Образование бесцветного раствора и выделение газа. Задания ЕГЭ по химии с решениями: Взаимосвязь различных классов неорганических веществ. Качественные реакции на катионы
1) Нитрат меди прокалили, полученный твёрдый осадок растворили в серной кислоте. Через раствор пропустили сероводород, полученный чёрный осадок подвергли обжигу, а твёрдый остаток растворили при нагревании в концентрированной азотной кислоте.
2) Фосфат кальция сплавили с углём и песком, затем полученное простое вещество сожгли в избытке кислорода, продукт сжигания растворили в избытке едкого натра. К полученному раствору прилили раствор хлорида бария. Полученный осадок обработали избытком фосфорной кислоты.
| Показать | |
|---|---|
Ca 3 (PO 4) 2 → P → P 2 O 5 →Na 3 PO 4 → Ba 3 (PO 4) 2 → BaHPO 4 или Ba(H 2 PO 4) 2 Ca 3 (PO 4) 2 + 5C + 3SiO 2 → 3CaSiO 3 + 2P + 5CO |
|
3) Медь растворили в концентрированной азотной кислоте, полученный газ смешали с кислородом и растворили в воде. В полученном растворе растворили оксид цинка, затем к раствору прибавили большой избыток раствора гидроксида натрия.
4) На сухой хлорид натрия подействовали концентрированной серной кислотой при слабом нагревании, образующийся газ пропустили в раствор гидроксида бария. К полученному раствору прилили раствор сульфата калия. Полученный осадок сплавили с углем. Полученное вещество обработали соляной кислотой.
5) Навеску сульфида алюминия обработали соляной кислотой. При этом выделился газ и образовался бесцветный раствор. К полученному раствору добавили раствор аммиака, а газ пропустили через раствор нитрата свинца. Полученный при этом осадок обработали раствором пероксида водорода.
| Показать | |
|---|---|
Al(OH) 3 ←AlCl 3 ←Al 2 S 3 → H 2 S → PbS →PbSO 4 Al 2 S 3 + 6HCl → 3H 2 S + 2AlCl 3 |
|
6) Порошок алюминия смешали с порошком серы, смесь нагрели, полученное вещество обработали водой, при этом выделился газ и образовался осадок, к которому добавили избыток раствора гидроксида калия до полного растворения. Этот раствор выпарили и прокалили. К полученному твёрдому веществу добавили избыток раствора соляной кислоты.
7) Раствор иодида калия обработали раствором хлора. Полученный осадок обработали раствором сульфита натрия. К полученному раствору прибавили сначала раствор хлорида бария, а после отделения осадка - добавили раствор нитрата серебра.
8) Серо-зелёный порошок оксида хрома (III) сплавили с избытком щёлочи, полученное вещество растворили в воде, при этом получился тёмно-зелёный раствор. К полученному щелочному раствору прибавили пероксид водорода. Получился раствор желтого цвета, который при добавлении серной кислоты приобретает оранжевый цвет. При пропускании сероводорода через полученный подкисленный оранжевый раствор он мутнеет и вновь становится зелёным.
| Показать | |
|---|---|
Cr 2 O 3 → KCrO 2 → K →K 2 CrO 4 →K 2 Cr 2 O 7 → Cr 2 (SO 4) 3 Cr 2 O 3 + 2KOH → 2KCrO 2 + H 2 O |
|
9) Алюминий растворили в концентрированном растворе гидроксида калия. Через полученный раствор пропускали углекислый газ до прекращения выделения осадка. Осадок отфильтровали и прокалили. Полученный твердый остаток сплавили с карбонатом натрия.
10) Кремний растворили в концентрированном растворе гидроксида калия. К полученному раствору добавили избыток соляной кислоты. Помутневший раствор нагрели. Выделившийся осадок отфильтровали и прокалили с карбонатом кальция. Напишите уравнения описанных реакций.
11) Оксид меди(II) нагрели в токе угарного газа. Полученное вещество сожгли в атмосфере хлора. Продукт реакции растворили в воде. Полученный раствор разделили на две части. К одной части добавили раствор иодида калия, ко второй – раствор нитрата серебра. И в том и в другом случае наблюдали образование осадка. Напишите уравнения четырех описанных реакций.
12) Нитрат меди прокалили, образовавшееся твердое вещество растворили в разбавленной серной кислоте. Раствор полученной соли подвергли электролизу. Выделившееся на катоде вещество растворили в концентрированной азотной кислоте. Растворение протекало с выделением бурого газа. Напишите уравнения четырех описанных реакций.
13) Железо сожгли в атмосфере хлора. Полученное вещество обработали избытком раствора гидроксида натрия. Образовался бурый осадок, который отфильтровали и прокалили. Остаток после прокаливания растворили в иодоводородной кислоте. Напишите уравнения четырех описанных реакций.
14) Порошок металлического алюминия смешали с твердым иодом и добавили несколько капель воды. К полученной соли добавили раствор гидроксида натрия до выпадения осадка. Образовавшийся осадок растворили в соляной кислоте. При последующем добавлении раствора карбоната натрия вновь наблюдали выпадение осадка. Напишите уравнения четырех описанных реакций.
15) В результате неполного сгорания угля получили газ, в токе которого нагрели оксид железа(III). Полученное вещество растворили в горячей концентрированной серной кислоте. Образовавшийся раствор соли подвергли электролизу. Напишите уравнения четырех описанных реакций.
16) Некоторое количество сульфида цинка разделили на две части. Одну из них обработали азотной кислотой, а другую подвергли обжигу на воздухе. При взаимодействии выделившихся газов образовалось простое вещество. Это вещество нагрели с концентрированной азотной кислотой, причем выделился бурый газ. Напишите уравнения четырех описанных реакций.
17) Хлорат калия нагрели в присутствии катализатора, при этом выделился бесцветный газ. Сжиганием железа в атмосфере этого газа была получена железная окалина. Её растворили в избытке соляной кислоты. К полученному при этом раствору добавили раствор, содержащий дихромат натрия и соляную кислоту.
| Показать | |
|---|---|
1) 2КClО 3 → 2КСl + 3О 2 2) ЗFe + 2O 2 → Fе 3 O 4 3) Fе 3 O 4 + 8НСІ → FeCl 2 + 2FeCl 3 + 4Н 2 О 4) 6 FeCl 2 + Na 2 Cr 2 O 7 + 14 НСІ → 6 FeCl 3 + 2 CrCl 3 + 2NaCl + 7Н 2 О 18) Железо сожгли в хлоре. Полученную соль добавили к раствору карбоната натрия, при этом выпал бурый осадок. Этот осадок отфильтровали и прокалили. Полученное вещество растворили в иодоводородной кислоте. Напишите уравнения четырех описанных реакций. 1) 2Fe + 3Cl 2 → 2FeCl 3 2)2FeCl 3 +3Na 2 CO 3 →2Fe(OH) 3 +6NaCl+3CO 2 3) 2Fe(OH) 3 Fe 2 O 3 + 3H 2 O 4) Fe 2 O 3 + 6HI → 2FeI 2 + I 2 + 3H 2 O |
|
19) Раствор иодида калия обработали избытком хлорной воды, при этом наблюдали сначала образование осадка, а затем – его полное растворение. Образовавшуюся при этом иодосодержащую кислоту выделили из раствора, высушили и осторожно нагрели. Полученный оксид прореагировал с угарным газом. Запишите уравнения описанных реакций.
20) Порошок сульфида хрома(III) растворили в серной кислоте. При этом выделился газ и образовался окрашенный раствор. К полученному раствору добавили избыток раствора аммиака, а газ пропустили через нитрата свинца. Полученный при этом черный осадок побелел после обработки его пероксидом водорода. Запишите уравнения описанных реакций.
21) Порошок алюминия нагрели с порошком серы, полученное вещество обработали водой. Выделившийся при этом осадок обработали избытком концентрированного раствора гидроксида калия до его полного растворения. К полученному раствору добавили раствор хлорида алюминия и вновь наблюдали образование белого осадка. Запишите уравнения описанных реакций.
22) Нитрат калия нагрели с порошкообразным свинцом до прекращения реакции. Смесь продуктов обработали водой, а затем полученный раствор профильтровали. Фильтрат подкислили серной кислотой и обработали иодидом калия. Выделившееся простое вещество нагрели с концентрированной азотной кислотой. В атмосфере образовавшегося при этом бурого газа сожгли красный фосфор. Запишите уравнения описанных реакций.
23) Медь растворили в разбавленной азотной кислоте. К полученному раствору добавили избыток раствора аммиака, наблюдая сначала образование осадка, а затем – его полное растворение с образованием темно-синего раствора. Полученный раствор обработали серной кислотой до появления характерной голубой окраски солей меди. Запишите уравнения описанных реакций.
| Показать | |
|---|---|
1)3Cu+8HNO 3 →3Cu(NO 3) 2 +2NO+4H 2 O 2)Cu(NO 3) 2 +2NH 3 H 2 O→Cu(OH) 2 + 2NH 4 NO 3 3)Cu(OH) 2 +4NH 3 H 2 O →(OH) 2 + 4H 2 O 4)(OH) 2 +3H 2 SO 4 → CuSO 4 +2(NH 4) 2 SO 4 + 2H 2 O |
|
24) Магний растворили в разбавленной азотной кислоте, причем выделение газа не наблюдалось. Полученный раствор обработали избытком раствора гидроксида калия при нагревании. Выделившийся при этом газ сожгли в кислороде. Запишите уравнения описанных реакций.
25) Смесь порошков нитрита калия и хлорида аммония растворили в воде и раствор осторожно нагрели. Выделившийся газ прореагировал с магнием. Продукт реакции внесли в избыток раствора соляной кислоты, при этом выделение газа не наблюдалось. Полученную магниевую соль в растворе обработали карбонатом натрия. Запишите уравнения описанных реакций.
26) Оксид алюминия сплавили с гидроксидом натрия. Продукт реакции внесли в раствор хлорида аммония. Выделившийся газ с резким запахом поглощен серной кислотой. Образовавшуюся при этом среднюю соль прокалили. Запишите уравнения описанных реакций.
27) Хлор прореагировал с горячим раствором гидроксида калия. При охлаждении раствора выпали кристаллы бертолетовой соли. Полученные кристаллы внесли в раствор соляной кислоты. Образовавшееся простое вещество прореагировало с металлическим железом. Продукт реакции нагрели с новой навеской железа. Запишите уравнения описанных реакций.
28) Медь растворили в концентрированной азотной кислоте. К полученному раствору добавили избыток раствора аммиака, наблюдая сначала образование осадка, а затем – его полное растворение. Полученный раствор обработали избытком соляной кислоты. Запишите уравнения описанных реакций.
29) Железо растворили в горячей концентрированной серной кислоте. Полученную соль обработали избытком раствора гидроксида натрия. Выпавший бурый осадок отфильтровали и прокалили. Полученное вещество сплавили с железом. Напишите уравнения четырёх описанных реакций.
30) В результате неполного сгорания угля получили газ, в токе которого нагрели оксид железа(ІІІ). Полученное вещество растворили в горячей концентрированной серной кислоте. Образовавшийся раствор соли обработали избытком раствора сульфида калия.
31) Некоторое количество сульфида цинка разделили на две части. Одну из них обработали соляной кислотой, а другую подвергли обжигу на воздухе. При взаимодействии выделившихся газов образовалось простое вещество. Это вещество нагрели с концентрированной азотной кислотой, причём выделился бурый газ.
32) Серу сплавили с железом. Продукт реакции обработали соляной кислотой. Выделившийся при этом газ сожгли в избытке кислорода. Продукты горения поглотили водным раствором сульфата железа(ІІІ).
Образование газообразного вещества
Na 2 S + 2HCl = H 2 S + 2NaCl
2Na + + S 2- + 2H + + 2Cl - = H 2 S + 2Na + + 2Cl -
Ионно-молекулярное уравнение реакции,
2H + + S 2- = H 2 S - краткая форма уравнения реакции.
Образование осадков
с образованием малорастворимых веществ:
а) NaCl + AgNO 3 = NaNO 3 + AgCl
Cl - + Ag + = AgCl - сокращенное ионно-молекулярное уравнение.
Реакции, в которых слабые электролиты или малорастворимые вещества входят в состав как продуктов, так и исходных веществ, протекают, как правило, не до конца, т.е. являются обратимыми. Равновесие обратимого процесса в этих случаях смещено в сторону образования наименее диссоциированных или наименее растворимых частиц .
BaCl 2 + Na 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2NaCl
Молекулярное уравнение реакции,
Ba 2+ + 2Cl - + 2Na + + SO= BaSO 4 ↓ + 2Na + + 2Cl -
Ионно-молекулярное уравнение реакции,
Ba 2+ + SO = BaSO 4 ↓ - краткая форма уравнения реакции.
Условие образование осадка. Произведение растворимости
Абсолютно нерастворимых веществ нет. Большинство твердых веществ обладают ограниченной растворимостью. В насыщенных растворах электролитов малорастворимых веществ в состоянии динамического равновесия находятся осадок и насыщенный раствор электролита. Например, в насыщенном растворе сульфата бария, находящегося в контакте с кристаллами этого вещества, устанавливается динамическое равновесие:
BaSO 4 (т) = Ba 2+ (р) + SO 4 2- (р).
Для этого равновесного процесса можно написать выражение константы равновесия, учитывая, что концентрация твердой фазы не входит в выражение константы равновесия: Kp =
Эта величина называется произведением растворимости малорастворимого вещества (ПР). Таким образом, в насыщенном растворе малорастворимого соединения произведение концентраций его ионов в степени стехиометрических коэффициентов равно величине произведения растворимости. В рассмотренном примере
ПР BaSO4 = .
Произведение растворимости характеризует растворимость малорастворимого вещества при данной температуре: чем меньше произведение растворимости, тем хуже растворимо соединение. Зная произведение растворимости, можно определить растворимость малорастворимого электролита и содержание его в определенном объеме насыщенного раствора.
В насыщенном растворе сильного малорастворимого электролита произведение концентраций его ионов в степенях, равных стехиометрическим коэффициентам при данных ионах (при данной температуре), есть величина постоянная, называемая произведением растворимости .
Величина ПР характеризует сравнительную растворимость однотипных (образующих при диссоциации одинаковое количество ионов) веществ. Чем больше ПР данного вещества, тем больше его растворимость. Например:
В данном случае наименее растворимым является гидроксид железа (II).
Условие образования осадка :
X · y > ПР(K x A y).
Данное условие достигают введением одноименного иона в систему насыщенный раствор - осадок. Подобный раствор является пересыщенным относительно данного электролита, поэтому из него будет выпадать осадок.
Условие растворения осадка :
X · y < ПР(K x A y).
Это условие достигают, связывая один из ионов, посылаемых осадком в раствор. Раствор в данном случае - ненасыщенный . При введении в него кристаллов малорастворимого электролита они будут растворяться. Равновесные молярные концентрации ионов K y+ и A x- пропорциональны растворимости S (моль/л) вещества K x A y:
X· S и = y· S
ПР = (x· S) x · (y· S) y = x x · y y · S x+y
Полученные выше соотношения позволяют рассчитывать значения ПР по известной растворимости веществ (а, следовательно, и равновесные концентрации ионов) по известным значениям ПР при T = const.
Решение задач части С2
1. Смесь двух газов, не имеющих цвета и запаха А и Б пропустили при нагревании над катализатором, содержащим железо. Образующийся газ В пропустили в раствор бромоводородной кислоты, произошла реакция нейтрализации. Раствор выпарили и остаток нагрели с едким кали, в результате выделился бесцветный газ В с резким запахом. При сжигании газа В на воздухе образуются вода и газ А. Напишите уравнение описанных реакций.
Решение
Нейтрализовать раствор кислоты можно веществом, проявляющим основные свойства. Так как при нагревании продукта реакции с едким кали выделился газ с резким запахом и газ, обладающий основными свойствами, то этот газ - аммиак NH 3.
1 уравнение - синтез аммиака из азота и водорода;
2 уравнение - нейтрализация кислоты;
3 уравнение - качественная реакция на аммиак со щелочью;
4 уравнение - горение аммиака на воздухе, при этом выделяется азот
Газы - N 2, H 2 и NH 3.
1) N 2 + 3H 2 ↔ 2NH 3
2) NH 3 + HВr = NH 4 Br
3) NH 4 Br + КOH = КBr + H 2 O + NH 3
4) 4NH 3 + 3O 2 = 2N 2 + 6 H 2 O
2. Сернистый газ пропустим через раствор перекиси водорода. Выпарили воду и к остатку добавили магниевую стружку. Выделяющийся газ пропустили через раствор медного купороса. Выпавший осадок чёрного цвета отделили и подвергли обжигу. Напишите уравнение описанных реакций.
Решение
В сернистом газе степень окисления серы +4. Следовательно, он может быть и окислителем, и восстановителем. С сильным окислителем сера будет восстановителем и повысит степень окисления до +6 (т.е. образуется H 2 SO 4 ) (1 уравнение).
После выпаривания H 2 O образуется концентрированная серная кислота, которая, взаимодействуя с Мg(активный металл) даст сероводород (2). Сульфат меди - II, реагируя с сероводородом, даст сульфид меди - осадок чёрного цвета (3). При обжиге сульфидов образуются оксид серы (IV) и оксид металла (4).
1) SO 2 + H 2 O 2 = H 2 SO 4
2) 5H 2 SO 4 конц. + 4Mg = 4MgSO 4 + H 2 S + 4H 2 O
3) H 2 S + CuSO 4 = CuS↓ + H 2 SO 4
4) 2CuS + 3O 2 = 2CuO + 2SO 2
3. При обжиге некоторого минерала А, состоящего из 2-х элементов, образуется газ, имеющий резкий запах и обесцвечивающий бромную воду с образованием в растворе двух сильных кислот. При взаимодействии вещества Б, состоящего из тех же элементов, что и минерал А, но в другом соотношении, с концентрированной соляной кислотой выделяется газ с запахом «тухлых яиц». При взаимодействии газов друг с другом образуются простое вещество жёлтого цвета и вода. Напишите уравнения описанных реакций.
Решение
Так как при действии на вещество Б соляной кислоты выделяется сероводород H 2 S (газ с запахом «тухлых яиц») (уравнение 3), то оба минерала являются сульфидами. В процессе производства серной кислоты изучается обжиг пирита FeS 2 (1). SO 2 – газ с резким запахом проявляет свойства восстановителя и реагируя с бромной водой даёт две кислоты: серную и бромоводородную (2). При взаимодействии сернистого газа (окислитель) и сероводорода (восстановитель) образуется сера - простое вещество жёлтого цвета (4).
1) 4FeS 2 + 11O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2
2) SO 2 + Br 2 + 2H 2 O = H 2 SO 4 + 2HBr
3) FeS + 2HCl = FeCl 2 + H 2 S
4) SO 2 + 2H 2 S = 3S↓ + 2H 2 O
4. Азотную кислоту нейтрализовали пищевой содой, раствор выпарили и остаток прокалили. Образовавшееся вещество внесли в подкисленный серной кислотой раствор перманганата калия, при этом раствор обесцветился. Азотосодержащий продукт реакции поместили в раствор едкого натра и добавили цинковую пыль, при этом выделился газ с резким характерным запахом. Напишите уравнения описанных реакций.
Решение
После нейтрализации раствора образуется нитрат натрия (1). Нитраты, образованные металлами, стоящими в ряду напряжения левее Mg, разлагаются с образованием нитритов и кислорода (2). Перманганат калия KMnO 4 , имеющий розовую окраску, является сильным окислителем в кислой среде и окисляет натрий до нитрата NaN +5 O 3 , сам восстанавливается до Mn +2 (бесцветного) (3). При взаимодействии цинка с раствором щёлочи выделяется атомарный водород, который является очень сильным восстановителем, поэтому нитрат натрия NaN +5 O 3 восстанавливается до аммиака N -3 H 3 (4).
1) HNO 3 + NaHCO 3 = NaNO 3 + H 2 O + CO 2
2) 2 NaNO 3 = 2NaNO 2 + O 2
3) 5NaNO 2 + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 = 5NaNO 3 + K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 3H 2 O
4) NaNO 3 + 4Zn+ 7NaOH + 6H 2 O = NH 3 +4Na 2 Zn(OH) 4
5. Неизвестный металл сожгли в кислороде. Продукт реакции, взаимодействуя с углекислым газом, образует два вещества: твердое, которое взаимодействует с раствором соляной кислоты с выделением углекислого газа, и газообразное простое вещество, поддерживающее горение. Напишите уравнения описанных реакций.
Решение
Газ, поддерживающий горение - кислород (4). При сгорании металлов в кислороде могут образовываться оксиды и пероксиды. Оксиды дадут только одно вещество при взаимодействии с углекислым газом - соль карбонат, поэтому берем щелочной металл, натрий, который образует пероксид (1). При взаимодействии с углекислым газом образуется соль и выделяется кислород (2). Карбонат с кислотой даёт углекислый газ (3).
1) 2Na + O 2 = Na 2 O 2
2) 2Na 2 O 2 + 2CO 2 = 2Na 2 CO 3 + O 2
3) Na 2 CO 3 + 2HCl = 2NaCl + H 2 O + CO 2
4) O 2 +C = CO 2.
6. Гидроксид трёхвалентного хрома обработали соляной кислотой. В полученный раствор добавили поташ, выделившийся осадок отделили и внесли в концентрированный раствор едкого кали, в результате осадок растворился. После добавления избытка соляной кислоты был получен раствор зелёного цвета. Напишите уравнения описанных реакций.
Решение
Гидроксид хрома Сr(OH) 3 - амфотерен. С соляной кислотой даст CrCl 3 (1), соль образована слабым основанием и сильной кислотой, поэтому будет подвергаться гидролизу по катиону. Поташ - карбонат калия K 2 CO 3 образован сильным основанием и слабой кислотой, подвергается гидролизу по аниону. Две соли взаимно усиливают гидролиз друг друга, поэтому гидролиз идёт до конца: до образования Cr(OH) 3 и CO 2 (2). Cr(OH) 3 в избытке щелочи даёт гексагидроксохромит калия K 3 Cr(OH) 6 (3). При действии избытка сильной кислоты образуются две соли (4).
1) Cr(OH) 3 + 3HCl = CrCl 3 + 3H 2 O
2) CrCl 3 + 3K 2 CO 3 + 3H 2 O = 2Cr(OH) 3 ↓ + 3CO 2 + 6KCl
3) Cr(OH) 3 + 3KOH конц. = K 3 Cr(OH) 6
4) K 3 Cr(OH) 6 + 6HCl = CrCl 3 + 3KCl + 6H 2 O.
7. Продукт взаимодействия лития с водородом обработали водой. Выделившийся газ смешали с избытком кислорода и при нагревании пропустили над платиновым катализатором; образовавшаяся газовая смесь имела бурый цвет. Напишите уравнения описанных реакций.
Решение
При взаимодействии азота и лития образуется нитрид лития (1), который разлагается водой с выделением аммиака (2). Аммиак окисляется кислородом в присутствии платинового катализатора до оксида азота (II), не имеющего цвета (3). Образование бурого газа NO 2 из NO происходит самопроизвольно (4).
1) 6Li + N 2 = 2Li 3 N
2) Li 3 N + 3H 2 O = 3LiOH + NH 3
3) 4NH 3 + 5O 2 = 4NO + 6H 2 O
4) 2NO + O 2 = 2NO 2 .
8. Силицид магния обработали раствором хлороводородной кислоты и выделяющийся газ сожгли. Твёрдый продукт реакции смешали с кальцинированной содой, смесь нагрели до плавления и выдержали некоторое время. После охлаждения продукт реакции (используется под названием «жидкое стекло») растворили в воде и обработали раствором серной кислоты. Напишите уравнения описных реакций.
Решение
При взаимодействии силицида магния с соляной кислотой образуется газ силан (1). Он самовоспламеняется на воздухе, образуя оксид кремния (твёрдое вещество) и воду (2). При сплавлении оксида кремния со щёлочью или содой образуется силикат натрия («жидкое стекло») (3). Серная кислота, как более сильная, вытесняет слабую кремниевую кислоту из раствора, которая нерастворима в воде (4).
1) Mg 2 Si + 4HCl = 2MgCl 2 + SiH 4
2) 2SiH 4 + 2O 2 = SiO 2 + 2H 2 O
3) SiO 2 + Na 2 CO 3 = Na 2 SiO 3 + CO 2
4) Na 2 SiO 3 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + H 2 SiO 3 ↓.
9. При нагревании вещества оранжевого цвета оно разлагается; среди продуктов разложения - бесцветный газ и твёрдое вещество зелёного цвета. Выделившийся газ реагирует с литием даже при небольшом нагревании. Продукт последней реакции взаимодействует с водой, при этом выделяется газ с резким запахом, который может восстанавливать металлы, например медь, из их оксидов. Напишите уравнения описанных реакций.
Решение
Газ с резким запахом, который сможет восстанавливать металлы из их оксидов (уравнение 4) - аммиак (уравнение 3). Вещество оранжевого цвета, которое разлагается с выделением азота (бесцветный газ) и образованием твёрдого вещества зелёного цвета Cr 2 O 3 - дихромат аммония (NH 4 ) 2 Cr 2 O 7 (уравнение 1), при взаимодействии нитрида лития с водой выделяется аммиак (3).
1) (NH 4 ) 2 Cr 2 O 7 = t N 2 + 4H 2 O + Cr 2 O 3
2) N 2 + 6Li = 2Li 3 N
3) Li 3 N + 3H 2 O = 3LiOH + NH 3
4) 2NH 3 + 3CuO = N 2 + 3Cu + 3H 2 O.
10. Неизвестное вещество красного цвета нагрели в хлоре и продукт реакции растворили в воде. В полученный раствор добавили щёлочи, выпавший осадок голубого цвета отфильтровали и прокалили. При нагревании продукта прокаливания, который имеет чёрный цвет, с коксом было получено исходное вещество красного цвета. Напишите уравнения описанных реакций.
Решение
Металл красного цвета - медь. При нагревании с хлором образуется хлорид меди-II СuСl 2 (1). При добавлении к раствору щёлочи выпадает студенистый осадок голубого цвета Cu(OH) 2 - гидроксид меди-II (2). При нагревании он разлагается на оксид меди-II чёрного цвета (3). При нагревании оксида с коксом (С) восстанавливается медь.
1) Cu + Cl 2 = CuCl 2
2) CuCl 2 + 2NaOH = Cu(OH) 2 ↓ + 2NaCl
3) Cu(OH) 2 = CuO + H 2 O
4) CuO + C = Cu + CO.
11. Соль, полученную при взаимодействии оксида цинка с серной кислотой, прокалили при 800 о С. Твёрдый продукт реакции обработан концентрированным раствором щёлочи и через полученный раствор пропустили углекислый газ. Напишите уравнения реакций описанных превращений.
Решение
При взаимодействии оксида цинка с серной кислотой получается соль сульфат цинка ZnSO 4 (1). При высоких температурах сульфаты многих металлов разлагаются с образованием оксида металла, сернистого газа и кислорода (2). Оксид цинка амфотерен, поэтому взаимодействует со щёлочью, образуя тетрагидроксоцинкат натрия Na 2 Zn(OH) 4 (3). При пропускании в воду углекислого газа образуется угольная кислота, которая разрушает комплекс, и образуется осадок гидроксида цинка (4).
1) ZnO + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2 O
2) 2ZnSO 4 = 2ZnO + SO 2 + O 2
3) ZnO + 2NaOH + H 2 O = Na 2 Zn(OH) 4
4) Na 2 Zn(OH) 4 + CO 2 = Na 2 CO 3 + Zn(OH) 2 ↓ + H 2 O.
12. В раствор нитрата ртути-II добавили медную стружку. Раствор профильтровали и фильтрат по каплям приливали к раствору, содержащему едкий натр и гидроксид аммония. При этом наблюдали кратковременное образование осадка, который растворялся с образованием раствора ярко-синего цвета. При добавлении в полученный раствор избытка раствора серной кислоты происходило изменение цвета. Напишите уравнение описанных реакций.
Решение
Медь стоит в ряду напряжений металлов левее ртути, поэтому вытесняет её из раствора соли (1). При добавлении к щёлочи раствора нитрата меди-II образуется нерастворимый гидроксид меди-II Cu(OH) 2 (2), который растворяется в избытке аммиака, образуя комплексное соединение ярко-синего цвета Сu(NH 3 ) 4 (OH) 2 (3). При добавлении серной кислоты оно разрушается, и раствор приобретает голубую окраску (4).
1) Hg(NO 3 ) 2 + Cu = Ng + Cu(NO 3 ) 2
2) Cu(NO 3 ) 2 + 2KOH = Cu(OH) 2 ↓ + 2KNO 3
3) Cu(OH) 2 + 4NH 4 OH = Cu(NH 3 ) 4 (OH) 2 + 4H 2 O
4) Cu(NH 3 ) 4 (OH) 2 + 5H 2 SO 4 = CuSO 4 + 4NH 4 HSO 4 + 2H 2 O
бразуется кислая соль, т.к. избыток кислоты.
13. Красный фосфор сожгли в атмосфере хлора и к продукту реакции добавили несколько капель воды. Выделяющееся вещество растворили в избытке воды, в полученный раствор добавили железный порошок, и газообразный продукт реакции пропустили над нагретой, окисленной до оксида двухвалентной меди, медной пластинкой. Напишите уравнения реакций описанных превращений.
Решение
При горении фосфора в избытке хлора образуется хлорид фосфора-V PCl 5 (1). При гидролизе небольшим количеством воды выделяется хлороводород и образуется метафосфорная кислота (2). Железо вытесняет водород из растворов кислот (3). Водород восстанавливает металлы из их оксидов (4).
1) 2P + 5Cl 2 = 2PCl 5
2) PCl 5 + 3H 2 O = HPO 3 + 5HCl
3) Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2
4) CuO + H 2 = t Cu + H 2 O.
14. Вещество, полученное при нагревании железной окалины в атмосфере водорода, внесли в горячую концентрированную серную кислоту и нагрели. Полученный раствор выпарили, остаток растворили в воде и обработали раствором хлорида бария. Раствор профильтровали и в фильтрат внесли медную пластинку, которая через некоторое время растворилась. Напишите уравнения описанных реакций.
Решение
При нагревании оксидов металлов, в частности железной окалины Fe 3 O 4 , с водородом происходит восстановление металлов (1). Железо не реагирует с концентрированной серной кислотой при нормальных условиях, но при нагревании - растворяется (2). Сульфат железа-III с хлоридом бария образует осадок сульфата бария (30. Хлорид железа-III проявляет свойства окислителя и растворяет медь (4).
1) Fe 3 O 4 + 8H 2 = 3Fe + 4H 2 O
2) 2Fe + 6H 2 SO 4конц.(гор.) = Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O
3) Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3BaCl 2 = 3BaSO 4 ↓ + 2FeCl 3
4) 2FeCl 3 + Cu = 2FeCl 2 + CuCl 2 .
15. Негашеную известь прокалили с избытком кокса. Продукт реакции после обработки водой используется для поглощения сернистого и углекислого газов. Напишите уравнения описанных реакций.
Решение
Прокаливание негашеной извести с коксом - промышленный способ получения карбида кальция (1). При гидролизе карбида кальция выделяется ацетилен и образуется гидроксид кальция (2), который может реагировать с кислотными оксидами (3, 4).
1) CaO + 3C = CaC 2 + CO
2) CaC 2 + 2H 2 O = Ca(OH) 2 ↓ + C 2 H 2
3) Ca(OH) 2 + SO 2 = CaSO 3 ↓ + H 2 O
4) Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O.
16. Над поверхностью налитого в колбу раствора едкого натра пропускали электрические разряды, при этом воздух в колбе окрашивался в бурый цвет, который исчезал через некоторое время. Полученный раствор осторожно выпарили и установили, что твёрдый остаток представляят собой смесь двух солей. При нагревании этой смеси выделяется газ и остаётся единственное вещество. Напишите уравнения описанных реакций.
Решение
При электрических разрядах азот вступает в реакцию с кислородом с образованием бесцветного газа оксида азота (1), который самопроизвольно быстро окисляется кислородом воздуха до оксида азота-IV бурого цвета (2). Оксид азота-IV, растворяясь в щелочи, образует две соли - нитрат и нитрит, т.к. является ангидридом двух кислот (3). При нагревании нитрат разлагается с образованием нитрита и выделением кислорода (4).
1) N 2 + O 2 = 2NO
2) 2NO + О 2 = 2NO 2
3) 2NO 2 + 2NaOH = NaNO 3 + NaNO 2 + H 2 О
4) 2NaNO 3 = 2NaNO 2 + O 2 .
17. К пиролюзиту осторожно прибавили раствор соляной кислоты. Выделяющийся газ пропустили в химический стакан, наполовину наполненный холодным раствором едкого кали. После окончания реакции стакан накрыли картонкой и оставили на свету; через некоторое время внесли тлеющую лучинку, которая ярко вспыхнула. Напишите уравнения описанных реакций.
Решение
Взаимодействие соляной кислоты с пиролюзитом MnO 2 - лабораторный способ получения хлора (1). Хлор в холодном растворе гидроксида калия даёт две соли хлорид и гипохлорит калия (2). Гипохлорит - неустойчивое вещество и при освещении разлагается с выделением кислорода (3), образование которого доказывают с помощью вспыхнувшей лучинки (4).
1) MnO 2 + 4HCl = Cl 2 + MnCl 2 + 2H 2 O
2) Cl 2 + 2KOH = KCl + KClO + H 2 O
3) 2KClO = 2KCl + O 2
4) C + O 2 = CO 2 .
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 + H 2 O
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 + MgCl 2 = 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 (СО 2):
2HCl + Na 2 CO 3 = 2NaCl + H 2 O + CO 2
а с нитратом серебра с образованием белого творожистого осадка AgCl
HCl + AgNO 3 = HNO 3 + AgCl↓
Ниже в таблицах представлены различные варианты обнаружения конкретных ионов:
Качественные реакции на катионы
| Катион | Реактив | Признак реакции |
| Ba 2+ | SO 4 2- | Ba 2+ + SO 4 2- = BaSO 4 ↓ |
| Cu 2+ | 1) Выпадение осадка голубого цвета: Cu 2+ + 2OH − = Cu(OH) 2 ↓ 2) Выпадение осадка черного цвета: Cu 2+ + S 2- = CuS↓ |
|
| Pb 2+ | S 2- | Выпадение осадка черного цвета: Pb 2+ + S 2- = PbS↓ |
| Ag + | Cl − | Выпадение белого осадка, не растворимого в HNO 3 , но растворимого в аммиаке NH 3 ·H 2 O: Ag + + Cl − → AgCl↓ |
| Fe 2+ | 2) Гексацианоферрат (III) калия (красная кровяная соль) K 3 | 1) Выпадение белого осадка, зеленеющего на воздухе: Fe 2+ + 2OH − = Fe(OH) 2 ↓ 2) Выпадение синего осадка (турнбулева синь): K + + Fe 2+ + 3- = KFe↓ |
| Fe 3+ | 2) Гексацианоферрат (II) калия (желтая кровяная соль) K 4 3) Роданид-ион SCN − | 1) Выпадение осадка бурого цвета: Fe 3+ + 3OH − = Fe(OH) 3 ↓ 2) Выпадение синего осадка (берлинская лазурь): K + + Fe 3+ + 4- = KFe↓ 3) Появление интенсивно-красного (кроваво-красного) окрашивания: Fe 3+ + 3SCN − = Fe(SCN) 3 |
| Al 3+ | Щелочь (амфотерные свойства гидроксида) | Выпадение белого осадка гидроксида алюминия при приливании небольшого количества щелочи: OH − + Al 3+ = Al(OH) 3 и его растворение при дальнейшем приливании: Al(OH) 3 + NaOH = Na |
| NH 4 + | OH − , нагрев | Выделение газа с резким запахом: NH 4 + + OH − = NH 3 + H 2 O Посинение влажной лакмусовой бумажки |
| H + (кислая среда) | Индикаторы: − лакмус − метиловый оранжевый | Красное окрашивание |