Тема: Качественные реакции на неорганические вещества и ионы. Качественные реакции органических соединений.
Уровень сложности: Базовый
Максимальный балл: 1
Примерное время выполнения: 2-3 минуты
Качественные реакции – это химические реакции, с помощью которых можно обнаружить (идентифицировать) определенные вещества или ионы в растворе. Качественные реакции сопровождаются характерными внешними эффектами: изменением окраски раствора, образованием осадка определенного цвета, выделением газа с характерным запахом и т.д.
| Катион | Реагент | Наблюдаемый эффект | Уравнение реакции |
|---|---|---|---|
| H+ | Индикаторы (лакмус, метиловый оранжевый) | Изменение окраски индикатора (лакмус → красный, метиловый оранжевый → красный) | - |
| NH4+ | Щелочи при нагревании | Выделение газа с характерным запахом (аммиак) | NH4+ + OH- → NH3↑ + H2O |
| Ag+ | HCl или растворимые хлориды | Белый творожистый осадок, нерастворимый в HNO3, но растворимый в NH3·H2O | Ag+ + Cl- → AgCl↓ |
| Ba2+ | H2SO4 или растворимые сульфаты | Белый осадок, нерастворимый в кислотах и щелочах | Ba2+ + SO42- → BaSO4↓ |
| Ca2+ | (NH4)2C2O4 (оксалат аммония) | Белый осадок | Ca2+ + C2O42- → CaC2O4↓ |
| Fe2+ | K3[Fe(CN)6] (красная кровяная соль) | Синий осадок (турнбулева синь) | 3Fe2+ + 2[Fe(CN)6]3- → Fe3[Fe(CN)6]2↓ |
| Fe3+ | K4[Fe(CN)6] (желтая кровяная соль) | Синий осадок (берлинская лазурь) | 4Fe3+ + 3[Fe(CN)6]4- → Fe4[Fe(CN)6]3↓ |
| Fe3+ | KSCN или NH4SCN | Кроваво-красное окрашивание раствора | Fe3+ + 3SCN- → [Fe(SCN)3] |
| Cu2+ | NH3·H2O (избыток) | Ярко-синее окрашивание раствора | Cu2+ + 4NH3 → [Cu(NH3)4]2+ |
| Al3+ | NaOH или KOH (избыток) | Белый осадок, растворимый в избытке щелочи | Al3+ + 3OH- → Al(OH)3↓ Al(OH)3 + OH- → [Al(OH)4]- |
| Zn2+ | NaOH или KOH (избыток) | Белый осадок, растворимый в избытке щелочи | Zn2+ + 2OH- → Zn(OH)2↓ Zn(OH)2 + 2OH- → [Zn(OH)4]2- |
| Анион | Реагент | Наблюдаемый эффект | Уравнение реакции |
|---|---|---|---|
| OH- | Индикаторы (лакмус, фенолфталеин) | Изменение окраски индикатора (лакмус → синий, фенолфталеин → малиновый) | - |
| CO32- | Кислоты | Выделение газа без цвета и запаха (углекислый газ) | CO32- + 2H+ → CO2↑ + H2O |
| SO42- | BaCl2 или другие растворимые соли бария | Белый осадок, нерастворимый в кислотах и щелочах | SO42- + Ba2+ → BaSO4↓ |
| PO43- | AgNO3 в нейтральной среде | Желтый осадок | PO43- + 3Ag+ → Ag3PO4↓ |
| Cl- | AgNO3 | Белый творожистый осадок, нерастворимый в HNO3, но растворимый в NH3·H2O | Cl- + Ag+ → AgCl↓ |
| Br- | AgNO3 | Светло-желтый осадок, нерастворимый в HNO3, малорастворимый в NH3·H2O | Br- + Ag+ → AgBr↓ |
| I- | AgNO3 | Желтый осадок, нерастворимый в HNO3 и NH3·H2O | I- + Ag+ → AgI↓ |
| S2- | Соли свинца (II) | Черный осадок | S2- + Pb2+ → PbS↓ |
| NO3- | FeSO4 + конц. H2SO4 | Бурое кольцо на границе слоев | NO3- + 3Fe2+ + 4H+ → NO↑ + 3Fe3+ + 2H2O |
| Газ | Реагент | Наблюдаемый эффект |
|---|---|---|
| CO2 | Известковая вода (Ca(OH)2) | Помутнение раствора (образование белого осадка CaCO3) |
| NH3 | Влажная красная лакмусовая бумага | Изменение цвета на синий |
| HCl | Влажная синяя лакмусовая бумага | Изменение цвета на красный |
| SO2 | Раствор KMnO4 | Обесцвечивание раствора |
| H2S | Раствор ацетата свинца (II) | Почернение фильтровальной бумаги, смоченной раствором |
| Функциональная группа / класс соединений | Реагент | Наблюдаемый эффект | Пример реакции |
|---|---|---|---|
| Двойная связь (алкены) | Раствор KMnO4 (реакция Вагнера) | Обесцвечивание раствора KMnO4 и образование бурого осадка MnO2 | 3CH2=CH2 + 2KMnO4 + 4H2O → 3CH2OH-CH2OH + 2MnO2↓ + 2KOH |
| Двойная связь (алкены) | Бромная вода (Br2 в воде) | Обесцвечивание бромной воды | CH2=CH2 + Br2 → CH2Br-CH2Br |
| Альдегидная группа (-CHO) | Аммиачный раствор оксида серебра [Ag(NH3)2]OH (реактив Толленса) | Образование серебряного зеркала на стенках пробирки | R-CHO + 2[Ag(NH3)2]OH → R-COOH + 2Ag↓ + 3NH3 + H2O |
| Альдегидная группа (-CHO) | Гидроксид меди (II) при нагревании (реакция Троммера) | Образование красного осадка оксида меди (I) | R-CHO + 2Cu(OH)2 → R-COOH + Cu2O↓ + 2H2O |
| Многоатомные спирты | Гидроксид меди (II) | Образование ярко-синего раствора (комплексное соединение) | CH2OH-CHOH-CH2OH + 2Cu(OH)2 → комплексное соединение синего цвета |
| Фенолы | FeCl3 | Фиолетовое окрашивание раствора | 6C6H5OH + FeCl3 → [Fe(OC6H5)6]3- + 6H+ + 3Cl- |
| Карбоновые кислоты | Индикаторы (лакмус, метиловый оранжевый) | Изменение окраски индикатора (лакмус → красный) | R-COOH + H2O ⇄ R-COO- + H3O+ |
| Крахмал | Раствор иода в иодиде калия (I2 в KI) | Синее окрашивание | - |
| Белки | Раствор CuSO4 + NaOH (биуретовая реакция) | Фиолетовое окрашивание | - |
| Белки | Концентрированная HNO3 (ксантопротеиновая реакция) | Желтое окрашивание | - |
| Глюкоза | Аммиачный раствор оксида серебра [Ag(NH3)2]OH (реактив Толленса) | Образование серебряного зеркала на стенках пробирки | C6H12O6 + 2[Ag(NH3)2]OH → C6H12O7 + 2Ag↓ + 3NH3 + H2O |
| Глюкоза | Гидроксид меди (II) при нагревании (реакция Троммера) | Образование красного осадка оксида меди (I) | C6H12O6 + 2Cu(OH)2 → C6H12O7 + Cu2O↓ + 2H2O |
| Соединение | Реагент | Наблюдаемый эффект |
|---|---|---|
| Ацетилен (C2H2) | Аммиачный раствор оксида серебра [Ag(NH3)2]OH | Образование осадка ацетиленида серебра |
| Формальдегид (HCHO) | Фуксинсернистая кислота (реактив Шиффа) | Появление розово-фиолетового окрашивания |
| Ацетон (CH3COCH3) | Раствор I2 в KI + NaOH (иодоформная реакция) | Образование желтого осадка с характерным запахом (иодоформ CHI3) |
| Этанол (C2H5OH) | Раствор I2 в KI + NaOH (иодоформная реакция) | Образование желтого осадка с характерным запахом (иодоформ CHI3) |
| Анилин (C6H5NH2) | Бромная вода | Образование белого осадка 2,4,6-триброманилина |
В задании 24 ЕГЭ по химии обычно требуется определить, с помощью каких реагентов можно различить указанные вещества, или установить соответствие между веществами и реагентами, с помощью которых их можно идентифицировать.
Пример 1: Установите соответствие между двумя веществами и реагентом, с помощью которого можно различить эти вещества.
| Вещества | Реагент |
|---|---|
| А) BaCl2 и KCl | 1) HCl |
| Б) FeCl3 и CuCl2 | 2) AgNO3 |
| В) Na2CO3 и Na2SO4 | 3) K4[Fe(CN)6] |
| Г) K2S и K2SO4 | 4) H2SO4 |
| 5) NaOH |
Решение:
А) BaCl2 и KCl
Реагент H2SO4 образует с ионами Ba2+ белый осадок BaSO4, а с ионами K+ видимой реакции не происходит.
BaCl2 + H2SO4 → BaSO4↓ + 2HCl
KCl + H2SO4 → KHSO4 + HCl (видимых изменений нет)
Ответ: 4
Б) FeCl3 и CuCl2
Реагент K4[Fe(CN)6] (желтая кровяная соль) образует с ионами Fe3+ синий осадок берлинской лазури, а с ионами Cu2+ образует красно-коричневый осадок.
4FeCl3 + 3K4[Fe(CN)6] → Fe4[Fe(CN)6]3↓ + 12KCl (синий осадок)
2CuCl2 + K4[Fe(CN)6] → Cu2[Fe(CN)6]↓ + 4KCl (красно-коричневый осадок)
Ответ: 3
В) Na2CO3 и Na2SO4
Реагент HCl вызывает выделение углекислого газа при взаимодействии с карбонатом натрия, а с сульфатом натрия видимой реакции не происходит.
Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + H2O + CO2↑
Na2SO4 + 2HCl → 2NaCl + H2SO4 (видимых изменений нет)
Ответ: 1
Г) K2S и K2SO4
Реагент AgNO3 образует с сульфидом калия черный осадок Ag2S, а с сульфатом калия – белый осадок Ag2SO4.
K2S + 2AgNO3 → Ag2S↓ + 2KNO3 (черный осадок)
K2SO4 + 2AgNO3 → Ag2SO4↓ + 2KNO3 (белый осадок)
Ответ: 2
Ответ: А – 4, Б – 3, В – 1, Г – 2
Пример 2: Установите соответствие между двумя веществами и реагентом, с помощью которого можно различить эти вещества.
| Вещества | Реагент |
|---|---|
| А) пропаналь и пропанол-1 | 1) Cu(OH)2 (при нагревании) |
| Б) глицерин и этанол | 2) бромная вода |
| В) фенол и бензол | 3) аммиачный раствор оксида серебра |
| Г) глюкоза и сахароза | 4) FeCl3 |
| 5) Cu(OH)2 (без нагревания) |
Решение:
А) пропаналь и пропанол-1
Пропаналь содержит альдегидную группу, которая окисляется гидроксидом меди (II) при нагревании с образованием красного осадка оксида меди (I). Пропанол-1 не дает такой реакции.
CH3CH2CHO + 2Cu(OH)2 → CH3CH2COOH + Cu2O↓ + 2H2O
Также пропаналь реагирует с аммиачным раствором оксида серебра с образованием серебряного зеркала, а пропанол-1 не реагирует.
CH3CH2CHO + 2[Ag(NH3)2]OH → CH3CH2COOH + 2Ag↓ + 3NH3 + H2O
Ответ: 1 или 3
Б) глицерин и этанол
Глицерин является многоатомным спиртом и образует с гидроксидом меди (II) ярко-синий раствор комплексного соединения без нагревания. Этанол такой реакции не дает.
CH2OH-CHOH-CH2OH + 2Cu(OH)2 → комплексное соединение синего цвета
Ответ: 5
В) фенол и бензол
Фенол содержит гидроксильную группу, связанную с бензольным кольцом, и реагирует с хлоридом железа (III) с образованием комплексного соединения фиолетового цвета. Бензол не реагирует с FeCl3.
6C6H5OH + FeCl3 → [Fe(OC6H5)6]3- + 6H+ + 3Cl-
Также фенол реагирует с бромной водой с образованием белого осадка 2,4,6-трибромфенола, а бензол не реагирует с бромной водой в обычных условиях.
C6H5OH + 3Br2 → C6H2Br3OH↓ + 3HBr
Ответ: 4 или 2
Г) глюкоза и сахароза
Глюкоза содержит альдегидную группу и реагирует с гидроксидом меди (II) при нагревании с образованием красного осадка оксида меди (I). Сахароза не содержит альдегидной группы и не дает такой реакции.
C6H12O6 + 2Cu(OH)2 → C6H12O7 + Cu2O↓ + 2H2O
Также глюкоза реагирует с аммиачным раствором оксида серебра с образованием серебряного зеркала, а сахароза не реагирует.
C6H12O6 + 2[Ag(NH3)2]OH → C6H12O7 + 2Ag↓ + 3NH3 + H2O
Ответ: 1 или 3
Ответ: А – 1, Б – 5, В – 4, Г – 3
Закрепите теорию на практике! Попробуйте решить несколько вариантов задания 24.