Анализ без дополнительных реагентов

9 заданий

Порядок сливания

Иногда нужно различить всего два раствора, которые реагируют друг с другом. В таком случае помогает порядок сливания: наблюдаемый результат может зависеть от того, какой раствор добавляют по каплям, а какой находится в избытке.

Так, если добавлять NaOH к \(\ce{AlCl3}\), сразу появляется белый осадок. При дальнейшем добавлении щёлочи он растворяется. Если, напротив, добавлять соль к избытку щёлочи, сначала образуется алюминат и осадка нет. Осадок появляется лишь тогда, когда соль оказывается в избытке.

Похожее различие наблюдают при смешении \(\ce{Na2CO3}\) и HCl. Если добавлять кислоту к карбонату, сначала образуется гидрокарбонат, поэтому газ появляется не сразу. При добавлении карбоната к кислоте газ выделяется сразу.

Порядок сливания также помогает различить \(\ce{ZnSO4}\) и NaOH, \(\ce{AgNO3}\) и \(\ce{NH3}\), \(\ce{CuSO4}\) и \(\ce{NH3}\), \(\ce{Hg(NO3)2}\) и KI, \(\ce{Na[Al(OH)4]}\) и HCl. Во всех этих случаях при изменении соотношения реагентов меняется состав продуктов или растворимость образовавшегося осадка.

scienceРеакции, зависящие от соотношения реагентов

\(\ce{AlCl3 + 3NaOH -> Al(OH)3 v + 3NaCl}\); \(\ce{Al(OH)3 + NaOH -> Na[Al(OH)4]}\) — при добавлении щёлочи к соли сначала образуется осадок гидроксида алюминия, который растворяется в избытке щёлочи.
\(\ce{Na2CO3 + HCl -> NaHCO3 + NaCl}\); \(\ce{NaHCO3 + HCl -> NaCl + CO2 ^ + H2O}\) — при добавлении кислоты к карбонату сначала образуется гидрокарбонат, а при дальнейшем добавлении кислоты выделяется газ.
\(\ce{AgNO3 + NH3 + H2O -> AgOH v + NH4NO3}\); \(\ce{2AgOH -> Ag2O + H2O}\); \(\ce{Ag2O + 4NH3 + H2O -> 2[Ag(NH3)2]OH}\) — при действии аммиака образуется неустойчивый гидроксид серебра, который превращается в оксид серебра; в избытке аммиака осадок растворяется.
\(\ce{Hg(NO3)2 + 2KI -> HgI2 v + 2KNO3}\); \(\ce{HgI2 + 2KI -> K2[HgI4]}\) — при добавлении иодида калия сначала образуется осадок иодида ртути, который растворяется в избытке иодида калия.

Окрашенные растворы как реактивы

Если среди исследуемых веществ есть окрашенные растворы, их сначала узнают по цвету, а затем используют для распознавания остальных растворов. Наблюдать при этом нужно не только цвет, но и образование осадка или газа.

Раствор \(\ce{CuSO4}\) имеет голубую окраску. С NaOH он образует голубой осадок, с избытком \(\ce{NH3}\) — синий раствор, с \(\ce{Na2S}\) — чёрный осадок, а с KI — осадок CuI и бурый раствор, окрашенный иодом.
Раствор \(\ce{FeCl3}\) имеет жёлтую окраску. С NaOH он образует бурый осадок, с KSCN — кроваво-красный раствор, с KI — бурый иод, а с \(\ce{Na2CO3}\) — осадок и газ.
Раствор \(\ce{KMnO4}\) имеет малиновую окраску. При действии восстановителей \(\ce{Na2SO3}\), \(\ce{FeSO4}\) и \(\ce{H2O2}\) она исчезает; KI также восстанавливает перманганат в кислой среде, но при этом образуется окрашенный иод.
Раствор \(\ce{K2Cr2O7}\) имеет оранжевую окраску. При добавлении щёлочи он желтеет, а при действии восстановителей в кислой среде зеленеет.

Помочь при распознавании может и изменение температуры. Смешение концентрированных кислоты и щёлочи заметно нагревает пробирку. Если исследуют твёрдое вещество, можно наблюдать и охлаждение при растворении \(\ce{NH4NO3}\) в воде.

edit_noteПять бесцветных и один голубой

Среди растворов \(\ce{CuSO4}\), NaOH, \(\ce{NH3}\), \(\ce{Na2S}\), KI и HCl сначала находят голубой раствор \(\ce{CuSO4}\). Затем его приливают к остальным пробам. С NaOH появляется голубой осадок; с \(\ce{NH3}\) выпадает осадок, который растворяется в избытке аммиака с образованием синего раствора; с \(\ce{Na2S}\) образуется чёрный осадок; с KI появляются осадок и бурая окраска раствора. С HCl заметных изменений почти нет, хотя при добавлении концентрированной соляной кислоты раствор может слегка позеленеть.

Различение одинаковых признаков

Один наблюдаемый признак не всегда позволяет установить состав вещества: белый осадок, бесцветный газ или помутнение могут появляться в разных реакциях. Поэтому после первого наблюдения признак проверяют другим опытом.

Если образовался осадок, отмечают его цвет и проверяют растворимость в избытке реагента, кислоте или аммиаке. Также наблюдают, темнеет ли он на свету, как галогениды серебра, или на воздухе, как \(\ce{Fe(OH)2}\) и \(\ce{Mn(OH)2}\).
Если выделился газ, проверяют его запах, действие на известковую воду и способность гореть. Запах помогает распознать \(\ce{SO2}\), \(\ce{H2S}\) и \(\ce{NH3}\).
Если изменилась окраска, выясняют, сохраняется ли она при разбавлении или нагревании.

edit_noteДва белых осадка

Осадки \(\ce{BaSO4}\) и \(\ce{BaCO3}\) имеют одинаковый белый цвет, но ведут себя по-разному в соляной кислоте: карбонат растворяется с выделением газа, а сульфат не растворяется. AgCl и \(\ce{Ag2SO4}\) также различаются по растворимости. Сульфат серебра заметно лучше растворяется в воде, особенно горячей, поэтому при достаточном разбавлении его осадок растворяется; AgCl остаётся в осадке.

boltПроверка обратным порядком сливания

Если возникло предположение, что в пробирке 3 находится карбонат, его можно проверить, прилив содержимое пробирки 3 к кислоте. При таком порядке сливания газ должен выделиться сразу. Дополнительный опыт помогает отличить верное объяснение от случайного совпадения признаков.

push_pinГлавное

Порядок сливания важен, если результат реакции зависит от соотношения реагентов. При добавлении NaOH к \(\ce{AlCl3}\) сначала выпадает осадок, который затем растворяется; при обратном порядке осадок появляется не сразу. Если добавлять HCl к \(\ce{Na2CO3}\), сначала образуется \(\ce{HCO3-}\) и газ не выделяется, а при добавлении карбоната к кислоте газ появляется сразу. Таким же образом различают пары \(\ce{AgNO3}\) и \(\ce{NH3}\), \(\ce{ZnSO4}\) и NaOH, \(\ce{CuSO4}\) и \(\ce{NH3}\), \(\ce{Hg^2+}\) и KI. Когда одного признака недостаточно, используют другие наблюдения: тепло нейтрализации, запах, растворимость осадка и окраску растворов \(\ce{CuSO4}\), \(\ce{KMnO4}\), \(\ce{K2Cr2O7}\) и \(\ce{FeCl3}\). Так можно различить даже два бесцветных раствора, которые реагируют только друг с другом.

Закрепите теорию: 9 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.