Главная страница

Качественные-реакции-неорганической-химии. Качественные реакции неорганической химии


Скачать 345.44 Kb.
НазваниеКачественные реакции неорганической химии
АнкорКачественные-реакции-неорганической-химии.pdf
Дата05.04.2017
Размер345.44 Kb.
Формат файлаpdf
Имя файлаKachestvennye-reaktsii-neorganicheskoy-khimii.pdf
оригинальный pdf просмотр
ТипДокументы
#13459
Каталогid108731417

С этим файлом связано 8 файл(ов). Среди них: himiya-reshenie-kachestvennyh-zadach.pdf, himiya-neorganic-v-reaktsiyah.pdf, himiya-svyazi-mejdu-klassami-veshestv.pdf, himiya-organic-reaktsii.pdf, Неорганическая химия.docx, A10_kharakternye_khimicheskie_svoystva.docx, Kachestvennye-reaktsii-neorganicheskoy-khimii.pdf, Khimia__Otlichnik_EGE.pdf, Khimia_Skhemy_tablitsy.pdf.
Показать все связанные файлы

Качественные реакции неорганической химии.
Всем химикам, как опытным, так и начинающим, хоть раз, но доводилось слышать этот термин. В химии качественные реакции очень важны, с ними тесно связан один из разделов химии — аналитическая химия.
Итак, в этой статье я изложу качественные реакции, как школьного курса, так и немного «нестандартные».
Ну что ж, начнем!
Качественные реакции определяют катионы, анионы, порой и целые соединения.
1. Качественные реакции на катионы.
1.1.1 Качественные реакции на катионы щелочных металлов (Li
+
, Na
+
, K
+
, Rb
+
, Cs
+
).
Катионы щелочных металлов возможно провести только с сухими солями, т.к. практически все соли щелочных металлов растворимы. Обнаружить их можно при внесении небольшого количества соли в пламя горелки. Тот или иной катион окрашивает пламя в соответствующий цвет:
Li
+
— темно-розовый.
Na
+
— желтый.
K
+
— фиолетовый.
Rb
+
— красный.
Cs
+
— голубой.
Катионы так же можно обнаружить и с помощью химических реакций. При сливании раствора соли лития с фосфатами образуется нерастворимый в воде, но растворимый в конц. азотной кислоте, фосфат лития:
3Li
+
+ PO4 3-
= Li
3
PO
4

Li
3
PO
4
+ 3HNO
3
= 3LiNO
3
+ H
3
PO
4
Катион K
+
можно вывести гидротартрат-анионом HC
4
H
4
O
6
-
— анионом винной кислоты:
K
+
+ HC
4
H
4
O
6
-
= KHC
4
H
4
O
6

Катионы K
+
и Rb
+
можно выявить добавлением к растворам их солей кремнефтористой кислоты H
2
[SiF
6
] или ее солей — гексафторсиликатов:
2Me
+
+ [SiF
6
]
2-
= Me
2
[SiF
6
]↓ (Me = K, Rb)
Они же и Cs
+
осаждаются из растворов при добавлении перхлорат-анионов:
Me
+
+ ClO
4
-
= MeClO
4
↓ (Me = K, Rb, Cs).
1.1.2 Качественные реакции на катионы щелочно-земельных металлов (Ca
2+
, Sr
2+
, Ba
2+
, Ra
2+
).
Катионы щелочно-земельных металлов можно выявить двумя способами: в растворе и по окраске пламени. Кстати, к щелочно-земельным относятся кальций, стронций, барий и радий. Бериллий и магний
нельзя отнести к этой группе, как это любят делать на просторах Интернета.
Окраска пламени:
Ca
2+
— кирпично-красный.
Sr
2+
— карминово-красный.
Ba
2+
— желтовато-зеленый.
Ra
2+
— темно-красный.
Реакции в растворах. Катионы рассматриваемых металлов имеют общую особенность: их карбонаты и сульфаты нерастворимы. Катион Ca
2+
предпочитают выявлять карбонат-анионом CO
3 2-
:
Ca
2+
+ CO
3 2-
= CaCO
3

Который легко растворяется в азотной кислоте с выделением углекислого газа:
2H
+
+ CO
3 2-
= H
2
O + CO
2

Катионы Ba
2+
, Sr
2+
и Ra
2+
предпочитают выявлять сульфат-анионом с образованием сульфатов, нерастворимых в кислотах:
Sr
2+
+ SO
4 2-
= SrSO
4

Ba
2+
+ SO
4 2-
= BaSO
4

Ra
2+
+ SO
4 2-
= RaSO
4

1.1.3. Качественные реакции на катионы свинца (II) Pb
2+
, серебра (I) Ag
+
, ртути (I) Hg
2
+
, ртути (II)
Hg
2+
. Рассмотрим их на примере свинца и серебра.
Эта группу катионов объединяет одна общая особенность: они образуют нерастворимые хлориды. Но катионы свинца и серебра можно выявить и другими галогенидами.

Качественная реакция на катион свинца — образование хлорида свинца (осадок белого цвета), либо образование иодида свинца (осадок ярко желтого цвета):
Pb
2+
+ 2I
-
= PbI
2

Качественная реакция на катион серебра — образование белого творожистого осадка хлорида серебра, желтовато-белого осадка бромида серебра, образование желтого осадка иодида серебра:
Ag
+
+ Cl
-
= AgCl↓
Ag
+
+ Br
-
= AgBr↓
Ag
+
+ I
-
= AgI↓
Как видно из выше изложенных реакций, галогениды серебра (кроме фторида) нерастворимы, а бромид и иодид даже имеют окраску. Но отличительная черта их не в этом. Данные соединения разлагаются под действием света на серебро и соответствующий галоген, что также помогает их идентифицировать.
Поэтому часто емкости с этими солями испускают запахи. Также при добавлении к данным осадкам тиосульфата натрия происходит растворение:
AgHal + 2Na
2
S
2
O
3
= Na
3
[Ag(S
2
O
3
)
2
] + NaHal, (Hal = Cl, Br, I).
То же самое произойдет при добавлении жидкого аммиака или его конц. раствора. Растворяется только
AgCl. AgBr и AgI в аммиаке практически нерастворимы:
AgCl + 2NH
3
= [Ag(NH
3
)
2
]Cl
Существует также еще одна качественная реакция на катион серебра — образование оксида серебра черного цвета при добавлении щелочи:
2Ag
+
+ 2OH
-
= Ag
2
O↓ + H
2
O
Это связано с тем, что гидроксид серебра при нормальных условиях не существует и сразу же распадается на оксид и воду.
1.1.4. Качественная реакция на катионы алюминия Al
3+
, хрома (III) Cr
3+
, цинка Zn
2+
, олова (II) Sn
2+
.
Данные катионы объединены образованием нерастворимых оснований, легко переводимых в комплексные соединения. Групповой реагент — щелочь.
Al
3+
+ 3OH
-
= Al(OH)
3
↓ + 3OH
-
= [Al(OH)
6
]
3-
Cr
3+
+ 3OH
-
= Cr(OH)
3
↓ + 3OH
-
= [Cr(OH)
6
]
3-
Zn
2+
+ 2OH
-
= Zn(OH)
2
↓ + 2OH- = [Zn(OH)
4
]
2-
Sn
2+
+ 2OH- = Sn(OH)
2
↓ + 2OH
-
= [Sn(OH)
4
]
2-
Не стоит забывать, что основания катионов Al
3+
, Cr
3+
и Sn
2+
не переводятся в комплексное соединение гидратом аммиака. Этим пользуются, чтобы полностью осадить катионы. Zn
2+
при добавлении конц. раствора аммиака сначала образует Zn(OH)
2
, а при избытке аммиак способствует растворению осадка:
Zn(OH)
2
+ 4NH
3
= [Zn(NH
3
)
4
](OH)
2
Раствор, содержащий [Cr(OH)
6
]
3-
, при добавлении хлорной или бромной воды в щелочной среде становится желтым из-за образования хромат-аниона CrO
4 2-
:
2[Cr(OH)
6
]
3-
+ 3Br
2
+ 4OH
-
= 2CrO
4 2-
+ 6Br
-
+ 8H
2
O
1.1.5. Качественная реакция на катионы железа (II) и (III) Fe
2+
, Fe
3+
. Данные катионы также образуют нерастворимые основания. Иону Fe
2+
отвечает гидроксид железа (II) Fe(OH)
2
— осадок белого цвета. На воздухе сразу покрывается зеленым налетом, поэтому чистый Fe(OH)
2
получают в атмосфере инертых газов либо азота N
2
Катиону Fe
3+
отвечает метагидроксид железа (III) FeO(OH) бурого цвета. Примечание: соединения состава
Fe(OH)
3
неизвестно (не получено). Но все же большинство придерживаются записи Fe(OH)
3
Качественная реакция на Fe
2+
:
Fe
2+
+ 2OH
-
= Fe(OH)
2

Fe(OH)
2
будучи соединением двухвалентного железа на воздухе неустойчиво и постепенно переходит в гидроксид железа (III):
4Fe(OH)
2
+ O
2
+ 2H
2
O = 4Fe(OH)
3
Качественная реакция на Fe
3+
:
Fe
3+
+ 3OH
-
= Fe(OH)
3

Еще одной качественной реакцией на Fe
3+
является взаимодействие с роданид-анионом SCN
-
, при этом образуется роданид железа (III) Fe(SCN)
3
, окрашивающий раствор в темно-красный цвет (эффект
«крови»):
Fe
3+
+ 3SCN
-
= Fe(SCN)
3
Роданид железа (III) легко «разрушается» при добавлении фторидов щелочных металлов:

6NaF + Fe(SCN)
3
= Na
3
[FeF
6
] + 3NaSCN
Раствор становится бесцветным.
Очень чувствительная реакция на Fe
3+
, помогает обнаружить даже очень незначительные следы данного катиона.
1.1.6. Качественная реакция на катион марганца (II) Mn
2+
. Данная реакция основана на жестком окислении марганца в кислой среде с изменением степени окисления с +2 до +7. При этом раствор окрашивается в темно-фиолетовый цвет из-за появления перманганат-аниона. Рассмотрим на примере нитрата марганца:
2Mn(NO
3
)
2
+ 5PbO
2
+ 6HNO
3
= 2HMnO
4
+ 5Pb(NO
3
)
2
+ 2H
2
O
1.1.7. Качественная реакция на катионы меди (II) Cu
2+
, кобальта (II) Co
2+
и никеля (II) Ni
2+
.
Особенность этих катионов в образовании с молекулами аммиака комплексных солей — аммиакатов:
Cu
2+
+ 4NH
3
= [Cu(NH
3
)
4
]
2+
Аммиакаты окрашивают растворы в яркие цвета. К примеру, аммиакат меди окрашивает раствор в ярко- синий цвет.
1.1.8. Качественные реакции на катион аммония NH
4
+
. Взаимодействие солей аммония со щелочами при кипячении:
NH
4
+
+ OH
-
=t= NH
3
↑ + H
2
O
При поднесении влажная лакмусовая бумажка окрасится в синий цвет.
1.1.9. Качественная реакция на катион церия (III) Ce
3+
. Взаимодействие солей церия (III) с щелочным раствором пероксида водорода:
Ce
3+
+ 3OH
-
= Ce(OH)
3

2Ce(OH)
3
+ 3H
2
O
2
= 2Ce(OH)
3
(OOH)↓ + 2H
2
O
Пероксогидроксид церия (IV) имеет красно-бурый цвет.
1.2.1. Качественная реакция на катион висмута (III) Bi
3+
. Образование ярко-желтого раствора тетраиодовисмутата (III) калия K[BiI
4
] при действии на раствор, содержащий Bi
3+
, избытком KI:
Bi(NO
3
)
3
+ 4KI = K[BiI
4
] + 3KNO
3
Связано это с тем, что сначала образуется нерастворимый BiI
3
, который затем связывается с помощью I
- в комплекс.
На этом я закончу описание выявления катионов. Теперь рассмотрим качественные реакции на некоторые анионы.
2. Качественные реакции на анионы.
2.1.1. Качественные реакции на сульфид-анион S
2-
. Из сульфидов растворимы сульфиды только щелочных металлов и аммония. Нерастворимые сульфиды имеют специфическую окраску, по которым можно определить тот или иной сульфид.
Окраска:
MnS — телесный (розовый).
ZnS — белый.
PbS — черный.
Ag
2
S — черный.
CdS — лимонно-желтый.
SnS — шоколадный.
HgS (метакиноварь) — черный.
HgS (киноварь) — красный.
Sb
2
S
3
— оранжевый.
Bi
2
S
3
— черный.
Некоторые сульфиды при взаимодействии с кислотами-неокислителями образуют токсичный газ сероводород H
2
S с неприятным запахом (тухлых яиц):
Na
2
S + 2HBr = 2NaBr + H
2
S↑
S
2-
+ 2H
+
= H
2
S↑
А некоторые устойчивы к разбавленным растворам HCl, HBr, HI, H
2
SO
4
, HCOOH, CH
3
COOH — к примеру
CuS, Cu
2
S, Ag
2
S, HgS, PbS, CdS, Sb
2
S
3
, SnS и некоторые другие. Но они переводятся в раствор конц. азотной кислотой при кипячении (Sb
2
S
3
и HgS растворяются тяжелее всего, причем последний гораздо
быстрее растворится в царской водке):
CuS + 8HNO
3
=t= CuSO
4
+ 8NO
2
↑ + 4H
2
O
Также сульфид-анион можно выявить, приливая раствор сульфида к бромной воде:
S
2-
+ Br
2
= S↓ + 2Br
-
Образующаяся сера выпадает в осадок.
2.1.2. Качественная реакция на сульфат-анион SO
4
2-
. Сульфат-анион обычно осаждают катионом свинца, либо бария:
Pb
2+
+ SO
4 2-
= PbSO
4

Осадок сульфата свинца белого цвета.
2.1.3. Качественная реакция на силикат-анион SiO
3
2-
. Силикат-анион легко осаждается из раствора в виде стекловидной массы при добавлении сильных кислот:
SiO
3 2-
+ 2H
+
= H
2
SiO
3
↓ (SiO
2
* nH
2
O)
2.1.4. Качественные реакции на хлорид-анион Cl
-
, бромид-анион Br
-
, иодид-анион I
-
смотрите в пункте
«качественные реакции на катион серебра Ag
+
«.
2.1.5. Качественная реакция на сульфит-анион SO
3
2-
. При добавлении к раствору сильных кислот образуется диоксид серы SO
2
— газ с резким запахом (запах зажженной спички):
SO
3 2-
+ 2H
+
= SO
2
↑ + H
2
O
2.1.6. Качественная реакция на карбонат-анион CO
3
2-
. При добавлении к раствору карбоната сильных кислот образуется углекислый газ CO
2
, гасящий горящую лучинку:
CO
3 2-
+ 2H
+
= CO
2
↑ + H
2
O
2.1.7. Качественная реакция на тиосульфат-анион S
2
O
3
2-
. При добавлении раствора серной или соляной кислоты к раствору тиосульфата образуется диоксид серы SO
2
и выпадает в осадок элементарная сера S:
S
2
O
3 2-
+ 2H
+
= S↓ + SO
2
↑ + H2O
2.1.8. Качественная реакция на хромат-анион CrO
4
2-
. При добавлении к раствору хромата раствора солей бария выпадает желтый осадок хромата бария BaCrO
4
, разлагающегося в сильнокислой среде:
Ba
2+
+ CrO
4 2-
= BaCrO
4

Растворы хроматов окрашены в желтый цвет. При подкислении раствора цвет изменится на оранжевый, отвечающий дихромат-аниону Cr
2
O
7 2-
:
2CrO
4 2-
+ 2H
+
= Cr
2
O
7 2-
+ H
2
O
Кроме того хроматы являются окислителями в щелочной и нейтральной средах (окислительные способности хуже, чем у дихроматов):
S
2-
+ CrO
4 2-
+ H
2
O = S + Cr(OH)
3
+ OH
-
2.1.9. Качественная реакция на дихромат-анион Cr
2
O
7
2-
. При добавлении к раствору дихромата раствора соли серебра образуется осадок оранжевого цвета Ag
2
Cr
2
O
7
:
2Ag
+
+ Cr
2
O
7 2-
= Ag
2
Cr
2
O
7

Растворы дихроматов окрашены в оранжевый цвет. При подщелачивании раствора окраска изменяется на желтую, отвечающую хромат-аниону CrO
4 2-
:
Cr
2
O
7 2-
+ 2OH
-
= 2CrO
4 2-
+ H
2
O
Кроме того, дихроматы — сильные окислители в кислой среде. При внесении в подкисленный раствор дихромата какого-либо восстановителя окраска раствора изменится с оранжевого на зеленый, отвечающей катиону хрома (III) Сr
3+
(в качестве восстановителя бромид-анион):
6Br
-
+ Cr
2
O
7 2-
+ 14H
+
= 3Br
2
+ 2Cr
3+
+ 7H
2
O
Эффектная качественная реакция на шестивалентный хром — темно-синее окрашивание раствора при добавлении конц. перекиси водорода в эфире. Образуется пероксид хрома состава CrO
5
2.2.0. Качественная реакция на перманганат-анион MnO
4
-
. Перманганат-анион «выдает» темно- фиолетовая окраска раствора. Кроме того, перманганаты — сильнейшие окислители, в кислой среде восстанавливаются до Mn
2+
(фиолетовая окраска исчезает), в нейтральной — до Mn
+4
(окраска исчезает, выпадает бурый осадок диоксида марганца MnO
2
) и в щелочной — до MnO
4 2-
(окраска раствора изменяется на темно-зеленый):
5SO
3 2-
+ 2MnO
4
-
+ 6H
+
= 5SO
4 2-
+ 2Mn
2+
+ 3H
2
O
3SO
3 2-
+ 2MnO
4
-
+ H
2
O = 3SO
4 2-
+ 2MnO
2
↓ + 2OH
-
SO
3 2-
+ 2MnO
4
-
+ 2OH
-
= SO
4 2-
+ 2MnO
4 2-
+ H
2
O

2.2.1. Качественная реакция на манганат-анион MnO
4
2-
. При подкислении раствора манганата темно- зеленая окраска изменяется на темно-фиолетовую, отвечающую перманганат-аниону MnO
4
-
:
3K
2
MnO
4
(р.) + 4HCl(разб.) = MnO
2
↓ + 2KMnO
4
+ 4KCl + 2H
2
O
2.2.2. Качественная реакция на фосфат-анион PO
4
3-
. При добавлении к раствору фосфата раствора соли серебра выпадает желтоватый осадок фосфата серебра (I) Ag
3
PO
4
:
3Ag
+
+ PO
4 3-
= Ag
3
PO
4

Аналогична реакция и к дигидрофосфат-аниону H
2
PO
4
-
2.2.3. Качественная реакция на феррат-анион FeO
4
2-
. Осаждение из раствора феррата бария красного цвета (реакция проводится в среде щелочи):
Ba
2+
+ FeO
4 2-
=OH
-
= BaFeO
4

Ферраты — сильнейшие окислители (сильнее перманганатов). Устойчивы в щелочной среде, неустойчивы в кислой:
4FeO
4 2-
+ 20H
+
= 4Fe
3+
+ 3O
2
↑ + 10H
2
O
2.2.4. Качественная реакция на нитрат-анион NO
3
-
. Нитраты в растворе не проявляют окислительных способностей. Но при подкислении раствора способны окислить, к примеру, медь (раствор подкисляют обычно разб. H
2
SO
4
):
3Cu + 2NO
3
-
+ 8H
+
= 3Cu
2+
+ 2NO↑ + 4H
2
O
2.2.5. Качественная реакция на гексацианноферрат (II) и (III) ионы [Fe(CN)
6
]
4-
и [Fe(CN)6]
3-
. При приливании растворов, содержащих Fe
2+
, образуется осадок темно-синего цвета (турнбулева синь, берлинская лазурь):
K
3
[Fe(CN)
6
] + FeCl
2
= KFe[Fe(CN)
6
] + 2KCl (при этом осадок состоит из смеси KFe(II)[Fe(III)(CN)
6
],
KFe(III)[Fe(II)(CN)
6
], Fe
3
[Fe(CN)
6
]
2
, Fe
4
[Fe(CN)
6
]
3
).
2.2.6. Качественная реакция на арсенат-анион AsO
4
3-
. Образование нерастворимого в воде арсената серебра (I) Ag
3
AsO
4
, имеющего цвет «кофе с молоком»:
3Ag
+
+ AsO
4 3-
= Ag
3
AsO
4

Вот основные качественные реакции на анионы. Далее мы рассмотрим качественные реакции на простые и сложные вещества.
3. Качественные реакции на простые и сложные вещества. Некоторые простые и сложные вещества, как и ионы, обнаруживаются качественными реакциями. Ниже я опишу качественные реакции на некоторые вещества.
3.1.1. Качественная реакция на водород H
2
. Лающий хлопок при поднесении горящей лучинки к источнику водорода.
3.1.2. Качественная реакция на азот N
2
. Тушение горящей лучинки в атмосфере азота. При пропускании в раствор Ca(OH)
2
осадок не выпадает.
3.1.3. Качественная реакция на кислород O
2
. Яркое загорание тлеющей лучинки в атмосфере кислорода.
3.1.4. Качественная реакция на озон O
3
. Взаимодействие озона с раствором иодидов с выпадением кристаллического иода I
2
в осадок:
2KI + O
3
+ H
2
O = 2KOH + I
2
↓ + O
2

В отличии от озона кислород в данную реакцию не вступает. Полагается
3.1.5. Качественная реакция на хлор Cl
2
. Хлор – газ желто-зеленого цвета с очень неприятным
запахом.При взаимодействии недостатка хлора с растворами иодидов в осадок выпадает элементарный иод I
2
:
2KI + Cl
2
= 2KCl + I
2

Избыток хлора приведет к окислению образовавшегося иода:
I
2
+ 5Cl
2
+ 6H
2
O = 2HIO
3
+ 10HCl
3.1.6. Качественные реакции на аммиак NH
3
. Примечание: данные реакции не дают в школьном курсе.
Однако, это самые надежные качественные реакции на аммиак.
Почернение бумажки, смоченной в растворе соли ртути (I) Hg
2
+
:
Hg
2
Cl
2
+ 2NH
3
= Hg(NH
2
)Cl + Hg + NH
4
Cl
Бумажка чернеет из-за выделения мелкодисперсной ртути.

Взаимодействие аммиака с щелочным раствором тетраиодомеркурата (II) калия K
2
[HgI
4
] (реактив
Несслера):
2K
2
[HgI
4
] + NH
3
+ 3KOH = [Hg
2
N]I · H
2
O↓ + 7KI + 2H
2
O
Комплекс [Hg
2
N]I · H
2
O бурого цвета (цвет ржавчины) выпадает в осадок.
Две последние реакции являются самыми надежными на аммиак.
Реакция аммиака с хлороводородом («дым» без огня):
NH
3
+ HCl = NH
4
Cl
3.1.7. Качественная реакция на фосген (хлорокись углерода, карбонил хлорид) COCl
2
. Испускание белого «дыма» от бумажки, смоченной в растворе аммиака:
COCl
2
+ 4NH
3
= (NH
2
)
2
CO + 2NH
4
Cl
3.1.8. Качественная реакция на угарный газ (моноксид углерода) CO. Помутнение раствора при пропускании угарного газа в раствор хлорида палладия (II):
PdCl
2
+ CO + H
2
O = CO
2
↑ + 2HCl + Pd↓
3.1.9. Качественная реакция на углекислый газ (диоксид углерода) CO
2
. Тушение тлеющей лучинки в атмосфере углекислого газа.
Пропускание углекислого газа в раствор гашеной извести Ca(OH)
2
:
Ca(OH)
2
+ CO
2
= CaCO
3
↓ + H
2
O
Дальнейшее пропускание приведет к растворению осадка:
CaCO
3
+ CO
2
+ H
2
O = Ca(HCO
3
)
2
3.2.1. Качественная реакция на оксид азота (II) NO. Оксид азота (II) очень чувствителен к кислороду воздуха, потому на воздухе буреет, окисляясь до оксида азота (IV) NO
2
:
2NO + O
2
= 2NO
2

перейти в каталог файлов
связь с админом