Хімія. 9 клас. Ярошенко

§ 14. Виявлення деяких йонів у розчині

Опанувавши матеріал параграфа, ви зможете:

• повторити матеріал про реакції обміну між електролітами в розчині;
• з'ясувати хімічні способи (якісні реакції) виявлення галогенід-, сульфат-, ортофосфат-, карбонат-іонів у розчині;
• описувати якісні реакції на зазначені йони;
• виявляти за допомогою якісних реакцій галогенід-, сульфат-, ортофосфат-, карбонат-іони в розчині, записувати рівняння в молекулярній та йонній формах.

Попрацюйте групами

1. Що спільного в скорочених йонних рівняннях реакцій:

• а) барій хлориду із сульфатною кислотою;
• б) натрій сульфату з барій гідроксидом?

2. Для скороченого йонного рівняння реакції

Cr³⁺ + РО^3-₄ = СrРО₄

складіть два повні йонні та молекулярні рівняння реакцій.

ПОНЯТТЯ ПРО ЯКІСНІ РЕАКЦІЇ. У процесі групової роботи ви ще раз переконалися в тому, що одному скороченому йонному рівнянню реакції може відповідати кілька молекулярних рівнянь. Вам також відомо, що всі кислоти однаково діють на індикатори. Це відбувається тому, що всі кислоти дисоціюють з утворенням лише одного виду катіонів — катіонів Гідрогену Н⁺.

Подані та інші факти дозволили дослідникам сформулювали поняття про якісні реакції.

Якісні реакції — це реакції, за допомогою яких на основі спостережень за явищами, що їх супроводжують, виявляють (доводять) наявність речовини чи її структурних частинок.

Оскільки кислота та її солі завжди мають у своєму складі однакові йони — аніони кислотного залишку, то можемо передбачити існування речовини чи кількох речовин, які можна використовувати для виявлення цього аніона у складі інших речовин.

СПОСІБ ВИЯВЛЕННЯ ХЛОРИД-ІОНІВ Cl^-. За таблицею розчинності з'ясуємо, що серед речовин, до складу яких входять аніони Хлору, нерозчинною є сіль арґентум(І) хлорид AgCl.

Здійснимо реакцію йонного обміну між арґентум(І) нітратом у розчині й хлоридною кислотою (дослід 1). При зливанні цих розчинів миттєво утворюється білий сирнистий осад. Цим осадом є арґентум(І) хлорид AgCl.

AgNO₃ + НСl = AgCl + HNO₃

Ag⁺ + NO₃ + Н⁺ + Cl^- = AgCl↓ + H⁺ + Cl^-

Ag⁺ + Cl^- = AgCl↓ (білий сирнистий осад)

Використаємо для взаємодії з арґентум(І) нітратом розчин цинк хлориду (дослід 2). Як і в першому досліді, миттєво утворюється білий сирнистий осад. Його утворення ілюструють молекулярне та йонні рівняння.

2AgNO₃ + ZnCl₂ = 2AgCl + Zn(NO₃)₂

2Ag⁺ + 2NO^-₃ + Zn²⁺ + 2Cl^- = AgCl↓ + Zn²⁺ + 2Cl^-

Ag⁺ + Cl^- = AgCl↓

Хоча взаємодіяли з арґентум(І) нітратом різні хлориди, під час обох реакцій відбувалося зв'язування йонів Арґентуму та хлорид-йонів у нерозчинну сполуку арґентум(І) хлорид. Тому в обох дослідах взаємодію речовин відображає одне скорочене йонне рівняння.

Ag⁺ + Cl^- = AgCl↓

Якісна реакція на хлоридну кислоту та її солі — це взаємодія з розчином арґентум(І) нітрату. Одним із продуктів реакції є білий сирнистий осад арґентум(І) хлориду AgCl, що не розчиняється у воді та сильних кислотах (нітратній, сульфатній).

На цьому базується якісне визначення хлорид-аніонів Cl^- у розчині.

СПОСІБ ВИЯВЛЕННЯ БРОМІД-ІОНІВ Br^- ТА ЙОДИД-ІОНІВ І^-. Аніони цих галогенів виявляють у розчині теж за допомогою катіона Арґентуму Ag⁺, а він, як ми щойно з'ясували, наявний у розчині арґентум(І) нітрату. Реакції описують скороченими йонними рівняннями.

Ag⁺ + Br^- = AgBr↓ (жовто-білий осад)

Ag⁺ + І^- = AgI↓ (жовтий осад)

Утворені осади, як і осад арґентум(І) хлориду, також не розчиняються у воді та розчинах сильних кислот.

СПОСІБ ВИЯВЛЕННЯ СУЛЬФАТ-ІОНІВ SO^2-₄. Якісною реакцією на сульфатну кислоту та сульфати, що перебувають у розчині, є їхня взаємодія з електролітами, що у водному розчині дисоціюють з утворенням катіонів Барію Ba²⁺. Скористаємося таблицею розчинності та з'ясуємо, що такими електролітами можуть бути барій гідроксид Ва(ОН)₂, барій хлорид ВаСl₂, барій нітрат Ва(NО₃)₂.

Ba(OH)₂= Ba²⁺ + 2OH^-

BaCl₂= Ba²⁺ + 2Cl^-

Ba(NO₃)₂ = Ba²⁺ + 2NO^-₃

Реакція обміну в усіх випадках описуватиметься скороченим йонним рівнянням.

Ba²⁺ + SO^2-₄ = BaSO_4↓

За наявності в одному розчині катіонів Барію, а в іншому — сульфат-аніонів відбувається реакція йонного обміну, в ході якої ці йони сполучаються та вилучаються зі сфери реагування у вигляді осаду BaSO₄. Цей осад, подібно до осаду AgCl не розчиняється ані у воді, ані в хлоридній чи нітратній кислотах.

СПОСІБ ВИЯВЛЕННЯ КАРБОНАТ-ІОНІВ СО^2-₃. Карбонати (як розчинні, так і нерозчинні) легко виявити за допомогою будь-якої кислоти, сильнішої за карбонатну. Це можливо тому, що карбонатна кислота — нестійка сполука й при утворенні одразу розпадається на вуглекислий газ і воду. Взаємодію між розчиненим у воді карбонатом і сильнішою за неї кислотою описує скорочене йонне рівняння реакції.

2Н⁺ + СО^2-₃ = Н₂О + CO₂↑

СПОСІБ ВИЯВЛЕННЯ ОРТОФОСФАТ-ІОНІВ. Ортофосфатну кислоту та її середні солі ортофосфати в розчині можна виявити за допомогою розчину арґентум(І) нітрату. Подібно до йодидів утворюється осад жовтого кольору.

3Ag⁺ + РО^3-₄ = Ag₃PO₄↓ (жовтий осад)

Проте на відміну від арґентум(І) йодиду арґентум(І) ортофосфат розчиняється в нітратній кислоті.

Ag₃PO₄↓ + 3HNO₃ = 3AgNO₃ + Н₃РО₄

Попрацюйте групами

1. Способи виявлення бромід-іонів, йодид-іонів, сульфат-іонів, карбонат-іонів, ортофосфат-іонів проілюстровано в параграфі лише скороченими йонними рівняннями. Запропонуйте речовини, між якими можна провести реакцію для виявлення кожного з розглянутих у параграфі аніонів, напишіть молекулярні й повні йонні рівняння цих реакцій.

Хімія — це життя: сторінка природодослідника

Виконайте лабораторні досліди 7-9 та закріпіть набуті знання про якісні реакції з виявлення деяких йонів.

Для виконання дослідів вам знадобляться: розчини солей хлоридної, сульфатної, карбонатної кислот, пробірки та штатив для пробірок.

Виконуючи досліди, дотримуйтеся правил безпеки!

Лабораторний дослід 7

Виявлення хлорид-іонів у розчині

Завдання. Доведіть, що у виданому вам розчині розчиненою речовиною є сіль хлоридної кислоти.

Запишіть результати виконання цього досліду в робочий зошит. Для зручності записів скористайтесь поданою табличною формою.

№ досліду	Речовина і йон, який треба виявити	Речовина і йон, яким проведено виявлення	Спостережувані зміни	Скорочене йонне рівняння
7
8
9

Послідовно виконайте лабораторний дослід 8 з виявлення сульфат-іонів, лабораторний дослід 9 — карбонат-іонів у виданих вам розчинах.

Внесіть результати виконання кожного досліду в таблицю. Складіть повні йонні та молекулярні рівняння проведених дослідів.

ЗАСТОСУВАННЯ ЯКІСНИХ РЕАКЦІЙ. З якісними реакціями мають справу учні та студенти у процесі вивчення хімії. Їх використовують у багатьох наукових дослідженнях з хімії, біології, медицини тощо. Сформувалась і розвивається окрема наукова галузь — аналітична хімія, предметом досліджень якої є якісний аналіз складу речовин і матеріалів. Уміння проводити якісний аналіз внесено до переліку професійних умінь провізорів, експертів з якості харчової продукції та фахівців багатьох інших спеціальностей.

Свідченням важливого значення застосування якісних реакцій для захисту довкілля від забруднення є те, що контроль за якістю води та ґрунту здійснюють з їхнім використанням.

Виконуючи лабораторні досліди, ви вели візуальні спостереження за якісними реакціями. У промисловості чи довкіллі це роблять за допомогою спеціальних приладів, які дозволяють виявляти малі кількості речовин.

Стисло про основне

• Хлорид-, бромід-, йодид-, ортофосфат-іони в розчині виявляють за допомогою йонів Арґентуму Ag⁺, наявних у розчині арґентум(І) нітрату.

• Виявлення сульфат-іонів у розчині здійснюють за допомогою катіонів Барію Ва²⁺. Для цього використовують розчини барій гідроксиду, барій нітрату, барій хлориду.

• Виявлення карбонат-іонів у розчині здійснюють за допомогою катіонів Гідрогену Н⁺. Для цього використовують розчин кислоти, сильнішої за карбонатну.

Працюємо з медійними джерелами

• Дізнайтесь, при підготовці фахівців яких спеціальностей важливою складовою є формування предметної компетентності в якісному аналізі.

• Доберіть інформацію, що доводить важливість проведення якісного аналізу для збереження здоров'я людини.

Знаємо, розуміємо

Укладіть таблицю з виявлення аніонів за допомогою якісних реакцій, про які ви дізналися з параграфа.

Застосовуємо

60. Укажіть речовини, за допомогою яких можна довести якісний склад хлоридної кислоти.

• А метиловий оранжевий, сульфатна кислота
• Б нітратна кислота, арґентум(І) нітрат
• В лакмус, арґентум(І) нітрат
• Г барій нітрат, натрій сульфат

61. У трьох пробірках без підписів містяться розчини натрій броміду, натрій йодиду, натрій ортофосфату. Запропонуйте спосіб розпізнавання цих речовин.

62*. Розробіть план виявлення у трьох пробірках без підписів розчинів калій хлориду, калій сульфату, калій карбонату.