Практическое распознавание неизвестных

9 заданий

План и порции

Чтобы распознать неизвестное вещество, до начала работы составляют план: решают, какие пробы провести, в каком порядке и сколько вещества потребуется для каждой из них. Часть вещества, предназначенную для отдельной пробы, называют порцией. Одну порцию оставляют для предварительных наблюдений — определения цвета, запаха, растворимости, pH и окраски пламени. Другие порции используют для реакций, а запас сохраняют на случай повторения опыта.

Сначала проводят неразрушающие пробы — осматривают вещество, не изменяя его. Затем на отдельных небольших порциях проводят групповые пробы, которые позволяют проверить сразу несколько предположений о составе: исследуют растворимость в воде и кислотах, pH раствора и окраску пламени. После этого переходят к избирательным пробам, помогающим различить возможные компоненты, а в конце проводят подтверждающие пробы для проверки сделанного вывода. Пробы с кислотой и в пламени расходуют вещество, поэтому их не проводят на всей имеющейся пробе.

edit_noteБелый порошок

Порошок растворяется в воде; полученный раствор нейтрален.
Пламя окрашивается в жёлтый цвет. Это позволяет предположить присутствие натрия. Через кобальтовое стекло фиолетовая окраска не видна.
При добавлении \(\ce{BaCl2}\) образуется белый осадок, который не растворяется в HCl. Это указывает на сульфат-ион.
При нагревании с NaOH запах аммиака не обнаружен.
Присутствие натрия подтверждают реакцией с гексагидроксоантимонатом калия: образуется осадок.

По результатам проб предполагают, что вещество имеет формулу \(\ce{Na2SO4}\).

boltРазделение наблюдения и интерпретации

Фраза «выпал белый творожистый осадок, темнеющий на свету» описывает наблюдение. Фраза «это AgCl» представляет собой интерпретацию, то есть объяснение наблюдения. В лабораторном журнале их записывают в разных колонках: даже если объяснение окажется ошибочным, запись о самом опыте сохранится.

Интерпретация с учётом помех

Один и тот же признак может иметь несколько причин. Поэтому после записи наблюдения перечисляют возможные объяснения и выбирают следующую пробу так, чтобы исключить лишние.

При добавлении \(\ce{AgNO3}\) хлорид может образовать белый осадок. Осадки дают также карбонат и фосфат, но они имеют желтоватую окраску; в концентрированном растворе осадок может дать и сульфат. Подкисление \(\ce{HNO3}\) помогает исключить карбонат и фосфат. Сохранившийся осадок ещё не доказывает присутствия хлорида: бромид и иодид тоже образуют осадки с ионами серебра, но их окраска желтовата.
Если при добавлении кислоты выделяется газ, рассматривают возможность образования \(\ce{CO2}\), \(\ce{SO2}\), \(\ce{H2S}\) или \(\ce{NO2}\). Различить их помогают наблюдение за окраской и запахом газа, проба с известковой водой или перманганатом.
Жёлтая окраска пламени может указывать на натрий, но её способна вызвать и примесь натрия. Наблюдение через кобальтовое стекло помогает проверить, нет ли иной окраски пламени.

edit_noteДва объяснения одного опыта

Иодкрахмальная бумажка при соприкосновении с раствором посинела. Одна возможная причина — присутствие окислителя: \(\ce{Cl2}\), \(\ce{NO2^-}\) в кислоте, \(\ce{Fe^3+}\), \(\ce{Cu^2+}\) или \(\ce{H2O2}\). Другая причина — иод, уже находившийся в растворе. По одному наблюдению выбрать между этими объяснениями нельзя; нужен следующий опыт.

boltПравило двух реакций

Вывод о каждом ионе следует проверять двумя независимыми реакциями, причём хотя бы одна из них должна быть избирательной. Результат одной реакции служит основанием для предположения, а вторая помогает его проверить. Правило простое: одна реакция даёт лишь гипотезу, а вывод делают по двум независимым реакциям.

Окончательный вывод

В окончательном выводе указывают формулу вещества и наблюдения, на которых основано распознавание. Затем называют подтверждающие реакции и объясняют, какие другие вещества удалось исключить. Такая запись позволяет проверить не только ответ, но и ход рассуждения.

edit_noteОбразец вывода

«Вещество — \(\ce{(NH4)2SO4}\). Присутствие катиона \(\ce{NH4+}\) установлено по двум признакам: при нагревании со щёлочью выделяется газ, который окрашивает влажную красную лакмусовую бумажку в синий цвет; реактив Несслера образует бурый осадок. На анион \(\ce{SO4^2-}\) указывает белый осадок с \(\ce{BaCl2}\), нерастворимый в HCl. Вещество не является \(\ce{NH4Cl}\), поскольку в \(\ce{HNO3}\) оно не даёт осадка с \(\ce{AgNO3}\). Не подходит и \(\ce{(NH4)2CO3}\): при добавлении кислоты газ не выделяется».

boltПроверка обоснованности вывода

Спросите себя, могло ли другое вещество вызвать те же наблюдения. Если могло, выберите ещё одну пробу, которая позволит различить вещества.

push_pinГлавное

Практическое распознавание начинается с плана: нужно выбрать пробы, установить их порядок и отложить для каждой небольшую порцию вещества, сохранив запас. Во время опытов сначала записывают наблюдения — цвет, появление осадка или газа, запах, выделение тепла, — а затем объясняют их с учётом возможных помех. Предположение проверяют независимой реакцией и только после этого формулируют вывод. При необходимости ставят холостой опыт без исследуемого вещества и контрольный опыт с веществом известного состава: они помогают проверить результаты проб. Разделение наблюдения и его объяснения не позволяет принять один признак за окончательное доказательство.

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