Решение задач части С2
1. Смесь двух газов, не имеющих цвета и запаха А и Б пропустили при нагревании над катализатором, содержащим железо. Образующийся газ В пропустили в раствор бромоводородной кислоты, произошла реакция нейтрализации. Раствор выпарили и остаток нагрели с едким кали, в результате выделился бесцветный газ В с резким запахом. При сжигании газа В на воздухе образуются вода и газ А. Напишите уравнение описанных реакций.
Решение
Нейтрализовать раствор кислоты можно веществом, проявляющим основные свойства. Так как при нагревании продукта реакции с едким кали выделился газ с резким запахом и газ, обладающий основными свойствами, то этот газ - аммиак NH 3.
1 уравнение - синтез аммиака из азота и водорода;
2 уравнение - нейтрализация кислоты;
3 уравнение - качественная реакция на аммиак со щелочью;
4 уравнение - горение аммиака на воздухе, при этом выделяется азот
Газы - N 2, H 2 и NH 3.
1) N 2 + 3H 2 ↔ 2NH 3
2) NH 3 + HВr = NH 4 Br
3) NH 4 Br + КOH = КBr + H 2 O + NH 3
4) 4NH 3 + 3O 2 = 2N 2 + 6 H 2 O
2. Сернистый газ пропустим через раствор перекиси водорода. Выпарили воду и к остатку добавили магниевую стружку. Выделяющийся газ пропустили через раствор медного купороса. Выпавший осадок чёрного цвета отделили и подвергли обжигу. Напишите уравнение описанных реакций.
Решение
В сернистом газе степень окисления серы +4. Следовательно, он может быть и окислителем, и восстановителем. С сильным окислителем сера будет восстановителем и повысит степень окисления до +6 (т.е. образуется H 2 SO 4 ) (1 уравнение).
После выпаривания H 2 O образуется концентрированная серная кислота, которая, взаимодействуя с Мg(активный металл) даст сероводород (2). Сульфат меди - II, реагируя с сероводородом, даст сульфид меди - осадок чёрного цвета (3). При обжиге сульфидов образуются оксид серы (IV) и оксид металла (4).
1) SO 2 + H 2 O 2 = H 2 SO 4
2) 5H 2 SO 4 конц. + 4Mg = 4MgSO 4 + H 2 S + 4H 2 O
3) H 2 S + CuSO 4 = CuS↓ + H 2 SO 4
4) 2CuS + 3O 2 = 2CuO + 2SO 2
3. При обжиге некоторого минерала А, состоящего из 2-х элементов, образуется газ, имеющий резкий запах и обесцвечивающий бромную воду с образованием в растворе двух сильных кислот. При взаимодействии вещества Б, состоящего из тех же элементов, что и минерал А, но в другом соотношении, с концентрированной соляной кислотой выделяется газ с запахом «тухлых яиц». При взаимодействии газов друг с другом образуются простое вещество жёлтого цвета и вода. Напишите уравнения описанных реакций.
Решение
Так как при действии на вещество Б соляной кислоты выделяется сероводород H 2 S (газ с запахом «тухлых яиц») (уравнение 3), то оба минерала являются сульфидами. В процессе производства серной кислоты изучается обжиг пирита FeS 2 (1). SO 2 – газ с резким запахом проявляет свойства восстановителя и реагируя с бромной водой даёт две кислоты: серную и бромоводородную (2). При взаимодействии сернистого газа (окислитель) и сероводорода (восстановитель) образуется сера - простое вещество жёлтого цвета (4).
1) 4FeS 2 + 11O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2
2) SO 2 + Br 2 + 2H 2 O = H 2 SO 4 + 2HBr
3) FeS + 2HCl = FeCl 2 + H 2 S
4) SO 2 + 2H 2 S = 3S↓ + 2H 2 O
4. Азотную кислоту нейтрализовали пищевой содой, раствор выпарили и остаток прокалили. Образовавшееся вещество внесли в подкисленный серной кислотой раствор перманганата калия, при этом раствор обесцветился. Азотосодержащий продукт реакции поместили в раствор едкого натра и добавили цинковую пыль, при этом выделился газ с резким характерным запахом. Напишите уравнения описанных реакций.
Решение
После нейтрализации раствора образуется нитрат натрия (1). Нитраты, образованные металлами, стоящими в ряду напряжения левее Mg, разлагаются с образованием нитритов и кислорода (2). Перманганат калия KMnO 4 , имеющий розовую окраску, является сильным окислителем в кислой среде и окисляет натрий до нитрата NaN +5 O 3 , сам восстанавливается до Mn +2 (бесцветного) (3). При взаимодействии цинка с раствором щёлочи выделяется атомарный водород, который является очень сильным восстановителем, поэтому нитрат натрия NaN +5 O 3 восстанавливается до аммиака N -3 H 3 (4).
1) HNO 3 + NaHCO 3 = NaNO 3 + H 2 O + CO 2
2) 2 NaNO 3 = 2NaNO 2 + O 2
3) 5NaNO 2 + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 = 5NaNO 3 + K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 3H 2 O
4) NaNO 3 + 4Zn+ 7NaOH + 6H 2 O = NH 3 +4Na 2 Zn(OH) 4
5. Неизвестный металл сожгли в кислороде. Продукт реакции, взаимодействуя с углекислым газом, образует два вещества: твердое, которое взаимодействует с раствором соляной кислоты с выделением углекислого газа, и газообразное простое вещество, поддерживающее горение. Напишите уравнения описанных реакций.
Решение
Газ, поддерживающий горение - кислород (4). При сгорании металлов в кислороде могут образовываться оксиды и пероксиды. Оксиды дадут только одно вещество при взаимодействии с углекислым газом - соль карбонат, поэтому берем щелочной металл, натрий, который образует пероксид (1). При взаимодействии с углекислым газом образуется соль и выделяется кислород (2). Карбонат с кислотой даёт углекислый газ (3).
1) 2Na + O 2 = Na 2 O 2
2) 2Na 2 O 2 + 2CO 2 = 2Na 2 CO 3 + O 2
3) Na 2 CO 3 + 2HCl = 2NaCl + H 2 O + CO 2
4) O 2 +C = CO 2.
6. Гидроксид трёхвалентного хрома обработали соляной кислотой. В полученный раствор добавили поташ, выделившийся осадок отделили и внесли в концентрированный раствор едкого кали, в результате осадок растворился. После добавления избытка соляной кислоты был получен раствор зелёного цвета. Напишите уравнения описанных реакций.
Решение
Гидроксид хрома Сr(OH) 3 - амфотерен. С соляной кислотой даст CrCl 3 (1), соль образована слабым основанием и сильной кислотой, поэтому будет подвергаться гидролизу по катиону. Поташ - карбонат калия K 2 CO 3 образован сильным основанием и слабой кислотой, подвергается гидролизу по аниону. Две соли взаимно усиливают гидролиз друг друга, поэтому гидролиз идёт до конца: до образования Cr(OH) 3 и CO 2 (2). Cr(OH) 3 в избытке щелочи даёт гексагидроксохромит калия K 3 Cr(OH) 6 (3). При действии избытка сильной кислоты образуются две соли (4).
1) Cr(OH) 3 + 3HCl = CrCl 3 + 3H 2 O
2) CrCl 3 + 3K 2 CO 3 + 3H 2 O = 2Cr(OH) 3 ↓ + 3CO 2 + 6KCl
3) Cr(OH) 3 + 3KOH конц. = K 3 Cr(OH) 6
4) K 3 Cr(OH) 6 + 6HCl = CrCl 3 + 3KCl + 6H 2 O.
7. Продукт взаимодействия лития с водородом обработали водой. Выделившийся газ смешали с избытком кислорода и при нагревании пропустили над платиновым катализатором; образовавшаяся газовая смесь имела бурый цвет. Напишите уравнения описанных реакций.
Решение
При взаимодействии азота и лития образуется нитрид лития (1), который разлагается водой с выделением аммиака (2). Аммиак окисляется кислородом в присутствии платинового катализатора до оксида азота (II), не имеющего цвета (3). Образование бурого газа NO 2 из NO происходит самопроизвольно (4).
1) 6Li + N 2 = 2Li 3 N
2) Li 3 N + 3H 2 O = 3LiOH + NH 3
3) 4NH 3 + 5O 2 = 4NO + 6H 2 O
4) 2NO + O 2 = 2NO 2 .
8. Силицид магния обработали раствором хлороводородной кислоты и выделяющийся газ сожгли. Твёрдый продукт реакции смешали с кальцинированной содой, смесь нагрели до плавления и выдержали некоторое время. После охлаждения продукт реакции (используется под названием «жидкое стекло») растворили в воде и обработали раствором серной кислоты. Напишите уравнения описных реакций.
Решение
При взаимодействии силицида магния с соляной кислотой образуется газ силан (1). Он самовоспламеняется на воздухе, образуя оксид кремния (твёрдое вещество) и воду (2). При сплавлении оксида кремния со щёлочью или содой образуется силикат натрия («жидкое стекло») (3). Серная кислота, как более сильная, вытесняет слабую кремниевую кислоту из раствора, которая нерастворима в воде (4).
1) Mg 2 Si + 4HCl = 2MgCl 2 + SiH 4
2) 2SiH 4 + 2O 2 = SiO 2 + 2H 2 O
3) SiO 2 + Na 2 CO 3 = Na 2 SiO 3 + CO 2
4) Na 2 SiO 3 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + H 2 SiO 3 ↓.
9. При нагревании вещества оранжевого цвета оно разлагается; среди продуктов разложения - бесцветный газ и твёрдое вещество зелёного цвета. Выделившийся газ реагирует с литием даже при небольшом нагревании. Продукт последней реакции взаимодействует с водой, при этом выделяется газ с резким запахом, который может восстанавливать металлы, например медь, из их оксидов. Напишите уравнения описанных реакций.
Решение
Газ с резким запахом, который сможет восстанавливать металлы из их оксидов (уравнение 4) - аммиак (уравнение 3). Вещество оранжевого цвета, которое разлагается с выделением азота (бесцветный газ) и образованием твёрдого вещества зелёного цвета Cr 2 O 3 - дихромат аммония (NH 4 ) 2 Cr 2 O 7 (уравнение 1), при взаимодействии нитрида лития с водой выделяется аммиак (3).
1) (NH 4 ) 2 Cr 2 O 7 = t N 2 + 4H 2 O + Cr 2 O 3
2) N 2 + 6Li = 2Li 3 N
3) Li 3 N + 3H 2 O = 3LiOH + NH 3
4) 2NH 3 + 3CuO = N 2 + 3Cu + 3H 2 O.
10. Неизвестное вещество красного цвета нагрели в хлоре и продукт реакции растворили в воде. В полученный раствор добавили щёлочи, выпавший осадок голубого цвета отфильтровали и прокалили. При нагревании продукта прокаливания, который имеет чёрный цвет, с коксом было получено исходное вещество красного цвета. Напишите уравнения описанных реакций.
Решение
Металл красного цвета - медь. При нагревании с хлором образуется хлорид меди-II СuСl 2 (1). При добавлении к раствору щёлочи выпадает студенистый осадок голубого цвета Cu(OH) 2 - гидроксид меди-II (2). При нагревании он разлагается на оксид меди-II чёрного цвета (3). При нагревании оксида с коксом (С) восстанавливается медь.
1) Cu + Cl 2 = CuCl 2
2) CuCl 2 + 2NaOH = Cu(OH) 2 ↓ + 2NaCl
3) Cu(OH) 2 = CuO + H 2 O
4) CuO + C = Cu + CO.
11. Соль, полученную при взаимодействии оксида цинка с серной кислотой, прокалили при 800 о С. Твёрдый продукт реакции обработан концентрированным раствором щёлочи и через полученный раствор пропустили углекислый газ. Напишите уравнения реакций описанных превращений.
Решение
При взаимодействии оксида цинка с серной кислотой получается соль сульфат цинка ZnSO 4 (1). При высоких температурах сульфаты многих металлов разлагаются с образованием оксида металла, сернистого газа и кислорода (2). Оксид цинка амфотерен, поэтому взаимодействует со щёлочью, образуя тетрагидроксоцинкат натрия Na 2 Zn(OH) 4 (3). При пропускании в воду углекислого газа образуется угольная кислота, которая разрушает комплекс, и образуется осадок гидроксида цинка (4).
1) ZnO + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2 O
2) 2ZnSO 4 = 2ZnO + SO 2 + O 2
3) ZnO + 2NaOH + H 2 O = Na 2 Zn(OH) 4
4) Na 2 Zn(OH) 4 + CO 2 = Na 2 CO 3 + Zn(OH) 2 ↓ + H 2 O.
12. В раствор нитрата ртути-II добавили медную стружку. Раствор профильтровали и фильтрат по каплям приливали к раствору, содержащему едкий натр и гидроксид аммония. При этом наблюдали кратковременное образование осадка, который растворялся с образованием раствора ярко-синего цвета. При добавлении в полученный раствор избытка раствора серной кислоты происходило изменение цвета. Напишите уравнение описанных реакций.
Решение
Медь стоит в ряду напряжений металлов левее ртути, поэтому вытесняет её из раствора соли (1). При добавлении к щёлочи раствора нитрата меди-II образуется нерастворимый гидроксид меди-II Cu(OH) 2 (2), который растворяется в избытке аммиака, образуя комплексное соединение ярко-синего цвета Сu(NH 3 ) 4 (OH) 2 (3). При добавлении серной кислоты оно разрушается, и раствор приобретает голубую окраску (4).
1) Hg(NO 3 ) 2 + Cu = Ng + Cu(NO 3 ) 2
2) Cu(NO 3 ) 2 + 2KOH = Cu(OH) 2 ↓ + 2KNO 3
3) Cu(OH) 2 + 4NH 4 OH = Cu(NH 3 ) 4 (OH) 2 + 4H 2 O
4) Cu(NH 3 ) 4 (OH) 2 + 5H 2 SO 4 = CuSO 4 + 4NH 4 HSO 4 + 2H 2 O
бразуется кислая соль, т.к. избыток кислоты.
13. Красный фосфор сожгли в атмосфере хлора и к продукту реакции добавили несколько капель воды. Выделяющееся вещество растворили в избытке воды, в полученный раствор добавили железный порошок, и газообразный продукт реакции пропустили над нагретой, окисленной до оксида двухвалентной меди, медной пластинкой. Напишите уравнения реакций описанных превращений.
Решение
При горении фосфора в избытке хлора образуется хлорид фосфора-V PCl 5 (1). При гидролизе небольшим количеством воды выделяется хлороводород и образуется метафосфорная кислота (2). Железо вытесняет водород из растворов кислот (3). Водород восстанавливает металлы из их оксидов (4).
1) 2P + 5Cl 2 = 2PCl 5
2) PCl 5 + 3H 2 O = HPO 3 + 5HCl
3) Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2
4) CuO + H 2 = t Cu + H 2 O.
14. Вещество, полученное при нагревании железной окалины в атмосфере водорода, внесли в горячую концентрированную серную кислоту и нагрели. Полученный раствор выпарили, остаток растворили в воде и обработали раствором хлорида бария. Раствор профильтровали и в фильтрат внесли медную пластинку, которая через некоторое время растворилась. Напишите уравнения описанных реакций.
Решение
При нагревании оксидов металлов, в частности железной окалины Fe 3 O 4 , с водородом происходит восстановление металлов (1). Железо не реагирует с концентрированной серной кислотой при нормальных условиях, но при нагревании - растворяется (2). Сульфат железа-III с хлоридом бария образует осадок сульфата бария (30. Хлорид железа-III проявляет свойства окислителя и растворяет медь (4).
1) Fe 3 O 4 + 8H 2 = 3Fe + 4H 2 O
2) 2Fe + 6H 2 SO 4конц.(гор.) = Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O
3) Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3BaCl 2 = 3BaSO 4 ↓ + 2FeCl 3
4) 2FeCl 3 + Cu = 2FeCl 2 + CuCl 2 .
15. Негашеную известь прокалили с избытком кокса. Продукт реакции после обработки водой используется для поглощения сернистого и углекислого газов. Напишите уравнения описанных реакций.
Решение
Прокаливание негашеной извести с коксом - промышленный способ получения карбида кальция (1). При гидролизе карбида кальция выделяется ацетилен и образуется гидроксид кальция (2), который может реагировать с кислотными оксидами (3, 4).
1) CaO + 3C = CaC 2 + CO
2) CaC 2 + 2H 2 O = Ca(OH) 2 ↓ + C 2 H 2
3) Ca(OH) 2 + SO 2 = CaSO 3 ↓ + H 2 O
4) Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O.
16. Над поверхностью налитого в колбу раствора едкого натра пропускали электрические разряды, при этом воздух в колбе окрашивался в бурый цвет, который исчезал через некоторое время. Полученный раствор осторожно выпарили и установили, что твёрдый остаток представляят собой смесь двух солей. При нагревании этой смеси выделяется газ и остаётся единственное вещество. Напишите уравнения описанных реакций.
Решение
При электрических разрядах азот вступает в реакцию с кислородом с образованием бесцветного газа оксида азота (1), который самопроизвольно быстро окисляется кислородом воздуха до оксида азота-IV бурого цвета (2). Оксид азота-IV, растворяясь в щелочи, образует две соли - нитрат и нитрит, т.к. является ангидридом двух кислот (3). При нагревании нитрат разлагается с образованием нитрита и выделением кислорода (4).
1) N 2 + O 2 = 2NO
2) 2NO + О 2 = 2NO 2
3) 2NO 2 + 2NaOH = NaNO 3 + NaNO 2 + H 2 О
4) 2NaNO 3 = 2NaNO 2 + O 2 .
17. К пиролюзиту осторожно прибавили раствор соляной кислоты. Выделяющийся газ пропустили в химический стакан, наполовину наполненный холодным раствором едкого кали. После окончания реакции стакан накрыли картонкой и оставили на свету; через некоторое время внесли тлеющую лучинку, которая ярко вспыхнула. Напишите уравнения описанных реакций.
Решение
Взаимодействие соляной кислоты с пиролюзитом MnO 2 - лабораторный способ получения хлора (1). Хлор в холодном растворе гидроксида калия даёт две соли хлорид и гипохлорит калия (2). Гипохлорит - неустойчивое вещество и при освещении разлагается с выделением кислорода (3), образование которого доказывают с помощью вспыхнувшей лучинки (4).
1) MnO 2 + 4HCl = Cl 2 + MnCl 2 + 2H 2 O
2) Cl 2 + 2KOH = KCl + KClO + H 2 O
3) 2KClO = 2KCl + O 2
4) C + O 2 = CO 2 .
Образование газообразного вещества
Na 2 S + 2HCl = H 2 S + 2NaCl
2Na + + S 2- + 2H + + 2Cl - = H 2 S + 2Na + + 2Cl -
Ионно-молекулярное уравнение реакции,
2H + + S 2- = H 2 S - краткая форма уравнения реакции.
Образование осадков
с образованием малорастворимых веществ:
а) NaCl + AgNO 3 = NaNO 3 + AgCl
Cl - + Ag + = AgCl - сокращенное ионно-молекулярное уравнение.
Реакции, в которых слабые электролиты или малорастворимые вещества входят в состав как продуктов, так и исходных веществ, протекают, как правило, не до конца, т.е. являются обратимыми. Равновесие обратимого процесса в этих случаях смещено в сторону образования наименее диссоциированных или наименее растворимых частиц .
BaCl 2 + Na 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2NaCl
Молекулярное уравнение реакции,
Ba 2+ + 2Cl - + 2Na + + SO= BaSO 4 ↓ + 2Na + + 2Cl -
Ионно-молекулярное уравнение реакции,
Ba 2+ + SO = BaSO 4 ↓ - краткая форма уравнения реакции.
Условие образование осадка. Произведение растворимости
Абсолютно нерастворимых веществ нет. Большинство твердых веществ обладают ограниченной растворимостью. В насыщенных растворах электролитов малорастворимых веществ в состоянии динамического равновесия находятся осадок и насыщенный раствор электролита. Например, в насыщенном растворе сульфата бария, находящегося в контакте с кристаллами этого вещества, устанавливается динамическое равновесие:
BaSO 4 (т) = Ba 2+ (р) + SO 4 2- (р).
Для этого равновесного процесса можно написать выражение константы равновесия, учитывая, что концентрация твердой фазы не входит в выражение константы равновесия: Kp =
Эта величина называется произведением растворимости малорастворимого вещества (ПР). Таким образом, в насыщенном растворе малорастворимого соединения произведение концентраций его ионов в степени стехиометрических коэффициентов равно величине произведения растворимости. В рассмотренном примере
ПР BaSO4 = .
Произведение растворимости характеризует растворимость малорастворимого вещества при данной температуре: чем меньше произведение растворимости, тем хуже растворимо соединение. Зная произведение растворимости, можно определить растворимость малорастворимого электролита и содержание его в определенном объеме насыщенного раствора.
В насыщенном растворе сильного малорастворимого электролита произведение концентраций его ионов в степенях, равных стехиометрическим коэффициентам при данных ионах (при данной температуре), есть величина постоянная, называемая произведением растворимости .
Величина ПР характеризует сравнительную растворимость однотипных (образующих при диссоциации одинаковое количество ионов) веществ. Чем больше ПР данного вещества, тем больше его растворимость. Например:
В данном случае наименее растворимым является гидроксид железа (II).
Условие образования осадка :
X · y > ПР(K x A y).
Данное условие достигают введением одноименного иона в систему насыщенный раствор - осадок. Подобный раствор является пересыщенным относительно данного электролита, поэтому из него будет выпадать осадок.
Условие растворения осадка :
X · y < ПР(K x A y).
Это условие достигают, связывая один из ионов, посылаемых осадком в раствор. Раствор в данном случае - ненасыщенный . При введении в него кристаллов малорастворимого электролита они будут растворяться. Равновесные молярные концентрации ионов K y+ и A x- пропорциональны растворимости S (моль/л) вещества K x A y:
X· S и = y· S
ПР = (x· S) x · (y· S) y = x x · y y · S x+y
Полученные выше соотношения позволяют рассчитывать значения ПР по известной растворимости веществ (а, следовательно, и равновесные концентрации ионов) по известным значениям ПР при T = const.
В пробирку с раситвором соли Х добавили раствор вещества Y. В результате произошла реакция, которую описывает следующее сокращённое ионное уравнение S 2- + 2H + = H 2 S. Из предложенного перечня выберите вещества Х и Y, которые могут вступать в описанную реакцию.
1) сульфид натрия;
2) угольная кислота;
3) хлороводород;
4) сульфид железа (II);
5) сульфит калия;
В пробирку с раствором соли Х добавили раствор вещества У. В результате реакции наблюдали выпадение белого осадка,
1) нитрат калия;
2) хлорид бария;
З) хлороводородная кислота;
4) карбонат кальция;
5) серная кислота;
Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.
В пробирку с раствором соли натрия Х добавили раствор вещества У. В результате произошла реакция, которую описывает следующее сокращённое ионное уравнение:
S 2- + Fe 2+ = FeS.
Из предложенного перечня выберите вещества Х и У, которые могут вступать в описанную реакцию.
1) сульфид натрия;
2) сульфит натрия;
3) сероводород;
4) гидроксид железа (II);
5) сульфат железа (II);
Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.
В пробирку с раствором соли Х добавили раствор вещества У. В результате реакции наблюдали выделение бесцветного газа. Из предложенного перечня выберите вещества Х и У, которые могут вступать в описанную реакцию.
1) сульфит калия;
2) гидроксид натрия;
З) сульфат железа(II);
4) хлороводород;
5) нитрат натрия.
Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.
В пробирку с раствором вещества Х добавили раствор кислоты У. В результате произошла реакция, которую описывает следующее сокращённое ионное уравнение: OH — + H + = H 2 O.
Из предложенного перечня выберите вещества Х и У, которые могут вступать в описанную реакцию.
1) сульфид натрия;
2) угольная кислота;
3) серная кислота;
4) гидроксид бария;
5) гидроксид калия.
Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.
В пробирку с раствором вещества Х добавили раствор соли У. В результате реакции наблюдали выпадение голубого осадка. Из предложенного перечня выберите вещества Х и У, которые могут вступать в описанную реакцию.
1) сульфат железа(II);
2) соляная кислота;
3) гидроксид натрия;
4) нитрат кальция;
5) сульфат меди (II).
Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.
В пробирку с твёрдым, нерастворимым в воде веществом Х добавили раствор вещества У. В результате реакции наблюдали растворение твёрдого вещества без выделения газа. Из предложенного перечня выберите вещества Х и У, которые могут вступать в описанную реакцию.
1) карбонат кальция;
2) гидроксид натрия;
З) сульфат бария;
4) серная кислота;
5) оксид меди(II).
Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.
В пробирку с раствором вещества Х добавили раствор соли У. В результате произошла реакция, которую описывает следующее сокращённое ионное уравнение: CO 3 2- + 2H + = H 2 O + CO 2 .
Из предложенного перечня выберите вещества Х и У. которые могут вступать в описанную реакцию.
1) гидрокарбонат кальция;
2) гидроксид кальция;
3) уксусная кислота;
4) серная кислота;
5) карбонат натрия.
Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.
В пробирку с раствором вещества Х добавили раствор соли У. В результате реакции наблюдали выпадение бурого осадка. Из предложенного перечня выберите вещества Х и У, которые могут вступать в описанную реакцию.
1) хлорид меди(II);
2) соляная кислота;
3) гидроксид натрия;
4) нитрат натрия;
5) сульфат железа(III).
Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.
В пробирку с раствором кислоты Х добавили раствор вещества У. В результате произошла реакция, которую описывает следующее сокращённое ионное уравнение: SO 3 2- + 2H + = H 2 O + SO 2 .
Из предложенного перечня выберите вещества Х и У, которые могут вступать в описанную реакцию.
1) сульфат калия;
2) сероводородная кислота;
3) серная кислота;
4) сульфид аммония;
5) сульфит натрия.
Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.
Цинк полностью растворили в концентрированном растворе гидроксида натрия. Образовавшийся прозрачный раствор вещества X выпарили, а затем прокалили. При этом образовалось твердое вещество Y. Из предложенного перечня выберите вещества X и Y, которые соответствуют приведенному описанию.
1) Na 2 ZnO 2 ;
2) Zn(OH) 2 ;
3) ZnO;
4) Na 2 ;
5) NaOH.
Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.
Раствор хлорида натрия смешали с раствором соли X. Выпавший белый осадок отделили, раствор выпарили, оставшуюся сухую соль прокалили на воздухе, при этом выделился бесцветный газ Y. Из предложенного перечня выберите вещества X и Y, которые соответствуют приведенному описанию.
1) AgNO 3 ;
2) HNO 3 ;
3) Na 2 CO 3 ;
4) CO 2 ;
5) O 2 .
Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.
Нитрат алюминия прокалили. Полученное в результате твердое вещество X сплавили с избытком гидроксида калия. Полученный плав обработали избытком воды, при этом образовался прозрачный раствор вещества Y. Из предложенного перечня выберите вещества X и Y, которые соответствуют приведенному описанию.
1) Al;
2) Al 2 O 3 ;
3) KAlO 2 ;
4) K;
5) K 3 AlO 3 .
Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.
Гидроксид железа (II) обратали пероксидом. Полученное бурое вещество Х сплавили с твёрдым гидроксидом калия. Полученный плав, содержащий соль Y, обработали избытком воды, в результате чего вновь получили бурое вещество Х. Из предложенного перечня выберите вещества X и Y, которые соответствуют приведенному описанию.
1) Fe 2 O 3 ;
2) Fe(OH) 3 ;
3) KFeO 2 ;
4) FeO;
5) K 3 FeO 3 ;
Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.
Гидроксид алюминия сплавили с гидроксидом калия. Полученную соль Х обработали избытком соляной кислоты, при этом образовалось вещество Y. Из предложенного перечня выберите вещества X и Y, которые соответствуют приведенному описанию.
1) K;
2) KAlO 2 ;
3) K 3 AlO 3 ;
4) AlCl 3 ;
5) Al(ClO 4) 3 ;
Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.
Сульфит калия обработали соляной кислотой. Полученный газ Х поглотили избытком гидроксида кальция, при этом образовалось вещество Y. Из предложенного перечня выберите вещества X и Y, которые соответствуют приведенному описанию.
1) H 2 S;
2) CaS;
3) Ca(HSO 3) 2 ;
4) SO 2 ;
5) CaSO 3 .
Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.
В одну из пробирок с осадком гидроксида алюминия добавили сильную кислоту X, а в другую – раствор вещества Y. В результате в каждой из пробирок наблюдали растворение осадка. Из предложенного перечня выберите вещества X и Y, которые могут вступать в описанные реакции.
1) бромоводородная кислота;
2) гидросульфид натрия;
3) сероводородная кислота;
4) гидроксид калия;
5) гидрат аммиака.
Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.
Нитрат серебра прокалили. К образовавшемуся твёрдому остатку X добавили концентрированную азотную кислоту, при этом наблюдали интенсивное выделение газа Y. Из предложенного перечня выберите вещества X и Y, которые соответствуют приведенному описанию.
1) оксид серебра(I);
2) нитрит серебра;
3) серебро;
4) оксид азота(II);
5) оксид азота(IV).
Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.
Бромид серебра нагрели с порошком цинка. Полученную соль растворили в воде. В образовавшийся раствор по каплям добавляли раствор гидроксида калия. Сначала происходило выпадение белого осадка X, а затем при добавлении новой порции раствора гидроксида калия – его полное растворение с образованием вещества Y. Из предложенного перечня выберите вещества X и Y, которые соответствуют приведенному описанию.
1) Ag;
2) ZnBr 2 ;
3) Zn(OH) 2 ;
4) K 2 ZnO 2 ;
5) K 2 .
Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.
Хлорид фосфора(V) внесли в избыток раствора гидроксида бария. Выпавший осадок X отделили, высушили и прокалили с песком и углём, при этом образовалось вещество Y. Из предложенного перечня выберите вещества X и Y, которые соответствуют приведенному описанию.
1) Ba 3 (PO 4) 2 ;
2) BaHPO 4 ;
3) BaCl 2 ;
4) CO 2 ;
5) CO.
Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.
Дихромат натрия прореагировал с гидроксидом натрия. Полученное вещество X обработали серной кислотой, из образовавшегося раствора выделили вещество Y оранжевого цвета. Из предложенного перечня выберите вещества X и Y, которые соответствуют приведенному описанию.
1) Na 2 Cr 2 O 7 ;
2) Na 2 CrO 4 ;
3) NaCrO 2 ;
4) Na 3 ;
5) Na 2 SO 4 .
Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.
Сульфат меди(II) добавили к раствору хлорида бария. Выпавший осадок X отфильтровали. К оставшемуся раствору добавили иодид калия, при этом наблюдали образование осадка Y и изменение цвета раствора. Из предложенного перечня выберите вещества X и Y, которые соответствуют приведенному описанию.
1) BaSO 3 ;
2) BaSO 4 ;
3) CuI 2 ;
4) CuI;
5) KCl;
Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.
В пробирку с раствором щёлочи (вещество X) добавили раствор вещества Y. В результате произошла реакция, которую описывает сокращённое ионное уравнение OH – + H + = H 2 O. Из предложенного перечня выберите вещества X и Y, которые могут вступать в описанную реакцию.
1) сульфид калия;
2) угольная кислота;
3) серная кислота;
4) гидроксид бария;
5) гидроксид натрия.
Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.
В результате взаимодействия раствора сульфата меди(II) с железом образовалась соль X. Эту соль нагрели с концентрированной серной кислотой, в результате чего образовалась новая соль Y. Из предложенного перечня выберите вещества X и Y, которые соответствуют приведенному описанию.
1) FeS;
2) CuS;
3) FeSO 4 ;
4) FeSO 3 ;
5) Fe 2 (SO 4) 3 .
Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.
К раствору хлорида железа(III) прилили раствор сульфида натрия, в результате чего выпал осадок. На полученный осадок подействовали раствором серной кислоты, при этом часть осадка X растворилась. Нерастворившаяся часть осадка Y имела жёлтый цвет. Из предложенного перечня выберите вещества X и Y, которые соответствуют приведенному описанию.
1) FeS;
2) Fe(OH) 2 ;
3) Fe 2 S 3 ;
4) S;
5) Fe(OH) 3 .
Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.
Хлорид железа(III) добавили к раствору гидроксида натрия, при этом выпал осадок X. Осадок отделили и растворили в иодоводородной кислоте. При этом образовалось вещество Y. Из предложенного перечня выберите вещества X и Y, которые соответствуют приведенному описанию.
1) Fe(OH) 2 ;
2) Fe(OH) 3 ;
3) FeI 3 ;
4) I 2 ;
5) NaCl;
Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.
Через раствор гидроксида натрия пропустили избыток углекислого газа. Полученное при этом вещество X выделили из раствора, высушили и прокалили. При это образовалось твердое вещество Y. Из предложенного перечня выберите вещества X и Y, которые соответствуют приведенному описанию.
1) Na 2 CO 3 ;
2) NaHCO 3 ;
3) HCOONa;
4) Na 2 O 2 ;
5) Na 2 O.
Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.
В одну пробирку с раствором хлорида меди(II) добавили вещество X, и в результате реакции наблюдали образование осадка красного цвета. В другую пробирку с раствором хлорида меди(II) добавили раствор вещества Y. В результате реакции образовалась нерастворимая соль. Из предложенного перечня выберите вещества X и Y, которые могут вступать в описанные реакции.
1) цинк;
2) оксид цинка;
3) бромид калия;
4) фторид серебра;
5) серебро.
Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.
В одну из пробирок с раствором сульфата железа (III) добавили несколько капель раствора соли X, а в другую – раствор вещества Y. В результате в каждой из пробирок наблюдалось выпадение бурого осадка. Из предложенного перечня выберите вещества X и Y, которые могут вступать в описанные реакции.
1) BaCl 2 ;
2) NH 3 ;
3) Cu(OH) 2 ;
4) K 2 CO 3 ;
5) AgNO 3 ;
Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.
К одной из пробирок с соляной кислотой добавили раствор соли Х, а к другой – вещество Y. В результате в каждой из пробирок наблюдалось выделение бесцветного газа без запаха. Из предложенного перечня выберите вещества X и Y, которые могут вступать в описанные реакции.
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
| Катион | Реактив | Признак реакции |
| Ba 2+ | SO 4 2- | Ba 2+ + SO 4 2- = BaSO 4 ↓ |
| Cu 2+ | 1) Выпадение осадка голубого цвета: Cu 2+ + 2OH − = Cu(OH) 2 ↓ 2) Выпадение осадка черного цвета: Cu 2+ + S 2- = CuS↓ |
|
| Pb 2+ | S 2- | Выпадение осадка черного цвета: Pb 2+ + S 2- = PbS↓ |
| Ag + | Cl − | Выпадение белого осадка, не растворимого в HNO 3 , но растворимого в аммиаке NH 3 ·H 2 O: Ag + + Cl − → AgCl↓ |
| Fe 2+ | 2) Гексацианоферрат (III) калия (красная кровяная соль) K 3 | 1) Выпадение белого осадка, зеленеющего на воздухе: Fe 2+ + 2OH − = Fe(OH) 2 ↓ 2) Выпадение синего осадка (турнбулева синь): K + + Fe 2+ + 3- = KFe↓ |
| Fe 3+ | 2) Гексацианоферрат (II) калия (желтая кровяная соль) K 4 3) Роданид-ион SCN − | 1) Выпадение осадка бурого цвета: Fe 3+ + 3OH − = Fe(OH) 3 ↓ 2) Выпадение синего осадка (берлинская лазурь): K + + Fe 3+ + 4- = KFe↓ 3) Появление интенсивно-красного (кроваво-красного) окрашивания: Fe 3+ + 3SCN − = Fe(SCN) 3 |
| Al 3+ | Щелочь (амфотерные свойства гидроксида) | Выпадение белого осадка гидроксида алюминия при приливании небольшого количества щелочи: OH − + Al 3+ = Al(OH) 3 и его растворение при дальнейшем приливании: Al(OH) 3 + NaOH = Na |
| NH 4 + | OH − , нагрев | Выделение газа с резким запахом: NH 4 + + OH − = NH 3 + H 2 O Посинение влажной лакмусовой бумажки |
| H + (кислая среда) | Индикаторы: − лакмус − метиловый оранжевый | Красное окрашивание |
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) = m + (аквокомплекс) H + + Н 2 О = H 3 О + (ион гидроксония) В дальнейшем для краткости в химических уравнениях не всегда будем указывать молекулы воды, входящие в состав аквокомплексов, помня, однако, что на самом деле в реакциях в растворах участвуют соответствующие аквокомплексы, а не «голые» катионы металлов или водорода. Так, для простоты, будем писать Н + , Сu 2+ , Fe 2+ и т. д. вместо более правильного Н 3 О + , 2+ , 3+ , соответственно, и т.д. Выделение или растворение осадков. Ионы Ва 2+ , присутствующие в водном растворе, можно осадить, прибавляя раствор, содержащий сульфат-ионы SO 4 2+ , в форме малорастворимого белого осадка сульфата бария: Ва 2+ + SO 4 2+ = BaSO 4 . ↓ (белый осадок) Аналогичная картина наблюдается при осаждении ионов кальция Са 2+ растворимыми карбонатами: Са 2+ + СО 3 2– → СаСО 3 ↓ (белый осадок) Белый осадок карбоната кальция растворяется при действии кислот, по схеме: СаСО 3 + 2НС1 → СаС1 2 + СО 2 +Н 2 О При этом выделяется газообразный диоксид углерода. Хлороплатинат-ионы 2– образуют осадки желтого цвета при прибавлении раствора, содержащего катионы калия K + или аммония NH + . Если на раствор хлороплатината натрия Na 2 (эта соль довольно хорошо растворима в воде) подействовать раствором хлорида калия КСl или хлорида аммония NH 4 C1, то выпадают желтые осадки гексахлороплатината калия К 2 или аммония (NH 4) 2 , соответственно (эти соли мало растворимы в воде): Na 2 + 2КС1 → К 2 ↓ +2NaCl Na 2 + З NH 4 C1 → (NH 4) 2 ↓ +2NaCl Реакции с выделением газов (газовыделительные реакции). Выше уже приводилась реакция растворения карбоната кальция в кислотах, при которой выделяется газообразный диоксид углерода. Укажем еще на некоторые газовыделительные реакции. Если к раствору какой-либо соли аммония прибавить щелочь, то выделяется газообразный аммиак, что можно легко определить по запаху или по посинению влажной красной лакмусовой бумаги: NH 4 + + ОН – = NН 3 Н 2 0 → NН 3 + Н 2 0 Эта реакция используется как в качественном, так и в количественном анализе. Сульфиды при действии кислот выделяют газообразный сероводород: S 2– + 2H + → H 2 S что легко ощущается по специфическому запаху тухлых яиц. Образование характерных кристаллов (микрокристаллоскопические реакции). Ионы натрия Na + в капле раствора при взаимодействии с гексагидроксостибат(V)-ионами -- образуют белые кристаллы гексагидроксостибата(V) натрия Na характерной формы: Na + + -- = Na Форма кристаллов хорошо видна при рассмотрении их под микроскопом. Эта реакция иногда используется в качественном анализе для открытия катионов натрия. Ионы калия К + при реакции в нейтральных или уксуснокислых растворах с растворимым гексанитрокупратом(П) натрия и свинца Na 2 Pb образуют черные (или коричневые) кристаллы гексанитрокупрата(П) калия и свинца К 2 Рb[Сu(N0 2) 6 ] характерной кубической формы, которые также можно увидеть при рассмотрении под микроскопом. Реакция протекает по схеме: 2К + + Na 2 Pb = К 2 Рb[Сu(N0 3) 6 ] + 2Na + Она применяется в качественном анализе для обнаружения (открытия ) катионов калия. Микрокристаллоскопический анализ впервые ввел в аналитическую практику в 1794 – 1798 гг. член Петербургской академии наук Т.Е. Ловиц. Окрашивание пламени газовой горелки. При внесении соединений некоторых металлов в пламя газовой горелки наблюдается окрашивание пламени в тот или иной цвет в зависимости от природы металла. Так, соли лития окрашивают пламя в карминово-красный цвет, соли натрия – в желтый, соли калия – в фиолетовый, соли кальция – в кирпично-красный, соли бария – в желто-зеленый и т.д. Это явление можно объяснить следующим образом. При введении в пламя газовой горелки соединения данного металла (например, его соли) это соединение разлагается. Атомы металла, образующиеся при термическом разложении соединения, при высокой температуре пламени газовой горелки возбуждаются, т.е., поглощая определенную порцию тепловой энергии, переходят в какое-то возбужденное электронное состояние, обладающее большей энергией по сравнению с невозбужденным (основным) состоянием. Время жизни возбужденных электронных состояний атомов ничтожно мало (очень малые доли секунды), так что атомы практически мгновенно возвращаются в невозбужденное (основное) состояние, испуская поглощенную энергию в виде светового излучения с той или иной длиной волны, зависящей от разности энергии между возбужденным и основным энергетическими уровнями атома. Для атомов разных металлов эта разность энергий неодинакова и соответствует световому излучению определенной длины волны. Если это излучение лежит в видимой области спектра (в красной, желтой, зеленой или какой-то другой ее части), то человеческий глаз фиксирует ту или иную окраску пламени горелки. Окрашивание пламени - кратковременно, так как атомы металла уносятся с газообразными продуктами горения. Окрашивание пламени газовой горелки соединениями металлов используется в качественном анализе для открытия катионов металлов, дающих излучение в видимой области спектра. На этой же физико-химической природе основаны и атомно-абсорбционные (флуоресцентные) методы анализа элементов. В табл. 3.1 приведены примеры цветов пламени горелки от некоторых элементов. |