Riešenie kvalitatívnych problémov identifikácie látok nachádzajúcich sa vo fľašiach bez etikiet zahŕňa vykonanie množstva operácií, ktorých výsledky možno použiť na určenie, ktorá látka je v konkrétnej fľaši.
Prvou etapou riešenia je myšlienkový experiment, ktorý predstavuje akčný plán a jeho očakávané výsledky. Na zaznamenanie myšlienkového experimentu sa používa špeciálna tabuľková matica, v ktorej sú vzorce určovaných látok vyznačené horizontálne a vertikálne. V miestach, kde sa pretínajú vzorce interagujúcich látok, sa zaznamenávajú očakávané výsledky pozorovaní: - vývoj plynu, - zrážky, zmeny farby, zápachu alebo neprítomnosť viditeľných zmien. Ak je podľa podmienok problému možné použiť ďalšie činidlá, potom je lepšie pred zostavením tabuľky zapísať výsledky ich použitia - počet látok, ktoré sa majú určiť v tabuľke, sa tak môže znížiť.
Riešenie problému bude preto pozostávať z nasledujúcich krokov:
- predbežná diskusia o jednotlivých reakciách a vonkajších charakteristikách látok;
- zaznamenávanie vzorcov a očakávaných výsledkov párových reakcií do tabuľky,
- vykonanie experimentu v súlade s tabuľkou (v prípade experimentálnej úlohy);
- analýza výsledkov reakcií a ich korelácia so špecifickými látkami;
- formulácia odpovede na problém.
Treba zdôrazniť, že myšlienkový experiment a realita sa nie vždy úplne zhodujú, keďže reálne reakcie prebiehajú pri určitých koncentráciách, teplotách a osvetlení (napr. pod elektrickým svetlom sú AgCl a AgBr totožné). Myšlienkový experiment často vynecháva veľa malých detailov. Napríklad Br2/aq je dokonale odfarbený roztokmi Na2C03, Na2Si03, CH3COONa; tvorba zrazeniny Ag 3 PO 4 sa nevyskytuje v silne kyslom prostredí, pretože samotná kyselina túto reakciu nedáva; glycerol tvorí komplex s Cu (OH) 2, ale nevytvára sa s (CuOH) 2 SO 4, ak nie je prebytok alkálie a pod. Reálny stav nie vždy súhlasí s teoretickou predpoveďou a v tejto kapitole sa „ ideálne“ maticové tabuľky a „realita“ sa budú niekedy líšiť. A aby ste pochopili, čo sa skutočne deje, hľadajte každú príležitosť experimentálne pracovať s rukami na lekcii alebo voliteľnom (nezabudnite na bezpečnostné požiadavky).
Príklad 1 Očíslované fľaše obsahujú roztoky nasledujúcich látok: dusičnan strieborný, kyselina chlorovodíková, síran strieborný, dusičnan olovnatý, amoniak a hydroxid sodný. Bez použitia iných činidiel určite, ktorá fľaša obsahuje roztok ktorej látky.
Riešenie. Na vyriešenie úlohy si zostavíme maticovú tabuľku, do ktorej zapíšeme do príslušných štvorcov pod uhlopriečku, ktorá ju pretína, pozorovacie údaje výsledkov zlučovania látok z jednej skúmavky s druhou.
Pozorovanie výsledkov postupného nalievania obsahu niektorých očíslovaných skúmaviek do všetkých ostatných:
1 + 2 - vytvorí sa biela zrazenina; ;
1 + 3 - nie sú pozorované žiadne viditeľné zmeny;
| Látky | 1. AgNO 3, | 2. HCl | 3. Pb(NO 3) 2, | 4.NH40H | 5.NaOH |
| 1. AgNO3 | X | AgCl biely | - | zrazenina, ktorá spadne, sa rozpustí | Ag 2 O hnedá |
| 2. HCl | biela | X | PbCl 2 biely, | - | _ |
| 3. Pb(NO 3) 2 | - | biely PbCl 2 | X | Pb(OH)2 zákal) | Pb(OH)2 biely |
| 4.NH40H | - | - | (zákal) | - | |
| S.NaOH | hnedá | - | biela | - | X |
1 + 4 - v závislosti od poradia, v ktorom sa roztoky vypúšťajú, sa môže vytvoriť zrazenina;
1 + 5 - vytvorí sa hnedá zrazenina;
2+3 - vytvorí sa biela zrazenina;
2+4 - nie sú pozorované žiadne viditeľné zmeny;
2+5 - nie sú pozorované žiadne viditeľné zmeny;
3+4 - pozoruje sa oblačnosť;
3+5 - vytvorí sa biela zrazenina;
4+5 - nie sú pozorované žiadne viditeľné zmeny.
Zapíšme si ďalej rovnice prebiehajúcich reakcií v prípadoch, keď sú pozorované zmeny v reakčnom systéme (emisia plynu, sediment, zmena farby) a nad uhlopriečku zadáme vzorec pozorovanej látky a príslušný štvorec maticovej tabuľky. ktorý to pretína:
| I. 1+2: | AgN03 + HCl | AgCl + HN03; | |
| II. 1+5: | 2AgN03 + 2NaOH | Ag20 + 2NaN03 + H20; | |
| hnedá (2AgOH Ag 2 O + H 2 O) | |||
| III. 2+3: | 2HCl + Pb(N03) 2 | PbCl2 + 2HN03; | |
| biela | |||
| IV. 3+4: | Pb(N03)2 + 2NH40H | Pb(OH)2 + 2NH4N03; | |
| oblačnosť | |||
| V.3+5: | Pb(N03)2 + 2NaOH | Pb(OH)2 + 2NaN03 | |
| biela |
(keď sa dusičnan olovnatý pridá k nadbytku alkálie, zrazenina sa môže okamžite rozpustiť).
Na základe piatich pokusov teda rozlišujeme látky v očíslovaných skúmavkách.
Príklad 2. Osem očíslovaných skúmaviek (od 1 do 8) bez nápisov obsahuje suché látky: dusičnan strieborný (1), chlorid hlinitý (2), sulfid sodný (3), chlorid bárnatý (4), dusičnan draselný (5), fosforečnan draslík (6), ako aj roztoky kyseliny sírovej (7) a kyseliny chlorovodíkovej (8). Ako môžete bez akýchkoľvek ďalších činidiel okrem vody rozlíšiť medzi týmito látkami?
Riešenie. V prvom rade rozpustíme pevné látky vo vode a označíme skúmavky, kde skončili. Vytvorme si maticovú tabuľku (ako v predchádzajúcom príklade), do ktorej zadáme údaje z pozorovaní výsledkov zlučovania látok z jednej skúmavky s druhou pod a nad uhlopriečkou, ktorá ju pretína. Na pravej strane tabuľky zavedieme dodatočný stĺpec „všeobecný výsledok pozorovania“, ktorý vyplníme po dokončení všetkých experimentov a sčítaní výsledkov pozorovaní vodorovne zľava doprava (pozri napr. s. 178 ).
| 1+2: | 3AgNO3 + A1C1, | 3AgCl biely | + Al(N03)3; | |
| 1 + 3: | 2AgN03 + Na2S | Ag 2 S čierna | + 2NaN03; | |
| 1 + 4: | 2AgN03 + BaCl2 | 2AgCl biely | + Ba(N03)2; | |
| 1 + 6: | 3AgN03 + K3PO4 | Ag 3 PO 4 žltá | + 3KN03; | |
| 1 + 7: | 2AgNO3 + H2SO4 | Ag,SO 4 biely | + 2HNO S; | |
| 1 + 8: | AgNO3 + HCl | AgCl biely | + HN03; | |
| 2 + 3: | 2AlCl3 + 3Na2S + 6H20 | 2Al(OH)3, | + 3H2S + 6NaCl; | |
| (Na2S + H20 NaOH + NaHS, hydrolýza); | ||||
| 2 + 6: | AlCl3 + K3P04 | A1PO 4 biela | + 3 KCI; | |
| 3 + 7: | Na2S + H2S04 | Na2S04 | +H2S | |
| 3 + 8: | Na2S + 2HCl | -2NaCl | +H2S; | |
| 4 + 6: | 3BaCl2 + 2K3P04 | Ba 3 (PO 4) 2 biela | + 6KC1; | |
| 4 + 7 | BaCl2 + H2S04 | BaSO 4 biely | + 2HC1. | |
Viditeľné zmeny nenastávajú len pri dusičnane draselnom.
Na základe toho, koľkokrát sa vytvorí zrazenina a uvoľní sa plyn, sú všetky činidlá jednoznačne identifikované. Okrem toho sa BaCl2 a K3P04 odlišujú farbou zrazeniny s AgN03: AgCl je biely a Ag3P04 je žltý. V tomto probléme môže byť riešenie jednoduchšie - ktorýkoľvek z kyslých roztokov vám umožňuje okamžite izolovať sulfid sodný, ktorý určuje dusičnan strieborný a chlorid hlinitý. Zo zvyšných troch pevných látok sa chlorid bárnatý a fosforečnan draselný určia dusičnanom strieborným a kyselina sírová sa odlišuje od chloridu bárnatého.
Príklad 3. Štyri neoznačené skúmavky obsahujú benzén, chlórhexán, hexán a hexén. Pomocou minimálnych množstiev a počtu činidiel navrhnite metódu na stanovenie každej zo špecifikovaných látok.
Riešenie. Stanovené látky spolu nereagujú, nemá zmysel zostavovať tabuľku párových reakcií.
Existuje niekoľko metód na stanovenie týchto látok, jedna z nich je uvedená nižšie.
Iba hexén okamžite odfarbí brómovú vodu:
C6H12 + Br2 = C6H12Br2.
Chlórhexán možno odlíšiť od hexánu tak, že produkty spaľovania prechádzajú cez roztok dusičnanu strieborného (v prípade chlórhexánu sa vyzráža biela zrazenina chloridu strieborného, na rozdiel od uhličitanu strieborného nerozpustná v kyseline dusičnej):
2C6H14 + 1902 = 12C02 + 14H20;
C6H13CI + 902 = 6C02 + 6 H20 + HC1;
HCl + AgNO3 = AgCl + HNO3.
Benzén sa líši od hexánu zmrazovaním v ľadovej vode (C6H má teplotu topenia 6 = +5,5 °C a C6H má teplotu topenia 14 = -95,3 °C).
1. Rovnaké objemy sa nalejú do dvoch rovnakých kadičiek: jednej vody a druhej zriedeného roztoku kyseliny sírovej. Ako môžete rozlíšiť medzi týmito kvapalinami bez toho, aby ste mali po ruke akékoľvek chemické činidlá (roztoky nemôžete ochutnať)?
2. Štyri skúmavky obsahujú prášky oxidu meďnatého, oxidu železitého, striebra a železa. Ako rozpoznať tieto látky iba pomocou jedného chemického činidla? Uznanie podľa vzhľad vylúčené.
3. Štyri očíslované skúmavky obsahujú suchý oxid meďnatý, sadze, chlorid sodný a chlorid bárnatý. Ako môžete s použitím minimálneho množstva činidiel určiť, ktorá skúmavka obsahuje akú látku? Svoju odpoveď zdôvodnite a potvrďte rovnicami zodpovedajúcich chemických reakcií.
4. Šesť neoznačených skúmaviek obsahuje bezvodé zlúčeniny: oxid fosforečný, chlorid sodný, síran meďnatý, chlorid hlinitý, sulfid hlinitý, chlorid amónny. Ako môžete určiť obsah každej skúmavky, ak máte iba sadu prázdnych skúmaviek, vodu a horák? Navrhnite plán analýzy.
5 . Štyri neoznačené skúmavky obsahujú vodné roztoky hydroxidu sodného, kyseliny chlorovodíkovej, potaše a síranu hlinitého. Navrhnite spôsob, ako určiť obsah každej skúmavky bez použitia ďalších činidiel.
6 . Očíslované skúmavky obsahujú roztoky hydroxidu sodného, kyseliny sírovej, síranu sodného a fenolftaleínu. Ako rozlíšiť medzi týmito roztokmi bez použitia ďalších činidiel?
7. Neoznačené poháre obsahujú tieto jednotlivé látky: prášky železa, zinku, uhličitanu vápenatého, uhličitanu draselného, síranu sodného, chloridu sodného, dusičnanu sodného, ako aj roztoky hydroxidu sodného a hydroxidu bárnatého. Nemáte k dispozícii žiadne iné chemické činidlá, vrátane vody. Urobte si plán na určenie obsahu každej nádoby.
8 . Štyri očíslované poháre bez štítkov obsahujú tuhý oxid fosforečný (V) (1), oxid vápenatý (2), dusičnan olovnatý (3), chlorid vápenatý (4). Určite, ktorá nádoba obsahuje každý od uvedených zlúčenín, ak je známe, že látky (1) a (2) prudko reagujú s vodou a látky (3) a (4) sa vo vode rozpúšťajú a výsledné roztoky (1) a (3) môžu reagovať s všetky ostatné roztoky s tvorbou zrážok.
9 . Päť skúmaviek bez štítkov obsahuje roztoky hydroxidu, sulfidu, chloridu, jodidu sodného a amoniaku. Ako určiť tieto látky pomocou jedného dodatočného činidla? Uveďte rovnice pre chemické reakcie.
10. Ako rozpoznať roztoky chloridu sodného, chloridu amónneho, hydroxidu bárnatého, hydroxidu sodného obsiahnuté v nádobách bez štítkov, len s použitím týchto roztokov?
11. . Osem očíslovaných skúmaviek obsahuje vodné roztoky kyseliny chlorovodíkovej, hydroxidu sodného, síranu sodného, uhličitanu sodného, chloridu amónneho, dusičnanu olovnatého, chloridu bárnatého a dusičnanu strieborného. Pomocou indikátorového papierika a vykonaním akýchkoľvek reakcií medzi roztokmi v skúmavkách určite, aká látka je obsiahnutá v každej z nich.
12. Dve skúmavky obsahujú roztoky hydroxidu sodného a síranu hlinitého. Ako ich rozlíšiť, ak je to možné, bez použitia ďalších látok, s jednou prázdnou skúmavkou alebo dokonca bez nej?
13. Päť očíslovaných skúmaviek obsahuje roztoky manganistanu draselného, sulfidu sodného, brómovej vody, toluénu a benzénu. Ako ich môžete rozlíšiť iba pomocou uvedených činidiel? Použite ich charakteristické vlastnosti na zistenie každej z piatich látok (uveďte ich); dať plán analýzy. Napíšte schémy potrebných reakcií.
14. Šesť nemenovaných fliaš obsahuje glycerín, vodný roztok glukózy, butyraldehyd (butanal), 1-hexén, vodný roztok octanu sodného a 1,2-dichlóretán. Len bezvodý hydroxid sodný a síran meďnatý ako ďalšie chemikálie určite, čo je v každej fľaši.
1. Na stanovenie vody a kyseliny sírovej môžete použiť rozdiel vo fyzikálnych vlastnostiach: bod varu a tuhnutia, hustota, elektrická vodivosť, index lomu atď. Najsilnejší rozdiel bude v elektrickej vodivosti.
2.
K práškom v skúmavkách pridajte kyselinu chlorovodíkovú. Striebro nebude reagovať. Keď sa železo rozpustí, uvoľní sa plyn: Fe + 2HCl = FeCl2 + H2
Oxid železitý a oxid meďnatý sa rozpúšťajú bez uvoľnenia plynu a vytvárajú žltohnedé a modrozelené roztoky: Fe 2 O 3 + 6HCl = 2FeCl 3 + 3H 2 O; CuO + 2HCl = CuCl2 + H20.
3. CuO a C sú čierne, NaCl a BaBr2 sú biele. Jediným činidlom môže byť napríklad zriedená kyselina sírová H2SO4:
CuO + H2S04 = CuS04 + H20 (modrý roztok); BaCl2 + H2S04 = BaS04 + 2HCl (biela zrazenina).
Zriedená kyselina sírová nereaguje so sadzami a NaCl.
4 . Vložte malé množstvo každej látky do vody:
| CuS04 + 5H20 = CuS04 5H20 | (vytvorí sa modrý roztok a kryštály); |
| Al2S3 + 6H20 = 2Al(OH)3 + 3H2S | (tvorí sa zrazenina a uvoľňuje sa plyn s nepríjemným zápachom); |
| AlCl3 + 6H20 = A1C1 3 6H20 + Q AlCl3 + H20 AlOHCl2 + HCl AlOHC12 + H20 = Al (OH)2Cl + HCl A1(OH)2C1 + H20 = A1(OH)2 + HCl |
(dochádza k prudkej reakcii, tvoria sa zrazeniny zásaditých solí a hydroxid hlinitý); |
| P205 + H20 = 2HP03 HP03+H20 = H3P04 |
(násilná reakcia s uvoľnením veľké množstvo zahrievaním, vzniká číry roztok). |
Dve látky - chlorid sodný a chlorid amónny - sa rozpúšťajú bez reakcie s vodou; možno ich rozlíšiť zahriatím suchých solí (chlorid amónny bezo zvyšku sublimuje): NH 4 Cl NH 3 + HCl; alebo farbou plameňa pri roztokoch týchto solí (zlúčeniny sodíka farbia plameň na žlto).
5. Urobme tabuľku párových interakcií uvedených činidiel
| Látky | 1.NaOH | 2 HCl | 3. K2CO3 | 4. Al2(S04)3 | Celkový výsledok pozorovania |
| 1, NaOH | - | - | Al(OH)3 | 1 sediment | |
| 2. NS1 | _ | CO2 | __ | 1 plyn | |
| 3. K2CO3 | - | CO2 | Al(OH)3 CO2 |
1 sediment a 2 plyny | |
| 4. Al2(SO4) 3 | Al(OH) 3 | - | Al(OH) 3 CO2 |
2 usadeniny a 1 plyn | |
| NaOH + HCl = NaCl + H20 | |||||
| K2C03 + 2HC1 = 2KS1 + H20 + C02 | |||||
3K2C03 + Al2(S04)3 + 3H20 = 2 Al (OH)3 + 3C02 + 3K2S04;
Na základe uvedenej tabuľky možno všetky látky určiť podľa počtu zrážok a vývinu plynov.
6.
Všetky roztoky sa zmiešajú v pároch. Dvojica roztokov, ktoré poskytujú malinovú farbu, je NaOH a fenolftaleín. Tam, kde farba zmizne, je kyselina sírová, v druhom je síran sodný. Zostáva rozlišovať medzi NaOH a fenolftaleínom (skúmavky 1 a 2).
A. Zo skúmavky 1 pridajte kvapku roztoku do veľkého množstva roztoku 2.
B. Zo skúmavky 2 sa kvapka roztoku pridá do veľkého množstva roztoku 1. V oboch prípadoch je farba karmínová.
Pridajte 2 kvapky roztoku kyseliny sírovej do roztokov A a B. Tam, kde farba zmizne, bola obsiahnutá kvapka NaOH. (Ak farba zmizne v roztoku A, potom NaOH - v skúmavke 1).
| Látky | Fe | Zn | CaCO3 | K2CO3 | Na2S04 | NaCl | NaNO3 |
| Ba(OH) 2 | sediment | sediment | riešenie | riešenie | |||
| NaOH | možný vývoj vodíka | riešenie | riešenie | riešenie | riešenie | ||
| Neexistuje žiadna zrazenina v prípade dvoch solí v Ba(OH) 2 a v prípade štyroch solí v NaOH | tmavé prášky (rozpustné v alkáliách - Zn, nerozpustné v alkáliách - Fe) | CaCO3 poskytuje zrazeninu s oboma zásadami |
dať jednu zrazeninu, líšia sa farbou plameňa: K + - fialová, Na + - žltá |
nie sú žiadne zrážky; líšia sa správaním pri zahrievaní (NaNO 3 sa topí a potom sa rozkladá za uvoľnenia O 2, potom NO 2 | |||
8 . Prudko reaguje s vodou: P205 a CaO za vzniku H3P04 a Ca(OH)2, v tomto poradí:
P205 + 3H20 = 2H3P04, CaO + H20 = Ca(OH)2.
Látky (3) a (4) - Pb(NO 3) 2 a CaCl 2 - sa rozpúšťajú vo vode. Riešenia môžu navzájom reagovať nasledovne:
| Látky | 1. N 3 RO 4 | 2. Ca(OH)2, | 3. Pb(NO 3) 2 | 4.CaCl2 |
| 1. N 3 RO 4 | CaHPO 4 | PbHPO4 | CaHPO 4 | |
| 2. Ca(OH) 2 | SaNRO 4 | Pb(OH)2 | - | |
| 3. Pb(NO 3) 2 | PbNPO 4 | Pb(OH)2 | РbСl 2 | |
| 4. CaCl2 | CaHPO 4 | PbCl2 |
Roztok 1 (H3P04) teda pri interakcii vytvára zrazeniny so všetkými ostatnými roztokmi. Roztok 3 - Pb(NO 3) 2 tiež tvorí zrazeniny so všetkými ostatnými roztokmi. Látky: I-P205, II-CaO, III-Pb(N03)2, IV-CaCl2.
Vo všeobecnosti bude výskyt väčšiny zrážok závisieť od poradia, v ktorom sa roztoky vypúšťajú, a od nadbytku jedného z nich (vo veľkom nadbytku H 3 PO 4 sú rozpustné fosforečnany olova a vápenaté).
9.
Problém má niekoľko riešení, z ktorých dve sú uvedené nižšie.
A. Pridajte roztok síranu meďnatého do všetkých skúmaviek:
2NaOH + CuS04 = Na2S04 + Cu(OH)2 (modrá zrazenina);
Na2S + CuS04 = Na2S04 + CuS (čierna zrazenina);
NaCl + CuS04 (žiadne zmeny v zriedenom roztoku);
4NaI+2CuS04 = 2Na2S04 + 2Cul+I2 (hnedá zrazenina);
4NH 3 + CuSO 4 = Cu(NH 3) 4 SO 4 (modrý roztok alebo modrá zrazenina, rozpustná v nadbytku roztoku amoniaku).
b. Pridajte roztok dusičnanu strieborného do všetkých skúmaviek:
2NaOH + 2AgN03 = 2NaN03 + H20 + Ag20 (hnedá zrazenina);
Na2S + 2AgN03 = 2NaN03 + Ag2S (čierna zrazenina);
NaCl + AgN03 = NaN03 + AgCl (biela zrazenina);
NaI + AgN03 = NaN03 + AgI (žltá zrazenina);
2NH3 + 2AgNO3 + H20 = 2NH4NO3 + Ag20 (hnedá zrazenina).
Ag 2 O sa rozpúšťa v prebytku roztoku amoniaku: Ag 2 0 + 4NH 3 + H 2 O = 2OH.
10 . Na rozpoznanie týchto látok by všetky roztoky mali navzájom reagovať:
| Látky | 1. NaCl | 2.NH4C1 | 3. Ba(OH), | 4. NaOH | Výsledok všeobecného pozorovania |
| 1. NaCl | ___ | _ | _ | nebola pozorovaná žiadna interakcia | |
| 2.NH4CI | _ | X | NH 3 | NH 3 | v dvoch prípadoch sa uvoľní plyn |
| 3. Ba(OH) 2 | - | NH 3 | X | - | |
| 4. NaOH | - | NH 3 | - | X | v jednom prípade sa uvoľní plyn |
NaOH a Ba(OH) 2 je možné rozlíšiť podľa ich rôznych farieb plameňa (Na+ je žltý a Ba2+ je zelený).
11. Stanovte kyslosť roztokov pomocou indikátorového papierika:
1) kyslé prostredie -HCl, NH4C1, Pb(N03)2;
2) neutrálne médium - Na 2 SO 4, BaCl 2, AgNO 3;
3) alkalické prostredie - Na 2 CO 3, NaOH. Urobme si stôl.
Problém 9-1.
Na váhach sa vyvážia dve banky, do ktorých sa naleje 100 ml rovnakého roztoku kyseliny sírovej. Do jednej z baniek sa nakvapkal 1 g hliníka, ktorý sa úplne rozpustil. Aké množstvo uhličitanu horečnatého sa musí pridať do druhej banky, aby sa obnovila narušená rovnováha?
Aká by mala byť minimálna molárna koncentrácia kyseliny v použitom roztoku, aby bol tento záver jednoznačný? (10 bodov).
Problém 9-2.
Najstarší biely pigment, ktorý sa k nám dostal v maliarskych dielach, formálne pozostáva z dvoch príbuzných zlúčenín toho istého dvojmocného kovu; molárny pomer zlúčenín v pigmente je 1:2. Obe zlúčeniny sa rozpúšťajú v kyseline dusičnej, pričom jedna z nich neuvoľňuje plyn.
Keď sa 15,5 g pigmentu rozpustí v kyseline dusičnej, uvoľní sa 896 ml plynu (n.s.) s hustotou vodíka 22. Ak sa na výsledný roztok pôsobí nadbytkom roztoku síranu sodného, môže sa získať 18,18 g sedimentu. Nastavte zloženie pigmentu. (10 bodov)
Problém 9-3.
Chlorofyl je dôležitý pigment, ktorý zabezpečuje zelenú farbu listov rastlín a proces fotosyntézy. Keď sa spáli 89,2 mg chlorofylu v nadbytku kyslíka, vzniknú tieto štyri látky: 242 mg plynu, ktorý sýti nápoje, 64,8 mg tekutiny, ktorá tvorí základ týchto nápojov, 5,6 mg plynu, ktorý je najhojnejšie v zemská atmosféra a 4,00 mg bieleho prášku, čo je oxid kovu, v ktorom je počet protónov v jadre atómu 6-krát väčší ako počet elektrónov vo vonkajšej vrstve elektrónového obalu.
otázky:
a) Aké látky vznikali pri spaľovaní chlorofylu?
b) Aké chemické prvky obsahuje jeho molekula? Nájdite ich masy
c) Vypočítajte vzorec chlorofylu, berúc do úvahy, že jeho molekula obsahuje jeden atóm kovu.
d) Napíšte rovnicu spaľovacej reakcie chlorofylu.
e) Obsahuje chlorofyl chlór? Čo majú spoločné?
(10 bodov)
Problém 9-4.
Dostali ste zmes nasledujúcich suchých solí: síran amónny, síran meďnatý, síran zinočnatý a síran bárnatý. Okrem toho máte k dispozícii vodu, zriedené roztoky žieravého draslíka a kyseliny sírovej a potrebné laboratórne vybavenie.
Napíšte popis práce na oddelení zmesi a získaní pôvodných solí v ich čistej forme.
Napíšte rovnice reakcií, ktoré v tomto prípade vykonáte.
(10 bodov)
Urobte si zoznam minimálneho požadovaného vybavenia.
Štyri skúmavky obsahujú priehľadné roztoky štyroch látok s koncentráciou 0,1 mol/l. Je známe, že v týchto roztokoch možno nájsť katióny vodíka, zinku, bária a sodíka a chloridové, síranové a uhličitanové anióny. Je tiež známe, že chloridový ión je prítomný len v jednom roztoku.
1) Aké látky môžu byť v každej skúmavke? Je navrhovaná možnosť jediná? Vysvetlite svoj výber.
2) Popíšte postupnosť akcií, ktoré vám umožnia určiť, aká látka je v každej skúmavke bez toho, aby ste sa uchýlili k pomoci iných činidiel.
3) Napíšte rovnice reakcií, ktoré navrhujete, v molekulárnej a iónovej forme a uveďte znaky ich výskytu.
(10 bodov)
Spolu 50 bodov.
Halogenidy a halogenovodíkové kyseliny. Všetky halogenovodíky (ich všeobecný vzorec možno napísať ako NG) sú bezfarebné plyny so štipľavým zápachom a sú toxické. Veľmi dobre sa rozpúšťajú vo vode a dymia vo vlhkom vzduchu, pretože priťahujú vodnú paru vo vzduchu a vytvárajú hmlistý oblak.
Obrázok 93 ilustruje experiment, ktorý jasne ukazuje dobrú rozpustnosť chlorovodíka vo vode (za normálnych podmienok sa asi 500 jeho objemov rozpustí v jednom objeme vody).
Ryža. 93.
Rozpustenie chlorovodíka vo vode:
a - na začiatku experimentu; b - nejaký čas po tom, ako k nemu dôjde
Roztoky halogenovodíkov vo vode sú kyseliny, sú to HF - fluorovodíková, alebo fluorovodíková, kyselina, HCl - chlorovodíková, alebo chlorovodíková, HBr - kyselina bromovodíková, HI - kyselina jodovodíková. Ich schopnosť elektrolytickej disociácie s tvorbou vodíkových katiónov sa zvyšuje z HF na HI.
Najsilnejšou z halogenovodíkových kyselín je kyselina jodovodíková a najslabšou je kyselina fluorovodíková. Veľká chemická pevnosť H-F spojenia(preto kyselina fluorovodíková disociuje vo vode slabo) je spôsobená malou veľkosťou atómu F a teda malou vzdialenosťou medzi jadrami atómov vodíka a fluóru. Keď sa atómový polomer zväčšuje z F na I, tak sa zvyšuje vzdialenosť N-G Sila molekúl klesá a v dôsledku toho sa zvyšuje schopnosť elektrolytickej disociácie.
Technicky najvýznamnejšie sú chlorovodík a kyselina chlorovodíková. V priemysle sa chlorovodík vyrába syntézou z vodíka a chlóru:
H2 + Cl2 = 2 HCl.
V laboratórnych podmienkach sa na výrobu chlorovodíka používa reakcia uskutočnená zahrievaním (obr. 94):
Ryža. 94.
Získanie chlorovodíka
Nevratný výskyt tejto reakcie je uľahčený prchavosťou HCl.
Kyselina chlorovodíková je bezfarebná kvapalina, ktorá sa na vzduchu dymí a je o niečo ťažšia ako voda. Ide o typickú kyselinu, ktorá reaguje s kovmi, oxidmi kovov a hydroxidmi a soľami (uveďte rovnice pre zodpovedajúce reakcie a charakterizujte ich vo svetle teórie elektrolytickej disociácie a procesov oxidácie a redukcie tam, kde k tomu dochádza).
Kyselina chlorovodíková má široké využitie v priemysle (obr. 95).
Ryža. 95.
Aplikácia kyseliny chlorovodíkovej:
1 - čistenie povrchu kovov; 2 - spájkovanie; 3 - získavanie solí; 4 - výroba plastov a iných syntetických materiálov; 5 - príjem liekov; 6 - výroba farby
Soli halogenovodíkových kyselín. Halogénovodíkové kyseliny tvoria soli: fluoridy, chloridy, bromidy a jodidy. Chloridy, bromidy a jodidy mnohých kovov sú vysoko rozpustné vo vode.
Na stanovenie chloridových, bromidových a jodidových iónov v roztoku a ich rozlíšenie použite reakciu s dusičnanom strieborným AgNO 3 (obr. 96). V dôsledku reakcie chloridov (a samotnej kyseliny chlorovodíkovej) s týmto činidlom sa vyzráža biela syrová zrazenina chloridu strieborného AgCl, skrátená iónová rovnica tejto reakcie je napísaná takto:
Ag + + Cl - = AgCl↓.
Ryža. 96.
Kvalitatívne reakcie na halogenidové ióny (Cl -, Br -, I -)
Pri reakciách s kyselinou bromovodíkovou a jej soľami a s kyselinou jodovodíkovou a jej soľami vznikajú tiež zrazeniny, ale len žltej farby, ktoré sa líšia odtieňmi:
Laboratórny pokus č.26
Kvalitatívna reakcia na halogenidové ióny
Ale na rozpoznávanie kyseliny fluorovodíkovej a jej solí (fluoridov) je dusičnan strieborný ako činidlo nevhodný, pretože výsledný fluorid strieborný AgF je rozpustný vo vode. Na dôkaz prítomnosti fluoridových iónov F - v roztoku môžete použiť reakciu s iónmi vápnika Ca 2+, pretože fluorid vápenatý CaF 2 sa vyzráža (obr. 97).
Ryža. 97.
Kvalitatívna reakcia na fluoridový ión F -
Kyselina fluorovodíková dostala svoje meno vďaka svojej jedinečnej vlastnosti: pri interakcii s oxidom kremičitým, ktorý je súčasťou skla, sa zdá, že ju roztaví:
Si02 + 4HF = SiF4 + 2H20.
Táto reakcia sa používa na vytváranie nápisov a vzorov na skle. Na sklo sa nanesie tenká vrstva parafínu, do nej sa naškrabe vzor a potom sa produkt ponorí do roztoku kyseliny fluorovodíkovej. Tak napríklad litovský umelec M. Ciurlionis vytvoril okolo 30 umeleckých diel (obr. 98).
Ryža. 98.
Reprodukcie obrazov M. K. Ciurlionisa (1875-1911) z cyklu „Zima“. 1907
Halogény v prírode. Halogény existujú v prírode iba vo viazanom stave. Medzi nimi sú najčastejšie chlór (0,19 % hmotnosti zemskej kôry) a fluór (0,03 %).
Najdôležitejšou prírodnou zlúčeninou chlóru je halit NaCl (obr. 99), s ktorým ste sa podrobne zoznámili minulý rok. Halit sa ťaží banskými ložiskami kamennej soli – pevného chloridu sodného.
Ryža. 99.
Kamenná soľ
Okrem halitu sa nachádza prírodný chlorid draselný KCl. Ide o minerály sylvit (obr. 100) a sylvinit (zmes KCl a NaCl, ktorej zloženie vyjadruje vzorec KCl NaCl).
Ryža. 100.
Silvin
Prírodným minerálom fluóru je fluorit alebo kazivec CaF 2 (obr. 101).
Ryža. 101.
kazivec
Bróm a jód sú stopové prvky a netvoria vlastné minerály. Tieto prvky sú sústredené vo vodách oceánov a morí, vo vodách vrtných studní, ako aj v riasach (obr. 102).
Ryža. 102.
Morské riasy Kelp sú bohaté na jód
Nové slová a pojmy
- Halogenidy vodíka.
- Halogenovodíkové kyseliny: fluorovodíková alebo fluorovodíková, chlorovodíková alebo chlorovodíková, bromovodíková, jodovodíková.
- Halogenidy: fluoridy, chloridy, bromidy, jodidy. Kvalitatívne reakcie na halogenidové ióny.
- Prírodné halogénové zlúčeniny: halit, sylvín, sylvinit, fluorit.
