1) бесцветная, желтая
2) оранжевая, желтая
3) бесцветная, малиновая
4) фиолетовая, синяя

Пояснение.

Кислотно-основный индикатор, изменяющий окраску от бесцветной (при pH

Ответ: 3

B четырех пронумерованных пробирках находятся органические вещества.

О них известно следующее:

В пробирке № 1 - кристаллическое вещество (20 °С), реагирующее с водным раствором гидроксида натрия

Содержимое пробирок № 2 и № 3 - жидкости (20 °С), которые неограниченно растворяются в воде

Вещество в пробирке № 3 взаимодействует со свежеприготовленным в щелочной среде гидроксидом меди(П) с образованием раствора ярко-синего цвета.

Пояснение.

Из всех представленных веществ, только фенол- кристаллическое вещество

Гексан нерастворим в воде, в отличие от этанола и этиленгликоля

Данная реакция является качественной реакцией на многоатомные спирты

Ответ: А2Б4В3Г1

В пробирку с разбавленной соляной кислотой добавили каплю раствора фенолфталеина, а затем избыток раствора гидроксида натрия. При этом окраска содержимого пробирки менялась в такой последовательности:

1) бесцветная, желтая
2) оранжевая, желтая
3) бесцветная, малиновая
4) фиолетовая, синяя

Пояснение.

Соляная кислота дает кислую реакцию водного раствора, фенолфталеин в кислой среде бесцветен. При добавлении избытка гидроксида натрия образуется соль (), но т.к. щелочь в избытке - реакция среды становится щелочной, фенолфталеин в щелочной среде дает малиновую окраску.

Ответ: 3

О них известно следующее:

Вещества в пробирках № 1 и № 2 смешиваются с водой в любых соотношениях;

Вещества в пробирках № 3 и № 4 - жидкости, не смешивающиеся с водой (20 °С);

Содержимое пробирки № 2 реагирует с с выделением газа;

Вещество в пробирке № 3 в присутствии реагирует с хлором.

Установите соответствие между названием органического вещества и номером пробирки, в которой находится указанное вещество.

Ответ запишите в виде сочетания букв и цифр, соблюдая алфавитную последовательность букв левого столбца, например: А1Б4B2ГЗ.

Пояснение.

Смешиваются с водой в любых соотношениях глицерин и уксусная кислота, так как имеют гидроксильные группы образующие с водой водородные связи, а не смешиваются при комнатной температуре гексан и бензол.

При реакции гидрокарбоната калия с уксусной кислотой выделяется углекислый газ, поэтому в пробирке №2 находится уксусная кислота (г). Методом исключения определяем, что в пробирке №1 - глицерин (б).

Бензол вступает в реакцию с хлором под действием с образованием хлорбензола, поэтому в пробирке №3 находится бензол (в). Методом исключения определяем, что в пробирке №4 - гексан (а).

Ответ: А4Б1В3Г2

Ответ: А4Б1В3Г2

1) а, в
2) б, в
3) а, г
4) б, г

Пояснение.

Правильный ответ указан под номером 3

Ответ: 3

1) бесцветная, малиновая
2) оранжевая, желтая
3) бесцветная, желтая
4) фиолетовая, синяя

Пояснение.

Фенолфталеин не имеет окраски в кислой и нейтральной среде, но окрашивает раствор в малиновый цвет в щелочной среде. При добавлении гидроксида лития среда меняется с нейтральной на щелочную, а окраска с бесцветной на малиновую.

Правильный ответ указан под номером 1.

Ответ: 1

В четырех пронумерованных пробирках находятся органические вещества.

О них известно следующее:

В пробирке № 1 - кристаллическое вещество, плохо растворимое в холодной воде;

В пробирке № 2 находится жидкость (20 °С), которая смешивается с водой в любых соотношениях и вступает в реакцию с с выделением газа;

Вещества в пробирках № 1, № 3 и № 4 вступают в реакцию с бромной водой, при этом в пробирках № 1 и № 4 образуются осадки белого цвета.

Установите соответствие между названием органического вещества и номером пробирки, в которой находится указанное вещество.

Ответ запишите в виде сочетания букв и цифр, соблюдая алфавитную последовательность букв левого столбца, например: А1Б4B2ГЗ.

Пояснение.

Однозначно можно сказать, что с бромной водой не будет реагировать уксусная кислота, которая также вступает в реакцию с с выделением газа. Уксусная кислота находится в пробирке № 2.

Осадки белого цвета с бромной водой выпадают в случае анилина и фенола (образующиеся трибромпроизводные малорастворимы). Соответственно в пробирке № 3 находится гексен-1.

Фенол, в отличие от анилина, при комнатной температуре - кристаллический. А значит, он находится 1.

Ответ: А4Б1В3Г2

Ответ: А4Б1В3Г2

Очистить угарный газ от углекислого можно с помощью водных растворов веществ:

1) а, в
2) б, г
3) в, г
4) а, г

Пояснение.

Очистить угарный газ от углекислого можно с помощью водных растворов и . Реакции выглядят следующим образом:

Правильный ответ указан под номером 3

Ответ: 3

В пробирку с разбавленной соляной кислотой добавили каплю раствора лакмуса, а затем избыток раствора гидроксида натрия. При этом окраска содержимого пробирки менялась в такой последовательности:

1) оранжевая, желтая
2) красная, желтая
3) оранжевая, синяя
4) красная, синяя

Пояснение.

Лакмус имеет красную окраску в кислой среде, а в щелочной среде - синюю. При добавлении избытка гидроксида натрия среда меняется с кислой на щелочную, а окраска с красной на синюю.

Правильный ответ указан под номером 4

Ответ: 4

В четырех пронумерованных пробирках находятся органические вещества.

О них известно следующее:

Раствор вещества в пробирке № 1 окрашивает лакмус в красный цвет;

При добавлении свежеприготовленного в избытке щелочи гидроксида меди(II) в пробирки № 2 и № 3 появляется ярко-синее окрашивание;

При нагревании содержимого пробирки № 3 с гидроксидом меди(II) легко образуется красный осадок.

Установите соответствие между названием органического вещества и номером пробирки, в которой находится указанное вещество.

Ответ запишите в виде сочетания букв и цифр, соблюдая алфавитную последовательность букв левого столбца, например: А1Б4B2ГЗ.

Пояснение.

Окрашивать раствор лакмуса в красный цвет, что соответствует кислой среде, среди предложенных соединений может только уксусная кислота. Поэтому в пробирке №1 - уксусная кислота.

Реакция со свежеприготовленным в избытке щелочи гидроксидом меди(II) - качественная реакция на многоатомные спирты, которыми являются глюкоза и сахароза. Кроме того, при нагревании с гидроксидом меди(II) реагирует глюкоза. Данная реакция является качественной на альдегидную группу. Поэтому в пробирке № 3 - глюкоза, а в пробирке № 2 - сахароза. В оставшейся пробирке находится этанол.

Ответ: А3Б1В4Г2

Ответ: А3Б1В4Г2

1) а, б
2) б, г
3) а, г
4) б, в

Пояснение.

Жесткость воды обуславливается наличием в воде ионов щелочно-земельных металлов, в основном, кальция и магния. Одним из методов снижения жесткости является реагентное смягчение, основанное на добавлении в воду различных реагентов, например, извести или кальцинированной соды. Реакции выглядят следующим образом:

Реагенты переводят соединения щелочно-земельных металлов в нерастворимую в воде форму, что позволяет избавиться от них.

Правильный ответ указан под номером 3

Ответ: 3

а - добавлении в раствор твердого фторида калия

г - добавлении в раствор избытка насыщенного раствора хлорида кальция

1) а, в
2) г
3) б, в, г
4) а, в, г

Пояснение.

Осадок не выпадет только в случае разбавлении раствора дистиллированной водой, т.к. при этом раствор перестанет быть насыщенным. В случае добавления твердых бария и фторида калия часть воды израсходуется на их растворение, вследствие чего выпадет осадок фторида бария. В случае добавления избытка насыщенного раствора хлорида кальция произойдет реакция:

Нерастворим в воде и выпадет в осадок.

Правильный ответ указан под номером 4

Ответ: 4

Вещества из пробирок 2 и 4 нейтрализуют друг друга, способны растворять цинк, его оксид и гидроксид;

Вещества из пробирок 1 и 4 реагируют между собой с образованием осадка, способного растворяться как в кислотах, так и в щелочах;

Содержимое пробирки 3 не реагирует с содержимым других пробирок и не изменяет окраску индикаторов.

Пояснение.

Реакция нейтрализации проходит между кислотой и основанием. Так же оба эти вещества способны растворять амфотерный цинк, его оксид и гидроксид. Поэтому вещества 2 и 4 - это гидроксид калия и серная кислота.

При взаимодействии 1 и 4 образуется осадок, растворимый в кислотах и щелочах. Нитрат алюминия является солью амфотерного металла. Сульфат алюминия растворим, а гидроксид алюминия - нерастворим, является амфотерным и растворим в кислотах и щелочах. Таким образом вещество 1 - нитрат алюминия (Г), 4 - гидроксид калия (Б), 2 -

серная кислота (В). Методом исключения вещество 3 - хлорид натрия (А). И действительно, хлорид натрия имеет нейтральную среду и не реагирует с содержимым других пробирок, так как образуются растворимые вещества.

Ответ: А3Б4В2Г1

Понизить жесткость воды (20 °C) можно, добавив в нее:

1) а, б
2) б, г
3) а, в
4) в, г

Пояснение.

б

Ответ: 1

Имеется насыщенный водный раствор фторида бария. Осадок образуется при:

а - упаривании раствора и последующем охлаждении до первоначальной температуры

б - разбавлении раствора дистиллированной водой

в - добавлении в раствор твердого бария

г - добавлении в раствор твердого фторида калия

1) а, б
2) б, г
3) а, в, г
4) в

Пояснение.

Фторид бария - малорастворимое вещество, в больших количествах воды оно растворимо, но увеличивая концентрацию фторид ионов (например в виде растворимого фторида калия) или ионов бария (например в виде твердого бария) в растворе будет наблюдаться выпадение осадка.

Упаривая раствор будет наблюдаться испарение воды и образование сухого фторида бария.

Ответ: 3

В четырех пронумерованных пробирках находятся растворы неорганических веществ. О них известно следующее:

Вещества из пробирок 1 и 4 нейтрализуют друг друга, способны растворять алюминий, его оксид и гидроксид;

Содержимое пробирки 3 имеет голубую окраску и реагирует с веществом из пробирки 4 с образованием голубого осадка;

Вещества из пробирок 1 и 2 реагируют между собой с образованием белого студенистого осадка.

Установите соответствие между содержимым пробирки и ее номером.

Ответ запишите в виде сочетания букв и цифр, соблюдая алфавитную последовательность букв левого столбца, например: А2Б1В3Г4.

Пояснение.

Реакция нейтрализации проходит между кислотой и основанием. Так же оба эти вещества способны растворять алюминий, его оксид и гидроксид. Поэтому вещества 1 и 4 гидроксид калия и соляная кислота.

Голубую окраску имеют соединения меди. Так что вещество 3 - это нитрат меди (II). Реагируя с гидроксидом калия образуется голубой осадок гидроксид меди (II). Так что вещество под номером 4 - это гидроксид калия.

Методом исключения вещество 1 - соляная кислота, а вещество 2 - силикат натрия. И действительно, силикат натрия реагирует с соляной кислотой с образованием кремниевой кислоты, которая имеет белый цвет и студенистую консистенцию.

Ответ: А3Б4В1Г2

Понизить жесткость воды (20 °C) можно, добавив в нее:

1) а, в
2) а, г
3) б, в
4) б, г

Пояснение.

Растворимые соли кальция и магния придают воде жесткость, которая устраняется путем выведением этих солей из воды в виде нерастворимых солей, после взаимодействия с карбонатами или фосфатами например.

Из представленных вариантов подходит карбонат натрия под буквой б , а также гидроксид кальция бод буквой , так как образует с магнием нерастворимое основание.

Правильный ответ указан под номером 4

Ответ: 4

Имеется насыщенный водный раствор сульфата кальция. Осадок образуется при:

а - добавлении в раствор твердого сульфата калия

б - упаривании раствора и последующем охлаждении до первоначальной температуры

в - добавлении в раствор твердого хлорида кальция

г - добавлении в раствор избытка насыщенного раствора фторида калия

1) а, б
2) а, б, в, г
3) б, г
4) а, в, г

Пояснение.

Сульфат кальция - малорастворимое вещество, в небольших концентрациях оно растворимо в воде, но увеличивая концентрацию сульфат ионов (например в виде растворимого сульфата калия) или ионов кальция (например в виде растворимого хлорида кальция) в растворе будет наблюдаться выпадение осадка.

Упаривая раствор будет наблюдаться испарение воды и образование сухого сульфата кальция.

При добавлении фторида калия к раствору сульфата кальция произойдет их взаимодействие, сопровождающееся выпадением осадка:

Правильный ответ указан под номером 2

Ответ: 2

В четырех пронумерованных пробирках находятся растворы неорганических веществ. О них известно следующее:

Вещества из пробирок 2 и 3 нейтрализуют друг друга, способны растворять алюминий, его оксид и гидроксид;

Содержимое пробирок 1 и 3 вступает в реакцию с образованием осадка;

Вещество из пробирки 4 взаимодействует с бромной водой с образованием простого вещества, окрашивающего крахмал.

Установите соответствие между содержимым пробирки и ее номером.

Ответ запишите в виде сочетания букв и цифр, соблюдая алфавитную последовательность букв левого столбца, например: А2Б1В3Г4.

Пояснение.

Реакция нейтрализации проходит между кислотой и основанием. Так же оба эти вещества способны растворять алюминий, его оксид и гидроксид. Поэтому вещества 2 и 3 - это гидроксид бария и соляная кислота.

При взаимодействии 1 и 3 образуется осадок. соляной кислотой ни йодид натрия, ни фосфат калия не образуют осадка, так как хлориды калия и натрия растворимы. А вот гидроксид бария, взаимодействуя с фосфатом калия, образует осадок - фосфат бария. Вещество 3 - это гидроксид бария. Вещество 1 - фосфат калия. Методом исключения вещество 2 - соляная кислота, а вещество 4 - йодид натрия. И действительно, йодид натрия реагирует с бромной водой с выделением йода, который окрашивает крахмал в синий цвет.

Ответ: А4Б3В2Г1

Ответ: А4Б3В2Г1

Избыток газа, полученного действием серной кислоты на известняк, пропускают в стакан с известковой водой. При этом в стакане:

1) Химическая реакция НЕ протекает
2) выпадает белый осадок, НЕрастворимый в кислотах
3) в осадок выпадает кислая соль
4) выпадает белый осадок, который впоследствии растворяется

Пояснение.

Правильный ответ указан под номером 4

Ответ: 4

При охлаждении насыщенного водного раствора до С в стакане выпал осадок. Укажите правильное утверждение:

1) если перемешать раствор, то масса в нем увеличится;
2) при добавлении в стакан масса осадка НЕ изменится
3) если понизить температуру на С, то масса в растворе НЕ изменится
4) если выпарить часть воды и охладить раствор до С, то масса в нем уменьшится

Пояснение.

1) перемешивание на растворимость не влияет

2) при добавлении соли в стакан, масса осадка увеличится, т.к. раствор насыщенный и добавленная соль раствориться не сможет

3) если понизить температуру раствора, растворимость уменьшится, т.е. масса соли в растворе уменьшится, а в осадке увеличится

4) после выпаривания воды и охлаждения растворимость уменьшится, т.е. масса соли в растворе уменьшится, а в осадке увеличится

Правильный ответ указан под номером 4

Ответ: 4

Для получения веществ по схеме превращений:

→ → → →

выберите варианты из предложенных.

Вариант I

1. В четырех пробирках даны следующие вещества в твердом виде: а) хлорид магния; б) гидроксид натрия; в) карбонат натрия; г) нитрат натрия. При помощи химических реакций определите, в какой пробирке находится каждое из этих веществ.

2. При помощи характерных реакций докажите, что выданное вам вещество – сульфат алюминия.

3. В одной пробирке дан раствор хлорида натрия, во второй – раствор хлорида стронция, в третьей – раствор хлорида алюминия. Определите, в какой пробирке находится каждое из выданных веществ.

Fe→FeCl₂→Fe(OH)₂ →Fe(OH)₃ →Fe(NO₃)₃

Вариант II

1. В четырех пробирках даны следующие твердые вещества: а) карбонат кальция; б) нитрат стронция; в) сульфат натрия; г) сульфид натрия. Определите, в какой пробирке находится каждое из перечисленных веществ.

2. Докажите, что кристаллы сульфата железа (II) частично окислились и содержат примеси ионов Fe3+
Добавим немного роданида калия, если есть Fe , появится красное окрашивание:
Fe₂(SO₄)₃+6KSCN=2Fe(SCN)₃+3K₂SO₄

3. В двух склянках дана вода. В одной из них вода содержит сульфат магния, а в другой – гидрокарбонат кальция. Проделайте опыты, при помощи которых можно устранить постоянную и временную жесткость воды.

4. Практически осуществите следующие превращения:
Al→Al₂(SO₄)₃ →Al(OH)₃ →Na

Ю.И.ПАХОМОВ

Cборник
практических работ
по химии

9 КЛАСС

Продолжение. См. № 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43/2003

Практическая работа 25.

Цели . Закрепить знания о свойствах и взаимопревращениях соединений металлов главных подгрупп периодической таблицы Д.И.Менделеева (s- и р -элементов I–III групп).
Оборудование и реактивы. Шпатели, промывалка с дистиллированной водой, центрифуга, держатель для пробирок, Г-образная газоотводная трубка с пробкой, спиртовка, спички, штатив с пробирками, стеклянная трубка для продувания воздуха, пробирки № 5–7, санитарная склянка; в четырех пробирках (№ 1–4) для двух вариантов кристаллические вещества:

I вариант – 1) CaCl 2 , 2) NaOH, 3) K 2 CO 3 , 4) BaCl 2 ;
II вариант – 1) CaCO 3 , 2) Ba(NO 3) 2 , 3) Na 2 SO 4 , 4) KCl;

вода дистиллированная, соляная кислота (HCl), Сa(OH) 2 (известковая вода), Al(NO 3) 3 , HNO 3 (разб.),
H 2 SO 4 (разб.), HNO 3 (конц.), H 2 SO 4 (конц.), Cu (стружки), синяя лакмусовая бумажка, растворы NaOH, AgNO 3 , Ba(OH) 2 , Na 2 CO 3 , CaCl 2 , MgCO 3 (крист.).

Практическая работа 26.
Железо и его соединения

Цели . Обобщить знания об особенностях свойств переходных d -элементов и их соединений в зависимости от заряда и радиуса иона.
Оборудование и реактивы.
На демонстрационном столе учителя : щипцы тигельные, газометр с кислородом, два высоких химических стакана, шпатель, железная ложечка для сжигания веществ, спиртовка, спички, газометр с хлором, стальная проволока, кусок древесного угля, песок.
На ученических столах : спиртовка, спички, держатель для пробирок, пробирки № 1, 2, наждачная бумага, штатив с пробирками, промывная склянка, санитарная склянка; стальная проволока,
Fe (стружки, порошок), H 2 SO 4 (разб. и конц.), HNO 3 (разб. и с = 50–60%), FeSO 4 (свежеприготовленный раствор), растворы Fe 2 (SO 4) 3 , NaOH, HCl, FeCl 3 , KI, CuSO 4 , K 3 ,
K 4 , NH 4 CNS, универсальная индикаторная бумага (с цветной шкалой рН).

Переходные d -элементы имеют переменную степень окисления, и чем она выше, тем слабее проявляются основные свойства у оксида и гидроксида и сильнее – кислотные.
При повышении степени окисления элемента радиус его иона уменьшается.

Соединения с проявляют окислительные свойства, а соединения c
– восстановительные.
Железо – серебристо-белый металл с высокой пластичностью, легко куется, t пл = 1536 °С,
= 7,87 г/см 3 , обладает магнитными свойствами. Железо имеет несколько полиморфных модификаций: при обычных условиях – -Fe (объемно-центрированная кристаллическая решетка, сильный магнетизм), при 769 °С теряет ферромагнитные свойства (-Fe) и при 910 °С переходит в гранецентрированную кубическую модификацию (-Fе), а при 1400 °С – вновь в объемно-центрированную, более рыхлую (-Fe), сохраняющуюся вплоть до плавления.

Железо относится к металлам средней химической активности. При взаимодействии железа с соляной кислотой и с разбавленной H 2 SO 4 протекает реакция:

Fе 0 + 2H + = Fе 2+ + H 2 .

(Водород создает восстановительную среду, и образуется Fe 2+ .)

При обычной температуре в концентрированных H 2 SO 4 и HNO 3 железо пассивируется. Из-за образования нерастворимых пленок оксидов на поверхности железа реакция быстро прекращается:

2Fe + 6HNO 3 = Fe 2 O 3 + 6NO 2 + 3H 2 O.

При нагревании (в мелкораздробленном состоянии) железо окисляется почти всеми неметаллами с образованием смешанных соединений Fe 2+ и Fe 3+ . Например, с разбавленной HNO 3 реакция может протекать таким образом:

8Fe + 27HNO 3 = 8Fe(NO 3) 3 + 3NН 3 + 9H 2 O.

Оксид и гидроксид железа(II) проявляют основные свойства, т. е. растворяются в кислотах:

FeО + H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2 O,

FeО + 2H + = Fe 2+ + H 2 O,

Fe(OH) 2 + 2H + = Fe 2+ + 2H 2 O.

При выпаривании образующихся растворов можно выделить соли в виде кристаллогидратов типа FeSO 4 7Н 2 O (железный купорос).
Салатного цвета хлопьевидный осадок гидроксида железа(II) на воздухе буреет:

4Fe(OH) 2 + О 2 + 2H 2 O = 4Fe(OH) 3 .

Восстановительные свойства (неустойчивость на воздухе) характерны также для солей железа(II). Железный купорос (FeSО 4 7H 2 O) нужно использовать только свежеприготовленным, чтобы избежать реакции:

12FеSO 4 + 3О 2 + 6H 2 О = 4Fe 2 (SO 4) 3 + 4Fе(ОН) 3 .

Оксид железа(III) и гидроксид железа(III) амфотерны:

При выпаривании кислых растворов образуются кристаллогидраты типа FeCl 3 6Н 2 О.

Окислительные свойства соединений с :

На способности соединений железа вступать в окислительно-восстановительные реакции основано поглощение кислорода гемоглобином крови (в организме взрослого человека в виде соединений содержится около 4 г железа).
Соединения железа обычно окрашены. Природные соединения, содержащие Fe 2 O 3 , – мумия (красный цвет), охра (желтый) – широко используются в красках и эмалях.

Из соединений известен и находит применение ВаFeО 4 .
В природе встречаются минералы железа:

Fe 3 O 4 (FeO Fe 2 O 3 или Fe(FeO 2) 2) – магнетит, (Fe) до 72%
(Южный Урал, Курская магнитная аномалия);

FeS 2 – пирит, (Fe) 47% (Урал);

Fe 2 O 3 – гематит, (Fe) до 65% (Кривой Рог, Украина);

Fe 2 O 3 n Н 2 О – лимонит, (Fe) до 60% (Керчь, Украина).

Практическая работа 27.
Решение экспериментальных задач
по теме «Металлы»

Цели . Закрепить и обобщить изученный материал по теме «Металлы».
Оборудование и реактивы: варианты А, Б, В.

Вариант A

Шпатель, штатив с пробирками, спиртовка, спички, держатель для пробирок, Г-образная газоотводная трубка, санитарная склянка; в пробирках № 1–4 вещества в твердом виде: МgСl 2 , NaOH, Na 2 CO 3 , NaNO 3 ; Н 2 SO 4 (конц.), фенолфталеин (спирт. р-р), синяя лакмусовая бумажка,
Сu (стружки), растворы Al 2 (SO 4) 3 , NaOH, AgNO 3 , Са(ОН) 2 (известковая вода), MgCl 2 , соляная кислота (HCl), Fе (порошок), Н 2 О 2 (пероксид водорода), HNO 3 (разб. и конц.).

Вариант Б

Центрифуга, спиртовка, спички, держатель для пробирок, штатив с пробирками, Г-образная газоотводная трубка, санитарная склянка; в пробирках № 1–4 вещества в твердом виде:
CaCO 3 , Ba(NO 3) 2 , Na 2 SO 4 , Na 2 S; соляная кислота (HCl), Са(ОН) 2 (известковая вода), HNO 3 (разб.),
Н 2 SO 4 (разб.), растворы Pb(NO 3) 2 , FeSO 4 (свежеприготовленный раствор), BaCl 2 , NH 4 CNS, NaOH,
K 4 , Al (1–2 гранулы), NaOH (крист.).

Вариант В

Щипцы тигельные, Г-образная газоотводная трубка, Fe (гвоздь с ниткой), спиртовка, спички, штатив с пробирками, держатель для пробирок, санитарная склянка; в пробирках № 1–3 вещества в твердом виде: NaCl, BaCl 2 , AlCl 3 ; растворы NaOH, Н 2 SO 4 , AgNO 3 , в пробирках № 4–5 растворы MgSO 4 и
Ca(HCO 3) 2 , Na 2 CO 3 , Са(ОН) 2 (известковая вода), Сu (стружки), соляная кислота (НСl),
Zn (2–3 гранулы).

Решение качественных задач по определению веществ, находящихся в склянках без этикеток, предполагает проведение ряда операций, по результатам которых можно определить, какое вещество находится в той или иной склянке.

Первым этапом решения является мысленный эксперимент, представляющий собой план действий и их предполагаемые результаты. Для записи мысленного эксперимента используется специальная таблица-матрица, в ней обозначены формулы определяемых веществ по горизонтали и вертикали. В местах пересечения формул взаимодействующих веществ записываются предполагаемые результаты наблюдений: - выделение газа, - выпадение осадка, указываются изменения цвета, запаха или отсутствие видимых изменений. Если по условию задачи возможно применение дополнительных реактивов, то результаты их использования лучше записать перед составлением таблицы - число определяемых веществ в таблице может быть таким образом сокращено.
Решение задачи будет, следовательно, состоять из следующих этапов:
- предварительное обсуждение отдельных реакций и внешних характеристик веществ;
- запись формул и предполагаемых результатов попарных реакций в таблицу,
- проведение эксперимента в соответствии с таблицей (в случае экспериментальной задачи);
- анализ результатов реакций и соотнесение их с конкретными веществами;
- формулировка ответа задачи.

Необходимо подчеркнуть, что мысленный эксперимент и реальность не всегда полностью совпадают, так как реальные реакции осуществляются при определенных концентрации, температуре, освещении (например, при электрическом свете AgCl и AgBr идентичны). Мысленный эксперимент часто не учитывает многих мелочей. К примеру, Br 2 /aq прекрасно обесцвечивается растворами Na 2 CO 3 , На 2 SiO 3 , CH 3 COONa; образование осадка Ag 3 PO 4 не идет в сильнокислой среде, так как сама кислота не дает этой реакции; глицерин образует комплекс с Сu (ОН) 2 , но не образует с (CuOH) 2 SO 4 , если нет избытка щелочи, и т. д. Реальная ситуация не всегда согласуется с теоретическим прогнозом, и в этой главе таблицы-матрицы"идеала" и "реальности" иногда будут отличаться. А чтобы разбираться в том, что же происходит на самом деле, ищите всякую возможность работать руками экспериментально на уроке или факультативе (помните при этом о требованиях техники безопасности).

Пример 1. В пронумерованных склянках содержатся растворы следующих веществ: нитрата серебра, соляной кислоты, сульфата серебра, нитрата свинца, аммиака и гидроксида натрия. Не используя других реактивов, определите, в какой склянке раствор какого вещества находится.

Решение. Для решения задачи составим таблицу-матрицу, в которую будем заносить в соответствующие квадратики ниже пересекающей ее диагонали данные наблюдения результатов сливания веществ одних пробирок с другими.

Наблюдение результатов последовательного приливания содержимого одних пронумерованных пробирок ко всем другим:

1 + 2 - выпадает белый осадок; ;
1 + 3 - видимых изменений не наблюдается;

1 + 4 - в зависимости от порядка сливания растворов может выпасть осадок;
1 + 5 - выпадает осадок бурого цвета;
2+3- выпадает осадок белого цвета;
2+4- видимых изменений не наблюдается;
2+5 - видимых изменений не наблюдается;
3+4 - наблюдается помутнение;
3+5 - выпадает белый осадок;
4+5 - видимых изменений не наблюдается.

Запишем далее уравнения протекающих реакций в тех случаях, когда наблюдаются изменения в реакционной системе (выделение газа, осадка, изменение цвета) и занесем формулу наблюдаемого вещества и соответствующий квадратик таблицы-матрицы выше пересекающей ее диагонали:

(при приливании нитрата свинца в избыток щелочи осадок может сразу раствориться).
Таким образом, на основании пяти опытов различаем вещества, находящиеся в пронумерованных пробирках.

Пример 2. В восьми пронумерованных пробирках (от 1 до 8) без надписей содержатся сухие вещества: нитрат серебра (1), хлорид алюминия (2), сульфид натрия (3), хлорид бария (4), нитрат калия (5), фосфат калия (6), а также растворы серной (7) и соляной (8) кислот. Как, не имея никаких дополнительных реактивов, кроме воды, различить эти вещества?

Решение. Прежде всего растворим твердые вещества в воде и отметим пробирки, где они оказались. Составим таблицу-матрицу (как в предыдущем примере), в которую будем заносить данные наблюдения результатов сливания веществ одних пробирок с другими ниже и выше пересекающей ее диагонали. В правой части таблицы введем дополнительную графу"общий результат наблюдения", которую заполним после окончания всех опытов и суммирования итогов наблюдений по горизонтали слева направо (см., например, с. 178).

Видимых изменений не происходит только с нитратом калия.

По тому, сколько раз выпадает осадок и выделяется газ, однозначно определяются все реагенты. Кроме того, ВаС1 2 и К 3 РО 4 различают по цвету выпавшего осадка с AgNO 3: AgCl - белый, a Ag 3 PO 4 - желтый. В данной задаче решение может быть более простым - любой из растворов кислот позволяет сразу выделить сульфид натрия, им определяются нитрат серебра и хлорид алюминия. Нитратом серебра определяются среди оставшихся трех твердых веществ хлорид бария и фосфат калия, хлоридом бария различают соляную и серную кислоты.

Пример 3. В четырех пробирках без этикеток находятся бензол, хлоргексан, гексан и гексен. Используя минимальные количества и число реактивов, предложите метод определения каждого из указанных веществ.

Решение. Определяемые вещества между собой не реагируют, таблицу попарных реакций нет смысла составлять.
Существует несколько методов определения данных веществ, ниже приведен один из них.
Бромную воду обесцвечивает сразу только гексен:

С 6 Н 12 + Вr 2 = С 6 Н 12 Вr 2 .

Хлоргексан можно отличить от гексана, пропуская продукты их сгорания через раствор нитрата серебра (в случае хлоргексана выпадает белый осадок хлорида серебра, нерастворимый в азотной кислоте, в отличие от карбоната серебра):

2С 6 Н 14 + 19O 2 = 12СO 2 + 14Н 2 О;
С 6 Н 13 Сl + 9O 2 = 6СO 2 + 6Н 2 O + НС1;
HCl + AgNO 3 = AgCl + HNO 3 .

Бензол отличается от гексана по замерзанию в ледяной воде (у С 6 Н 6 т. пл.= +5,5°С, а у С 6 Н 14 т. пл. = -95,3°С).

1. В два одинаковых химических стакана налиты равные объемы: в один воды, в другой - разбавленного раствора серной кислоты. Как, не имея под рукой никаких химических реактивов, различить эти жидкости (пробовать растворы на вкус нельзя)?

2. В четырех пробирках находятся порошки оксида меди(II), оксида железа (III), серебра, железа. Как распознать эти вещества, используя только один химический реактив? Распознавание по внешнему виду исключается.

3. В четырех пронумерованных пробирках находятся сухие оксид меди (II), сажа, хлорид натрия и хлорид бария. Как, пользуясь минимальным количеством реактивов, определить, в какой из пробирок находится какое вещество? Ответ обоснуйте и подтвердите уравнениями соответствующих химических реакций.

4. В шести пробирках без надписей находятся безводные соединения: оксид фосфора(V), хлорид натрия, сульфат меди, хлорид алюминия, сульфид алюминия, хлорид аммония. Как можно определить содержимое каждой пробирки, если имеется только набор пустых пробирок, вода и горелка? Предложите план анализа.

5 . В четырех пробирках без надписей находятся водные растворы гидроксида натрия, соляной кислоты, поташа и сульфата алюминия. Предложите способ определения содержимого каждой пробирки, не применяя дополнительных реактивов.

6 . В пронумерованных пробирках находятся растворы гидроксида натрия, серной кислоты, сульфата натрия и фенолфталеин. Как различить эти растворы, не пользуясь дополнительными реактивами?

7. В банках без этикеток находятся следующие индивидуальные вещества: порошки железа, цинка, карбоната кальция, карбоната калия, сульфата натрия, хлорида натрия, нитрата натрия, а также растворы гидроксида натрия и гидроксида бария. В Вашем распоряжении нет никаких других химических реактивов, в том числе и воды. Составьте план определения содержимого каждой банки.

8 . В четырех пронумерованных банках без этикеток находятся твердые оксид фосфора (V) (1), оксид кальция (2), нитрат свинца (3), хлорид кальция (4). Определить, в какой из банок находится каждое из указанных соединений, если известно, что вещества (1) и (2) бурно реагируют с водой, а вещества (3) и (4) растворяются в воде, причем полученные растворы (1) и (3) могут реагировать со всеми остальными растворами с образованием осадков.

9 . В пяти пробирках без этикеток находятся растворы гидроксида, сульфида, хлорида, йодида натрия и аммиака. Как определить эти вещества при помощи одного дополнительного реактива? Приведите уравнения химических реакций.

10. Как распознать растворы хлорида натрия, хлорида аммония, гидроксида бария, гидроксида натрия, находящиеся в сосудах без этикеток, используя лишь эти растворы?

11. . В восьми пронумерованных пробирках находятся водные растворы соляной кислоты, гидроксида натрия, сульфата натрия, карбоната натрия, хлорида аммония, нитрата свинца, хлорида бария, нитрата серебра. Используя индикаторную бумагу и проводя любые реакции между растворами в пробирках, установить, какое вещество содержится в каждой из них.

12. В двух пробирках имеются растворы гидроксида натрия и сульфата алюминия. Как их различить, по возможности, без использования дополнительных веществ, имея только одну пустую пробирку или даже без нее?

13. В пяти пронумерованных пробирках находятся растворы перманганата калия, сульфида натрия, бромная вода, толуол и бензол. Как, используя только названные реактивы, различить их? Используйте для обнаружения каждого из пяти веществ их характерные признаки (укажите их); дайте план проведения анализа. Напишите схемы необходимых реакций.

14. В шести склянках без наименований находятся глицерин, водный раствор глюкозы, масляный альдегид (бутаналь), гексен-1, водный раствор ацетата натрия и 1,2-дихлорэтан. Имея в качестве дополнительных химических реактивов только безводные гидроксид натрия и сульфат меди, определите, что находится в каждой склянке.

1. Для определения воды и серной кислоты можно использовать различие в физических свойствах: температурах кипения и замерзания, плотности, электропроводности, показателе преломления и т. п. Самое сильное различие будет в электропроводности.

2. Прильем к порошкам в пробирках соляную кислоту. Серебро не прореагирует. При растворении железа будет выделяться газ: Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2
Оксид железа (III) и оксид меди (II) растворяются без выделения газа, образуя желто-коричневый и сине-зеленый растворы: Fe 2 O 3 + 6HCl = 2FeCl 3 + 3H 2 O; CuO + 2HCl = CuCl 2 + H 2 O.

3. CuO и С - черного цвета, NaCl и ВаВr 2 - белые. Единственным реактивом может быть, например, разбавленная серная кислота H 2 SO 4:

CuO + H 2 SO 4 = CuSO 4 + H 2 O (голубой раствор); BaCl 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 + 2HCl (белый осадок).
С сажей и NaCl разбавленная серная кислота не взаимодействует.

4 . Небольшое количество каждого из веществ помещаем в воду:

Два вещества - хлорид натрия и хлорид аммония- растворяются, не реагируя с водой; их можно различить, нагревая сухие соли (хлорид аммония возгоняется без остатка): NH 4 Cl NH 3 + HCl; или по окраске пламени растворами этих солей (соединения натрия окрашивают пламя в желтый цвет).

5. Составим таблицу попарных взаимодействий указанных реагентов

3K 2 CO 3 + Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 O = 2 Al(OH) 3 + 3CO 2 + 3K 2 SO 4 ;

Исходя из представленной таблицы по числу выпадения осадка и выделения газа можно определить все вещества.

6. Попарно смешивают все растворы Пара растворов, дающая малиновую окраску, - NaOH и фенолфталеин Малиновый раствор прибавляют в две оставшиеся пробирки. Там, где окраска исчезает, - серная кислота, в другой - сульфат натрия. Остается различить NaOH и фенолфталеин (пробирки 1 и 2).
А. Из пробирки 1 прибавляют каплю раствора к большому количеству раствора 2.
Б. Из пробирки 2 - каплю раствора прибавляют к большому количеству раствора 1. В обоих случаях- малиновое окрашивание.
К растворам А и Б прибавляют по 2 капли раствора серной кислоты. Там, где окраска исчезает, содержалась капля NaOH. (Если окраска исчезает в растворе А, то NaOH - в пробирке 1).

8 . Бурно реагируют с водой: Р 2 О 5 и СаО с образованием соответственно H 3 PO 4 и Са(ОН) 2:

Р 2 O 5 + 3Н 2 О = 2Н 3 РO 4 , СаО + Н 2 О = Са(ОН) 2 .
Вещества (3) и (4) -Pb(NO 3) 2 и СаСl 2 - растворяются в воде. Растворы могут реагировать друг с другом следующим образом:

Таким образом, раствор 1 (H 3 PO 4) образует осадки со всеми другими растворами при взаимодействии. Раствор 3 - Pb(NO 3) 2 также образует осадки со всеми другими растворами. Вещества: I -Р 2 O 5, II -СаО, III -Pb(NO 3) 2 , IV-СаСl 2 .
В общем случае выпадение большинства осадков будет зависеть от порядка сливания растворов и избытка одного из них (в большом избытке Н 3 РО 4 фосфаты свинца и кальция растворимы).

9. Задача имеет несколько решений, два из которых приведены ниже.
а. Во все пробирки добавляем раствор медного купороса:
2NaOH + CuSO 4 = Na 2 SO 4 + Cu(OH) 2 (голубой осадок);
Na 2 S + CuSO 4 = Na 2 SO 4 + CuS (черный осадок);
NaCl + CuSO 4 (в разбавленном растворе изменений нет);
4NaI+2CuSO 4 = 2Na 2 SO 4 + 2CuI+I 2 (коричневый осадок);
4NH 3 + CuSO 4 = Cu(NH 3) 4 SO 4 (синий раствор или голубой осадок, растворимый в избытке раствора аммиака).

б. Во все пробирки добавляем раствор нитрата серебра:
2NaOH + 2AgNO 3 = 2NaNO 3 + Н 2 О + Ag 2 O (коричневый осадок);
Na 2 S + 2AgNO 3 = 2NaNO 3 + Ag 2 S (черный осадок);
NaCl + AgNO 3 = NaN0 3 + AgCl (белый осадок);
NaI + AgNO 3 = NaNO 3 + AgI(желтый осадок);
2NH 3 + 2AgNO 3 + H 2 O = 2NH 4 NO 3 + Ag 2 O (коричневый осадок).
Ag 2 O растворяется в избытке раствора аммиака: Ag 2 0 + 4NH 3 + H 2 O = 2OH.

10 . Для распознавания этих веществ следует провести реакции всех растворов друг с другом:

NaOH и Ва(ОН) 2 можно различить по разному окрашиванию пламени (Na+ окрашивают в желтый цвет, а Ва 2 + - в зеленый).

11. Определяем кислотность растворов с помощью индикаторной бумаги:
1) кислая среда -НСl, NH 4 C1, Pb(NO 3) 2 ;
2) нейтральная среда - Na 2 SO 4 , ВаС1 2 , AgNO 3 ;
3) щелочная среда - Na 2 CO 3 , NaOH. Составляем таблицу.