65 баллов. Полностью все задачи 1-13 Профильного ЕГЭ по математике. Подходит также для сдачи Базового ЕГЭ по математике. Если вы хотите сдать ЕГЭ на 90-100 баллов, вам надо решать часть 1 за 30 минут и без ошибок!

Курс подготовки к ЕГЭ для 10-11 класса, а также для преподавателей. Все необходимое, чтобы решить часть 1 ЕГЭ по математике (первые 12 задач) и задачу 13 (тригонометрия). А это более 70 баллов на ЕГЭ, и без них не обойтись ни стобалльнику, ни гуманитарию.

Вся необходимая теория. Быстрые способы решения, ловушки и секреты ЕГЭ. Разобраны все актуальные задания части 1 из Банка заданий ФИПИ. Курс полностью соответствует требованиям ЕГЭ-2018.

Курс содержит 5 больших тем, по 2,5 часа каждая. Каждая тема дается с нуля, просто и понятно.

Сотни заданий ЕГЭ. Текстовые задачи и теория вероятностей. Простые и легко запоминаемые алгоритмы решения задач. Геометрия. Теория, справочный материал, разбор всех типов заданий ЕГЭ. Стереометрия. Хитрые приемы решения, полезные шпаргалки, развитие пространственного воображения. Тригонометрия с нуля - до задачи 13. Понимание вместо зубрежки. Наглядное объяснение сложных понятий. Алгебра. Корни, степени и логарифмы, функция и производная. База для решения сложных задач 2 части ЕГЭ.

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:

• Одно вещество реагирует с добавленным реагентом, а второе нет. При этом обязательно, должно быть ясно видно, что реакция одного из исходных веществ с добавленным реагентом действительно прошла, то есть наблюдается какой-либо ее внешний признак — выпадал осадок, выделился газ, произошло изменение цвета и т.п.

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 + H 2 O

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:

2NaOH + MgCl 2 = Mg(OH) 2 ↓+ 2NaCl

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 (СО 2):

2HCl + Na 2 CO 3 = 2NaCl + H 2 O + CO 2

а с нитратом серебра с образованием белого творожистого осадка AgCl

HCl + AgNO 3 = HNO 3 + AgCl↓

Ниже в таблицах представлены различные варианты обнаружения конкретных ионов:

Качественные реакции на катионы

Качественные реакции на анионы

Анион	Воздействие или реактив	Признак реакции. Уравнение реакции
SO 4 2-	Ba 2+	Выпадение белого осадка, не растворимого в кислотах: Ba 2+ + SO 4 2- = BaSO 4 ↓
NO 3 −	1) Добавить H 2 SO 4 (конц.) и Cu, нагреть 2) Смесь H 2 SO 4 + FeSO 4	1) Образование раствора синего цвета, содержащего ионы Cu 2+ , выделение газа бурого цвета (NO 2) 2) Возникновение окраски сульфата нитрозо-железа (II) 2+ . Окраска от фиолетовой до коричневой (реакция «бурого кольца»)
PO 4 3-	Ag +	Выпадение светло-желтого осадка в нейтральной среде: ­3Ag + + PO 4 3- = Ag 3 PO 4 ↓
CrO 4 2-	Ba 2+	Выпадение желтого осадка, не растворимого в уксусной кислоте, но растворимого в HCl: Ba 2+ + CrO 4 2- = BaCrO 4 ↓
S 2-	Pb 2+	Выпадение черного осадка: Pb 2+ + S 2- = PbS↓
CO 3 2-		1) Выпадение белого осадка, растворимого в кислотах: Ca 2+ + CO 3 2- = CaCO 3 ↓ 2) Выделение бесцветного газа («вскипание»), вызывающее помутнение известковой воды: CO 3 2- + 2H + = CO 2 + H 2 O
CO 2	Известковая вода Ca(OH) 2	Выпадение белого осадка и его растворение при дальнейшем пропускании CO 2: Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca(HCO 3) 2
SO 3 2-	H +	Выделение газа SO 2 с характерным резким запахом (SO 2): 2H + + SO 3 2- = H 2 O + SO 2
F −	Ca 2+	Выпадение белого осадка: Ca 2+ + 2F − = CaF 2 ↓
Cl −	Ag +	Выпадение белого творожистого осадка, не растворимого в HNO 3 , но растворимого в NH 3 ·H 2 O (конц.) : Ag + + Cl − = AgCl↓ AgCl + 2(NH 3 ·H 2 O) = } Оценка статьи: (Пока оценок нет) Загрузка... Поделиться с друзьями: Похожие публикации Где находится центр вселенной Зубов: "Гитлер - это ангел русской истории" Сергей Митрофанович Городецкий Самые известные стихи эдуарда асадова