Качественные реакции на неорганические вещества и ионы
Таблица. Качественные реакции на анионы
| Анион | Реактив | Наблюдаемая реакция |
| SO42- | соли Ва2+ | Выпадение белого осадка BaSO4 |
| NO3— | добавить конц. H2SO4 и Сu, нагреть | Образование голубого раствора (ионы Сu2+), выделение газа бурого (NO2) |
| РО43- | ионы Ag+ | Выпадение светло-желтого осадка в нейтральной среде:
ЗАg+ + РO43- = Аg3РO4 |
| СrO42- | ионы Ва2+ | Выпадение желтого осадка:
Ва2+ + СrO42- = BaCrO4 |
| S2- | ионы Рb2+ | Выпадение черного осадка:
Pb2+ + S2- = PbS |
| СО32- | ионы Са2+ | выпадение белого осадка СаСО3 |
| CO2 | известковая вода Са(ОН)2 | Выпадение белого осадка и его растворение при пропускании СO2:
Са(ОН)2 + СO2 = СаСО3+Н2O СаСО3 + СO2 + Н2O = Са(НСO3)2 |
| SO32- | ионы Н+ | Появление запаха SO2:
2Н+ + SO32- = Н2O + SO2 Сернистый газ обесцвечивает бромную воду. |
| F— | ионы Са2+ | Выпадение белого осадка:
Са2+ + 2F— = CaF2 |
| Cl— | ионы Аg+ | Выпадение белого творожистого осадка:
Аg+ + Cl— = AgCl |
| Br— | ионы Аg+ | Выпадение светло-желтого осадка:
Ag+ + Br— = AgBr осадок темнеет на свету |
| I— | ионы Аg+ | Выпадение желтого осадка:
Аg+ + I— = АgI осадок темнеет на свету |
| ОН— | индикаторы: лакмус
фенолфталеин |
синее окрашивание
малиновое окрашивание |
Таблица. Качественные реакции на катионы
| Катион | Реактив | Наблюдаемая реакция |
| Li+ | Пламя | Карминово-красное окрашивание |
| Na+ | Пламя | Желтое окрашивание |
| K+ | Пламя | Фиолетовое окрашивание |
| Ca2+ | Пламя | Кирпично-красное окрашивание |
| Sr2+ | Пламя | Карминово-красное окрашивание |
| Ba2+ | 1) Пламя
2) Ион SO42- |
1) Желто-зеленое окрашивание
2) Выпадение белого осадка BaSO4 |
| Cu2+ | 1) Вода
2) Ионы ОН— |
1) Растворы солей Сu2+ имеют голубую окраску
2) Голубой осадок Cu(OH)2 |
| Pb2+ | Ион S2- | Выпадение черного осадка: PbS |
| Ag+ | Ион Cl— | Выпадение белого осадка:
Аg+ + Cl— = AgCl |
| Fe2+ | Красная кровяная соль, K3[Fe(CN)6] | Выпадение синего осадка KFe[Fe(CN)6] |
| Fe3+ | 1) Желтая кровяная соль, K4[Fe(CN)6] 2) Роданид-ион SCN— |
1) Выпадение синего осадка: KFe[Fe(CN)6]
2) Появление ярко-красного окрашивания |
| Al3+ | Щелочь (амфотерные свойства гидроксида) | Выпадение белого осадка гидроксида алюминия при добавлении первых порций щелочи и его растворение при дальнейшем добавлении. |
| NH4+ | Щелочь при нагревании | Запах аммиака NH3 и окрашивание влажного лакмуса в синий цвет |
| H+ | Индикаторы: лакмус, метилоранж | Красное окрашивание (кислая среда) |
Таблица. Качественные реакции на газы
| Газ | Качественная реакция |
| Водород, H2 | Хлопок при поднесении горящей лучинки к источнику водорода |
| Азот, N2 | Горящая лучинка тухнет в атмосфере азота. При пропускании через раствор Ca(OH)2 осадок не выпадает |
| Кислород, O2 | Тлеющая лучинка ярко загорается в атмосфере кислорода |
| Озон, O3 | Взаимодействие озона с раствором иодидов с выпадением кристаллического иода I2 в осадок:
2KI + O3 + H2O = 2KOH + I2↓ + O2↑ |
| Хлор, Сl2 | При взаимодействии хлора с растворами иодидов в осадок выпадает желтый осадок йода I2:
2KI + Cl2 = 2KCl + I2↓ |
| Аммиак, NH3 | Резкий запах; влажный лакмус синеет. Реакция аммиака с хлороводородом («дым» без огня):
NH3 + HCl = NH4Cl |
| Углекислый газ, CO2 | Тлеющая лучинка гаснет в атмосфере углекислого газа. Пропускание углекислого газа через известковую воду Ca(OH)2: Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3↓ + H2O Дальнейшее пропускание приведет к растворению осадка: CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2 |
| Оксид азота (II), NO | Оксид азота (II) очень чувствителен к кислороду воздуха, потому на воздухе буреет, окисляясь до оксида азота (IV) NO2:
2NO+ O2 = 2NO2 |
| Сернистый газ, SO2 | Обесцвечивание бромной воды и раствора перманганата калия |
| Сероводород, H2S | Чёрный осадок сульфида при пропускании через раствор соли меди или свинца |
Химические свойства озона
Озон – сильнейший
окислитель (сильнее
кислорода, но слабее фтора)
за счет образования очень реакционноспособного
атомарного кислорода по реакции О3
→ О2
+ О (ат.)
Он окисляет все
металлы, кроме Au
и Pt
и большинство неметаллов. После некоторого
поверхностного окисления довольно
хорошо противостоят
воздействию озона Cu, Ni, Sn а также
безуглеродистые сплавы железа с 25 %
хрома.
В реакциях с озоном
очень часто выделяется кислород.
1) Взаимодействует
с неметаллами, окисляя
их до высших оксидов
Cl2
+ О3
→ Cl2O7
+ O2
С + О3
→ CO2
+ O2
2) Взаимодействует с металлами
Ag
+ О3
→ Ag2O
+ O2
3) Взаимодействует
с оксидами (низшие
переводит в высшие)
NO
+ О3
→ N2O5
+ O2 кислород
окисляет NO
только до NO2:
NO
+ O2
→ NO2
4) Взаимодействует
с сульфидами, селенидами и теллуридами,
переводя
их в сульфаты, селенаты и теллураты
PbS
+ О3
→ PbSO4
+ O2 обесцвечивание
5) Качественная реакция на озон – йодокрахмальная реакция
KJ
+ О3
+ H2O→
J2
+ KOH
+ O2
Бумажка, смоченная
в раствор KJ
и крахмала синеет в присутствии озона.
Каучук и резина
под действием озона очень быстро
рассыпаются в порошок. Многие горючие
органические вещества (спирты, кетоны,
углеводороды и т. д.) при соприкосновении
с озоном воспламеняются или взрываются.
Получение озона
Озон образуется
по реакции: 3О2
Combin 2О3
= 285 кДж/моль
– эта реакция
эндотермическая, и для нее ∆G
> 0, т.е. самопроизвольно она протекать
не может, для этого требуется большое
количество энергии.
1) Получают из
кислорода или воздуха в озонаторах под
действием тихого электрического разряда
(без искры). Максимальная
концентрация озона при этом составляет
10 – 12 %. Далее смесь сжижают глубоким
охлаждением. Сжижается O3
легче, чем O2,
и потому их несложно разделить.
2) Образуется
при взаимодействии фтора с водой (в
очень небольших количествах)
F2
+ H2O
→ HF
+ O3
Применение озона
Применение озона
обусловлено его специфическими
химическими свойствами — способностью
к окислению, дезинфекции и бактерицидным
свойствам, а также возможностью резкого
ускорения реакций горения и достижения
в них очень высоких температур.
1. Для обеззараживания
питьевой воды и очистки сточных вод;
2. В пищевой
промышленности как бактерицидное
средство на холодильниках продуктов,
консервных и пивоваренных заводах;
3. Для отбеливания
бумаги, соломы, льна, масел и др., а также
широко применяется в производстве
ванилина, камфары, жирных кислот и других
продуктов;
4. Как окислитель
ракетного топлива в ракетно-космической
технике.
Пероксид водорода h2o2 История открытия пероксида водорода
Пероксид (перекись)
водорода H2O2
открыл в 1818 г. Луи Жак Тенар (фр.), действуя
сильно охлажденной соляной кислотой
на пероксид бария, и дал ему название
«окисленная вода».
Строение молекулы h2o2
Н – О ;sup 5( -– О
;sup 5( -–Н
Молекула пероксида
водорода состоит из двух групп ОН,
связанных пероксидным
мостиком О–О, характерным для всех
пероксидов. Небольшая прочность связи
О–О обуславливает неустойчивость
молекулы H2O2.
Пространственное
строение молекулы обусловлено взаимным
отталкиванием между неподеленными
электронными парами кислорода и
электронами связи О–Н.
Молекула не плоская
и более полярна, чем Н2О:
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- Курс
Меня зовут Быстрицкая Вера Васильевна.
Я репетитор по Химии
![[[pictureof]]](https://dist-tutor.info/s3/dist-tutor/user/20094/ava/thumbnails/mQ6siSVtAT1Szar.jpg)
Вам нужны консультации по Химии по Skype?
Если да, подайте заявку. Стоимость договорная.
Чтобы закрыть это окно, нажмите «Нет».
ПОЛУЧЕНИЕ И РАСПОЗНАВАНИЕ Н2, О2, СО2, NН3
КАЧЕСТВЕННЫЕ РЕАКЦИИ НА ДРУГИЕ НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА
КАЧЕСТВЕННАЯ РЕАКЦИЯ НА АММИАК NH3
1.Почернение бумажки, смоченной в растворе соли ртути (I) Hg2+:
Hg2Cl2 + 2NH3 = Hg(NH2)Cl + Hg + NH4Cl
Бумажка чернеет из-за выделения мелкодисперсной ртути.
2. Взаимодействие аммиака с щелочным раствором тетраиодомеркурата (II) калия K2[HgI4] (реактив Несслера):
2K2[HgI4] + NH3 + 3KOH = [Hg2N]I · H2O↓ + 7KI + 2H2O
Комплекс [Hg2N]I · H2O бурого цвета (цвет ржавчины) выпадает в осадок.
Две последние реакции являются самыми надежными на аммиак.
3. Реакция аммиака с хлороводородом («дым» без огня):
NH3 + HCl = NH4Cl
КАЧЕСТВЕННАЯ РЕАКЦИЯ НА ФОСГЕН (хлорокись углерода, карбонил хлорид) COCl2
Испускание белого «дыма» от бумажки, смоченной в растворе аммиака:
COCl2 + 4NH3 = (NH2) ₂CO + 2NH4Cl
КАЧЕСТВЕННАЯ РЕАКЦИЯ НА УГАРНЫЙ ГАЗ (моноксид углерода) CO
Помутнение раствора при пропускании угарного газа в раствор хлорида палладия (II):
PdCl2 + CO + H2O = CO2↑ + 2HCl + Pd↓
КАЧЕСТВЕННАЯ РЕАКЦИЯ НА ОКСИД АЗОТА NO
Оксид азота (II) очень чувствителен к кислороду воздуха, потому на воздухе буреет, окисляясь до оксида азота (IV) NO2:
2NO + O2 = 2NO2
КАЧЕСТВЕННАЯ РЕАКЦИЯ НА АЗОТ N2
1. Тушение горящей лучинки в атмосфере азота.
2. При пропускании в раствор Ca(OH)2 осадок не выпадает.
КАЧЕСТВЕННАЯ РЕАКЦИЯ НА ОЗОН O3
Взаимодействие озона с раствором иодидов с выпадением кристаллического иода I
КАЧЕСТВЕННЫЕ РЕАКЦИИ НА ИОНЫ
Цвета некоторых неорганических соединений.
Для успешного выполнения заданий ЕГЭ требуется помнить внешний вид и цвета соединений. Проще всего их запомнить, один раз увидев. Ниже приводятся фотографии наиболее «популярных» соединений. В подписях под картинками указаны те цвета, которыми в ЕГЭ чаще всего обозначают эти вещества.
| Соединения меди | |
 |
 |
Металлическая медь,  (красный или золотисто-красный) |
Оксид меди (II),  (чёрный порошок) |
 |
 |
Медный купорос,  (синее кристаллическое вещество) |
Малахит,  (сине-зелёный осадок) |
 |
|
Гидроксид меди (II),  (синий студенистый осадок) |
|
| Соединения железа | |
 |
|
Оксид железа (III),  (красный порошок) |
|
| Соединения хрома | |
 |
 |
Оксид хрома (III),  (зелёный порошок) |
Оксид хрома (VI),  (Красные кристаллы) |
 |
 |
Дихромат калия,  (оранжевый порошок или раствор) |
Хромат калия,  (жёлтый порошок или раствор) |
| Соединения серебра | |
 |
 |
Хлорид серебра,  (белый творожистый осадок) |
Бромид серебра,  (бледно-желтый творожистый осадок) |
 |
 |
Йодид серебра,  (желтый творожистый осадок) |
Фосфат серебра,  (жёлтый осадок) |
| Соединения марганца | |
 |
 |
Перманганат калия,  (фиолетовые кристаллы или раствор) |
Манганат калия,  (зелёный раствор или кристаллы) |
 |
 |
Диоксид марганца,  (чёрно-коричневый порошок) |
Сульфат марганца (II),  (бледно-розовый порошок или раствор) |
| Прочие вещества | |
 |
 |
Диоксид азота,  (бурый газ) |
Бром,  (коричневая жидкость с красными парами) |
 |
 |
Йод,  (серо-коричневые кристаллы с фиолетовыми парами) |
Сера,  (жёлтый порошок) |
 |
 |
Красный фосфор,  (красный порошок) |
Белый фосфор,  (бледно-жёлтое воскообразное вещество) |
Если вам понравился наш материал — записывайтесь на курсы подготовки к ЕГЭ по химии онлайн
Спасибо за то, что пользуйтесь нашими материалами.
Информация на странице «Цвета некоторых неорганических соединений.» подготовлена нашими авторами специально, чтобы помочь вам в освоении предмета и подготовке к экзаменам.
Чтобы успешно сдать необходимые и поступить в ВУЗ или колледж нужно использовать все инструменты: учеба, контрольные, олимпиады, онлайн-лекции, видеоуроки, сборники заданий.
Также вы можете воспользоваться другими материалами из разделов нашего сайта.
Публикация обновлена:
09.03.2023
4.1.4. Качественные реакции на неорганические вещества и ионы.
Представим себе такую ситуацию:
Вы работаете в лаборатории и решили провести какой-либо эксперимент. Для этого вы открыли шкаф с реактивами и неожиданно увидели на одной из полок следующую картину. У двух баночек с реактивами отклеились этикетки, которые благополучно остались лежать неподалеку. При этом установить точно какой банке соответствует какая этикетка уже невозможно, а внешние признаки веществ, по которым их можно было бы различить, одинаковы.
В таком случае проблема может быть решена с использованием, так называемых, качественных реакций.
Качественными реакциями называют такие реакции, которые позволяют отличить одни вещества от других, а также узнать качественный состав неизвестных веществ.
Например, известно, что катионы некоторых металлов при внесении их солей в пламя горелки окрашивают его в определенный цвет:
Данный метод может сработать только в том случае, если различаемые вещества по разному меняют цвет пламени, или же одно из них не меняет цвет вовсе.
Но, допустим, как назло, вам определяемые вещества цвет пламени не окрашивают, или окрашивают его в один и тот же цвет.
В этих случаях придется отличать вещества с применением других реагентов.
В каком случае мы можем отличить одно вещество от другого с помощью какого-либо реагента?
Возможны два варианта:
- Одно вещество реагирует с добавленным реагентом, а второе нет. При этом обязательно, должно быть ясно видно, что реакция одного из исходных веществ с добавленным реагентом действительно прошла, то есть наблюдается какой-либо ее внешний признак — выпадал осадок, выделился газ, произошло изменение цвета и т.п.
Например, нельзя отличить воду от раствора гидроксида натрия с помощью соляной кислоты, не смотря на то, что щелочи с кислотами прекрасно реагируют:
NaOH + HCl = NaCl + H2O
Связано это с отсутствием каких-либо внешних признаков реакции. Прозрачный бесцветный раствор соляной кислоты при смешении с бесцветным раствором гидроксида образует такой же прозрачный раствор:
Но зато, можно воду от водного раствора щелочи можно различить, например, с помощью раствора хлорида магния – в данной реакции выпадает белый осадок:
2NaOH + MgCl2 = Mg(OH)2 ↓+ 2NaCl
2) также вещества можно отличить друг от друга, если они оба реагируют с добавляемым реагентом, но делают это по-разному.
Например, различить раствор карбоната натрия от раствора нитрата серебра можно с помощью раствора соляной кислоты.
с карбонатом натрия соляная кислота реагирует с выделением бесцветного газа без запаха — углекислого газа (СО2):
2HCl + Na2CO3 = 2NaCl + H2O + CO2↑
а с нитратом серебра с образованием белого творожистого осадка AgCl
HCl + AgNO3 = HNO3 + AgCl↓
Ниже в таблицах представлены различные варианты обнаружения конкретных ионов:
Качественные реакции на катионы
| Катион | Реактив | Признак реакции |
| Ba2+ | SO42- |
Выпадение белого осадка, не растворимого в кислотах: Ba2+ + SO42- = BaSO4↓ |
| Cu2+ |
1) OH− 2) S2- |
1) Выпадение осадка голубого цвета: Cu2+ + 2OH− = Cu(OH)2↓ 2) Выпадение осадка черного цвета: Cu2+ + S2- = CuS↓ |
| Pb2+ | S2- |
Выпадение осадка черного цвета: Pb2+ + S2- = PbS↓ |
| Ag+ | Cl− |
Выпадение белого осадка, не растворимого в HNO3, но растворимого в аммиаке NH3·H2O: Ag+ + Cl− → AgCl↓ |
| Fe2+ |
1) OH− 2) Гексацианоферрат (III) калия (красная кровяная соль) K3[Fe(CN)6] |
1) Выпадение белого осадка, зеленеющего на воздухе: Fe2+ + 2OH− = Fe(OH)2↓ 2) Выпадение синего осадка (турнбулева синь): K+ + Fe2+ + [Fe(CN)6]3- = KFe[Fe(CN)6]↓ |
| Fe3+ |
1) OH− 2) Гексацианоферрат (II) калия (желтая кровяная соль) K4[Fe(CN)6] 3) Роданид-ион SCN− |
1) Выпадение осадка бурого цвета: Fe3+ + 3OH− = Fe(OH)3↓ 2) Выпадение синего осадка (берлинская лазурь): K+ + Fe3+ + [Fe(CN)6]4- = KFe[Fe(CN)6]↓ 3) Появление интенсивно-красного (кроваво-красного) окрашивания: Fe3+ + 3SCN− = Fe(SCN)3 |
| Al3+ | Щелочь (амфотерные свойства гидроксида) |
Выпадение белого осадка гидроксида алюминия при приливании небольшого количества щелочи: OH− + Al3+ = Al(OH)3 и его растворение при дальнейшем приливании: Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4] |
| NH4+ | OH−, нагрев |
Выделение газа с резким запахом: NH4+ + OH− = NH3↑ + H2O Посинение влажной лакмусовой бумажки |
| H+ (кислая среда) |
Индикаторы: − лакмус − метиловый оранжевый |
Красное окрашивание |
Качественные реакции на анионы
| Анион | Воздействие или реактив | Признак реакции. Уравнение реакции |
| SO42- | Ba2+ |
Выпадение белого осадка, не растворимого в кислотах: Ba2+ + SO42- = BaSO4↓ |
| NO3− |
1) Добавить H2SO4 (конц.) и Cu, нагреть 2) Смесь H2SO4 + FeSO4 |
1) Образование раствора синего цвета, содержащего ионы Cu2+, выделение газа бурого цвета (NO2) 2) Возникновение окраски сульфата нитрозо-железа (II) [Fe(H2O)5NO]2+. Окраска от фиолетовой до коричневой (реакция «бурого кольца») |
| PO43- | Ag+ |
Выпадение светло-желтого осадка в нейтральной среде: 3Ag+ + PO43- = Ag3PO4↓ |
| CrO42- | Ba2+ |
Выпадение желтого осадка, не растворимого в уксусной кислоте, но растворимого в HCl: Ba2+ + CrO42- = BaCrO4↓ |
| S2- | Pb2+ |
Выпадение черного осадка: Pb2+ + S2- = PbS↓ |
| CO32- |
1) Ca2+ 2) H+ |
1) Выпадение белого осадка, растворимого в кислотах: Ca2+ + CO32- = CaCO3↓ 2) Выделение бесцветного газа («вскипание»), вызывающее помутнение известковой воды: CO32- + 2H+ = CO2↑ + H2O Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3↓ + H2O |
| CO2 | Известковая вода Ca(OH)2 |
Выпадение белого осадка и его растворение при дальнейшем пропускании CO2: Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3↓ + H2O CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2 |
| SO32- | H+ |
Выделение газа SO2 с характерным резким запахом (SO2): 2H+ + SO32- = H2O + SO2↑ |
| F− | Ca2+ |
Выпадение белого осадка: Ca2+ + 2F− = CaF2↓ |
| Cl− | Ag+ |
Выпадение белого творожистого осадка, не растворимого в HNO3, но растворимого в NH3·H2O(конц.): Ag+ + Cl− = AgCl↓ AgCl + 2(NH3·H2O) = [Ag(NH3)+ + Cl− + 2H2O |
| Br− | Ag+ | Выпадение светло-желтого осадка, не растворимого в HNO3:
Ag+ + Br− = AgBr↓ (осадок темнеет на свету) |
| I− | Ag+ | Выпадение желтого осадка, не растворимого в HNO3 и NH3·H2O(конц.):
Ag+ + I− = AgI↓ (осадок темнеет на свету) |
| OH− (щелочная среда) |
Индикаторы: — лакмус — фенолфталеин |
— синее окрашивание — малиновое окрашивание |
Качественные реакции на неорганические вещества и ионы
Таблица. Качественные реакции на анионы
| Анион | Реактив | Наблюдаемая реакция |
| SO42- | соли Ва2+ | Выпадение белого осадка BaSO4 |
| NO3— | добавить конц. H2SO4 и Сu, нагреть | Образование голубого раствора (ионы Сu2+), выделение газа бурого (NO2) |
| РО43- | ионы Ag+ | Выпадение светло-желтого осадка в нейтральной среде:
ЗАg+ + РO43- = Аg3РO4 |
| СrO42- | ионы Ва2+ | Выпадение желтого осадка:
Ва2+ + СrO42- = BaCrO4 |
| S2- | ионы Рb2+ | Выпадение черного осадка:
Pb2+ + S2- = PbS |
| СО32- | ионы Са2+ | выпадение белого осадка СаСО3 |
| CO2 | известковая вода Са(ОН)2 | Выпадение белого осадка и его растворение при пропускании СO2:
Са(ОН)2 + СO2 = СаСО3+Н2O СаСО3 + СO2 + Н2O = Са(НСO3)2 |
| SO32- | ионы Н+ | Появление запаха SO2:
2Н+ + SO32- = Н2O + SO2 Сернистый газ обесцвечивает бромную воду. |
| F— | ионы Са2+ | Выпадение белого осадка:
Са2+ + 2F— = CaF2 |
| Cl— | ионы Аg+ | Выпадение белого творожистого осадка:
Аg+ + Cl— = AgCl |
| Br— | ионы Аg+ | Выпадение светло-желтого осадка:
Ag+ + Br— = AgBr осадок темнеет на свету |
| I— | ионы Аg+ | Выпадение желтого осадка:
Аg+ + I— = АgI осадок темнеет на свету |
| ОН— | индикаторы: лакмус
фенолфталеин |
синее окрашивание
малиновое окрашивание |
Таблица. Качественные реакции на катионы
| Катион | Реактив | Наблюдаемая реакция |
| Li+ | Пламя | Карминово-красное окрашивание |
| Na+ | Пламя | Желтое окрашивание |
| K+ | Пламя | Фиолетовое окрашивание |
| Ca2+ | Пламя | Кирпично-красное окрашивание |
| Sr2+ | Пламя | Карминово-красное окрашивание |
| Ba2+ | 1) Пламя
2) Ион SO42- |
1) Желто-зеленое окрашивание
2) Выпадение белого осадка BaSO4 |
| Cu2+ | 1) Вода
2) Ионы ОН— |
1) Растворы солей Сu2+ имеют голубую окраску
2) Голубой осадок Cu(OH)2 |
| Pb2+ | Ион S2- | Выпадение черного осадка: PbS |
| Ag+ | Ион Cl— | Выпадение белого осадка:
Аg+ + Cl— = AgCl |
| Fe2+ | Красная кровяная соль, K3[Fe(CN)6] | Выпадение синего осадка KFe[Fe(CN)6] |
| Fe3+ | 1) Желтая кровяная соль, K4[Fe(CN)6] 2) Роданид-ион SCN— |
1) Выпадение синего осадка: KFe[Fe(CN)6]
2) Появление ярко-красного окрашивания |
| Al3+ | Щелочь (амфотерные свойства гидроксида) | Выпадение белого осадка гидроксида алюминия при добавлении первых порций щелочи и его растворение при дальнейшем добавлении. |
| NH4+ | Щелочь при нагревании | Запах аммиака NH3 и окрашивание влажного лакмуса в синий цвет |
| H+ | Индикаторы: лакмус, метилоранж | Красное окрашивание (кислая среда) |
Таблица. Качественные реакции на газы
| Газ | Качественная реакция |
| Водород, H2 | Хлопок при поднесении горящей лучинки к источнику водорода |
| Азот, N2 | Горящая лучинка тухнет в атмосфере азота. При пропускании через раствор Ca(OH)2 осадок не выпадает |
| Кислород, O2 | Тлеющая лучинка ярко загорается в атмосфере кислорода |
| Озон, O3 | Взаимодействие озона с раствором иодидов с выпадением кристаллического иода I2 в осадок:
2KI + O3 + H2O = 2KOH + I2↓ + O2↑ |
| Хлор, Сl2 | При взаимодействии хлора с растворами иодидов в осадок выпадает желтый осадок йода I2:
2KI + Cl2 = 2KCl + I2↓ |
| Аммиак, NH3 | Резкий запах; влажный лакмус синеет. Реакция аммиака с хлороводородом («дым» без огня):
NH3 + HCl = NH4Cl |
| Углекислый газ, CO2 | Тлеющая лучинка гаснет в атмосфере углекислого газа. Пропускание углекислого газа через известковую воду Ca(OH)2: Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3↓ + H2O Дальнейшее пропускание приведет к растворению осадка: CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2 |
| Оксид азота (II), NO | Оксид азота (II) очень чувствителен к кислороду воздуха, потому на воздухе буреет, окисляясь до оксида азота (IV) NO2:
2NO+ O2 = 2NO2 |
| Сернистый газ, SO2 | Обесцвечивание бромной воды и раствора перманганата калия |
| Сероводород, H2S | Чёрный осадок сульфида при пропускании через раствор соли меди или свинца |
Пособие-репетитор по химии
Продолжение. Cм. в № 22/2005; 1, 2, 3, 5, 6, 8, 9, 11, 13, 15, 16, 18, 22/2006;
3, 4, 7, 10, 11, 21/2007;
2, 7, 11, 18, 19, 21/2008;
1/2009
ЗАНЯТИЕ 28
10-й класс (первый год обучения)
Водород. Пероксид водорода
П л а н
1.
Положение кислорода в таблице Д.И.Менделеева,
строение атома.
2. Происхождение названия.
3. Аллотропия кислорода.
4. Кислород (дикислород): физические и
химические свойства, получение, значение.
5. Озон (трикислород): физические и химические
свойства, нахождение в природе, получение и
значение.
6. Вода: строение молекулы, физические и
химические свойства, аномалии воды.
Кислород находится в главной подгруппе VI
группы периодической системы. Он относится к
халькогенам («образующие руды»). Электронная
формула атома кислорода 1s22s2p4,
это р-элемент. Кислород является наиболее
электроотрицательным элементом после фтора и
проявляет высокую окислительную способность.
Кислород проявляет постоянную валентность,
равную двум (на втором энергетическом уровне
отсутствует d-подуровень, поэтому невозможен
переход атома кислорода в возбужденное
состояние). Устойчивая степень окисления
кислорода в соединениях –2, редко возможны
степени окисления +2 (оксид фтора) и –1 (пероксиды),
например:
Природный кислород cостоит из трех изотопов: 16О
(основная часть), 17О и 18О
(незначительные примеси). Кислород проявляет
типичные неметаллические свойства, образует
соединения со всеми элементами, кроме гелия,
неона и аргона.
Название кислороду дал А.Лавуазье, изучавший
его свойства. Поскольку кислород входит в состав
кислот, он назвал его oxygene, т.е. «образующий
кислоты» (от греч. oxys – кислый, gennao –
рождаю). Отсюда и русское «кислород», хотя это
название не совсем точно отражает
действительность, поскольку известны
бескислородные кислоты.
Кислород образует две аллотропные модификации:
дикислород (кислород О2) и трикислород (озон
О3).
К и с л о р о д
Простое вещество кислород является устойчивой
аллотропной модификацией этого элемента. Это газ
без цвета, вкуса и запаха. Тяжелее воздуха, в воде
мало растворим. Связь в молекуле ковалентная,
неполярная, двухцентровая. Жидкий кислород
голубого цвета, твердый – синего. Кислород
обладает магнитными свойствами – жидкий
кислород притягивается магнитом. Газообразный
кислород поддерживает горение и дыхание.
Простейшая качественная реакция – вспыхивание
тлеющей лучинки в атмосфере кислорода. Он
является составной частью воздуха (20,9 % по объему
или 23,2 % по массе). Убыль кислорода в атмосфере в
результате процессов горения, гниения и дыхания
компенсируется за счет фотосинтеза. При вдыхании
воздуха в легкие человека и животных кислород
связывается с гемоглобином крови и переносится в
клетки. Там происходит окисление органических
веществ кислородом; этот процесс обеспечивает
организм жизненной энергией. Кислород как
химический элемент входит в состав различных
природных соединений (вода, минеральные соли).
Кислород образует соединения со всеми
химическими элементами, кроме легких инертных
газов. Практически со всеми простыми веществами
(кроме фтора, хлора, золота и платиновых металлов)
кислород реагирует непосредственно. Реакции
кислорода с галогенами возможны, но требуют
особых условий (электрический разряд, очень
высокие температуры) и проходят с низким выходом.
Реакционная способность кислорода резко
возрастает при повышении температуры. Во всех
реакциях кислород играет роль окислителя.
H2 (+):
2H2 + O2 
2H2O.
O2 (+):
Металлы (+/–)*:
4Li + O2 = 2Li2O,
2Na + O2 = Na2O2,
2Cu + O2 2CuO,
Au, Pt не взаимодействуют.
Неметаллы (+/–):
S + O2 SO2,
с галогенами напрямую не взаимодействует.
Н2О (–).
Основные оксиды (+/–):
4FeO + O2 2Fe2O3,
2Na2O + O2 2Na2O2,
CuO + O2 
реакция не идет.
Кислотные оксиды (+/–):
2SO2 + O2 2SO3,
SO3 + O2 реакция не идет.
Основания (–).
Кислоты (–).
Соли (+/–):
4FeS2 + 11O2 2Fe2O3 + 8SO2,
NaNO3 + O2 реакция не идет.
Основные способы получения
кислорода.
• Ректификация воздуха (фракционная перегонка)
– метод основан на разнице температур кипения
азота и кислорода. При нагревании жидкого
воздуха первым переходит в газообразное
состояние азот (tкип. = –196 °С);
оставшаяся жидкость представляет собой в
основном кислород (tкип. = –183 °С).
• Электролиз водных растворов щелочей или
кислородсодержащих солей:
2H2O 
2H2
+ O2,
2CuSO4 + 2H2O 2Cu + O2 + 2H2SO4.
• Разложение пероксидов щелочных металлов (используется
для регенерации воздуха в замкнутых помещениях):
2K2O2 + 2CO2 = 2K2CO3
+ O2.
• Термическое разложение кислородсодержащих
веществ:
2KMnO4 K2MnO4
+ MnO2 + O2,
2NaNO3 2NaNO2
+ O2,
2HgO 2Hg + O2,
2KClO3 2KCl + 3O2,
2H2O2 
2H2O + O2,
2BaO2 2BaO + O2.
О з о н
Вторая аллотропная модификация кислорода –
озон (О3). Это неустойчивая аллотропная
форма. При нормальных условиях (н.у.) озон –
светло-синий газ с характерным запахом
«послегрозовой свежести», тяжелее воздуха,
токсичен. Жидкий озон имеет фиолетовый цвет,
твердый – черную окраску. Молекула озона полярна
(единственный пример полярной молекулы простого
вещества), имеет строение незавершенного
треугольника:
Озон малорастворим в воде, но его растворимость
значительно выше, чем растворимость в воде
кислорода. Он существует в верхних слоях
атмосферы, образуя «озоновый слой», защищающий
планету от губительных УФ-лучей. Разлагается под
действием УФ-излучения, катализаторов и оксидов
азота. Устойчив в смеси с кислородом
(озонированный кислород). Отделить озон от
кислорода можно сильным охлаждением их смеси
(озон сжижается раньше). Озон является сильным
окислителем, занимая промежуточное положение
между атомарным и молекулярным кислородом. Из
трех атомов кислорода в озоне роль окислителя
выполняет чаще всего только один, поэтому одним
из продуктов реакции обычно является
молекулярный кислород, например:
PbS + 2O3 = PbSO4 + O2,
NH3 + 3O3 = HNO2 + 3O2 + H2O,
2Ag + O3 = Ag2O + О2,
2KI + O3 + H2O = I2 + 2KOH + O2
(качественная реакция),
K + O3 = KO3,
2NO + O3 = N2O5.
В природных условиях озон образуется при
грозовых разрядах в атмосфере, а также
вырабатывается смолой хвойных деревьев. В
лабораторных условиях озон получают с
помощью специальных приборов – озонаторов.
Применяется для дезинфекции питьевой воды, для
отбеливания тканей, а также как реагент в
химическом синтезе.
В о д а
Вода, или оксид водорода (H2O), – важнейший
из природных оксидов, самое распространенное на
Земле вещество, единственное, встречающееся в
природе сразу в трех агрегатных состояниях. Вода
– основа жизни, и ее роль для жизнедеятельности
живых организмов трудно переоценить. Чистой воды
в природе не существует, ее получают перегонкой,
и такая вода, очищенная от примесей, называется
дистиллированной.
По своему строению молекула воды представляет
собой диполь, где на атоме кислорода
сконцентрирован частичный отрицательный заряд,
а на атомах водорода – частичный положительный:
Различными физико-химическими методами
исследований установлено наличие между
молекулами воды особого типа связей –
водородных. Этот факт объясняет многие аномалии
воды (плотность льда меньше, чем плотность воды в
жидком состоянии; слишком высокие для веществ с
подобной молярной массой температуры плавления
и кипения).
Плотность воды при 4 °С принимается равной 1
г/мл, поэтому для воды объем (в мл) равен массе (в
г).
В химическом отношении вода является очень
реакционноспособным веществом:
H2 (–).
O2 (–).
Металлы (+/–):
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2,
Ca + 2H2O = Сa(OH)2 + H2,
Cu + H2O реакция не идет.
Неметаллы (+/–):
C + H2O (пар) 
СО + Н2,
Cl2 + H2O HCl + НClO,
S + H2O реакция не идет,
N2 + H2O реакция не идет.
Н2О (–).
Основные оксиды (+/–):
Na2O + H2O = 2NaOH,
CuO + H2O реакция не идет.
Кислотные оксиды (+/–):
SO3 + H2O = H2SO4,
CO2 + H2O H2CO3,
SiO2 + H2O реакция не идет.
Основания (–).
Кислоты (–).
Соли (+/–):
Na2CO3 + 2HOH 
2NaOH + H2O + СO2,
CuCl2 + 2HOH
Cu(OH)2
+ 2HCl,
Al2S3 + 6HOH 2Al(OH)3 + 3H2S,
NaCl + HOH не
гидролизуется.
Вода является слабым электролитом, не
проявляет выраженных кислотно-основных и
окислительно-восстановительных свойств, но
обладает уникальной способностью вызывать
распад веществ на ионы – диссоциацию.
Тест по теме «Кислород. Озон.
Вода»
1.
Какое из перечисленных соединений позволяет
получить больший объем кислорода при
прокаливании равных количеств каждого из них?
а) Бертолетова соль;
б) марганцовка;
в) калийная селитра;
г) выделяются равные объемы кислорода.
2. С какими металлами кислород
непосредственно не взаимодействует?
а) Золото; б) серебро;
в) платина; г) медь.
3. Качественным реагентом для обнаружения
озона является:
а) нитрат калия; б) йодид калия;
в) хлорид калия; г) гидрид калия.
4. Ион кислорода О2– содержит
следующее число протонов и электронов:
а) 8р, 8е; б) 6р, 8е;
в) 8р, 10е; г) 10р, 8е.
5. В молекуле воды атомы связаны связью:
а) ковалентной неполярной;
б) ковалентной полярной;
в) ионной;
г) водородной.
6. Рассчитайте объем кислорода и объем
воздуха (в л), необходимые для сжигания 100 л
природного газа, содержащего 80% метана.
Содержание О2 в воздухе считать равным 21%.
а) 160; б) 762; в) 200; г) 100.
7. Выберите свойства, характеризующие озон.
а) Бесцветный; б) токсичный;
в) хороший окислитель; г) не имеет запаха.
8. Выберите свойства, характеризующие
молекулярный кислород.
а) Бесцветный; б) токсичный;
в) хороший окислитель; г) не имеет запаха.
9. Кислород можно получить электролизом:
а) раствора едкого натра;
б) раствора серной кислоты;
в) раствора хлорида натрия;
г) раствора сульфата натрия.
10. Число неспаренных электронов на внешнем
уровне атома кислорода равно:
а) 6; б) 4; в) 0; г) 2.
Ключ к тесту
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| а | а, в | б | в | б | а, б | б, в | а, в, г | а, б, г | г |
Задачи и упражнения на водород,
кислород и их соединения
Ц е п о ч к и п р е в р а щ е н и й
1.
Водород —> гидрид натрия —> водород —>
сероводород —> вода —> фосфин —> водород.
2. Перманганат калия —> кислород —> вода
—> кислород —> озон —> гидроксид калия —>
карбонат калия —> гидрокарбонат калия —>
углекислый газ.
1. При взрыве смеси хлора с
водородом образовался хлороводород, занимающий
при нормальных условиях (н.у.) объем 0,08 м3.
Найдите объемы газов, вступивших в реакцию.
Ответ. По 0,04 м3.
2. Плотность смеси хлора с водородом при
давлении 0,2 атм и температуре 27 °С равна 0,0894
г/л. Хлороводород, полученный при взрыве 100 л (н.у.)
такой смеси, растворили в 500 г 10%-го раствора
соляной кислоты. Найдите массовую долю кислоты в
полученном растворе.
Ответ. 17%.
3. Найдите массовые доли газов в смеси
кислорода и озона, если объемные доли
компонентов смеси равны между собой. Какова
относительная плотность такой смеси по воздуху?
Ответ. 40% и 60%; 1,38.
4. Воздух, находящийся в сосуде под
давлением 100 кПа и температуре 27 °С, содержит
5,11 л кислорода, 19,57 л азота, 1,25 л углекислого газа
и 1,25 л аргона. Определите, сколько атомов
кислорода содержится в сосуде.
Ответ. 3,07•1023.
5. Плотность смеси озона и кислорода по
гелию равна 10. Рассчитайте объемные доли газов в
этой смеси.
Ответ. По 50%.
6. Одно из кислородных соединений водорода
содержит 94,12% кислорода. Установите формулу
соединения.
Ответ. Пероксид водорода H2O2.
7. При полном разложении нитрата щелочного
металла масса выделившегося кислорода составила
8,2% от исходной массы нитрата. Установите формулу
нитрата.
Ответ. Нитрат цезия CsNO3.
1. Плотность смеси хлора с водородом
(н.у.) равна 0,25 г/л. Хлороводород, полученный при
взрыве 10 г такой смеси, пропустили через 10%-й
раствор соляной кислоты и получили ее 20%-й
раствор. Найдите массу полученного раствора.
Ответ. 61,1 г.
2. После нагревания 22,12 г перманганата калия
образовалось 21,16 г твердой смеси. Какой
максимальный объем хлора можно получить при
действии на образовавшуюся смесь 36,5%-м раствором
соляной кислоты (плотность 1,18 г/мл)? Какой объем
раствора кислоты при этом израсходуется?
Ответ. 6,496 л Cl2; 84,75 мл HCl.
3. В процессе синтеза триоксида серы из
сернистого газа и кислорода в замкнутом сосуде
давление в реакционной смеси упало на 20% (при
постоянной температуре). Определите состав
образовавшейся газовой смеси (в % по объему), если
в исходной смеси содержалось 50% диоксида серы по
объему.
Решение
Уравнение реакции:
2SO2 + O2 2SO3.
Пусть в исходной смеси было 1 моль SO2 (50%) и 1
моль O2 (50%).
Пусть прореагировало х моль O2, тогда
по уравнению реакции 
(SO2) = 2 х моль, (SO3) = 2 х моль.
По условию давление в смеси уменьшилось на 20%,
следовательно, суммарное количество вещества
образовавшейся смеси также уменьшилось на 20%.
Тогда
(обр.
смеси) = (исх.
смеси) – ((исх.
смеси)•0,2) = 2 – 0,4 = 1,6 моль.
Полученная смесь состоит из образовавшегося SO3,
остатка SO2 и остатка O2:
1,6 = 2x + (1 – 2х) + (1 – х),
х = 0,4 моль.
Тогда в образовавшейся смеси:
(SO3)
= 2x = 0,8 моль,
(SO3)
= 0,8/1,6 = 0,5, или 50%;
(SO2)
= 1 – 2x = 0,2 моль,
(SO2)
= 0,2/1,6 = 0,125, или 12,5%;
(O2)
= 1 – x = 0,6 моль,
(O2)
= 0,6/1,6 = 0,375, или 37,5%.
Ответ. 50% SO3; 12,5% SO2; 37,5% О2.
4. Определите объем озонированного
кислорода, массовая доля озона в котором
составляет 5%, необходимого для сжигания 1,68 л
бутена (н.у.).
Ответ. 9,912 л.
5. 33,8 г пероксида бария обработали раствором
серной кислоты, осадок отфильтровали и фильтрат
(его оказалось 20 г) оставили на свету. Через
некоторое время к 10 г фильтрата добавили раствор
йодида калия, в результате выделилось 2,54 г йода.
Определите, как изменилась концентрация
вещества в фильтрате.
Ответ. Уменьшилась в 10 раз.
К а ч е с т в е н н ы е з а д а ч и
1. Бесцветный газ А с резким запахом хорошо
растворяется в воде. При взаимодействии водного
раствора этого газа с цинком выделяется горючий
газ В, который при пропускании над твердым
веществом С черного цвета превращает его в
простое вещество красного цвета.
Идентифицируйте вещества, напишите уравнения
реакций.
Ответ. Вещества: А – HCl; B – H2; С
– CuO.
2. Твердое кристаллическое соединение,
состоящее из одновалентного металла и
одновалентного неметалла, энергично реагирует с
водой и водными растворами кислот с выделением
водорода. При взаимодействии с водой 2,4 г этого
вещества выделился водород объемом 2630 мл
(измерено при 37 °С и 98 кПа), а раствор приобрел
щелочную реакцию. Определите состав вещества и
напишите уравнения его реакций с водой, соляной
кислотой и хлором.
Ответ. NaH.
3. Для качественного обнаружения озона газ
пропускают через водный раствор йодида калия.
Запишите уравнение этой реакции.
Ответ. 6KI + 3H2O + O3 = 6KOH + 3I2.
4. Простое неустойчивое газообразное
вещество А превращается в другое простое
вещество В, в атмосфере последнего сгорает
металл С. Продуктом этой реакции является оксид,
в котором металл находится в двух степенях
окисления. Идентифицируйте вещества, напишите
уравнения реакций.
Ответ. Вещества: А – O3; В – O2;
С – Fe; оксид – F3O4.
5. Кристаллическое вещество А
темно-фиолетового цвета при нагревании
разлагается с образованием простого
газообразного вещества В, в атмосфере которого
сгорает простое вещество С, образуя бесцветный
газ без запаха, входящий в небольших количествах
в состав воздуха. Идентифицируйте вещества,
напишите уравнения реакций.
Ответ. Вещества: А – KMnO4; В – O2;
С – С.
* Знак +/– означает,
что данная реакция протекает не со всеми
реагентами или в специфических условиях.
Продолжение следует