Bezbojna jarko crvena. Evolucija gasa Reakcije razmene između rastvora elektrolita
Predloženi materijal predstavlja metodičku razradu praktičnog rada za 9. razred: „Rješavanje eksperimentalnih zadataka na temu „Azot i fosfor“, „Određivanje mineralnih đubriva“, kao i laboratorijski ogledi na temu „Reakcije razmene između rastvora elektrolita“.
Reakcije razmjene između otopina elektrolita
Metodološka izrada se sastoji od tri dijela: teorija, radionica, kontrola. Teorijski dio daje neke primjere molekularnih, potpunih i skraćenih ionskih jednadžbi kemijskih reakcija koje nastaju stvaranjem precipitata, blago disocijirajuće tvari i oslobađanjem plina. Praktični dio sadrži zadatke i preporuke za studente o načinu izvođenja laboratorijskih eksperimenata. Kontrola se sastoji od testnih zadataka sa izborom tačnog odgovora.
Teorija
1. Reakcije koje dovode do stvaranja taloga.
a) Kada bakar(II) sulfat reaguje sa natrijum hidroksidom, formira se plavi talog bakar(II) hidroksida.
CuSO 4 + 2NaOH = Cu(OH) 2 + Na 2 SO 4.
Cu 2+ + + 2Na + + 2OH – = Cu(OH) 2 + 2Na + + ,
Cu 2+ + 2OH – = Cu(OH) 2.
b) Kada barijum hlorid reaguje sa natrijum sulfatom, taloži se beli mlečni talog barijum sulfata.
Molekularna jednadžba hemijske reakcije:
BaCl 2 + Na 2 SO 4 = 2NaCl + BaSO 4.
Pune i skraćene jednadžbe ionske reakcije:
Ba 2+ + 2Cl – + 2Na + + = 2Na + + 2Cl – + BaSO 4 ,
Ba 2+ + = BaSO 4 .
2.
Kada natrijum karbonat ili bikarbonat (soda bikarbona) stupe u interakciju sa hlorovodoničnom ili drugom rastvorljivom kiselinom, primećuje se ključanje ili intenzivno oslobađanje mjehurića plina. Ovo oslobađa ugljični dioksid CO 2, što uzrokuje zamućenje u bistrom rastvoru krečne vode (kalcijum hidroksida). Krečna voda postaje mutna jer... nastaje nerastvorljivi kalcijum karbonat.
a) Na 2 CO 3 + 2HCl = 2NaCl + H 2 O + CO 2;
b) NaHCO 3 + HCl = NaCl + CO 2 + H 2 O;
Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 + H 2 O.
a) 2Na + + + 2H + + 2Cl – = 2Na + + 2Cl – + CO 2 + H 2 O,
2H + = CO 2 + H 2 O;
b) Na + + + H + + Cl – = Na + + Cl – + CO 2 + H 2 O,
H + = CO 2 + H 2 O.
3. Reakcije koje se javljaju sa stvaranjem blago disocijirajuće supstance.
Kada natrijum ili kalij hidroksid reaguje sa hlorovodoničnom kiselinom ili drugim rastvorljivim kiselinama u prisustvu fenolftaleinskog indikatora, alkalna otopina postaje bezbojna, a kao rezultat reakcije neutralizacije nastaje tvar s malom disocijacijom H 2 O.
Molekularne jednadžbe hemijskih reakcija:
a) NaOH + HCl = NaCl + H 2 O;
c) 3KOH + H 3 PO 4 = K 3 PO 4 + 3H 2 O.
Pune i skraćene jednadžbe ionske reakcije:
a) Na + + OH – + H + + Cl – = Na + + Cl – + H 2 O,
OH – + H + = H 2 O;
b) 2Na + + 2OH – + 2H + + = 2Na + + + 2H 2 O,
2OH – + 2H + = 2H 2 O;
c) 3K + + 3OH – +3H + + = 3K + + + 3H 2 O,
3OH – + 3H + = 3H 2 O.
Radionica
1. Reakcije razmjene između otopina elektrolita dovode do stvaranja taloga.
a) Provesti reakciju između rastvora bakar(II) sulfata i natrijum hidroksida. Napišite molekularne, potpune i skraćene ionske jednačine hemijskih reakcija, zabilježite znakove kemijske reakcije.
b) Provesti reakciju između rastvora barijum hlorida i natrijum sulfata. Napišite molekularne, potpune i skraćene ionske jednačine hemijskih reakcija, zabilježite znakove kemijske reakcije.
2. Reakcije koje uključuju oslobađanje plina.
Provedite reakcije između otopina natrijevog karbonata ili natrijevog bikarbonata (sode bikarbone) sa hlorovodoničnom ili drugom rastvorljivom kiselinom. Ispušteni plin (pomoću cijevi za izlaz plina) propuštati kroz čistu krečnu vodu ulivenu u drugu epruvetu dok se ne zamuti. Napišite molekularne, potpune i skraćene ionske jednačine kemijskih reakcija, zabilježite znakove ovih reakcija.
3. Reakcije koje se javljaju sa stvaranjem blago disocijirajuće supstance.
Izvršite reakcije neutralizacije između lužine (NaOH ili KOH) i kiseline (HCl, HNO 3 ili H 2 SO 4), nakon stavljanja fenolftaleina u rastvor alkalije. Zabilježite zapažanja i napišite molekularne, potpune i skraćene ionske jednačine za kemijske reakcije.
Znakovi, koji prati ove reakcije, može se odabrati sa sljedeće liste:
1) oslobađanje mehurića gasa; 2) taloženje; 3) pojava mirisa; 4) rastvaranje sedimenta; 5) oslobađanje toplote; 6) promena boje rastvora.
Kontrola (test)
1. Jonska jednadžba za reakciju koja proizvodi plavi talog je:
a) Cu 2+ + 2OH – = Cu(OH) 2;
c) Fe 3+ + 3OH – = Fe(OH) 3;
d) Al 3+ + 3OH – = Al(OH) 3.
2. Jonska jednadžba za reakciju u kojoj se oslobađa ugljični dioksid je:
a) CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca 2+ +;
b) 2H + + SO 2- 3 = H 2 O + SO 2;
c) CO 2- 3 + 2H + = CO 2 + H 2 O;
d) 2H + + 2OH – = 2H 2 O.
3. Jonska jednadžba za reakciju u kojoj nastaje supstanca s malom disocijacijom je:
a) Ag + + Cl – = AgCl;
b) OH – + H + = H 2 O;
c) Zn + 2H + = Zn 2+ + H 2;
d) Fe 3+ + 3OH – = Fe(OH) 3.
4. Jonska jednadžba za reakciju koja proizvodi bijeli talog je:
a) Cu 2+ + 2OH – = Cu(OH) 2;
b) CuO + 2H + = Cu 2+ + H 2 O;
c) Fe 3+ + 3OH – = Fe(OH) 3;
d) Ba 2+ + SO 2- 4 = BaSO 4 .
5. Molekularna jednadžba koja odgovara skraćenoj ionskoj jednadžbi za reakciju 3OH – + 3H + = 3H 2 O je:
a) NaOH + HCl = NaCl + H 2 O;
b) 2NaOH + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + 2H 2 O;
c) 3KOH + H 3 PO 4 = K 3 PO 4 + 3H 2 O;
d) Ba(OH) 2 + 2HCl = BaCl 2 + H 2 O.
6. Molekularna jednačina koja odgovara skraćenoj jednačini ionske reakcije
H + + = H 2 O + CO 2 , –
a) MgCO 3 + 2HCl = MgCl 2 + CO 2 + H 2 O;
b) Na 2 CO 3 + 2HCl = 2NaCl + CO 2 + H 2 O;
c) NaHCO 3 + HCl = NaCl + CO 2 + H 2 O;
d) Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 + H 2 O.
| Odgovori. 1 -A; 2 -V; 3 -b; 4 -G; 5 -V; 6 -V. |
Rješavanje eksperimentalnih zadataka na temu “Azot i fosfor”
Prilikom izučavanja novog gradiva na temu „Azot i fosfor“ učenici izvode niz eksperimenata vezanih za proizvodnju amonijaka, određivanje nitrata, fosfata i amonijevih soli, te stječu određene vještine i sposobnosti. Ova metodološka izrada sadrži šest zadataka. Za obavljanje praktičnog rada dovoljna su tri zadatka: jedan za dobivanje tvari, dva za prepoznavanje tvari. Prilikom izvođenja praktičnog rada studentima se mogu ponuditi zadaci u obliku koji će im olakšati izradu izvještaja (vidi zadatke 1, 2). (Odgovori su dati za nastavnika.)
Vježba 1
Dobiti amonijak i eksperimentalno dokazati njegovo prisustvo.
a) Proizvodnja amonijaka.
U epruveti sa izlaznom cijevi za plin zagrijte mješavinu jednakih volumena čvrstog amonijum hlorida i kalcijum hidroksida u prahu. U tom slučaju će se osloboditi amonijak koji se mora prikupiti u drugu suhu epruvetu koja se nalazi sa rupom ............ ( Zašto?).
Napišite jednadžbu reakcije za proizvodnju amonijaka.
…………………………………………………..
b) Određivanje amonijaka.
Može se prepoznati po mirisu………… (ime supstance), kao i promjenama boje lakmusa ili fenolftaleina. Kada se amonijak rastvori u vodi, ...... nastaje. (ime baze) pa lakmus test..... (navedite boju), a bezbojni fenolftalein postaje …………. (navedite boju).
Umjesto tačaka ubacite riječi prema njihovom značenju. Napišite jednačinu reakcije.
…………………………………………………..
* Amonijak - vodeni rastvor amonijaka - miriše na amonijak. – Bilješka ed.
Zadatak 2
Pripremite bakar nitrat na dva različita načina, pri čemu su dostupne sljedeće supstance: koncentrirana dušična kiselina, bakrene strugotine, bakar(II) sulfat, natrijum hidroksid. Napišite jednadžbe za kemijske reakcije u molekularnom obliku i zabilježite promjene. U metodi 1, za redoks reakciju, napišite jednadžbe ravnoteže elektrona, odredite oksidacijsko sredstvo i redukcijsko sredstvo. U metodi 2 napišite skraćene jednačine ionske reakcije.
1. s p o s o b. Bakar + azotna kiselina. Lagano zagrijte sadržaj epruvete. Bezbojni rastvor postaje.... (navedite boju), jer formira se.... (ime supstance); gas se oslobađa……..obojen neprijatnim mirisom, ovo je……. (ime supstance).
2. s p o s o b. Kada bakar(II) sulfat reaguje sa natrijum hidroksidom, dobije se talog boje ..... boje, to je ...... (ime supstance). Dodajte azotnu kiselinu dok se talog potpuno ne otopi......... (naziv sedimenta). Formira se bistra plava otopina..... (ime soli).
Zadatak 3
Eksperimentalno dokazati da amonijum sulfat sadrži ione NH 4 + i SO 2- 4. Zabilježite zapažanja i napišite molekularne i skraćene ionske jednačine za reakcije.
Zadatak 4
Kako eksperimentalno odrediti prisustvo rastvora natrijum ortofosfata, natrijum hlorida, natrijum nitrata u epruvetama br. 1, br. 2, br. 3? Zabilježite zapažanja i napišite molekularne i skraćene ionske jednačine za reakcije.
Zadatak 5
Sa sljedećim supstancama: azotnom kiselinom, bakrenim strugotinama ili žicom, univerzalnim indikatorskim papirom ili metil narandžastom, eksperimentalno dokazati sastav dušične kiseline. Napišite jednačinu za disocijaciju dušične kiseline; molekularna jednadžba za reakciju bakra sa koncentriranom dušičnom kiselinom i jednadžbe ravnoteže elektrona, identificiraju oksidacijski agens i redukcijski agens.
Zadatak 6
Pripremiti otopinu bakrenog nitrata na različite načine, sa tvarima: dušična kiselina, bakrov oksid, bazni bakar karbonat ili hidroksibakar(II) karbonat. Napišite molekularne, potpune i skraćene ionske jednačine za kemijske reakcije. Obratite pažnju na znakove hemijskih reakcija.
Benchmark testovi
1. Navedite jednadžbu reakcije u kojoj se formira žuti talog.
2. Jonska jednadžba reakcije u kojoj nastaje bijeli sirasti talog je:
3. Da biste dokazali prisustvo nitrat jona u nitratima, potrebno je uzeti:
a) hlorovodonična kiselina i cink;
b) sumporna kiselina i natrijum hlorid;
c) sumporna kiselina i bakar.
4. Reagens za hlorid jone je:
a) bakar i sumporna kiselina;
b) srebrni nitrat;
c) barijum hlorid.
5. U jednadžbi reakcije, čiji dijagram
HNO 3 + Cu -> Cu(NO 3) 2 + NO 2 + H 2 O,
Prije oksidacijskog sredstva potrebno je staviti koeficijent:
a) 2; b) 4; u 6.
6. Bazne i kisele soli odgovaraju parovima:
a) Cu(OH) 2, Mg(HCO 3) 2;
b) Cu(NO 3) 2, HNO 3;
c) 2 CO 3, Ca(HCO 3) 2.
|
Odgovori. 1 -A; 2 -b; 3 -V; 4 -b; 5 -b; 6 -V. |
Određivanje mineralnih đubriva
Metodološka izrada ovog praktičnog rada sastoji se od tri dijela: teorija, radionica, kontrola. Teorijski dio daje opće informacije o kvalitativnom određivanju kationa i anjona uključenih u mineralna đubriva. Radionica daje primjere sedam mineralnih đubriva sa opisom njihovih karakterističnih osobina, a daje i jednadžbe za kvalitativne reakcije. U tekst, umjesto tačaka i upitnika, potrebno je uneti odgovore koji su odgovarajući po značenju. Za obavljanje praktičnog rada po nahođenju nastavnika, dovoljno je uzeti četiri gnojiva. Provjera znanja učenika sastoji se od testnih zadataka za određivanje formula gnojiva, koji su dati u ovom praktičnom radu.
Teorija
1. Reagens za hloridni jon je srebrov nitrat. Reakcija se nastavlja formiranjem bijelog sirastog taloga:
Ag + + Cl – = AgCl.
2. Amonijum jon se može detektovati pomoću alkalija. Kada se otopina amonijeve soli zagrije s alkalnom otopinom, oslobađa se amonijak koji ima oštar karakterističan miris:
NH + 4 + OH – = NH 3 + H 2 O.
Za određivanje amonijum jona možete koristiti i crveni lakmus papir navlažen vodom, univerzalni indikator ili fenolftaleinsku traku papira. Parče papira se mora držati iznad para koje se oslobađaju iz epruvete. Crveni lakmus postaje plav, univerzalni indikator postaje ljubičast, a fenolftalein postaje grimiz.
3. Za određivanje nitratnih jona, u otopinu soli se dodaju bakrene strugotine ili komadići, zatim se dodaje koncentrirana sumporna kiselina i zagrijava. Nakon nekog vremena počinje se oslobađati smeđi plin s neugodnim mirisom. Oslobađanje smeđeg gasa NO2 ukazuje na prisustvo jona.
Na primjer:
NaNO 3 + H 2 SO 4 NaHSO 4 + HNO 3,
4HNO 3 + Cu = Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O.
4. Reagens za fosfatne jone je srebrov nitrat. Kada se doda u rastvor fosfata, taloži se žuti talog fosfata srebra:
3Ag + + PO 3- 4 = Ag 3 PO 4.
5. Reagens za sulfatni jon je barijum hlorid. Bijeli mliječni talog barijum sulfata, nerastvorljiv u sirćetnoj kiselini, taloži:
Ba 2+ + SO 2- 4 = BaSO 4 .
Radionica
1. Silvinit (NaCl KCl), ružičasti kristali, dobra rastvorljivost u vodi. Plamen postaje žut. Kada se plamen posmatra kroz plavo staklo, primetna je ljubičasta boja. SA …….. (ime reagensa) daje bijeli talog..... (ime soli).
KCl + ? -> KNO 3 + AgCl.
2. Amonijum nitrat NH 4 NO 3, ili…….. (naziv đubriva), bijeli kristali, vrlo rastvorljivi u vodi. Smeđi gas se oslobađa sa sumpornom kiselinom i bakrom... (ime supstance). Sa rešenjem……. (ime reagensa) Kada se zagreje, oseća se miris amonijaka, njegova para pretvara crveni lakmus u ...... boja.
NH 4 NO 3 + H 2 SO 4 NH 4 HSO 4 + HNO 3,
HNO 3 + Cu -> Cu(NO 3) 2 + ? + ? .
NH 4 NO 3 + ? -> NH 3 + H 2 O + NaNO 3.
3. Kalijum nitrat (KNO 3), ili…… (naziv đubriva), sa H 2 SO 4 i ……… (ime supstance) proizvodi smeđi gas. Plamen postaje ljubičast.
KNO 3 + H 2 SO 4 KHSO 4 + HNO 3,
4HNO 3 + ? -> Cu(NO 3) 2 + ? + 2H 2 O.
4. Amonijum hlorid NH 4 Cl sa rastvorom……. (ime reagensa) Kada se zagrije, stvara amonijak, njegove pare postaju crveno lakmus plavo. SA …… (ime anjona reagensa) srebro daje bijeli sirasti talog..... (naziv sedimenta).
NH 4 Cl + ? = NH 4 NO 3 + AgCl,
NH 4 Cl + ? = NH 3 + H 2 O + NaCl.
5. Kada se zagrije, amonijum sulfat (NH 4) 2 SO 4 sa alkalnom otopinom formira amonijak, njegova para postaje crveno lakmus plava. SA …….. (ime reagensa) daje bijeli mliječni talog........ (naziv sedimenta).
(NH 4) 2 SO 4 + 2NaOH = 2NH 3 + 2H 2 O + ? ,
(NH 4) 2 SO 4 + ? -> NH 4 Cl + ? .
6. Natrijum nitrat NaNO 3, ili…… (naziv đubriva), bijeli kristali, dobra rastvorljivost u vodi, stvara smeđi gas sa H 2 SO 4 i Cu. Plamen postaje žut.
NaNO 3 + H 2 SO 4 NaHSO 4 + ? ,
Cu -> Cu(NO 3) 2 + ? + 2H 2 O.
7. Kalcijum dihidrogen fosfat Ca(H 2 PO 4) 2, ili…… (naziv đubriva), sivi sitnozrnati prah ili granule, slabo rastvorljiv u vodi, sa ..... (ime reagensa) daje ….. (navesti boju) talog ……… (ime supstance) AgH 2 PO 4.
Ca(H 2 PO 4) 2 + ? -> 2AgH 2 PO 4 + Ca(NO 3) 2.
Kontrola (test)
1. Ružičasti kristali, vrlo topljivi u vodi, boje plamen žuto; pri interakciji sa AgNO 3 formira se bijeli talog - to je:
a) Ca(H 2 PO 4) 2; b) NaCl KCl;
c) KNO 3; d) NH 4 Cl.
2. Kristali su vrlo topljivi u vodi; u reakciji s H 2 SO 4 i bakrom oslobađa se smeđi plin s alkalnom otopinom, a kada se zagrije, proizvodi amonijak, čije pare postaju crveno lakmus plave - to je:
a) NaNO 3; b) (NH 4) 2 SO 4;
c) NH 4 NO 3; d) KNO 3.
3. Lagani kristali, vrlo topljivi u vodi; pri interakciji sa H 2 SO 4 i Cu oslobađa se smeđi gas; Plamen postaje ljubičast - ovo je:
a) KNO 3; b) NH 4 H 2 PO 4;
c) Ca(H 2 PO 4) 2 CaSO 4; d) NH 4 NO 3.
4. Kristali su vrlo topljivi u vodi; sa srebrovim nitratom daje bijeli talog, sa alkalijom pri zagrijavanju daje amonijak, čije pare postaju crveno lakmus plave - to je:
a) (NH 4) 2 SO 4; b) NH 4 H 2 PO 4;
c) NaCl KCl; d) NH 4 Cl.
5. Lagani kristali, vrlo topljivi u vodi; sa BaCl 2 daje bijeli mliječni talog, s alkalijom daje amonijak, čije pare postaju crveno lakmus plave - to je:
c) NH 4 Cl; d) NH 4 H 2 PO 4.
6. Lagani kristali, vrlo topljivi u vodi; pri interakciji sa H 2 SO 4 i Cu proizvodi smeđi plin, plamen postaje žut - to je:
a) NH 4 NO 3; b) (NH 4) 2 SO 4;
c) KNO 3; d) NaNO 3.
7. Sivi sitnozrnati prah ili granule, rastvorljivost u vodi je slaba, sa rastvorom srebrnog nitrata daje žuti talog - to je:
a) (NH 4) 2 SO 4; b) NaCl KCl;
c) Ca(H 2 PO 4) 2; d) KNO 3.
| Odgovori. 1 -b; 2 -V; 3 -A; 4 -G; 5 -b; 6 -G; 7 -V. |
Bezbojna jarko plava
Analitičke karakteristike supstanci i analitičke reakcije
Prilikom provođenja kvalitativne i kvantitativne analize koristite analitičke karakteristike supstanci i analitičke reakcije.
Analitičke karakteristike – takva svojstva analizirane supstance ili proizvoda njene transformacije koja omogućavaju da se proceni prisustvo određenih komponenti u njoj. Karakteristične analitičke karakteristike - boja, miris, ugao rotacije ravni polarizacije svetlosti, radioaktivnost, sposobnost interakcije sa elektromagnetnim zračenjem (na primer, prisustvo karakterističnih traka u IR spektru apsorpcije ili maksimuma u spektru apsorpcije u vidljivom i UV oblastima spektar) itd.
Analitička reakcija - hemijska transformacija analizirane supstance pod dejstvom analitičkog reagensa sa formiranjem proizvoda sa uočljivim analitičkim karakteristikama. Kao analitičke reakcije najčešće se koriste reakcije nastajanje obojenih spojeva, oslobađanje ili otapanje taloga, plinova, stvaranje kristala karakterističnog oblika, bojenje plamena plinskog plamenika, stvaranje spojeva koji luminesciraju u otopinama. , itd. Na rezultate analitičkih reakcija utiču temperatura, koncentracija rastvora, pH okoline, prisustvo drugih supstanci (ometajući, maskirajući, katalizatorski procesi) itd.
Ilustrirajmo rečeno na nekim primjerima.
Formiranje obojenih jedinjenja. Joni bakra Cu 2+ u vodenim rastvorima, u kojima postoje u obliku gotovo bezbojnih (bledo plavkastih) vodenih kompleksa 2+ , pri interakciji s amonijakom formiraju rastvorljivi kompleks (amonijak 2+) svijetle plavo-plave boje, bojeći otopinu u istu boju:
2+ + 4NH 3 = 2+ + P H 2 O
Pomoću ove reakcije moguće je identificirati (detektovati) ione bakra Cu 2+ u vodenim otopinama.
Ako vodeni rastvor sadrži bezbojne (bledožute) ione feri gvožđa Fe 3+ (takođe u obliku 3+ akva kompleksa), tada uvođenjem tiocijanatnih jona (rodanidnih jona) NCS – , rastvor postaje intenzivno obojen zbog formiranje 3– kompleksa n crveno:
3+ + P NCS – = 3– n + P H 2 O
Gdje P < или = 6. При этом, в зависимости от отношения концентраций 3+ и NCS – , образуется равновесная смесь комплексов с P= 1; 2; 3; 4; 5; 6. Svi su ofarbani u crveno. Ova reakcija se koristi za otkrivanje (detektovanje) iona željeza (III).
Imajte na umu da pojedinačni višestruko nabijeni ioni, na primjer, Cu 2+, Fe 2+, Fe 3+, Co 3+, Ni 2+ itd., kao i vodikovi ioni H + (tj. protoni – jezgra atoma vodika) ne mogu postojati u vodenim otopinama u normalnim uvjetima, jer su termodinamički nestabilni i u interakciji s molekulama vode ili drugim česticama formiraju vodene komplekse (ili komplekse različitog sastava):
M m + + n H 2 O = [M(H 2 O) n ] m+(aqua kompleks)
H+ + H 2 O = H 3 O + (hidronijum jon)
Ubuduće, radi sažetosti, u hemijskim jednačinama nećemo uvijek označavati molekule vode koji su dio akva kompleksa, imajući na umu, međutim, da su zapravo odgovarajući akva kompleksi, a ne „goli“ katjoni metala ili vodonik, učestvuju u reakcijama u rastvorima. Dakle, radi jednostavnosti pisaćemo H +, Cu 2+, Fe 2+, itd. umjesto ispravnije H 3 O + , 2+, 3+, respektivno, itd.
Oslobađanje ili otapanje sedimenata. Joni Ba 2+ prisutni u vodenom rastvoru mogu se istaložiti dodavanjem rastvora koji sadrži SO 4 2+ sulfatne ione u obliku slabo rastvorljivog belog taloga barijum sulfata:
Ba 2+ + SO 4 2+ = BaSO 4. ↓(bijeli talog)
Slična slika se uočava i prilikom taloženja kalcijevih jona Ca 2+ rastvorljivim karbonatima:
Ca 2+ + CO 3 2– → CaCO 3 ↓(bijeli talog)
Bijeli talog kalcijevog karbonata otapa se pod djelovanjem kiselina, prema shemi:
CaCO 3 + 2HC1 → CaC1 2 + CO 2 +H 2 O
Time se oslobađa plin ugljični dioksid.
Hloroplatinatni joni 2– formiraju žute taloge kada se doda rastvor koji sadrži kalijum K+ ili amonijum katione NH+. Ako se otopina natrijevog kloroplatinata Na 2 (ova sol je prilično topiva u vodi) tretira otopinom kalijevog klorida KCl ili amonijevog klorida NH 4 C1, tada ispadaju žuti talozi kalijevog heksakloroplatinata K 2 ili amonijaka (NH 4) 2 , odnosno (ove soli su slabo rastvorljive u vodi):
Na 2 + 2KS1 → K 2 ↓ +2NaCl
Na 2 + 3 NH 4 C1 → (NH 4) 2 ↓ +2NaCl
Reakcije koje oslobađaju gasove(koji emituju gas reakcije). Reakcija otapanja kalcijevog karbonata u kiselinama, u kojoj se oslobađa plinoviti ugljični dioksid, već je opisana gore. Istaknimo i neke reakcije koje razvijaju gas.
Ako se otopini bilo koje amonijeve soli doda lužina, oslobađa se plin amonijak, što se lako može odrediti po mirisu ili plavetnini mokrog crvenog lakmus papira:
NH 4 + + OH – = NH 3 H 2 0 → NH 3 + H 2 0
Ova reakcija se koristi i u kvalitativnoj i u kvantitativnoj analizi.
Sulfidi, kada su izloženi kiselinama, oslobađaju gas sumporovodik:
S 2– + 2H + → H 2 S
što je lako uočljivo po specifičnom mirisu pokvarenih jaja.
Formiranje karakterističnih kristala(mikrokristaloskopske reakcije). Natrijum joni Na + u kapi rastvora, u interakciji sa heksahidroksostibat(V)-ionima - formiraju bele kristale natrijum heksahidroksostibat(V) Na karakterističnog oblika:
Na + + -- = Na
Oblik kristala je jasno vidljiv kada se pregledaju pod mikroskopom. Ova reakcija se ponekad koristi u kvalitativnoj analizi za otkrivanje kationa natrijuma.
Kalijevi ioni K+ pri reakciji u neutralnim ili octenim rastvorima sa rastvorljivim natrijem i olovnim heksanitrokupratom (P) Na 2 Pb formiraju crne (ili smeđe) kristale kalijuma i olovo heksanitrokuprat (P) K 2 Pb [Cu (N0 2) 6 ] karakteristični kubični oblici koji se mogu vidjeti i pod mikroskopom. Reakcija se odvija prema shemi:
2K + + Na 2 Pb = K 2 Rb[Su(N0 3) 6 ] + 2Na +
Koristi se u kvalitativnoj analizi za otkrivanje ( otkrića) kalijum katjone. Mikrokristaloskopska analiza je prvi put uvedena u analitičku praksu 1794–1798. Član Sankt Peterburške akademije nauka T.E. Lowitz.
Bojenje plamena plinskog plamenika. Kada se spojevi nekih metala unesu u plamen plinskog plamenika, plamen postaje obojen u jednu ili drugu boju ovisno o prirodi metala. Tako litijeve soli boje plamen karmin crveno, soli natrija žuto, kalijeve soli ljubičasto, kalcijeve soli ciglanocrvene, soli barija žuto-zelene, itd.
Ovaj fenomen se može objasniti na sljedeći način. Kada se jedinjenje datog metala (na primjer, njegova sol) unese u plamen plinskog plamenika, ovo jedinjenje se raspada. Atomi metala koji nastaju tokom termičke razgradnje jedinjenja pobuđuju se na visokoj temperaturi plamena gasnog gorionika, odnosno, apsorbujući određeni deo toplotne energije, prelaze u neko pobuđeno elektronsko stanje koje ima veću energiju u odnosu na nepobuđeno (zemlje). ) stanje. Životni vek pobuđenih elektronskih stanja atoma je zanemariv (vrlo mali delići sekunde), tako da se atomi gotovo trenutno vraćaju u nepobuđeno (osnovno) stanje, emitujući apsorbovanu energiju u obliku svetlosnog zračenja određene talasne dužine, zavisno od energetske razlike između pobuđenog i prizemnog energetskog nivoa atoma. Za atome različitih metala ova energetska razlika nije ista i odgovara svjetlosnom zračenju određene valne dužine. Ako ovo zračenje leži u vidljivom području spektra (u crvenoj, žutoj, zelenoj ili nekom drugom dijelu), onda ljudsko oko detektira jednu ili drugu boju plamena plamenika. Bojenje plamena je kratkotrajno, jer se atomi metala odnose s plinovitim produktima izgaranja.
Bojenje plamena plinskog plamenika spojevima metala koristi se u kvalitativnoj analizi za otkrivanje metalnih katjona koji emituju zračenje u vidljivom dijelu spektra. Metode atomske apsorpcije (fluorescentne) za analizu elemenata takođe su zasnovane na istoj fizičko-hemijskoj prirodi.
U tabeli Slika 3.1 prikazuje primjere boja plamena gorionika iz nekih elemenata.
1) Bakar nitrat je kalciniran, nastali čvrsti talog je otopljen u sumpornoj kiselini. Vodonik sulfid je propušten kroz rastvor, nastali crni talog je ispaljen, a čvrsti ostatak je otopljen zagrevanjem u koncentrovanoj azotnoj kiselini.
2) Kalcijum fosfat je fuzionisan sa ugljenom i peskom, zatim je nastala jednostavna tvar spaljena u višku kiseonika, produkt sagorevanja je otopljen u višku kaustične sode. U nastalu otopinu dodana je otopina barij hlorida. Nastali talog je tretiran sa viškom fosforne kiseline.
| Pokaži | |
|---|---|
Ca 3 (PO 4) 2 → P → P 2 O 5 → Na 3 PO 4 → Ba 3 (PO 4) 2 → BaHPO 4 ili Ba(H 2 PO 4) 2 Ca 3 (PO 4) 2 + 5C + 3SiO 2 → 3CaSiO 3 + 2P + 5CO |
|
3) Bakar je otopljen u koncentrovanoj azotnoj kiselini, nastali gas je pomešan sa kiseonikom i rastvoren u vodi. Cink oksid je otopljen u nastaloj otopini, a zatim je u otopinu dodan veliki višak otopine natrijum hidroksida.
4) Suvi natrijum hlorid je tretiran koncentrovanom sumpornom kiselinom uz lagano zagrevanje, a nastali gas je propušten u rastvor barijum hidroksida. Dobijenoj otopini dodana je otopina kalijum sulfata. Nastali sediment je stopljen sa ugljem. Dobivena supstanca je tretirana hlorovodoničnom kiselinom.
5) Uzorak aluminijum sulfida tretiran je hlorovodoničnom kiselinom. Istovremeno se oslobađa plin i stvara se bezbojni rastvor. Dobijenoj otopini dodana je otopina amonijaka, a plin je propušten kroz otopinu olovnog nitrata. Dobiveni talog je tretiran otopinom vodikovog peroksida.
| Pokaži | |
|---|---|
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) Aluminijumski prah je pomešan sa sumpornim prahom, smeša je zagrejana, nastala supstanca je tretirana vodom, oslobođen je gas i formiran je talog u koji je dodan višak rastvora kalijum hidroksida do potpunog rastvaranja. Ovaj rastvor je uparen i kalcinisan. Dobijenoj krutini je dodan višak rastvora hlorovodonične kiseline.
7) Rastvor kalijum jodida tretiran je rastvorom hlora. Nastali talog je tretiran rastvorom natrijum sulfita. Dobijenom rastvoru prvo je dodat rastvor barijum hlorida, a nakon odvajanja taloga dodat je rastvor srebrnog nitrata.
8) Sivo-zeleni prah hrom (III) oksida je fuzionisan sa viškom lužine, dobijena supstanca je otopljena u vodi, što je rezultiralo tamnozelenim rastvorom. U nastalu alkalnu otopinu dodan je vodikov peroksid. Rezultat je žuta otopina, koja postaje narančasta kada se doda sumporna kiselina. Kada se sumporovodik propušta kroz nastalu zakiseljenu narandžastu otopinu, ona postaje mutna i ponovo postaje zelena.
| Pokaži | |
|---|---|
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) Aluminijum je otopljen u koncentrovanom rastvoru kalijum hidroksida. Ugljični dioksid je propuštan kroz nastalu otopinu do prestanka taloženja. Precipitat je filtriran i kalciniran. Dobiveni čvrsti ostatak je fuzionisan sa natrijum karbonatom.
10) Silicijum je otopljen u koncentrovanom rastvoru kalijum hidroksida. Dobijenoj otopini je dodan višak hlorovodonične kiseline. Zamućeni rastvor je zagrejan. Nastali precipitat je filtriran i kalciniran sa kalcijum karbonatom. Napišite jednadžbe za opisane reakcije.
11) Bakar(II) oksid je zagrejan u struji ugljen monoksida. Dobivena supstanca je spaljena u atmosferi hlora. Produkt reakcije je otopljen u vodi. Dobiveni rastvor je podeljen na dva dela. U jedan dio je dodat rastvor kalijum jodida, a u drugi rastvor srebrovog nitrata. U oba slučaja uočeno je stvaranje precipitata. Napišite jednadžbe za četiri opisane reakcije.
12) Bakar nitrat je kalcinisan, nastala čvrsta supstanca je rastvorena u razblaženoj sumpornoj kiselini. Otopina dobivene soli podvrgnuta je elektrolizi. Supstanca oslobođena na katodi je otopljena u koncentrovanoj dušičnoj kiselini. Otapanje je nastavljeno oslobađanjem smeđeg gasa. Napišite jednadžbe za četiri opisane reakcije.
13) Gvožđe je spaljeno u atmosferi hlora. Dobivena tvar je tretirana viškom otopine natrijum hidroksida. Nastao je smeđi talog koji je filtriran i kalciniran. Ostatak nakon kalcinacije je otopljen u jodovodonoj kiselini. Napišite jednadžbe za četiri opisane reakcije.
14) Aluminijumski metalni prah je pomešan sa čvrstim jodom i dodato je nekoliko kapi vode. Dobijenoj soli dodavan je rastvor natrijum hidroksida sve dok se nije formirao talog. Nastali talog je otopljen u hlorovodoničkoj kiselini. Nakon naknadnog dodavanja otopine natrijum karbonata, ponovo je uočena precipitacija. Napišite jednadžbe za četiri opisane reakcije.
15) Kao rezultat nepotpunog sagorevanja uglja nastao je gas u čijoj se struji zagrevao gvožđe(III) oksid. Dobivena supstanca je otopljena u vrućoj koncentrovanoj sumpornoj kiselini. Dobiveni rastvor soli je podvrgnut elektrolizi. Napišite jednadžbe za četiri opisane reakcije.
16) Određena količina cink sulfida podijeljena je na dva dijela. Jedan od njih je tretiran azotnom kiselinom, a drugi je ispaljen na vazduh. Kada su oslobođeni plinovi stupili u interakciju, nastala je jednostavna supstanca. Ova supstanca je zagrijana s koncentriranom dušičnom kiselinom i oslobođen je smeđi plin. Napišite jednadžbe za četiri opisane reakcije.
17) Kalijum hlorat je zagrejan u prisustvu katalizatora i oslobođen je bezbojni gas. Sagorevanjem gvožđa u atmosferi ovog gasa dobija se oksid gvožđa. Otopljen je u višku hlorovodonične kiseline. Rezultirajućoj otopini dodana je otopina koja sadrži natrijum dikromat i hlorovodoničnu kiselinu.
| Pokaži | |
|---|---|
1) 2KClO 3 → 2KCl + 3O 2 2) ZFe + 2O 2 → Fe 3 O 4 3) Fe 3 O 4 + 8N → FeCl 2 + 2FeCl 3 + 4H 2 O 4) 6 FeCl 2 + Na 2 Cr 2 O 7 + 14 HCI → 6 FeCl 3 + 2 CrCl 3 + 2NaCl + 7H 2 O 18) Gvožđe je spaljeno u hloru. Dobivena sol je dodana u otopinu natrijevog karbonata i formirao se smeđi talog. Ovaj talog je filtriran i kalcinisan. Dobivena supstanca je otopljena u jodovodonoj kiselini. Napišite jednadžbe za četiri opisane reakcije. 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) Rastvor kalijum jodida tretiran je viškom hlorne vode i prvo je uočeno stvaranje taloga, a zatim njegovo potpuno otapanje. Dobivena kiselina koja je sadržavala jod je izolirana iz otopine, osušena i pažljivo zagrijana. Nastali oksid je reagirao s ugljičnim monoksidom. Zapišite jednadžbe za opisane reakcije.
20) Krom(III) sulfid u prahu je otopljen u sumpornoj kiselini. Istovremeno se oslobađa plin i formira se obojena otopina. Dobijenoj otopini je dodan višak otopine amonijaka, a plin je propušten kroz olovni nitrat. Nastali crni talog pobijelio je nakon tretmana vodikovim peroksidom. Zapišite jednadžbe za opisane reakcije.
21) Aluminijumski prah je zagrejan sa sumpornim prahom, a dobijena supstanca je tretirana vodom. Nastali precipitat je tretiran viškom koncentriranog rastvora kalijum hidroksida dok se potpuno ne otopi. Dobijenoj otopini je dodana otopina aluminij hlorida i ponovo je uočeno stvaranje bijelog taloga. Zapišite jednadžbe za opisane reakcije.
22) Kalijum nitrat je zagrevan sa olovom u prahu dok reakcija nije prestala. Smjesa proizvoda je tretirana vodom, a zatim je dobivena otopina filtrirana. Filtrat je zakiseljen sumpornom kiselinom i tretiran kalijum jodidom. Izolovana jednostavna supstanca zagrijana je s koncentriranom dušičnom kiselinom. Crveni fosfor je spaljen u atmosferi nastalog smeđeg gasa. Zapišite jednadžbe za opisane reakcije.
23) Bakar je otopljen u razblaženoj azotnoj kiselini. U nastalu otopinu dodan je višak otopine amonijaka, pri čemu se prvo promatra stvaranje taloga, a zatim njegovo potpuno otapanje uz stvaranje tamnoplave otopine. Dobivena otopina tretirana je sumpornom kiselinom dok se ne pojavi karakteristična plava boja soli bakra. Zapišite jednadžbe za opisane reakcije.
| Pokaži | |
|---|---|
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) Magnezijum je otopljen u razblaženoj azotnoj kiselini i nije primećeno razvijanje gasa. Dobijeni rastvor je tretiran viškom rastvora kalijum hidroksida uz zagrevanje. Otpušteni plin je spaljen u kisiku. Zapišite jednadžbe za opisane reakcije.
25) Mješavina praha kalijum nitrita i amonijum hlorida je rastvorena u vodi i rastvor je lagano zagrejan. Otpušteni gas je reagovao sa magnezijumom. Reakcioni proizvod je dodan u višak rastvora hlorovodonične kiseline i nije uočeno razvijanje gasa. Dobivena magnezijeva sol u otopini tretirana je natrijum karbonatom. Zapišite jednadžbe za opisane reakcije.
26) Aluminijum oksid je fuzionisan sa natrijum hidroksidom. Reakcioni proizvod je dodan u rastvor amonijum hlorida. Otpušteni plin oštrog mirisa apsorbira sumporna kiselina. Dobivena srednja sol je kalcinirana. Zapišite jednadžbe za opisane reakcije.
27) Hlor je reagovao sa vrućim rastvorom kalijum hidroksida. Kako se otopina hladila, taložili su se kristali Bertoletove soli. Dobijeni kristali su dodani u rastvor hlorovodonične kiseline. Dobivena jednostavna supstanca reagirala je s metalnim željezom. Reakcioni proizvod je zagrejan sa novom porcijom gvožđa. Zapišite jednadžbe za opisane reakcije.
28) Bakar je otopljen u koncentrovanoj azotnoj kiselini. Dobivenom rastvoru je dodan višak rastvora amonijaka, posmatrajući prvo stvaranje taloga, a zatim njegovo potpuno otapanje. Dobiveni rastvor je tretiran viškom hlorovodonične kiseline. Zapišite jednadžbe za opisane reakcije.
29) Gvožđe je rastvoreno u vrućoj koncentrovanoj sumpornoj kiselini. Dobivena sol je tretirana viškom otopine natrijum hidroksida. Nastali smeđi talog je filtriran i kalciniran. Dobivena supstanca je spojena sa željezom. Napišite jednadžbe za četiri opisane reakcije.
30) Kao rezultat nepotpunog sagorevanja uglja, nastao je gas u čijoj struji se zagrevao gvožđe(III) oksid. Dobivena supstanca je otopljena u vrućoj koncentrovanoj sumpornoj kiselini. Dobiveni rastvor soli tretiran je viškom rastvora kalijum sulfida.
31) Određena količina cink sulfida podijeljena je na dva dijela. Jedan od njih je tretiran hlorovodoničnom kiselinom, a drugi je ispaljen na vazduh. Kada su oslobođeni plinovi stupili u interakciju, nastala je jednostavna supstanca. Ova supstanca je zagrijana s koncentriranom dušičnom kiselinom i oslobođen je smeđi plin.
32) Sumpor je topljen sa gvožđem. Reakcioni proizvod je tretiran hlorovodoničnom kiselinom. Otpušteni plin je spaljen u višku kisika. Produkti sagorevanja su apsorbovani vodenim rastvorom gvožđe(III) sulfata.
Rješavanje zadataka dijela C2
1. Smjesa dva bezbojna i bezmirisna plina, A i B, propuštena je kada se zagrije preko katalizatora koji sadrži željezo. Nastali plin B je propušten u otopinu bromovodonične kiseline i došlo je do reakcije neutralizacije. Rastvor je uparen, a ostatak je zagrejan sa kaustičnim kalijumom, što je rezultiralo oslobađanjem bezbojnog gasa B oštrog mirisa. Kada se gas B sagori u vazduhu, nastaju voda i gas A. Napišite jednačinu za opisane reakcije.
Rješenje
Otopina kiseline može se neutralizirati supstancom koja pokazuje bazična svojstva. Pošto je zagrevanjem produkta reakcije sa kaustičnim kalijumom oslobođen gas oštrog mirisa i gas osnovnih svojstava, ovaj gas je amonijak NH 3.
1 jednadžba - sinteza amonijaka iz dušika i vodika;
Jednačina 2 - neutralizacija kiseline;
3 jednadžba - kvalitativna reakcija na amonijak sa alkalijom;
Jednačina 4 - sagorijevanje amonijaka u zraku, oslobađanje dušika
Gasovi - N 2, H 2 i NH 3.
1) N 2 + 3H 2 ↔ 2NH 3
2) NH 3 + HBr = NH 4 Br
3) NH 4 Br + KOH = KBr + H 2 O + NH 3
4) 4NH 3 + 3O 2 = 2N 2 + 6 H 2 O
2. Propustimo sumpor dioksid kroz rastvor vodonik peroksida. Voda je isparila i ostatku je dodana strugotina magnezijuma. Otpušteni gas je propušten kroz rastvor bakar sulfata. Nastali crni talog je odvojen i ispaljen. Napišite jednačinu za opisane reakcije.
Rješenje
U sumpor dioksidu, oksidaciono stanje sumpora je +4. Stoga može biti i oksidacijsko sredstvo i redukcijsko sredstvo. Sa jakim oksidantom, sumpor će biti redukciono sredstvo i povećaće oksidacioni broj na +6 (tj. H 2 SO 4 ) (1 jednačina).
Nakon isparavanja H 2 O, stvara se koncentrirana sumporna kiselina, koja u interakciji sa Mg (aktivnim metalom) proizvodi sumporovodik (2). Bakar sulfat - II, u reakciji sa vodonik sulfidom, daće bakar sulfid - crni talog (3). Kada se sulfidi prže, nastaju sumporov oksid (IV) i metalni oksid (4).
1) SO 2 + H 2 O 2 = H 2 SO 4
2) 5H 2 SO 4 konc. + 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. Kada se ispali određeni mineral A, koji se sastoji od 2 elementa, nastaje gas koji ima oštar miris i obezbojava bromnu vodu formiranjem dve jake kiseline u rastvoru. Kada tvar B, koja se sastoji od istih elemenata kao i mineral A, ali u drugačijem omjeru, stupi u interakciju s koncentriranom klorovodičnom kiselinom, oslobađa se plin s mirisom "pokvarenih jaja". Kada plinovi međusobno djeluju, nastaju jednostavna žuta tvar i voda. Napišite jednadžbe za opisane reakcije.
Rješenje
Budući da kada je supstanca B izložena klorovodičnoj kiselini, oslobađa se sumporovodik H 2 S (gas sa mirisom "pokvarenog jajeta") (jednačina 3), tada su oba minerala sulfidi. Pečenje pirita FeS se proučava u procesu proizvodnje sumporne kiseline 2 (1). SO 2 – gas oštrog mirisa pokazuje svojstvaredukciono sredstvo i reakcijom s bromnom vodom nastaju dvije kiseline: sumporna i bromovodična (2). Kada sumpor dioksid (oksidant) i sumporovodik (reduktor) u interakciji, nastaje sumpor - jednostavna žuta supstanca (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. Dušična kiselina je neutralizovana sodom bikarbonom, rastvor je uparen, a ostatak je kalcinisan. Dobivena tvar dodana je u otopinu kalijevog permanganata zakiseljenog sumpornom kiselinom i otopina je postala bezbojna. Reakcioni proizvod koji sadrži dušik stavljen je u otopinu kaustične sode i dodat je cink prah, te je oslobođen plin oštrog karakterističnog mirisa. Napišite jednadžbe za opisane reakcije.
Rješenje
Nakon neutralizacije rastvora nastaje natrijum nitrat (1). Nitrati formirani od metala u nizu napona lijevo od Mg se razlažu da bi formirali nitrite i kisik (2). Kalijum permanganat KMnO 4 , koji ima ružičastu boju, snažan je oksidant u kiseloj sredini i oksidira natrijum u NaN nitrat+5 O 3 , sama se svodi na Mn+2 (bezbojno) (3). Kada cink reaguje sa alkalnom otopinom, oslobađa se atomski vodik, koji je vrlo jak redukcijski agens, stoga natrijum nitrat NaN+5 O 3 reducira se u amonijak 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. Nepoznati metal je spaljen u kiseoniku. Produkt reakcije, u interakciji s ugljičnim dioksidom, formira dvije supstance: čvrstu materiju koja reaguje sa rastvorom hlorovodonične kiseline da bi oslobodila ugljen dioksid i jednostavnu gasovitu tvar koja podržava sagorevanje. Napišite jednadžbe za opisane reakcije.
Rješenje
Gas koji podržava sagorevanje je kiseonik (4). Kada metali sagorevaju u kiseoniku, mogu nastati oksidi i peroksidi. Oksidi će u interakciji s ugljičnim dioksidom dati samo jednu tvar - karbonatnu sol, pa uzimamo alkalni metal, natrijum, koji formira peroksid (1). U reakciji s ugljičnim dioksidom nastaje sol i oslobađa se kisik (2). Karbonat s kiselinom proizvodi ugljični dioksid (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. Trovalentni hrom hidroksid je tretiran hlorovodoničnom kiselinom. U nastalu otopinu dodana je potaša, nastali talog je odvojen i dodan u koncentriranu otopinu kalijevog hidroksida, uslijed čega se talog otopio. Nakon dodavanja viška hlorovodonične kiseline, dobija se zeleni rastvor. Napišite jednadžbe za opisane reakcije.
Rješenje
hrom hidroksid Cr(OH) 3 - amfoterično. Sa hlorovodoničnom kiselinom će dati CrCl 3 (1), sol je formirana od slabe baze i jake kiseline, pa će se podvrgnuti kationskoj hidrolizi. Potaša - kalijum karbonat K 2 CO 3 formirana od jake baze i slabe kiseline, podvrgava se hidrolizi na anjonu. Dvije soli međusobno pojačavaju hidrolizu jedne druge, pa se hidroliza odvija do kraja: do stvaranja Cr(OH) 3 i CO 2 (2). Cr(OH)3 u višku alkalija daje kalijum heksahidroksokromit K 3 Cr(OH) 6 (3). Pri izlaganju višku jake kiseline nastaju dvije soli (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 konc. = K 3 Cr(OH) 6
4) K 3 Cr(OH) 6 + 6HCl = CrCl 3 + 3KCl + 6H 2 O.
7. Produkt reakcije litijuma sa vodonikom tretiran je vodom. Oslobođeni gas je pomešan sa viškom kiseonika i prolazio preko platinastog katalizatora dok se greje; dobijena gasna mešavina bila je smeđe boje. Napišite jednadžbe za opisane reakcije.
Rješenje
Interakcija dušika i litijuma proizvodi litijum nitrid (1), koji se razgrađuje s vodom i oslobađa amonijak (2). Amonijak se oksidira kisikom u prisustvu platinskog katalizatora u dušikov oksid (II), koji nema boju (3). Formiranje smeđeg gasa NO 2 iz NO se javlja spontano (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. Magnezijum silicid je tretiran rastvorom hlorovodonične kiseline i nastali gas je spaljen. Čvrsti proizvod reakcije je pomešan sa soda pepelom, smeša je zagrevana do topljenja i držana neko vreme. Nakon hlađenja, produkt reakcije (koji se koristi pod nazivom „tečno staklo“) je otopljen u vodi i tretiran rastvorom sumporne kiseline. Napišite jednadžbe za deskriptivne reakcije.
Rješenje
Kada magnezijev silicid reaguje sa hlorovodoničnom kiselinom, nastaje gas silan (1). Spontano se pali na zraku, stvarajući silicijum (čvrstu) i vodu (2). Kada se silicijum oksid spoji sa alkalijom ili sodom, nastaje natrijum silikat („tečno staklo“) (3). Sumporna kiselina, kao jača, istiskuje iz rastvora slabu silicijumsku kiselinu, koja je nerastvorljiva u vodi (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. Kada se narandžasta supstanca zagreje, ona se raspada; proizvodi raspadanja uključuju bezbojni plin i zelenu čvrstu supstancu. Otpušteni plin reagira s litijumom čak i uz blago zagrijavanje. Produkt potonje reakcije reagira s vodom, oslobađajući plin oštrog mirisa koji može smanjiti metale, poput bakra, iz njihovih oksida. Napišite jednadžbe za opisane reakcije.
Rješenje
Plin oštrog mirisa koji može reducirati metale iz njihovih oksida (jednačina 4) je amonijak (jednačina 3). Narandžasta supstanca koja se raspada da bi oslobodila azot (bezbojni gas) i formirala zelenu čvrstu supstancu, Cr. 2 O 3 - amonijum dihromat (NH 4) 2 Cr 2 O 7 (jednačina 1), kada litijum nitrid reaguje sa vodom, oslobađa se amonijak (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. Nepoznata crvena supstanca je zagrijana u hloru i produkt reakcije je otopljen u vodi. Dobijenom rastvoru su dodane alkalije, a nastali plavi talog je filtriran i kalcinisan. Kada se proizvod kalcinacije, koji je crne boje, zagrije sa koksom, dobija se crveni početni materijal. Napišite jednadžbe za opisane reakcije.
Rješenje
Crveni metal - bakar. Kada se zagrije sa hlorom, nastaje bakar-II hlorid CuCl 2 (1). Kada se rastvoru doda alkalija, taloži se želatinasti plavi precipitat Cu(OH). 2 - bakar-II hidroksid (2). Kada se zagrije, raspada se u crni bakar-II oksid (3). Kada se oksid zagrije s koksom (C), bakar se reducira.
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. Sol dobivena reakcijom cink oksida sa sumpornom kiselinom kalcinirana je na 800 O C. Čvrsti proizvod reakcije je tretiran koncentrovanim rastvorom alkalije i ugljični dioksid je propušten kroz nastali rastvor. Napišite jednadžbe reakcija za opisane transformacije.
Rješenje
Kada cink oksid reaguje sa sumpornom kiselinom, dobija se sol cink sulfata ZnSO 4 (1). Na visokim temperaturama, mnogi metalni sulfati se razgrađuju u metalni oksid, sumpor-dioksid i kiseonik (2). Cink oksid je amfoteričan, stoga reaguje sa alkalijama, formirajući natrijum tetrahidroksozinkat Na 2 Zn(OH) 4 (3). Pri prelasku ugljičnog dioksida u vodu nastaje ugljična kiselina koja razara kompleks i stvara se talog cink hidroksida (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. Bakarne strugotine su dodane u rastvor živin-II nitrata. Rastvor je filtriran i filtrat je dodan kap po kap u rastvor koji sadrži natrijum hidroksid i amonijum hidroksid. U ovom slučaju uočeno je kratkotrajno formiranje taloga, koji se otopio i formirao svijetlo plavi rastvor. Kada se dobijenoj otopini doda višak otopine sumporne kiseline, došlo je do promjene boje. Napišite jednačinu za opisane reakcije.
Rješenje
Bakar je u seriji metalnih napona lijevo od žive, pa je istiskuje iz rastvora soli (1). Kada se lužini doda rastvor bakar-II nitrata, nastaje nerastvorljivi bakar-II hidroksid Cu(OH) 2 (2), koji se rastvara u višku amonijaka, formirajući svijetlo plavo kompleksno jedinjenje Cu(NH 3 ) 4 (OH) 2 (3). Kada se doda sumporna kiselina, ona se uništava i rastvor postaje plavi (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
nastaje kisela so, jer višak kiseline.
13. Crveni fosfor je spaljen u atmosferi hlora i u reakcijski proizvod je dodano nekoliko kapi vode. Oslobođena supstanca je otopljena u višku vode, u nastalu otopinu je dodan gvožđe u prahu, a gasoviti proizvod reakcije je propušten preko zagrijane bakarne ploče oksidirane u bakrov oksid. Napišite jednadžbe reakcija za opisane transformacije.
Rješenje
Kada fosfor sagorijeva u višku hlora, nastaje fosfor hlorid-V PCl 5 (1). Pri hidrolizi s malom količinom vode oslobađa se klorovodik i nastaje metafosforna kiselina (2). Gvožđe istiskuje vodonik iz kiselih rastvora (3). Vodik reducira metale iz njihovih oksida (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. Supstanca dobivena zagrijavanjem željeznog kamenca u atmosferi vodika dodana je vrućoj koncentrovanoj sumpornoj kiselini i zagrijana. Dobiveni rastvor je uparen, ostatak je otopljen u vodi i tretiran rastvorom barijum hlorida. Otopina je filtrirana i u filtrat je dodana bakarna ploča, koja se nakon nekog vremena otopila. Napišite jednadžbe za opisane reakcije.
Rješenje
Prilikom zagrijavanja metalnih oksida, posebno željeznog kamenca Fe 3 O 4, sa vodonikom metali se redukuju (1). Gvožđe ne reaguje sa koncentrovanom sumpornom kiselinom u normalnim uslovima, ali se pri zagrevanju rastvara (2). Gvožđe-III sulfat sa barijum-hloridom stvara talog barijum-sulfata (30) ispoljava oksidaciona svojstva i rastvara bakar (4).
1) Fe 3 O 4 + 8H 2 = 3Fe + 4H 2 O
2) 2Fe + 6H 2 SO 4konc (hor.) = 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. Živo vapno je kalcinirano sa viškom koksa. Produkt reakcije nakon tretmana vodom koristi se za apsorpciju sumpor-dioksida i ugljičnog dioksida. Napišite jednadžbe za opisane reakcije.
Rješenje
Kalcinacija živog vapna koksom je industrijska metoda za proizvodnju kalcijum karbida (1). Kada se kalcijum karbid hidrolizira, oslobađa se acetilen i nastaje kalcijum hidroksid (2), koji može reagirati s kiselim oksidima (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. Električna pražnjenja su prolazila preko površine otopine kaustične sode ulivene u tikvicu, a zrak u tikvici je postao smeđi, koji je nakon nekog vremena nestao. Dobijeni rastvor je pažljivo uparen i utvrđeno je da je čvrsti ostatak mešavina dve soli. Kada se ova smjesa zagrije, oslobađa se plin i ostaje jedina supstanca. Napišite jednadžbe za opisane reakcije.
Rješenje
Tokom električnih pražnjenja, dušik reagira s kisikom i formira bezbojni plin dušikovog oksida (1), koji se spontano brzo oksidira atmosferskim kisikom u smeđi dušikov oksid-IV (2). Dušikov oksid-IV, rastvarajući se u lužini, formira dve soli - nitrat i nitrit, jer je anhidrid dvije kiseline (3). Kada se zagrije, nitrat se razgrađuje u nitrit i oslobađa kisik (4).
1) N 2 + O 2 = 2NO
2) 2NO + O 2 = 2NO 2
3) 2NO 2 + 2NaOH = NaNO 3 + NaNO 2 + H 2 O
4) 2NaNO 3 = 2NaNO 2 + O 2.
17. U piroluzit je pažljivo dodan rastvor hlorovodonične kiseline. Oslobođeni gas je propušten u čašu do pola napunjenu hladnim rastvorom kalijum hidroksida. Nakon što je reakcija završena, staklo je prekriveno kartonom i ostavljeno na svjetlu; nakon nekog vremena uneli su iver koji je tinjao, koji je sjajno planuo. Napišite jednadžbe za opisane reakcije.
Rješenje
Interakcija hlorovodonične kiseline sa piroluzit MnO 2 - laboratorijska metoda za proizvodnju hlora (1). Hlor u hladnom rastvoru kalijum hidroksida daje dve soli: kalijum hlorid i kalijum hipohlorit (2). Hipohlorit je nestabilna supstanca i kada se osvetli, raspada se oslobađanjem kiseonika (3), čije se stvaranje dokazuje uz pomoć treperećeg ivera (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.
Formiranje gasovitih materija
Na 2 S + 2HCl = H 2 S + 2NaCl
2Na + + S 2- + 2H + + 2Cl - = H 2 S + 2Na + + 2Cl -
ionsko-molekularna jednačina reakcije,
2H + + S 2- = H 2 S je kratki oblik jednačine reakcije.
Formiranje padavina
sa stvaranjem slabo rastvorljivih supstanci:
a) NaCl + AgNO 3 = NaNO 3 + AgCl
Cl - + Ag + = AgCl - skraćena ionsko-molekularna jednačina.
Reakcije u kojima su slabi elektroliti ili slabo topljive tvari dio i produkata i polaznih tvari, po pravilu se ne završavaju, tj. su reverzibilne. Ravnoteža reverzibilnog procesa u ovim slučajevima se pomjera prema formiranju najmanje disociranih ili najmanje topljivih čestica.
BaCl 2 + Na 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2NaCl
jednadžba molekularne reakcije,
Ba 2+ + 2Cl - + 2Na + + SO= BaSO 4 ↓ + 2Na + + 2Cl -
ionsko-molekularna jednačina reakcije,
Ba 2+ + SO = BaSO 4 ↓ - kratak oblik jednačine reakcije.
Uslov za stvaranje sedimenta. Proizvod rastvorljivosti
Ne postoje apsolutno nerastvorljive supstance. Većina čvrstih materija ima ograničenu rastvorljivost. U zasićenim rastvorima elektrolita slabo rastvorljivih supstanci, talog i zasićeni rastvor elektrolita su u stanju dinamičke ravnoteže. Na primjer, u zasićenoj otopini barij sulfata u kontaktu s kristalima ove tvari uspostavlja se dinamička ravnoteža:
BaSO 4 (t) = Ba 2+ (p) + SO 4 2- (p).
Za ovaj ravnotežni proces možemo napisati izraz za konstantu ravnoteže, uzimajući u obzir da koncentracija čvrste faze nije uključena u izraz za konstantu ravnoteže: Kp =
Ova vrijednost se naziva proizvod rastvorljivosti slabo rastvorljive supstance (SP). Dakle, u zasićenom rastvoru slabo rastvorljivog jedinjenja, proizvod koncentracija njegovih jona na stepen stehiometrijskih koeficijenata jednak je vrednosti proizvoda rastvorljivosti. U razmatranom primjeru
PR BaSO4 = .
Produkt rastvorljivosti karakteriše rastvorljivost slabo rastvorljive supstance na datoj temperaturi: što je niži proizvod rastvorljivosti, to je jedinjenje manje rastvorljivo. Poznavajući proizvod rastvorljivosti, moguće je odrediti rastvorljivost slabo rastvorljivog elektrolita i njegov sadržaj u određenoj zapremini zasićene otopine.
U zasićenom rastvoru jakog, slabo rastvorljivog elektrolita, proizvod koncentracija njegovih jona u snagama jednakim stehiometrijskim koeficijentima za date ione (na datoj temperaturi) je konstantna vrednost koja se naziva proizvod rastvorljivosti.
PR vrijednost karakteriše komparativnu rastvorljivost supstanci istog tipa (koje formiraju isti broj jona tokom disocijacije). Što je veći PR date supstance, to je veća njena rastvorljivost. Na primjer:
U ovom slučaju, najmanje rastvorljiv je gvožđe (II) hidroksid.
Stanje padavina :
X · y > PR(K x A y).
Ovaj uslov se postiže uvođenjem istoimenog jona u zasićeni rastvor - sedimentni sistem. Takvo rješenje je prezasićeno u odnosu na dati elektrolit, pa će se iz njega formirati talog.
Stanje rastvaranja taloga:
Xy< ПР(K x A y).
Ovaj uslov se postiže vezivanjem jednog od jona koje šalje talog u rastvor. Rješenje u ovom slučaju je nezasićeni. Kada se u njega uvedu kristali slabo rastvorljivog elektrolita, oni će se rastvoriti. Ravnotežne molarne koncentracije K y+ i A x- iona proporcionalne su rastvorljivosti S (mol/l) supstance K x A y:
X·S i = y·S
PR = (x S) x (y S) y = x x y y S x+y
Gore dobiveni odnosi omogućavaju izračunavanje PR vrijednosti iz poznate rastvorljivosti supstanci (i, posljedično, ravnotežne koncentracije iona) iz poznatih vrijednosti PR pri T = const.
