Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Опыт 6. Двойные соли

В трех пробирках приготовьте раствор двойной соли (NH₄)₂SO₄ · FeSO₄ · 6H₂O (соли Мора), внеся в каждую по 6-8 капель воды и по одному микрошпателю соли. В одну пробирку к раствору соли Мора добавьте 5-6 капель раствора сульфида натрия, в другую – столько же раствора хлорида бария. Выпавший черный осадок представляет собой сульфид железа (II). Отметьте цвета осадков и напишите ионные уравнения реакций их образования. На присутствие каких ионов в растворе двойной соли указывают эти реакции?

В третью пробирку добавьте 7-8 капель 2 н. раствора едкого натра и, укрепив в штативе, опустите ее в водяную баню, нагретую почти до кипения. Подержите над пробиркой красную лакмусовую бумажку, смоченную водой. По изменению окраски лакмуса и по запаху определите, какой газ выделяется из пробирки.

Напишите ионное уравнение протекающей реакции его образования. На присутствие каких ионов в растворе двойной соли указывает эта реакция?

Учитывая результаты опыта, напишите уравнение электролитической диссоциации соли Мора.

Проверьте действием раствора сульфида натрия, обнаруживаются ли ионы Fe²⁺ в растворе K₄[Fe(CN)₆]. Наблюдается ли выпадение черного осадка FeS? Почему?

Опишите наблюдаемые явления. Ответьте на вопросы, поставленные по ходу работы, и напишите уравнения соответствующих реакций. Напишите уравнение электролитической диссоциации K₄[Fe(CN)₆]. Чем отличается электролитическая диссоциация двойной соли от диссоциации соли, содержащей устойчивый комплексный ион?

ТЕМА 13 КАЧЕСТВЕННЫЕ ЗАДАЧИ: ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОДНОГО ИЛИ НЕСКОЛЬКИХ ВЕЩЕСТВ НА ОСНОВАНИИ КАЧЕСТВЕННЫХ РЕАКЦИЙ (5 час.)

Решение качественных задач по определению веществ, находящихся в склянках без этикеток, предполагает проведение ряда операций, по результатам которых можно определить, какое вещество находится в той или иной склянке.

Первым этапом решения является мысленный эксперимент, представляющий собой план действий и их предполагаемые результаты. Для записи мысленного эксперимента используется специальная таблица-матрица, в ней обозначены формулы определяемых веществ по горизонтали и вертикали. В местах пересечения формул взаимодействующих веществ записываются предполагаемые результаты наблюдений: - выделение газа, - выпадение осадка, указываются изменения цвета, запаха или отсутствие видимых изменений. Если по условию задачи возможно применение дополнительных реактивов, то результаты их использования лучше записать перед составлением таблицы - число определяемых веществ в таблице может быть таким образом сокращено.
Решение задачи будет, следовательно, состоять из следующих этапов:
- предварительное обсуждение отдельных реакций и внешних характеристик веществ;
- запись формул и предполагаемых результатов попарных реакций в таблицу,
- проведение эксперимента в соответствии с таблицей (в случае экспериментальной задачи);
- анализ результатов реакций и соотнесение их с конкретными веществами;
- формулировка ответа задачи.

Необходимо подчеркнуть, что мысленный эксперимент и реальность не всегда полностью совпадают, так как реальные реакции осуществляются при определенных концентрациях, температуре, освещении (например, при электрическом свете AgCl и AgBr идентичны). Мысленный эксперимент часто не учитывает многих мелочей. К примеру, Br₂/aq прекрасно обесцвечивается растворами Na₂CO₃, На₂SiO₃, CH₃COONa; образование осадка Ag₃PO₄ не идет в сильнокислой среде, так как сама кислота не дает этой реакции; глицерин образует комплекс с Сu (ОН) ₂, но не образует с (CuOH)₂SO₄, если нет избытка щелочи, и т. д. Реальная ситуация не всегда согласуется с теоретическим прогнозом, и в этой главе таблицы-матрицы"идеала" и "реальности" иногда будут отличаться. А чтобы разбираться в том, что же происходит на самом деле, ищите всякую возможность работать руками экспериментально на уроке или факультативе (помните при этом о требованиях техники безопасности).

Пример 1. В пронумерованных склянках содержатся растворы следующих веществ: нитрата серебра, соляной кислоты, сульфата серебра, нитрата свинца, аммиака и гидроксида натрия. Не используя других реактивов, определите, в какой склянке раствор какого вещества находится.

Решение: Для решения задачи составим таблицу-матрицу, в которую будем заносить в соответствующие квадратики ниже пересекающей ее диагонали данные наблюдения результатов сливания веществ одних пробирок с другими.

Наблюдение результатов последовательного приливания содержимого одних пронумерованных пробирок ко всем другим:

1 + 2 — выпадает белый осадок;;
1 + 3 — видимых изменений не наблюдается;

Вещества	1. AgNO3,	2. НСl	3. Pb(NO3)2,	4. NH4OH	5. NaOH
1. AgNO3	X	AgCl белый	—	выпадающий осадок растворяется	Ag2O бурый
2. НСl	белый	X	PbCl2 белый,	—	_
3. Pb(NO3)2	—	белый PbCl2	X	Pb(OH)2 помутнение)	Pb(OH)2 белый
4. NH4OH	—	—	(помутнение)	X	—
S. NaOH	бурый	—	белый	—	X

1 + 4 — в зависимости от порядка сливания растворов может выпасть осадок;
1 + 5 — выпадает осадок бурого цвета;
2+3— выпадает осадок белого цвета;
2+4— видимых изменений не наблюдается;
2+5 — видимых изменений не наблюдается;
3+4 — наблюдается помутнение;
3+5 — выпадает белый осадок;
4+5 — видимых изменений не наблюдается.

Запишем далее уравнения протекающих реакций в тех случаях, когда наблюдаются изменения в реакционной системе (выделение газа, осадка, изменение цвета) и занесем формулу наблюдаемого вещества и соответствующий квадратик таблицы-матрицы выше пересекающей ее диагонали:

I. 1 + 2:	AgNO3 + НСl		AgCl + HNO3;
II. 1 + 5:	2AgNO3 + 2NaOH		Ag2O + 2NaNO3 + H2O;
			бурый(2AgOH Ag2O + H2O)
III. 2 + 3:	2НСl + Рb(NO3)2		РbСl2 + 2НNO3;
			белый
IV. 3 + 4:	Pb(NO3)2 + 2NH4OH		Pb(OH)2 + 2NH4NO3;
			помутнение
V. 3 + 5:	Pb(NO3)2 + 2NaOH		Pb(OH)2 + 2NaNO3
			белый

(при приливании нитрата свинца в избыток щелочи осадок может сразу раствориться).
Таким образом, на основании пяти опытов различаем вещества, находящиеся в пронумерованных пробирках.

Пример 2. В восьми пронумерованных пробирках (от 1 до 8) без надписей содержатся сухие вещества: нитрат серебра (1), хлорид алюминия (2), сульфид натрия (3), хлорид бария (4), нитрат калия (5), фосфат калия (6), а также растворы серной (7) и соляной (8) кислот. Как, не имея никаких дополнительных реактивов, кроме воды, различить эти вещества?

Решение: Прежде всего растворим твердые вещества в воде и отметим пробирки, где они оказались. Составим таблицу-матрицу (как в предыдущем примере), в которую будем заносить данные наблюдения результатов сливания веществ одних пробирок с другими ниже и выше пересекающей ее диагонали. В правой части таблицы введем дополнительную графу"общий результат наблюдения", которую заполним после окончания всех опытов и суммирования итогов наблюдений по горизонтали слева направо (см., например, с. 178).

1+2:	3AgNO3 + A1C1,		3AgCl белый	+ Al(NO3)3;
1 + 3:	2AgNO3 + Na2S		Ag2S черный	+ 2NaNO3;
1 + 4:	2AgNO3 + BaCl2		2AgCl белый	+ Ba(NO3)2;
1 + 6:	3AgN03 + K3PO4		Ag3PO4 желтый	+ 3KNO3;
1 + 7:	2AgNO3 + H2SO4		Ag,SO4 белый	+ 2HNOS;
1 + 8:	AgNO3 + HCl		AgCl белый	+ HNO3;
2 + 3:	2AlCl3 + 3Na2S + 6H2O		2Al (OH)3,	+ 3H2S + 6NaCl;
		(Na2S + H2O NaOH + NaHS, гидролиз);
2 + 6:	AlCl3 + K3PO4		A1PO4 белый	+ 3KCl;
3 + 7:	Na2S + H2SO4		Na2SO4	+ H2S
3 + 8:	Na2S + 2HCl		-2NaCl	+ H2S ;
4 + 6:	3BaCl2 + 2K3PO4		Ba3(PO4)2 белый	+ 6KC1;
4 + 7	BaCl2 + H2SO4		BaSO4 белый	+ 2HC1.

Видимых изменений не происходит только с нитратом калия.

По тому, сколько раз выпадает осадок и выделяется газ, однозначно определяются все реагенты. Кроме того, ВаС1₂ и К₃РО₄ различают по цвету выпавшего осадка с AgNO₃: AgCl — белый, a Ag₃PO₄ — желтый. В данной задаче решение может быть более простым — любой из растворов кислот позволяет сразу выделить сульфид натрия, им определяются нитрат серебра и хлорид алюминия. Нитратом серебра определяются среди оставшихся трех твердых веществ хлорид бария и фосфат калия, хлоридом бария различают соляную и серную кислоты.

Пример 3. В четырех пробирках без этикеток находятся бензол, хлоргексан, гексан и гексен. Используя минимальные количества и число реактивов, предложите метод определения каждого из указанных веществ.

Решение. Определяемые вещества между собой не реагируют, таблицу попарных реакций нет смысла составлять.
Существует несколько методов определения данных веществ, ниже приведен один из них.
Бромную воду обесцвечивает сразу только гексен:

С₆Н₁₂ + Вr₂ = С₆Н₁₂Вr₂.

Хлоргексан можно отличить от гексана, пропуская продукты их сгорания через раствор нитрата серебра (в случае хлоргексана выпадает белый осадок хлорида серебра, нерастворимый в азотной кислоте, в отличие от карбоната серебра):

2С₆Н₁₄+ 19O₂= 12СO₂+ 14Н₂О;
С₆Н₁₃Сl + 9O₂ = 6СO₂ + 6Н₂O + НС1;
HCl + AgNO₃ = AgCl + HNO₃.

Бензол отличается от гексана по замерзанию в ледяной воде (у С₆Н₆ т. пл.= +5,5°С, а у С₆Н₁₄т. пл. = -95,3°С).

Задачи

1. В два одинаковых химических стакана налиты равные объемы: в один воды, в другой — разбавленного раствора серной кислоты. Как, не имея под рукой никаких химических реактивов, различить эти жидкости (пробовать растворы на вкус нельзя)?

2. В четырех пробирках находятся порошки оксида меди(II), оксида железа (III), серебра, железа. Как распознать эти вещества, используя только один химический реактив? Распознавание по внешнему виду исключается.

3. В четырех пронумерованных пробирках находятся сухие оксид меди (II), сажа, хлорид натрия и хлорид бария. Как, пользуясь минимальным количеством реактивов, определить, в какой из пробирок находится какое вещество? Ответ обоснуйте и подтвердите уравнениями соответствующих химических реакций.

4. В шести пробирках без надписей находятся безводные соединения: оксид фосфора(V), хлорид натрия, сульфат меди, хлорид алюминия, сульфид алюминия, хлорид аммония. Как можно определить содержимое каждой пробирки, если имеется только набор пустых пробирок, вода и горелка? Предложите план анализа.

5. В четырех пробирках без надписей находятся водные растворы гидроксида натрия, соляной кислоты, поташа и сульфата алюминия. Предложите способ определения содержимого каждой пробирки, не применяя дополнительных реактивов.

6. В пронумерованных пробирках находятся растворы гидроксида натрия, серной кислоты, сульфата натрия и фенолфталеин. Как различить эти растворы, не пользуясь дополнительными реактивами?

7. В банках без этикеток находятся следующие индивидуальные вещества: порошки железа, цинка, карбоната кальция, карбоната калия, сульфата натрия, хлорида натрия, нитрата натрия, а также растворы гидроксида натрия и гидроксида бария. В Вашем распоряжении нет никаких других химических реактивов, в том числе и воды. Составьте план определения содержимого каждой банки.

8. В четырех пронумерованных банках без этикеток находятся твердые оксид фосфора (V) (1), оксид кальция (2), нитрат свинца (3), хлорид кальция (4). Определить, в какой из банок находится каждое из указанных соединений, если известно, что вещества (1) и (2) бурно реагируют с водой, а вещества (3) и (4) растворяются в воде, причем полученные растворы (1) и (3) могут реагировать со всеми остальными растворами с образованием осадков.

9. В пяти пробирках без этикеток находятся растворы гидроксида, сульфида, хлорида, йодида натрия и аммиака. Как определить эти вещества при помощи одного дополнительного реактива? Приведите уравнения химических реакций.

10. Как распознать растворы хлорида натрия, хлорида аммония, гидроксида бария, гидроксида натрия, находящиеся в сосудах без этикеток, используя лишь эти растворы?

11.. В восьми пронумерованных пробирках находятся водные растворы соляной кислоты, гидроксида натрия, сульфата натрия, карбоната натрия, хлорида аммония, нитрата свинца, хлорида бария, нитрата серебра. Используя индикаторную бумагу и проводя любые реакции между растворами в пробирках, установить, какое вещество содержится в каждой из них.

12. В двух пробирках имеются растворы гидроксида натрия и сульфата алюминия. Как их различить, по возможности, без использования дополнительных веществ, имея только одну пустую пробирку или даже без нее?

13. В пяти пронумерованных пробирках находятся растворы перманганата калия, сульфида натрия, бромная вода, толуол и бензол. Как, используя только названные реактивы, различить их? Используйте для обнаружения каждого из пяти веществ их характерные признаки (укажите их); дайте план проведения анализа. Напишите схемы необходимых реакций.

14. В шести склянках без наименований находятся глицерин, водный раствор глюкозы, масляный альдегид (бутаналь), гексен-1, водный раствор ацетата натрия и 1,2-дихлорэтан. Имея в качестве дополнительных химических реактивов только безводные гидроксид натрия и сульфат меди, определите, что находится в каждой склянке.