Обладнання: штатив із пробірками, піпетки.
Реактиви: індикаторний папір, розчини: ферум (II) сульфату, ферум (III) хлориду, барій хлориду, лугу, аргентум (I) нітрату, амоній хлориду, амоній сульфату, натрій карбонату, натрій сульфату, натрій силікату та хлоридна кислота.
Задача 1 У двох пробірках містяться розчини ферум (II) сульфату та ферум (III) хлориду. Доведіть експериментально вміст кожної пробірки.
1. ПЛАНУВАННЯ ЕКСПЕРИМЕНТУ
Ферум (II) сульфат складається з катіонів Феруму Fe2+, а Ферум (III) хлорид складається з катіонів Феруму Fe3+. Щоб визначити вміст кожної пробірки, достатньо провести досліди, що виявлять наявність цих йонів.
2. ПРОВЕДЕННЯ ЕКСПЕРИМЕНТУ
Додаємо до вмісту кожної пробірки розчину лугу. Спостерігаємо в першій пробірці утворення осаду блідо-зеленого кольору, який із часом стає більш рудим, а в другій пробірці — осаду жовтого (або рудого, іржавого чи бурого) кольору.
Рівняння реакцій, що відбуваються в першій пробірці:
FeSO4 + 2KOH = Fe(OH)2↓ + K2SO4
(блідо-зелений)
4Fe(OH)2↓+ O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3↓
(бурий)
Рівняння реакції, що відбувається в другій пробірці:
FeCl3 + 3KOH = Fe(OH)3↓ + 3KCl
(бурий)
3. ВИСНОВОК
Ознака якісної реакції на катіони Fe2+ — утворення блідо-зеленого осаду Fe(OH)2, який із часом стає більш рудим Fe(OH)3 унаслідок окиснення киснем повітря, тому в першій пробірці міститься розчин ферум (II) сульфату. Ознака якісною реакції на катіони Феруму Fe3+ — утворення бурого осаду Fe(OH)3, тому в другій пробірці міститься розчин ферум (III) хлориду. Проведеним експериментом визначили вміст кожної пробірки.
Задача 2 У двох пробірках містяться розчини солей: амоній хлорид та амоній сульфат. Доведіть, що речовини в обох випадках — це солі амонію. Визначте експериментально склад кожної речовини.
1. ПЛАНУВАННЯ ЕКСПЕРИМЕНТУ
Амоній хлорид складається з катіонів амонію NH4+ та хлорид-іонів Cl-, а амоній сульфат складається з катіонів амонію NH4+ та сульфат-іонів SO42-.
Для доведення складу кожної речовини необхідно провести досліди, що виявлять наявність цих йонів.
2. ПРОВЕДЕННЯ ЕКСПЕРИМЕНТУ
Оскільки з кожною речовиною необхідно провести щонайменше три реакції, то вміст кожної пробірки розділяємо на три порції.
1. Додаємо до вмістимого пробірок першої порції розчину лугу. Виявлення катіонів амонію NH4+ ґрунтується на леткості амоніаку. У cередину пробірок обережно, не торкаючись стінок і рідини, вносимо зволожений індикаторний папірець. Спостерігаємо посиніння індикаторного папірця в двох пробірках.
Рівняння реакцій:
NH4Cl + KOH = NH3↑ + KCl + H2O
NH4SO4 + 2KOH = NH3↑ + K2SO4 + H2O
NH3 + H2O ⇄ NH3•H2O ⇄ NH4+ + OH-
2. Для доведення наявності хлорид-іонів Cl- в розчині, додаємо до вмістимого пробірок другої порції розчину солі аргентум (І) нітрату. Спостерігаємо утворення в одній із пробірок білого сирнистого осаду AgCl↓, що не розчиняється в нітратній кислоті:
NH4Cl + AgNO3 = 3AgCl↓ + NH4NO3
3. Для доведення наявності сульфат-іонів SO42+ в розчині, додаємо до вмістимого пробірки, що залишилася, третьої порції розчину cолей Барію, наприклад, Ba(NO3)2. Спостерігаємо утворення в цій пробірці білого осаду BaSO4↓, що не розчиняється у кислотах:
NH4SO4 + Ba(NO3)2= BaSO4↓ + NH4NO3
3. ВИСНОВОК
1. Про наявність в розчині катіонів амонію NH4+ свідчить посиніння індикаторного папірця, а про наявність хлорид-іонів Cl- — утворення білого сирнистого осаду, нерозчинного в нітратній кислоті. Проведені експерименти доводять, що це сіль — амоній хлорид.
2. Про наявність в розчині катіонів амонію NH4+ свідчить посиніння індикаторного папірця, а про наявність сульфат-іонів SO42- — утворення білого осаду, нерозчинного в сильних кислотах. Проведені експерименти доводять, що це сіль — амоній сульфат.
Задача 3 У трьох пробірках є розчини солей: натрій карбонат, натрій сульфат, натрій силікат. Використовуючи лише барій хлорид та хлоридну кислоту, визначте якісний склад кожної речовини.
1. ПЛАНУВАННЯ ЕКСПЕРИМЕНТУ
Натрій карбонат складається з карбонат-іонів СО32+, натрій сульфат — з сульфат-іонів SO42-, а натрій силікат — з силікат-іонів SiO32-. Щоб визначити якісний склад кожної речовини, достатньо провести досліди, що виявлять наявність цих йонів.
2. ПРОВЕДЕННЯ ЕКСПЕРИМЕНТУ
Оскільки з кожною речовиною необхідно провести щонайменше дві реакції, то вміст кожної пробірки розділяємо на дві порції.
1. Реактивом на карбонат-іони CO32- і силікат-іони SiO32- є катіони Гідрогену H+, що містяться в хлоридній кислоті HCl, яку додаємо до вмістимого пробірок першої порції. Спостерігаємо, що в першій пробірці виділяється вуглекислий газ, а в третій — випадає білий аморфний пластівчастий осад.
Na2СO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2↑
Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3↓
2. Реактивом на cульфат-іони SO42- є катіони Барію Ва2+, що містяться в розчині солі барій хлориду, яку додаємо до вмістимого другої пробірки другої порції. Спостерігаємо утворення білого осаду, що не розчиняється в кислотах.
Na2SO4 + BaCl2 = 2NaCl + BaSO4↓
3. ВИСНОВОК
У разі додавання хлоридної кислоти до карбонатів, виділяється вуглекислий газ, тому в першій пробірці міститься натрій карбонат, а — до силікатів, утворюється аморфний пластівчастий осад, тому в третій пробірці міститься натрій силікат. У разі додавання барій хлориду до сульфатів, утворюється білий осад, нерозчинний в кислотах, тому в другій пробірці міститься натрій сульфат. Проведені експерименти доводять якісний склад солей Натрію.
УЗАГАЛЬНЮЮЧИЙ ВИСНОВОК
1. Якісними реакціями називають такі реакції, що дозволяють відповісти на запитання «Чи міститься певна речовина або йон у дослідженому зразку?».
2. Якісні реакції - це звичайні хімічні реакції, що відбуваються досить швидко й перебіг яких супроводжується певними візуальними змінами, які називають ознаками якісних реакцій.
3. Ознаками якісних реакцій є зміна забарвлення розчину, утворенням осаду певного кольору або з виділенням газу, який також може мати (чи не мати) забарвлення або запах.