Определение состава веществ и растворов — одна из задач современной химии. Качественный и количественный состав веществ и их смесей — предмет изучения аналитической химии.
Одним из способов определения качественного состава растворов является использование качественных реакций. Качественными реакциями называют реакции, позволяющие ответить на вопрос: «Содержится ли определенное вещество или ион в исследуемом образце?»
Качественные реакции — это обычные химические реакции, протекающие достаточно быстро и сопровождающиеся определенными визуальными изменениями: изменение окраски раствора, образование осадка определенного цвета или выделение газа, который также может иметь (не иметь) окраску или запах.
Известно множество качественных реакций, позволяющих выявить наличие в растворах ионов, спиртов, аминокислот, белков и других веществ. С некоторыми качественными реакциями вы ознакомитесь в этом параграфе, а с другими — при дальнейшем изучении химии.
Выявление ионов в растворах электролитов
Получение хлорида аммония
Качественные реакции, позволяющие выявить ионы в растворе, в большинстве случаев сопровождаются образованием осадка определенного цвета. Например, обнаружение ионов Ва 2 + в растворе можно описать такой блок-схемой:
Наиболее часто употребляемые в школьном курсе химии реактивы для анализа приведены в таблице 8.
Выдающийся украинский физико-химик, член-корреспондент АН УССР. Родился в г. Сухуми, учился в Харьковском финансово-экономическом техникуме, работал на химическом факультете Харьковского университета. Основные научные исследования относятся к электрохимии растворов: изучал кислотно-основные взаимодействия в неводных растворах, развил теорию кислотно-основных реакций Брёнстеда и теорию действия стеклянного электрода, разработал количественную теорию диссоциации электролитов в растворах. Открыл метод тонкослойной хроматографии и разработал новые физико-химические методы анализа неводных растворов.
Таблица 8. Реактивы для определения некоторых анионов
Реактив для качественного анализа и пример уравнения реакции
Образование белого творожистого осадка AgCl, не растворимого в нитратной кислоте
Образование бледно-желтого осадка AgBr
Образование желтоватого осадка AgI
Образование ярко-желтого осадка Ag3PO4
Образование белого осадка BaSO4, не растворимого в кислотах
Образование белого осадка CaCO3
Выделение углекислого газа
Роль эксперимента в науке
Эксперимент — главный источник знаний. Проводя разнообразные исследования, ученые тысячелетиями накапливали знания в разных областях науки. Понятно, что, проведя один опыт, невозможно открыть закон или сформулировать теорию. На экспериментальном уровне познания происходит накопление фактов, информации о веществах и явления. Только обладая глубокими знаниями, можно
ВОССТАНОВИТЕЛЬ ПЛАТИНЫ ИЗ БАТАРЕЙКИ ЗА 1 ЧАС! ХЛОРИД АММОНИЯ ( NH4Cl )!
анализировать полученные данные и объяснять их, опираясь на уже существующую теорию или сформулировав свою.
Основываясь на экспериментальных фактах, ученые сформулировали большинство теорий. Так, изучая химические свойства кислорода, Лавуазье сформулировал кислородную теорию кислот, а взвешивая массы реагентов и продуктов реакции — закон сохранения массы. Изучая электропроводимость растворов, Аррениус заложил основы теории электролитической диссоциации. И таких примеров в истории химии множество.
Но некоторые теории и законы сначала были сформулированы теоретически путем анализа известных фактов. Необходимо было только «посмотреть» на эти факты с другой стороны. Анализируя свойства соединений элементов, Д. И. Менделеев открыл Периодический закон.
Решая математические уравнения, Вольфганг Паули предположил существование неизвестной в то время характеристики электронов — спина, что экспериментально было подтверждено позже. Но, как говорил Нобелевский лауреат Лев Ландау: «Опыт — верховный судья теории». То есть любая теория или закон должны быть подтверждены экспериментально, как, например, открытие Галлия и Германия блестяще доказало истинность Периодического закона.
Известный украинский химик-аналитик, академик НАН Украины. Родился в поселке Кирилловка Черкасской области, окончил Киевский политехнический институт, работал в Киевском государственном университете. Занимался разработкой методов химического анализа неорганических материалов с использованием органических реактивов, применением комплексных соединений в химическом анализе. Руководил государственными программами «Чистая вода», принимал активное участие в ликвидации последствий Чернобыльской аварии, занимался созданием замкнутых циклов водоснабжения в промышленности, разработкой технологии комплексной переработки шахтных вод.
ЛАБОРАТОРНЫЕ ОПЫТЫ № 7-9
Оборудование: штатив с пробирками, пипетки.
• для опытов используйте небольшие количества веществ;
• остерегайтесь попадания веществ на кожу, одежду, в глаза; при попадании кислоты ее следует немедленно смыть большим количеством воды и протереть поврежденное место раствором соды.
Определение хлорид-ионов в растворе
В первую пробирку налейте раствор натрий хлорида объемом 1 мл, во вторую — такое же количество раствора натрий нитрата. В обе пробирки добавьте по 2-3 капли раствора аргентум(1) нитрата. Что вы наблюдаете?
По какому признаку можно определить, в какой из пробирок находятся хлорид-ионы?
Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций.
Определение сульфат-ионов в растворе
В первую пробирку налейте раствор натрий хлорида объемом 1 мл, во вторую — такое же количество раствора натрий сульфата. В обе пробирки добавьте по 2-3 капли раствора барий хлорида. Что вы наблюдаете?
По какому признаку можно определить, в какой из пробирок находятся сульфат-ионы?
Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций.
Выявление карбонат-ионов в растворе
1. В первую пробирку налейте раствор натрий нитрата объемом 1 мл, во вторую — такое же количество раствора натрий карбоната.
В обе пробирки добавьте по 2-3 капли раствора кальций хлорида. Что наблюдаете?
2. Повторите опыт, но вместо кальций хлорида в обе пробирки добавьте по 1 мл хлоридной кислоты. Что наблюдаете?
По каким признакам можно определить, в какой из пробирок находятся карбонат-ионы?
Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций.
Качественная реакция — это химическая реакция, позволяющая выявить определенное вещество. Эксперимент является главным источником знаний. Он играет двоякую роль: доказывает или опровергает любые теоретические выводы и может стать основой новой теории или гипотезы.
159. Как вы понимаете понятие «качественные реакции»?
160. Какие химические реакции можно использовать как качественные?
Задания для усвоения материала
161. По таблице растворимости предложите реактивы для выявления таких ионов: a) SO4 — ; б) Cl — ; в) S 2- ; г) Ag+.
162. Предложите реактив, позволяющий различить пробирки с веществами в каждой из приведенных пар. Составьте соответствующие молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций:
163. Охарактеризуйте роль эксперимента для: а) определения качественного и количественного состава веществ; б) открытия и доказательства истинности Периодического закона; в) становления теории электролитической диссоциации; г) развития науки.
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 2
Решение экспериментальных задач
Оборудование: штатив с пробирками.
• для опытов используйте небольшие количества реактивов;
• остерегайтесь попадания реактивов на кожу, в глаза; при попадании едкого вещества смойте его большим количеством воды.
Определите необходимые реактивы и проведите реакции, которые соответствуют следующим ионно-молекулярным уравнениям:
Для всех проведенных реакций опишите свои наблюдения и составьте уравнения в молекулярной, полной и сокращенной ионномолекулярной формах.
Предложите, как можно доказать наличие каждого из ионов в растворе хлоридной кислоты.
Определите необходимые реактивы, выполните реакции и опишите визуальные изменения, по которым можно узнать состав веществ.
Для всех проведенных реакций опишите свои наблюдения и составьте уравнения в молекулярной, полной и сокращенной ионномолекулярной формах.
В пяти пронумерованных пробирках содержатся растворы следующих веществ: хлоридной кислоты, натрий хлорида, натрий сульфата, натрий гидроксида и магний нитрата. Предложите схему анализа, с помощью которого можно определить содержимое каждой пробирки, используя не более трех реактивов. Проведите химические реакции и укажите, в какой пробирке находится какое вещество. Составьте соответствующие уравнения реакций в молекулярной и сокращенной ионно-молекулярной формах.
Вывод. Сделайте обобщающий вывод к практической работе. Для этого используйте ответы на вопросы:
1. Может ли двум молекулярным уравнением реакции соответствовать одно сокращенное ионно-молекулярное уравнение?
2. Какие реакции называют качественными? По каким признакам выявляют те или иные ионы в растворе?
Темы учебных проектов по теме «Растворы»:
• Электролиты в современных аккумуляторах.
•Выращивание кристаллов солей.
•Приготовление растворов для оказания домедицинской помощи.
• Исследование pH почв своей местности.
• Исследование влияния кислотности и щелочности почв на развитие растений.
• Исследование pH атмосферных осадков и их влияния на различные материалы в окружающей среде.
• Исследование природных объектов в качестве кислотно-основных индикаторов.
• Исследование pH среды минеральных вод Украины.
Проверьте свои знания по теме «Растворы», выполнив тестовые задания на сайте.
Источник: mozok.click
Реактивом на хлорид ионы является карбонат натрия гидроксид бария нитрат серебра
Задание 14. Растворы фторида и фосфата натрия можно распознать с помощью раствора:
1) нитрата серебра
2) нитрата бария
3) соляной кислоты
4) гидроксида бария
Чтобы распознать растворы фторида и фосфата натрия нужно провести качественные реакции на фторид- и фосфат-ионы, так как соли образованы одним и тем же основанием, но разными кислотами.
1) Нитрат серебра:
Реакция не идет, так как в результате обменной реакции образуются растворимые соли.
В результате реакции образуется ярко-желтый осадок. То есть, с помощью раствора AgNO3 можно различить данные соли.
И в той и в другой реакции образуются белые осадки, поэтому с помощью Ba(NO3)2 эти соли распознать нельзя.
3) Соляная кислота:
Более сильная кислота вытесняет из растворов солей более слабые кислоты. При этом визуально никаких изменений в растворах проводимых реакций не будет заметно, поэтому с помощью соляной кислоты эти соли распознать нельзя.
4) Гидроксид бария:
И в той и в другой реакции образуются белые осадки, поэтому с помощью Ba(ОН)2 эти соли распознать нельзя.
Источник: self-edu.ru
Тест по химии. Электролиты, ионный обмен.
5. Выберите верную запись правой части уравнения диссоциации сульфата калия.
2) = 2K + + SO3 2 — 4) = 2K + + SO4 2 —
6. Не могут одновременно находиться в растворе ионы
1) Cl — , Na + , Mg 2+ , SO4 2- 3) HCO3 — , OH —
7. Необратимо протекает реакция ионного обмена между растворами
1) сульфида натрия и соляной кислоты
2) карбоната калия и гидроксида натрия
3) соляной кислоты и нитрата железа ( II )
4) фосфорной кислоты и хлорида натрия
8. При взаимодействии каких ионов в растворе не образуется газ?
1) H + и SO3 2 — 2) NH4 + и OH — 3) H + и OH — 4)H + и CO3 2 —
9. Сокращённому ионному уравнению Ba 2+ + CO 3 2- = BaCO 3 соответствует реакция
1) хлорида бария с карбонатом кальция
2) гидроксида бария с углекислым газом
3) нитрата бария с карбонатом натрия
4) сульфата бария с угольной кислотой
10. Уравнению реакции Zn ( OH )2 + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + 2 H 2 O соответствует сокращённое ионное уравнение
1) OH — + H + = H 2 O 3) 2 H + + Zn 0 = Zn 2+ + H 2 ↑
1. Электролитом является
1) соляная кислота 3) глицерин
2) этиловый спирт 4) сахароза
2. 3 моль катионов образуется при диссоциации 1 моль
1) фосфата натрия 3) хлорида железа ( III )
2) нитрата алюминия 4) гидроксида кальция
3. Диссоциация по трём ступеням возможна в растворе
1) хлорида алюминия 3) нитрата алюминия
2) ортофосфата калия 4) ортофосфорной кислоты
4. 1 моль катионов металла и 2 моль гидроксид-ионов образуются при диссоциации 1 моль
1) гидроксида лития 3) гидроксида бария
2) гидроксида железа ( III ) 4) гидроксида алюминия
5. При полной диссоциации 1 моль сульфата аммония в растворе образуется
1) 1 моль катионов аммония и 1 моль сульфат-анионов
2) 2 моль катионов аммония и 1 моль сульфат-ионов
3) 1 моль катионов аммония и 2 моль сульфат-анионов
4) 2 моль катионов аммония и 3 моль сульфат-анионов
6. Газообразное вещество образуется при взаимодействии растворов
1) соляной кислоты и нитрата бария
2) сульфита калия и серной кислоты
3) сульфата калия и гидроксида кальция
4) гидроксида калия и хлорида железа( III )
7. Гидроксид бария вступает в реакцию ионного обмена с
1) карбонатом кальция 3) хлоридом калия
2) сульфатом аммония 4) гидроксидом натрия
8. Укажите вещество Х в сокращённом ионном уравнении
Х + 2Н + = Zn 2+ + H2O
9. Реакция между растворами сульфата меди( II ) и сульфида натрия описывается сокращённым ионным уравнением
1) Na + + SO4 2- = Na2SO4 3) Cu 2+ + S 2- = CuS
10. Сокращённому ионному уравнению OH — + H + = H 2 O соответствует молекулярное уравнение
1) ZnCl2 + 2NaOH = Zn(OH)2 + 2NaCl
1. К неэлектролитам относится
1) нитрат магния 3) гидроксид натрия
2) фосфорная кислота 4) оксид углерода ( IV )
2. Наибольшее количество анионов образуется при диссоциации 1 моль
3. В водном растворе наибольшее количество сульфат-анионов образуется при диссоциации 1 моль
4. Выберите верную запись процесса диссоциации карбоната натрия
1) = К + + С 4+ + 3О 2- 3) = K + + С O 3 2 —
2) = 2К + + С 4+ + 3О 2- 4) = 2 K + + С O 3 2 —
5. При добавлении раствора карбоната натрия к соляной кислоте
1) выпадает осадок 3) выпадает осадок и выделяется газ
2) выделяется газ 4) видимых изменений не происходит
6. Необратимо протекает реакция ионного обмена между растворами:
1) нитрата калия и хлороводородной кислоты
2) нитрата серебра и хлорида железа( II )
3) соляной кислоты и сульфата аммония
4) карбоната лития и гидроксида калия
7. Укажите общее число ионов в сокращённом ионном уравнении реакции между серной кислотой и оксидом железа ( III )
1) 12 2) 9 3) 8 4) 4
8. При добавлении раствора сульфида натрия к раствору нитрата меди ( II )
1) выпадает осадок 3) выпадает осадок и выделяется газ
2) выделяется газ 4) видимых изменений не происходит
9. Веществом, вступившим в реакцию, сокращённое ионное уравнение которой … + 2H + = Cu 2+ + 2H2O, является
1) нитрат меди ( II ) 3) карбонат меди ( II )
2) гидроксид меди ( II ) 4) оксид меди ( II )
10. Сокращённое ионное уравнение MgCO 3 + 2 H + = Mg 2+ + CO 2 ↑+ H 2 O соответствует взаимодействию карбоната магния с
1) азотной кислотой 3) кремниевой кислотой
Источник: znanio.ru