Stanovení jedné nebo více látek na základě kvalitativních reakcí. §5

Řešení kvalitativních problémů identifikace látek v lahvích bez etiket zahrnuje řadu operací, jejichž výsledky mohou určit, která látka se v konkrétní lahvi nachází.

První fází rozhodování je myšlenkový experiment, což je plán akcí a jejich očekávané výsledky. K zaznamenání myšlenkového experimentu se používá speciální maticová tabulka, v níž jsou horizontálně a vertikálně uvedeny vzorce určovaných látek. V místech, kde se protínají vzorce interagujících látek, jsou zaznamenávány očekávané výsledky pozorování: - vývoj plynu, - srážení, změny barvy, vůně nebo absence viditelných změn. Pokud je podle stavu problému možné použít další reagencie, pak je lepší výsledky jejich použití zapsat před sestavením tabulky - počet látek ke stanovení v tabulce se tak může snížit.
Řešení problému se tedy bude skládat z následujících kroků:
- předběžná diskuse o jednotlivých reakcích a vnějších charakteristikách látek;
- zaznamenávání vzorců a očekávaných výsledků párových reakcí do tabulky,
- provedení experimentu podle tabulky (v případě experimentální úlohy);
- analýza výsledků reakcí a jejich korelace s konkrétními látkami;
- formulace odpovědi na problém.

Je třeba zdůraznit, že myšlenkový experiment a realita se ne vždy zcela shodují, protože skutečné reakce probíhají při určitých koncentracích, teplotách a osvětlení (např. AgCl a AgBr jsou identické v elektrickém světle). Myšlenkový experiment často přehlíží mnoho malých věcí. Například Br 2 /aq je dokonale odbarven roztoky Na 2 CO 3, On 2 SiO 3, CH 3 COONa; tvorba sraženiny Ag 3 PO 4 se nevyskytuje v silně kyselém prostředí, protože samotná kyselina tuto reakci nedává; glycerol tvoří komplex s Сu (OH) 2, ale netvoří se s (CuOH) 2 SO 4, pokud není přebytek alkálie atd. Reálná situace nemusí vždy souhlasit s teoretickou předpovědí a v této kapitole je „ ideální“ maticové tabulky a „realita“ se někdy budou lišit. A abyste pochopili, co se doopravdy děje, hledejte každou příležitost experimentálně pracovat rukama v lekci nebo ve volitelném předmětu (pamatujte přitom na bezpečnostní požadavky).

Příklad 1 Očíslované lahvičky obsahují roztoky následujících látek: dusičnan stříbrný, kyselina chlorovodíková, síran stříbrný, dusičnan olovnatý, amoniak a hydroxid sodný. Bez použití dalších činidel určete, ve které lahvičce se roztok které látky nachází.

Řešení. Pro vyřešení úlohy sestavíme maticovou tabulku, do které zapíšeme do příslušných čtverců pod úhlopříčku, která ji protíná, pozorovací údaje výsledků slučování látek jedné zkumavky s ostatními.

Pozorování výsledků postupného přelévání obsahu některých očíslovaných zkumavek do všech ostatních:

1 + 2 - vysráží se bílá sraženina; ;
1 + 3 - nejsou pozorovány žádné viditelné změny;

Látky	1. AgNO3,	2. HC1	3. Pb(NO 3) 2,	4.NH40H	5.NaOH
1. AgNO3	X	AgCl bílý	-	sraženina se rozpustí	Ag 2 O hnědá
2. HC1	bílý	X	PbCl 2 bílý,	-	_
3. Pb(NO 3) 2	-	bílý PbCl 2	X	Pb(OH) 2 zákal)	Pb(OH) 2 bílý
4.NH40H	-	-	(zataženo)		-
S. NaOH	hnědý	-	bílý	-	X

1 + 4 - v závislosti na pořadí vypouštění roztoků se může vytvořit sraženina;
1 + 5 - vytvoří se hnědá sraženina;
2 + 3 - vysráží se bílá sraženina;
2 + 4 - nejsou pozorovány žádné viditelné změny;
2+5 - nejsou pozorovány žádné viditelné změny;
3+4 - je pozorován zákal;
3 + 5 - vypadne bílá sraženina;
4 + 5 - nejsou pozorovány žádné viditelné změny.

Zapišme si dále rovnice probíhajících reakcí v těch případech, kdy jsou pozorovány změny v reakčním systému (vývoj plynu, srážení, změna barvy) a zadáme vzorec pozorované látky a odpovídající čtverec maticové tabulky nad úhlopříčku který to protíná:

I. 1 + 2:	AgNO 3 + Hcl		AgCl + HN03;
II. 1+5:	2AgN03 + 2NaOH		Ag20 + 2NaN03 + H20;
			hnědá (2AgOH Ag 2 O + H 2 O)
III. 2+3:	2HCl + Pb (NO 3) 2		PbCl2 + 2HN03;
			bílý
IV. 3+4:	Pb(N03)2 + 2NH4OH		Pb (OH)2 + 2NH4N03;
			zákal
V.3 + 5:	Pb(N03)2 + 2NaOH		Pb(OH)2 + 2NaNO3
			bílý

(když je dusičnan olovnatý přidán do přebytku alkálie, sraženina se může okamžitě rozpustit).
Na základě pěti pokusů tedy rozlišujeme látky v očíslovaných zkumavkách.

Příklad 2. Osm očíslovaných zkumavek (od 1 do 8) bez nápisů obsahuje suché látky: dusičnan stříbrný (1), chlorid hlinitý (2), sulfid sodný (3), chlorid barnatý (4), dusičnan draselný (5), fosforečnan draslík (6), jakož i roztoky kyseliny sírové (7) a kyseliny chlorovodíkové (8). Jak bez jakýchkoliv dalších činidel, kromě vody, rozlišit mezi těmito látkami?

Řešení. Nejdříve rozpustíme pevné látky ve vodě a označíme si zkumavky, kde skončily. Udělejme si tabulku-matici (jako v předchozím příkladu), do které zaneseme pozorovací data výsledků slučování látek některých zkumavek s jinými pod a nad úhlopříčkou, která ji protíná. V pravé části tabulky zavedeme doplňkový sloupec „obecný výsledek pozorování“, který vyplníme po ukončení všech experimentů a sečtením výsledků pozorování vodorovně zleva doprava (viz např. str. 178).

1+2:	3AgNO3 + A1C1,		3AgCl bílý	+ AI(N03)3;
1 + 3:	2AgN03 + Na2S		Ag 2S černá	+ 2NaN03;
1 + 4:	2AgN03 + BaCl2		2AgCl bílý	+ Ba(N03)2;
1 + 6:	3AgN03 + K3PO4		Ag 3 PO 4 žlutá	+ 3KN03;
1 + 7:	2AgN03 + H2SO4		Ag,SO 4 bílá	+ 2HNOS;
1 + 8:	AgNO 3 + HCl		AgCl bílý	+ HN03;
2 + 3:	2AlCl3 + 3Na2S + 6H20		2Al(OH)3,	+ 3H2S + 6NaCl;
		(Na2S + H20 NaOH + NaHS, hydrolýza);
2 + 6:	AlCl3 + K3P04		A1PO 4 bílá	+ 3 KCI;
3 + 7:	Na2S + H2S04		Na2S04	+ H2S
3 + 8:	Na2S + 2HCl		-2NaCl	+H2S;
4 + 6:	3BaCl2 + 2K3P04		Ba 3 (PO 4) 2 bílá	+ 6KC1;
4 + 7	BaCl2 + H2S04		BaSO4 bílá	+ 2HC1.

K viditelným změnám nedochází pouze u dusičnanu draselného.

Podle toho, kolikrát se sraženina vysráží a uvolní plyn, jsou všechna činidla jednoznačně určena. Kromě toho se BaCl 2 a K 3 PO 4 odlišují barvou sraženiny s AgNO 3: AgCl je bílý a Ag 3 PO 4 je žlutý. V tomto problému může být řešení jednodušší - kterýkoli z kyselých roztoků umožňuje okamžitě izolovat sulfid sodný, určuje dusičnan stříbrný a chlorid hlinitý. Ze zbývajících tří pevných látek jsou chlorid barnatý a fosforečnan draselný stanoveny dusičnanem stříbrným, kyselina chlorovodíková a sírová se odlišují chloridem barnatým.

Příklad 3 Čtyři neoznačené zkumavky obsahují benzen, chlorhexan, hexan a hexen. S použitím minimálních množství a počtu činidel navrhněte metodu pro stanovení každé z uvedených látek.

Řešení. Stanovené látky spolu nereagují, nemá smysl sestavovat tabulku párových reakcí.
Existuje několik metod pro stanovení těchto látek, jedna z nich je uvedena níže.
Bromová voda okamžitě odbarvuje pouze hexen:

C6H12 + Br2 \u003d C6H12Br2.

Chlorhexan lze od hexanu odlišit průchodem produktů jejich spalování roztokem dusičnanu stříbrného (v případě chlorhexanu se vysráží bílá sraženina chloridu stříbrného, ​​na rozdíl od uhličitanu stříbrného nerozpustná v kyselině dusičné):

2C6H14 + 1902 \u003d 12C02 + 14H20;
C6H13Cl + 902 \u003d 6C02 + 6H20 + HC1;
HCl + AgNO3 \u003d AgCl + HNO3.

Benzen se liší od hexanu zmrazením v ledové vodě (pro C6H6 t.t. = +5,5 °C a pro C6H14 t.t. = -95,3 °C).

1. Stejné objemy se nalijí do dvou stejných kádinek: jedna s vodou, druhá se zředěným roztokem kyseliny sírové. Jak bez jakýchkoliv chemických činidel rozlišit mezi těmito kapalinami (nemůžete ochutnat roztoky)?

2. Čtyři zkumavky obsahují prášky oxidu měďnatého, oxidu železitého, stříbra a železa. Jak rozpoznat tyto látky pouze pomocí jednoho chemického činidla? Uznání podle vzhled vyloučeno.

3. Čtyři číslované zkumavky obsahují suchý oxid měďnatý, saze, chlorid sodný a chlorid barnatý. Jak s použitím minimálního množství činidel určit, která ze zkumavek obsahuje kterou látku? Svou odpověď zdůvodněte a potvrďte rovnicí odpovídajících chemických reakcí.

4. Šest neoznačených zkumavek obsahuje bezvodé sloučeniny: oxid fosforečný, chlorid sodný, síran měďnatý, chlorid hlinitý, sulfid hlinitý, chlorid amonný. Jak můžete určit obsah každé zkumavky, pokud existuje pouze sada prázdných zkumavek, voda a hořák? Navrhněte plán analýzy.

5 . Čtyři neoznačené zkumavky obsahují vodné roztoky hydroxidu sodného, ​​kyseliny chlorovodíkové, potaše a síranu hlinitého. Navrhněte způsob, jak určit obsah každé zkumavky bez použití dalších činidel.

6 . Číslované zkumavky obsahují roztoky hydroxidu sodného, ​​kyseliny sírové, síranu sodného a fenolftaleinu. Jak rozlišit mezi těmito roztoky bez použití dalších činidel?

7. Neoznačené sklenice obsahují tyto jednotlivé látky: prášky železa, zinku, uhličitanu vápenatého, uhličitanu draselného, ​​síranu sodného, ​​chloridu sodného, ​​dusičnanu sodného a také roztoky hydroxidu sodného a hydroxidu barnatého. Nemáte k dispozici žádná další chemická činidla, včetně vody. Udělejte si plán, jak určit obsah každé sklenice.

8 . Čtyři číslované sklenice bez štítků obsahují pevný oxid fosforečný (V) (1), oxid vápenatý (2), dusičnan olovnatý (3), chlorid vápenatý (4). Určete, která nádoba obsahuje jednotlivé z těchto sloučenin, pokud je známo, že látky (1) a (2) prudce reagují s vodou a látky (3) a (4) se ve vodě rozpouštějí a výsledné roztoky (1) a (3) mohou reagovat se všemi jiné roztoky s tvorbou srážek.

9 . Pět zkumavek bez štítků obsahuje roztoky hydroxidu, sulfidu, chloridu, jodidu sodného a amoniaku. Jak stanovit tyto látky pomocí jednoho dalšího činidla? Uveďte rovnice chemických reakcí.

10. Jak rozpoznat roztoky chloridu sodného, ​​chloridu amonného, ​​hydroxidu barnatého, hydroxidu sodného, ​​které jsou v nádobách bez etiket, pouze pomocí těchto roztoků?

11. . Osm očíslovaných zkumavek obsahuje vodné roztoky kyseliny chlorovodíkové, hydroxidu sodného, ​​síranu sodného, ​​uhličitanu sodného, ​​chloridu amonného, ​​dusičnanu olovnatého, chloridu barnatého, dusičnanu stříbrného. Pomocí indikátorového papírku a provedením případných reakcí mezi roztoky ve zkumavkách určete, která látka je v každé z nich obsažena.

12. Dvě zkumavky obsahují roztoky hydroxidu sodného a síranu hlinitého. Jak je rozlišit pokud možno bez použití přídavných látek, pouze s jednou prázdnou zkumavkou nebo i bez ní?

13. Pět číslovaných zkumavek obsahuje roztoky manganistanu draselného, ​​sulfidu sodného, ​​bromové vody, toluenu a benzenu. Jak pomocí pouze jmenovaných činidel mezi nimi rozlišit? Použijte ke zjištění charakteristických vlastností každé z pěti látek (uveďte je); dát plán analýzy. Napište schémata potřebných reakcí.

14. Šest nejmenovaných baněk obsahuje glycerol, vodnou glukózu, aldehyd kyseliny máselné (butanal), 1-hexen, vodný octan sodný a 1,2-dichlorethan. S pouze bezvodým hydroxidem sodným a síranem měďnatým jako dalšími chemikáliemi určete, co je v každé lahvičce.

1. Pro stanovení vody a kyseliny sírové můžete využít rozdílu ve fyzikálních vlastnostech: body varu a tuhnutí, hustota, elektrická vodivost, index lomu atd. Nejsilnější rozdíl bude v elektrické vodivosti.

2. K práškům ve zkumavkách nalijte kyselinu chlorovodíkovou. Stříbro nebude reagovat. Při rozpouštění železa se uvolňuje plyn: Fe + 2HCl \u003d FeCl 2 + H 2
Oxid železitý (III) a oxid měďnatý (II) se rozpouštějí bez vývoje plynu a tvoří žlutohnědé a modrozelené roztoky: Fe 2 O 3 + 6HCl \u003d 2FeCl 3 + 3H 2 O; CuO + 2HCl \u003d CuCl2 + H20.

3. CuO a C jsou černé, NaCl a BaBr2 jsou bílé. Jediným činidlem může být například zředěná kyselina sírová H 2 SO 4:

CuO + H2S04 = CuS04 + H20 (modrý roztok); BaCl2 + H2S04 = BaS04 + 2HCl (bílá sraženina).
Zředěná kyselina sírová nereaguje se sazemi a NaCl.

4 . Do vody dáme malé množství každé z látek:

CuS04 + 5H20 \u003d CuS04 5H20	(vznikne modrý roztok a krystaly);
Al2S3 + 6H20 \u003d 2Al (OH)3 + 3H2S	(vysráží se sraženina a uvolní se plyn s nepříjemným zápachem);
AlCl 3 + 6H 2 O \u003d A1C1 3 6H 2 O + Q AlCl 3 + H 2 O AlOHCl 2 + HCl AlOHC1 2 + H 2 0 \u003d Al (OH) 2 Cl + HCl A1 (OH) 2 C1 + H 2 O \u003d A1 (OH) 2 + HCl	(probíhá prudká reakce, dochází k vysrážení zásaditých solí a vzniká hydroxid hlinitý);
P205 + H20 \u003d 2HPO3 HPO3 + H20 \u003d H3PO4	(násilná reakce s uvolněním velký počet zahříváním vznikne čirý roztok).

Dvě látky - chlorid sodný a chlorid amonný - se rozpouštějí bez reakce s vodou; lze je odlišit zahříváním suchých solí (chlorid amonný beze zbytku sublimuje): NH 4 Cl NH 3 + HCl; nebo barvou plamene s roztoky těchto solí (sloučeniny sodíku barví plamen žlutě).

5. Sestavte tabulku párových interakcí uvedených činidel

Látky	1.NaOH	2 HCl	3. K2CO3	4. AI2(SO4) 3	Celkový výsledek pozorování
1, NaOH		-	-	Al(OH)3	1 návrh
2. HC1	_		CO2	__	1 plyn
3. K2CO3	-	CO2		Al(OH)3 CO2	1 sediment a 2 plyny
4. AI2 (SO 4) 3	A1(OH) 3	-	A1(OH) 3 CO2		2 tah a 1 plyn
NaOH + HCl \u003d NaCl + H20
K2CO3 + 2HC1 \u003d 2KS1 + H2O + CO2

3K2C03 + Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 O \u003d 2 Al (OH) 3 + 3C02 + 3K2S04;

Na základě uvedené tabulky lze všechny látky určit podle počtu srážek a vývoje plynu.

6. Všechny roztoky se smíchají ve dvojicích Dvojice roztoků, které poskytují malinové zbarvení - NaOH a fenolftalein. Malinový roztok se přidá do dvou zbývajících zkumavek. Tam, kde barva zmizí - kyselina sírová, ve druhém - síran sodný. Zbývá rozlišit NaOH a fenolftalein (zkumavky 1 a 2).
A. Ze zkumavky 1 přidejte kapku roztoku do velkého množství roztoku 2.
B. Ze zkumavky 2 - kapka roztoku se přidá do velkého množství roztoku 1. V obou případech karmínové barvení.
K roztokům A a B přidejte 2 kapky roztoku kyseliny sírové. Tam, kde barva zmizí, byla přítomna kapka NaOH. (Pokud barva zmizí v roztoku A, pak je NaOH ve zkumavce 1).

Látky	Fe	Zn	CaCO 3	K2CO3	Na2S04	NaCl	NaNO 3
Va(OH) 2				usazenina	usazenina	řešení	řešení
NaOH		možné uvolnění vodíku		řešení	řešení	řešení	řešení
Neexistuje žádná sraženina v případě dvou solí na Ba(OH) 2 a v případě čtyř solí NaOH	tmavé prášky (rozpustné v alkáliích - Zn, nerozpustné v alkáliích - Fe)		CaCO 3 dává sraženinu s oběma alkáliemi	dát jeden sediment, liší se barvou plamene: K + - fialová, Na + - žlutá		nedávejte srážky; se liší svým chováním při zahřátí (NaNO 3 taje a poté se rozkládá s uvolňováním O 2, poté NO 2

8 . Prudce reagujte s vodou: P2O5 a CaO za vzniku H3PO4 a Ca (OH)2:

P205 + 3H20 \u003d 2H3RO4, CaO + H20 \u003d Ca (OH) 2.
Látky (3) a (4) -Pb(NO 3) 2 a CaCl 2 - se rozpouštějí ve vodě. Řešení mohou vzájemně reagovat následovně:

Látky	1. H 3 RO 4	2. Ca (OH) 2,	3. Pb(NO 3) 2	4. CaCl2
1. H 3 RO 4		CaHPO 4	PbHPO 4	CaHPO 4
2. Ca (OH) 2	Sanro 4		Pb(OH)2	-
3. Pb(NO 3) 2	PbHPO 4	Pb(OH)2		PbCl 2
4. CaCl2	CaHPO 4		PbCl2

Roztok 1 (H 3 PO 4) tedy tvoří po interakci se všemi ostatními roztoky sraženiny. Roztok 3 - Pb(NO 3) 2 také tvoří sraženiny se všemi ostatními roztoky. Látky: I-P 2 O 5, II - CaO, III - Pb (NO 3) 2, IV-CaCl 2.
V obecném případě bude srážení většiny sraženin záviset na pořadí, ve kterém jsou roztoky vypouštěny, a na přebytku jednoho z nich (ve velkém přebytku H 3 PO 4 jsou rozpustné fosforečnany olova a vápenaté).

9. Problém má několik řešení, z nichž dvě jsou uvedena níže.
A. Přidejte roztok síranu měďnatého do všech zkumavek:
2NaOH + CuS04 = Na2S04 + Cu (OH)2 (modrá sraženina);
Na2S + CuS04 = Na2S04 + CuS (černá sraženina);
NaCl + CuS04 (žádné změny ve zředěném roztoku);
4NaI+2CuS04 = 2Na2S04 + 2Cul+I2 (hnědá sraženina);
4NH 3 + CuSO 4 = Cu(NH 3) 4 SO 4 (modrý roztok nebo modrá sraženina rozpustná v přebytku roztoku amoniaku).

b. Přidejte roztok dusičnanu stříbrného do všech zkumavek:
2NaOH + 2AgNO 3 \u003d 2NaNO 3 + H 2 O + Ag 2 O (hnědá sraženina);
Na2S + 2AgN03 = 2NaNO3 + Ag2S (černá sraženina);
NaCl + AgN03 = NaN03 + AgCl (bílá sraženina);
NaI + AgN03 = NaN03 + AgI (žlutá sraženina);
2NH3 + 2AgNO3 + H20 = 2NH4NO3 + Ag20 (hnědá sraženina).
Ag 2 O se rozpouští v přebytku roztoku amoniaku: Ag 2 0 + 4NH 3 + H 2 O = 2OH.

10 . K rozpoznání těchto látek by měly být provedeny reakce všech roztoků mezi sebou:

Látky	1.NaCl	2.NH4C1	3.Ba(OH),	4.NaOH	Celkový výsledek pozorování
1.NaCl		___	_	_	nebyla pozorována žádná interakce
2.NH4CI	_	X	NH3	NH3	plyn se uvolňuje ve dvou případech
3. Ba (OH) 2	-	NH3	X	-
4.NaOH	-	NH3	-	X	v jednom případě se uvolní plyn

NaOH a Ba(OH) 2 lze odlišit různými barvami plamene (Na+ je zbarven žlutě a Ba 2 + je zelený).

11. Stanovte kyselost roztoků pomocí indikátorového papírku:
1) kyselé prostředí -Hcl, NH 4 C1, Pb (NO 3) 2;
2) neutrální médium - Na 2 SO 4, ВаС1 2, AgNO 3;
3) alkalické prostředí - Na 2 CO 3, NaOH. Vyrábíme stůl.

Problém 9-1.

Na vahách se vyváží dvě baňky, do kterých se nalije 100 ml stejného roztoku kyseliny sírové. V jedné z baněk byl snížen 1 g hliníku, který se zcela rozpustil. Jaká hmotnost uhličitanu hořečnatého se musí přidat do druhé baňky, aby se obnovila narušená rovnováha?
Jaká by měla být minimální molární koncentrace kyseliny v použitém roztoku, aby byl tento závěr jednoznačný? (10 bodů).

Problém 9-2.

Nejstarší bílý pigment, který se k nám dostal v malířských dílech, se formálně skládá ze dvou spojených sloučenin téhož dvojmocného kovu; molární poměr sloučenin v pigmentu je 1:2. Obě sloučeniny se rozpouštějí v kyselině dusičné, jedna z nich bez vývoje plynu.

Při rozpuštění 15,5 g pigmentu v kyselině dusičné se uvolní 896 ml plynu (N.O.) s hustotou vodíku 22. Pokud se na výsledný roztok působí nadbytkem roztoku síranu sodného, ​​lze získat 18,18 g sraženiny . Nastavte složení pigmentu. (10 bodů)

Problém 9-3.

Chlorofyl je důležitý pigment, který zajišťuje zelenou barvu listů rostlin a proces fotosyntézy. Při spalování 89,2 mg chlorofylu v přebytku kyslíku vzniknou tyto čtyři látky: 242 mg plynu, kterým jsou nápoje syceny oxidem uhličitým, 64,8 mg kapaliny tvořící základ těchto nápojů, 5,6 mg plynu, což je nejvíce v zemská atmosféra a 4,00 mg bílého prášku, což je oxid kovu, ve kterém je počet protonů v jádře atomu 6krát větší než počet elektronů ve vnější vrstvě elektronového obalu.

otázky:
a) Jaké látky vznikly při spalování chlorofylu?
b) Jaké chemické prvky obsahuje jeho molekula? Najděte jejich masy
c) Vypočítejte vzorec chlorofylu s přihlédnutím k tomu, že jeho molekula obsahuje jeden atom kovu.
d) Napište rovnici pro spalovací reakci chlorofylu.
e) Obsahuje chlorofyl chlór? Co mají společného?

(10 bodů)

Úkol 9-4.

Dostali jste směs následujících suchých solí: síran amonný, síran měďnatý, síran zinečnatý a síran barnatý. Dále je Vám k dispozici voda, zředěné roztoky žíravého draslíku a kyseliny sírové a potřebné laboratorní vybavení.

Proveďte popis práce na oddělení směsi a získání původních solí v čisté formě. Napište rovnice pro reakce, které v tomto případě provedete.

Udělejte si seznam minimálního požadovaného vybavení.

(10 bodů)

Úkol 9-5.

Čtyři zkumavky obsahují průhledné roztoky čtyř látek o koncentraci 0,1 mol/l. Je známo, že v těchto roztocích lze detekovat kationty vodíku, zinku, barya a sodíku a chloridové, síranové a uhličitanové anionty. Je také známo, že chloridový iont je přítomen pouze v jednom roztoku.

1) Jaké látky mohou být v každé zkumavce? Je navrhovaná možnost jediná? Vysvětlete svůj výběr.

2) Popište sled akcí, které vám umožní určit, která látka je v každé zkumavce, aniž byste se uchýlili k jiným činidlům.

3) Napište rovnice vámi navržených reakcí v molekulární a iontové formě a označte známky jejich výskytu.

(10 bodů)

Celkem 50 bodů.

Halogenidy a halogenovodíkové kyseliny. Všechny halogenovodíky (jejich obecný vzorec lze napsat jako NG) jsou bezbarvé plyny se štiplavým zápachem a toxické. Velmi dobře se rozpouštějí ve vodě a kouří ve vlhkém vzduchu, protože přitahují vodní páru ve vzduchu a tvoří mlžný oblak.

Obrázek 93 ilustruje experiment, který jasně ukazuje dobrou rozpustnost chlorovodíku ve vodě (za normálních podmínek se ho rozpustí asi 500 objemů v jednom objemu vody).

Rýže. 93.
Rozpouštění chlorovodíku ve vodě:
a - na začátku experimentu; b - nějaký čas po jeho průchodu

Roztoky halogenovodíků ve vodě jsou kyseliny, jedná se o HF - fluorovodíková nebo fluorovodíková, kyselina, HCl - chlorovodíková, nebo chlorovodíková, HBr - kyselina bromovodíková, HI - kyselina jodovodíková. Jejich schopnost elektrolytické disociace s tvorbou vodíkových kationtů se zvyšuje z HF na HI.

Nejsilnější z halogenovodíkových kyselin je jodovodíková a nejslabší je fluorovodíková. Velká chemická síla H-F vazby(proto kyselina fluorovodíková ve vodě slabě disociuje) je způsobena malou velikostí atomu F a tím i malou vzdáleností mezi jádry atomů vodíku a fluoru. S nárůstem poloměru atomu z F na I a roste vzdálenost H-H Síla molekul klesá a v souladu s tím se zvyšuje schopnost elektrolytické disociace.

Technicky nejvýznamnější jsou chlorovodík a kyselina chlorovodíková. V průmyslu se chlorovodík získává syntézou z vodíku a chloru:

H2 + Cl2 \u003d 2HCl.

V laboratorních podmínkách se k získání chlorovodíku používá reakce, která se provádí při zahřátí (obr. 94):

Rýže. 94.
Získání chlorovodíku

Těkavost HCl přispívá k nevratnému průběhu této reakce.

Kyselina chlorovodíková je bezbarvá, dýmavá kapalina, která je poněkud těžší než voda. Je to typická kyselina, která reaguje s kovy, oxidy a hydroxidy kovů a solemi (uveďte rovnice pro příslušné reakce a charakterizujte je ve světle teorie elektrolytické disociace a oxidačních a redukčních procesů tam, kde je to vhodné).

Kyselina chlorovodíková je široce používána v průmyslu (obr. 95).

Rýže. 95.
Použití kyseliny chlorovodíkové:
1 - čištění povrchu kovů; 2 - pájení; 3 - získávání solí; 4 - výroba plastů a jiných syntetických materiálů; 5 - získávání léků; 6 - výroba barev

Soli halogenovodíkových kyselin. Halogenovodíkové kyseliny tvoří soli: fluoridy, chloridy, bromidy a jodidy. Chloridy, bromidy a jodidy mnoha kovů jsou vysoce rozpustné ve vodě.

Pro stanovení chloridových, bromidových a jodidových iontů v roztoku a jejich rozlišení se využívá reakce s dusičnanem stříbrným AgNO 3 (obr. 96). V důsledku reakce chloridů (a samotné kyseliny chlorovodíkové) s tímto činidlem se vysráží bílá sražená sraženina chloridu stříbrného AgCl, zkrácená iontová rovnice této reakce je zapsána takto:

Ag + + Cl - = AgCl↓.

Rýže. 96.
Kvalitativní reakce na halogenidové ionty (Cl -, Br -, I -)

Při reakcích s kyselinou bromovodíkovou a jejími solemi a s kyselinou jodovodíkovou a jejími solemi se také tvoří sraženiny, ale pouze žluté barvy, které se liší odstíny:

Laboratorní pokus č. 26
Kvalitativní reakce na halogenidové ionty

Ale pro rozpoznání kyseliny fluorovodíkové a jejích solí (fluoridů) je dusičnan stříbrný jako činidlo nevhodný, protože výsledný fluorid stříbrný AgF je rozpustný ve vodě. K prokázání přítomnosti fluoridových iontů F - v roztoku lze využít reakci s vápenatými ionty Ca 2+, neboť fluorid vápenatý CaF 2 precipituje (obr. 97).

Rýže. 97.
Kvalitativní reakce na fluoridový ion F -

Kyselina fluorovodíková získala své jméno díky své jedinečné vlastnosti: při interakci s oxidem křemičitým (IV), který je součástí skla, jak ji roztavit:

Si02 + 4HF \u003d SiF4 + 2H20.

Tato reakce se používá k vytváření nápisů a kreseb na skle. Na sklo se nanese tenká vrstva parafínu, podél které se poškrábe vzor, ​​a poté se produkt ponoří do roztoku kyseliny fluorovodíkové. Tak např. litevský umělec M. Čiurlionis vytvořil asi 30 uměleckých děl (obr. 98).

Rýže. 98.
Reprodukce obrazů M. K. Chiurlionise (1875-1911) z cyklu "Zima". 1907

Halogeny v přírodě. Halogeny v přírodě existují pouze ve vázaném stavu. Mezi nimi jsou nejčastější chlór (0,19 % hmotnosti zemské kůry) a fluor (0,03 %).

Nejvýznamnější přírodní sloučeninou chloru je halit NaCl (obr. 99), podrobně jste se s ním seznámili loni. Halit je těžen těžebními ložisky kamenné soli - pevného chloridu sodného.

Rýže. 99.
Kamenná sůl

Kromě halitu se nachází přírodní chlorid draselný KCl. Jedná se o minerály sylvin (obr. 100) a sylvinit (směs KCl a NaCl, jejichž složení odráží vzorec KCl NaCl).

Rýže. 100.
Silvin

Přírodním minerálem fluoru je fluorit neboli kazivec CaF 2 (obr. 101).

Rýže. 101.
kazivec

Brom a jód jsou rozptýlené prvky a netvoří vlastní minerály. Tyto prvky jsou soustředěny ve vodách oceánů a moří, ve vodách vrtů a také v řasách (obr. 102).

Rýže. 102.
Mořská řasa chaluha je bohatá na jód

Nová slova a koncepty

1. Halogenidy vodíku.
2. Halogenovodíkové kyseliny: fluorovodíková nebo fluorovodíková, chlorovodíková nebo chlorovodíková, bromovodíková, jodovodík.
3. Halogenidy: fluoridy, chloridy, bromidy, jodidy. Kvalitativní reakce na halogenidové ionty.
4. Přírodní halogenové sloučeniny: halit, sylvin, sylvinit, fluorit.

Úkoly pro samostatnou práci