Хімія. Рівень стандарту. 11 клас. Лашевська

§ 32. Якісні реакції на деякі йони

Після опрацювання параграфа ви зможете:

  • проводити якісні реакції;
  • визначати в розчинах катіони Феруму(ІІ), Феруму(ІІІ) (осадженням їх лугами), Барію, амонію, а також силікат- і ортофосфат-аніони.

Якісні реакції на деякі йони (назвіть їх) ви вже знаєте. Хоча нині багато методів хімічного аналізу вдосконалено та автоматизовано, знання про якісні реакції на певні йони лишаються актуальними (поясніть чому або спростуйте думку авторок підручника).

Цікаво і пізнавально

Засновником якісного аналізу є англійський науковець Роберт Бойль (1627-1691). Він увів термін «хімічний аналіз» і застосовував різноманітні реактиви під час проведення якісного аналізу речовин. Для визначення сульфатної та хлоридної кислот учений використовував розчини вапняних солей та аргентум(І) нітрату відповідно, кислот і лугів - настойки лакмусу, фіалок, волошок тощо.

Проаналізуйте інформацію з рубрики «Цікаво і пізнавально». Про визначення яких аніонів та катіонів у ній ідеться? Складіть відповідні хімічні рівняння у скороченій йонній формі.

Утворення осадів - це один з основних аналітичних ефектів, саме тому більшість якісних реакцій є реакціями осадження. Зокрема, якісними на катіони Феруму(ІІ) та Феруму(ІІІ) є їхні реакції з гідроксид-аніонами, які супроводжує утворення осадів певної консистенції та характерних кольорів (рис. 32.1):

До цих і наведених далі скорочених йонних рівнянь доберіть по кілька молекулярних і повних йонних рівнянь, скориставшися за потреби таблицею «Розчинність основ, амфотерних гідроксидів, кислот і солей у воді» (див. Додаток).

Рис. 32.1. Драглисті осади гідроксидів характерних кольорів - зовнішні ефекти якісних реакцій на катіони Феруму(ІІ) та Феруму(ІІІ)

Визначте, у якій із зображених на рисунку 32.1 пробірок був розчин ферум(ІІ) сульфату, а в якій - ферум(ІІІ) хлориду.

Чому осад ферум(ІІ) гідроксиду на повітрі швидко набуває бурого кольору? Це зумовлено тим, що під впливом кисню він перетворюється на ферум(ІІІ) гідроксид:

Fe(OH)2 + О2 + Н2О → Fe(OH)3↓.

Перетворіть схему реакції окиснення ферум(ІІ) гідроксиду на хімічне рівняння, використавши метод електронного балансу.

Катіони Барію можна осадити в різні способи (наведіть кілька з них, скориставшіїся, за потреби, таблицею «Розчинність основ, амфотерних гідроксидів, кислот і солей у воді»). Проте якісною зазвичай уважають реакцію осадження цих йонів сульфат-аніонами. Унаслідок її перебігу утворюється білий дрібнокристалічний осад барій сульфату, не розчинний у більшості кислот (рис. 32.2):

Ва2+ + SO2-4 = ВаSО4↓.

Рис. 32.2. Білий дрібнокристалічний осад барій сульфату - зовнішній ефект якісної реакції на катіони Барію

Для проведення якісної реакції на катіони амонію внесемо у пробірку водний розчин солі амонію об’ємом 1 мл, добавимо розчин лугу й злегка нагріємо вміст пробірки. Незабаром відчуємо різкий характерний запах амоніаку. Вологий індикаторний папірець, піднесений до отвору пробірки, змінить свій колір на синій. Чому? Бо відбудеться реакція обміну, унаслідок чого утвориться амоніак, який за нагрівання виділиться з розчину (рис. 32.3):

Рис. 32.3. 1. Пальник. 2. Розчин солі амонію, до якого добавлено розчин лугу. 3. Вологий універсальний індикаторний папірець

Силікат та ортофосфат-аніони також можна осадити з розчинів у різні способи (наведіть кілька з них, скориставшіїся за потреби таблицею «Розчинність основ, амфотерних гідроксидів, кислот і солей у воді»). Зокрема, для осадження силікат-іону використовують катіони Гідрогену, а ортофосфат-іон осаджують катіонами Кальцію або Аргентуму(І):

Щоб закріпити уявлення про якісні реакції на деякі йони, виконайте лабораторні досліди 3-8.

Лабораторні досліди 3-8

Виявлення в розчині катіонів Феруму(ІІ), Феруму(ІІІ), Барію, амонію, силікат- і ортофосфат-аніонів

Пригадайте та неухильно виконуйте

ПРАВИЛА БЕЗПЕКИ ПІД ЧАС РОБОТИ З ОБЛАДНАННЯМ І РЕАКТИВАМИ

Увага! Для ліпшого спостереження використовуйте чорно-білий екран. Якщо досліди виконуєте у пробірках, беріть по 5-6 крапель розчинів реагентів, якщо в заглибинах пластини - удвічі менше.

Завдання. Виявити у виданих розчинах катіони Феруму(ІІ), Феруму(ІІІ), Барію, амонію, силікат- і ортофосфат-аніони.

Обладнання. Штатив з пробірками або пластина із заглибинами, тримач для пробірок, нагрівальний прилад.

Реактиви. Розчини солей, що містять катіони Феруму(ІІ), Феруму(ІІІ), Барію, Кальцію, амонію, Аргентуму(І), сульфат-, силікат- та ортофосфат-аніони; розчин лугу, хлоридна кислота, дистильована вода, універсальний індикаторний папір.

Інструкція

Виконайте досліди, описані в цьому параграфі, й заповніть таблицю за зразком:

Досліджуваний розчин, що містить йони

Реагент - розчин, що містить йони

Скорочене йонне рівняння, явища, що супроводжують перебіг реакції1

Fe2+

OH-

Fe3+

ΝΗ+4

ОН- (нагрівання, вологий індикаторний папірець)

Ва2+

SO2-4

SiO2-3

H+

PO3-4

Ag+

Са2+

1 Використовуйте умовні позначки: осад - ↓, газ ↑.

Знання, здобуті під час опрацювання цього параграфа, ви зможете застосувати під час виконання практичної роботи 1 «Дослідження якісного складу солей».

https://www.youtube.com/watch?v=ylZMpafE4OM

https://www.youtube.com/watch?v=T68CHhR-ZP0

https://www.youtube.com/watch?v=FqpBR204clM

https://www.youtube.com/watch?v=cz87YmRYwhU

https://www.youtube.com/watch?v=bfwuMvqVepI

https://www.youtube.com/watch?v=aPaLnx9qToo

https://www.youtube.com/watch?v=eXypQtGfvuo&list=PLtQqrP6X6Mr3IW3IYCN-5xrvE-xfDAOHj&index=18&t=0s

https://www.youtube.com/watch?v=aFFC6vtI-rY

ПРО ГОЛОВНЕ

• Катіони Феруму(ІІ), Феруму(ІІІ) та амонію визначають за допомогою гідроксид-іонів;

• Катіони Барію осаджують сульфат-аніонами, силікат-аніони - катіонами Гідрогену, ортофосфат-аніони - катіонами Аргентуму(І) або Кальцію.

Перевірте себе

  • 1. Перетворіть розповідні речення рубрики ПРО ГОЛОВНЕ на питальні. Чи можете ви відповісти на ці запитання без допомоги підручника?

Застосуйте свої знання й уміння

  • 2. Запропонуйте якомога більше способів, за допомогою яких можна відрізнити розчин солі X від розчину солі Y:

Назва солі

X

Y

ферум(ІІІ) хлорид

амоній хлорид

калій силікат

амоній сульфат

натрій ортофосфат

барій нітрат

ферум(ІІ) сульфат

натрій силікат

барій хлорид

алюміній сульфат

Наведіть рівняння відповідних реакцій у молекулярній та скороченій йонній формах.

  • 3. Для визначення якісного складу солі її кристали розчинили у воді, унаслідок чого утворився безбарвний розчин. До однієї частини цього розчину добавили розчин лугу й нагріли. Після нагрівання відчули різкий характерний запах. Вологий індикаторний папірець, піднесений до отвору пробірки, змінив колір на синій. До іншої частини розчину добавили розчин барій нітрату, утворився білий осад. Визначте хімічну формулу досліджуваної солі. Наведіть рівняння відповідних реакцій у молекулярній та скороченій йонній формах. Скільки відповідей у цього завдання?
  • 4. Складіть для однокласників і однокласниць завдання, аналогічні попередньому, та розв’яжіть їх, щоб мати змогу перевірити, чи збіглися ваші відповіді.

Творча майстерня

  • 5. На основі знань про якісні реакції на катіони й аніони, здобуті під час вивчення хімії в основній і старшій школі, складіть узагальнювальну таблицю.