Теория по заданию 25. Качественные реакции в неорганической химии

Рассмотрим некоторые наиболее часто встречающиеся случаи:

 

1. Среда раствора

1) Изменение окраски индикаторов:
Фенолфталеин (бесцветный) применяется для определения щелочной среды реакции. Изменяет цвет на малиновый.
Лакмус (фиолетовый) в кислой среде становится красным, в щелочной - синим.

 

2) Среда раствора аммиака NH3 является щелочной, так как протекает обратимое взаимодействие с водой: NH3 + H2O <=> NH4⁺ + OH^–.
В случае аминов среда также является щелочной. Анилин с водой не реагирует и не изменяет окраску индикаторов (т.е. среда остается нейтральной).

 

3) H2SiO3 является очень слабой нерастворимой в воде кислотой, поэтому она не изменяет окраску индикаторов.

 

2. Как отличить металлы различной активности

Например, щелочные и щелочноземельные металлы можно отличить от других металлов реакцией с водой. Первые реагируют быстро и очень бурно в обычных условиях:
Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2 (в обычных условиях)
3Fe + 4H2O → без нагревания реакция не идет.

 

3. Как отличить оксиды щелочных и щелочноземельных металлов от оксидов других металлов

Оксиды Ш и ЩЗ металлов реагируют с водой в обычных условиях:
Na2O + H2O → 2NaOH
ZnO + H2O → реакция не идет

 

4. Как отличить кислоты-окислители от кислот-неокислителей

В отличие от обычных кислот кислоты-окислители реагируют с металлами, стоящими в ряду напряжений правее водорода:

HCl + Cu → реакция не идет
4HNO3(к) + Cu → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O (выделение бурого газа)

 

5. Как отличить соли слабой и сильной кислот

В этом случае часто берут соль угольной или кремниевой кислот. В реакциях этих солей с сильными кислотами выделяется газ или выпадает осадок:

Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + CO2 + H2O
Na2S + 2HCl → 2NaCl + H2S
Na2SiO3 + 2HCl →  2NaCl + H2SiO3
Na2SO4 + HCl → реакция не идет (осадок, газ, малодиссоциирующее вещество не образуются).

 

BaSO3 + 2HCl → BaCl2 + SO2 + H2O
BaSO4 + HCl → реакция не идет (газ или более слабая кислота не образуются)

 

6. Как отличить соли слабого и сильного основания

Zn(NO3)3 + 3NaOH → Zn(OH)2 + 3NaNO3
NH4NO3 + NaOH → NH3 + NaNO3 + H2O
KNO3 + KOH → реакция не идет (газ или более слабая кислота не образуются)

 

7. Как отличить соли двух металлов, один из которых образует амфотерные соединения (например, Zn, Be, Al и др.)

Часто реагентом, которым можно отличить эти типы солей, является щелочь

Al(NO3)3 + 4KOH(р) → 3KNO3 + K[Al(OH)4] - осадок Al(OH)3 растворяется в избытке щелочи
Ca(NO3)2 + 2KOH → Ca(OH)2 + 2KNO3 - осадок не растворяется.

 

8. Как отличить  гидроксиды двух металлов, один из которых образует амфотерные соединения (например, Zn, Be, Al и др.)

Этим реагентом является щелочь

Zn(OH)2 + 2NaOH → Na2[Zn(OH)4] (растворение осадка)
Mg(OH)2 + NaOH → реакция не идет.

 

9. Как отличить соли двух металлов, один из которых образует малорастворимые или нерастворимые гидроксиды:

Часто реагентом, которым можно отличить эти типы солей, является щелочь

KNO3 + KOH → реакция не идет (газ или более слабая кислота не образуются)
Ca(NO3)2 + 2KOH → Ca(OH)2 + 2KNO3

 

10. Как отличить соль и кислоту

1) с металлом (выделение водорода в реакциях с кислотами-неокислителями)

KCl + Fe → реакция не идет
2HCl + Fe → FeCl2 + H2

 

2) с кислыми карбонатами или сульфитами (выделение газа)

HCl + NaHCO3 → NaCl + CO2 + H2O
KCl + NaHCO3 → реакция не идет (осадок, газ, малодиссоциирующее вещество не образуются).

 

11. Как отличить кислую соль от средней

Кислые соли слабых кислот, например гидрокарбонаты, реагируют с сильными кислотами с выделением газа:

NaHCO3 + HCl → NaCl + CO2 + H2O
NaNO3+ HCl → реакция не идет (осадок, газ, малодиссоциирующее вещество не образуются).

 

12. Как отличить кислоту от воды

1) Индикатором, например, лакмус в кислой среде становится красным.

2) Если кислота сильная, то можно добавить соль слабой кислоты (например, Na2CO3, NaHCO3), чтобы выделился газ:
2HNO3 + Na2CO3 → 2NaNO3 + CO2 + H2O
H2O + Na2CO3 → растворение соли, видимых признаков нет.

 

13. Как отличить растворимую соль от щелочи

Провести реакцию ионного обмена с образованием осадка или газа, например:
2KOH + CuCl2 → Cu(OH)2 + 2KCl
NaCl + CuCl2 → реакция не идет, так как ни газ, ни осадок, ни малодиссоциирующее соединение не образуется.

 

14. Как распознать присутствие фосфатов

Растворимые фосфаты можно отличить от других солей в реакции с растворимой солью алюминия или лития, так как в результате выпадает белые осадки AlPO4 или Li3PO4. Также можно использовать растворимые соли бария или серебра, так как в этих случаях также образуются осадки: Ba3(PO4)2 белого цвета и Ag3PO4 - желтого цвета.

AlCl3 + Na3PO4 → AlPO4 + 3NaCl
3LiCl + Na3PO4 → Li3PO4 + 3NaCl
KCl + Na3PO4  → реакция не идет(осадок, газ, малодиссоциирующее вещество не образуются).

 

15. Как распознать присутствие сульфатов

Сульфаты можно отличить от других солей в реакции с растворимой солью бария, так как в результате выпадает белый осадок BaSO4:

MgSO4 + Ba(NO3)2 → BaSO4 + Mg(NO3)2
MgCl2 + Ba(NO3)2 → реакция не идет(осадок, газ, малодиссоциирующее вещество не образуются).

 

16. Как распознать присутствие солей аммония

(NH4)2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2NH3 + 2H2O
Na2SO4 + NaOH →  реакция не идет(осадок, газ, малодиссоциирующее вещество не образуются).

 

17. Как распознать присутствие галогенид-ионов

в реакции с растворимой солью серебра

AgNO3 + NaCl → NaNO3 + AgCl (осадок белого цвета)
AgNO3 + NaBr → NaNO3 + AgBr  (осадок желтого цвета)
AgNO3 + NaI → NaNO3 + AgI  (осадок ярко-желтого цвета)

 

18. Как распознать присутствие катионов серебра Ag⁺

1) в реакции растворимой соли серебра с щелочью
2AgNO3 + 2KOH → 2KNO3 + Ag2O + H2O (в осадок выпадает черный Ag2O)

 

2) в реакции растворимой соли с галогенидами (также растворимыми)

AgNO3 + NaCl → NaNO3 + AgCl (осадок белого цвета)
AgNO3 + NaBr → NaNO3 + AgBr  (осадок желтого цвета)
AgNO3 + NaI → NaNO3 + AgI  (осадок ярко-желтого цвета)

 

19. Как распознать присутствие катионов лития Li⁺

3LiOH + Na3PO4 → Li3PO4 + 3NaOH (в осадок выпадает белый Li3PO4)

 

20. Как распознать присутствие аммиака NH3

Аммиак образует с ионами Cu²⁺ комплексные анионы фиолетового цвета: CuCl₂ + 4NH₃ → [Cu(NH₃)₄]Cl₂.

 

21. Галогены

I2 - кристаллы чёрно-серого цвета с фиолетовым металлическим блеском, легко образует фиолетовые пары. Образование I2 в растворе дает характерную коричневую окраску.

I2 + крахмал → синее окрашивание.