Подготовка к ЕГЭ по химии. Лекция по теме «Качественные реакции на неорганические и органические вещества»


Муниципальное бюджетное образовательное учреждение
Средняя общеобразовательная школа села Старобурново
муниципального района Бирский район Республики Башкортостан
Тематические лекции
по химии для 11 класса
для подготовки к ЕГЭна 2015-2016 учебный годcоставила учитель химииАсылбаева Марина Евгеньевна
Тема 24.1. КАЧЕСТВЕННЫЕ РЕАКЦИИ на неорганические вещества.
Одно из важнейших применений химии – анализ веществ. Химический анализ подразделяется на качественный и количественный. Качественным анализом производится идентификация вещества и устанавливают наличие в нём тех или иных примесей. Количественным анализом устанавливается содержание основного вещества и примесей. Качественный анализ предшествует количественному. Качественный анализ отвечает на вопрос «что?» (присутствует в веществе), а количественный – на вопрос «сколько?».
Качественный анализ неорганической веществ основан на обнаружении в растворах этих веществ катионов и анионов с помощью характерных качественных реакций.
Характерной называют реакцию, сопровождающуюся изменением окраски, выпадением осадка, растворением осадка или выделением газа. Характерная качественная реакция является селективной, т.е. с её помощью данный элемент обнаруживается в присутствии многих других элементов.
Важной характеристикой качественной реакции является ее чувствительность. Чувствительность выражается наименьшей концентрацией раствора, при которой данный элемент еще может быть уверенно обнаружен без предварительной обработки раствора с целью увеличения его концентрации.
Все катионы подразделяются на пять аналитических групп, а анионы – на три. Имеются такие качественные характерные реакции, с помощью которых та или иная аналитическая группа катионов (анионов) может быть отделена от раствора осаждением. Такие реакции называются групповыми, В данной работе групповые характерные реакции не изучаются.
Качественные характерные реакции на отдельные ионы, обладающие селективностью и высокой чувствительностью, называются специфическими. Такие реакции изучаются в данной работе.
Экспериментальная часть
Цель работы. Провести характерные специфические реакции на некоторые катионы и анионы, отразить их сущность химическими уравнениями и познако-миться с внешними проявлениями качественных реакций.
Опыт 1. Качественные реакции на катионы серебра
Для обнаружения катионов Ag+ используются его реакции с хроматом калия, щелочами и галогенидами щелочных металлов.
1. Хромат калия К2CrO4 образует с ионами Ag+ кирпично-красный осадок хромата серебра Ag2CrO4:
2AgNO3 + K2CrO4 = Ag2CrO4↓ + 2KNO3,
который растворяется в азотной кислоте и растворе аммиака, но не растворяется в уксусной кислоте.
2. Гидроксиды (NaOH или КОН) образуют с ионами Ag+ осадок AgOH, разлагающийся с образованием оксида серебра (I) бурого цвета:
2AgNO3 + 2NaOH = Ag2O↓ + 2NaNO3 + H2O
3. Растворы галогенидов (хлоридов, бромидов и йодидов) образуют с ионами Ag+ белый творожистый осадок хлорида AgCl, бледно-зеленый – бромида AgBr и желтый – йодида AgI:
AgNO3 + NaCl = AgCl↓ + NaNO3
AgNO3 + NaBr = AgBr↓ + NaNO3
AgNO3 + KI = AgI↓ + KNO3
Осадок хлорида серебра хорошо растворяется в растворе аммиака (гидроксида аммония NH4OH) с образованием комплексного соединения:
AgCl + 2NH4OH = [Ag(NH3)2]Cl + 2H2O,
бромид серебра растворяется в NH4OH частично, а йодид серебра практически нерастворим.
Опыт 2. Качественные реакции на катионы ртути
1. Щелочи образуют с солями ртути (II) желтый осадок HgO, так как образующийся по ионообменной реакции гидроксид ртути (II) неустойчив:
Hg(NO3)2 + 2NaOH = Hg(OH)2 + 2NaNO3;
Hg(OH)2 = HgO↓ + H2O
2. Йодид калия образует с ионами Hg2+ оранжево-красный осадок йодида ртути (II), который в избытке реактива растворяется, образуя в растворе бесцветное устойчивое комплексное соединение тетрайодогидраргират (II) калия:
Hg(NO3)2 + 2KI = HgI2↓ + 2KNO3;
HgI2 + 2KI = K2[HgI4].
Опыт 3. Качественные реакции на катионы свинца
1. Иодид калия образует с ионами Рb2+ желтый осадок йодида свинца (II):
Pb(NO3)2 + 2KI = PbI2↓ + 2KNO3
Получив осадок, прибавьте в пробирку несколько капель воды и 2 н. раствора уксусной кислоты и нагрейте. При этом осадок растворяется, но при охлаждении (погружении пробирки в холодную воду) йодид свинца (II) снова появляется в виде блестящих золотистых кристаллов. Эта специфическая для Рb2+ реакция является одной из наиболее красивых реакций в аналитической химии.
2. Хромат и дихромат калия образуют с катионами Рb2+ один и тот же оса-док – хромат свинца (II) желтого цвета:
Pb(NO3)2 + K2CrO4 = PbCrO4↓ + 2KNO3
Pb(NO3)2 + K2Cr2O7 + H2O = PbCrO4↓ + 2HNO3
Осадок растворяется в растворах щелочей, в растворе аммиака и в уксусной кислоте, а в разбавленной азотной кислоте растворяется частично. Эта реакция на ионы Рb2+ является наиболее чувствительной.
3. Серная кислота и растворимые сульфаты осаждают ион Рb2+ в виде белого осадка сульфата свинца(II):
Pb2+ + SO−2 = PbSO44↓
Осадок растворим при нагревании в растворах щелочей, вследствие образования тетрагидроксоплюмбатов (II), например:
PbSO4 + 4NaOH = Na2[Pb(OH)4] + Na2SO4

Опыт 4. Качественные реакции на катионы бария
Дихромат калия K2Cr2O7 образует с ионами Ва2+ желтый осадок BaCrO4, а не BaCr2O7, как можно было бы ожидать. Объясняется это тем, что в растворе дихромата калия имеются ионы CrO, которые образуются в результате взаимодействия ионов Cr−242O с водой по обратимой реакции: −27
Cr2O7-2 + H22O= 2СrO4-2 + 2H+
Концентрация ионов СrO4-2 невелика, но она все же достаточна для того, чтобы образовался осадок BaCrO44, произведение растворимости которого намного меньше, чем произведение растворимости дихромата бария:
2Ba2+ + 2CrO42- = 2BaCrO44↓
При сложении обоих уравнений получают общее ионное уравнение этой специфической реакции:
2Ba2+ + Cr2O7 + H2O = 2BaCrO4↓ + 2H+,
по которому можно написать молекулярное:
2BaCl2 + K2Cr2O7 + H2O = 2BaCrO4↓ + 2KCl + 2HCl
Осадок хромата бария растворим в сильных кислотах и не растворим в уксусной кислоте. Сильная кислота НСl образуется при самой реакции, поэтому полного осаждения BaCrO4 не происходит. Но если к исходному раствору хлорида бария прибавить избыток ацетата натрия (CH3COONa), то соляная кислота будет взаимодействовать с ним с образованием слабой уксусной кислоты:
CH3COONa + НСl = CH3COOH + NaCl,
в которой BaCrO4 нерастворим.
Ионы Са2+ и Sr2+ с дихроматом калия осадков не образуют и обнаружению бария не мешают, поэтому рассмотренная реакция применяется не только для открытия ионов Ва2+, но и для отделения их от ионов кальция и стронция.
Осадок BaCrO4 образуется также при действии на растворы солей бария хроматом калия K2CrO4. Однако хромат калия образует такой же желтый осадок SrCrO4 c ионами Sr2+, поэтому данная реакция уже не является специфической.
Опыт 5. Качественные реакции на катионы железа
Железо в виде катионов Fe2+ и Fe3+ постоянно присутствует в грунтовых водах. Для обнаружения этих катионов используется несколько высокочувствительных реакций.
а) Обнаружение ионов Fe2+
1. Щёлочи NaOH и КОН, а также гидроксид аммония NH4OH образуют с ионами Fe2+ зеленый осадок гидроксида железа (II). Осадок растворим только в кислотах, так как Fe(OH)2 не обладает амфотерными свойствами. При перемешивании стеклянной палочкой зеленый осадок становится бурым вследствие окисления кислородом воздуха до Fe(OH)3.
Fe+2 + NaOH = Fe(OH)2 + Na+
4Fe(OH)2+ O2 +2H2O = 4Fe(OH)3
2. Гексацианоферрат (II) калия (жёлтая кровяная соль) образует с ионом Fe2+ синий осадок комплексного соединения – «турнбулевой сини»:
FeSO4 + K3[Fe(CN)6] = KFe[Fe(CN)6]↓ + K2SO4
Эта реакция – наиболее чувствительная на ионы железа (II). Она проводится с раствором сульфата железа (II) или соли Мора добавлением (по каплям) гексацианоферрата (II) калия. Осадок обычно образуется уже после добавления первой капли этого реактива.
б) Обнаружение ионов Fe3+
1. Гексацианоферрат(III) калия (красная кровяная соль) образует с ионом Fe3+ темно-синий осадок комплексного соединения – «берлинской лазури»:
FeСl3 + K4[Fe(CN)6] = KFe[Fe(CN)6]↓ + 3KCl

2. Роданид аммония NH4SCN или калия KSCN образует с ионами Fe3+ роданид железа Fe(SCN)3, окрашивающий раствор в кроваво-красный цвет:
Fe3+ + 3SCN- = Fe(SCN)3
Эта реакция наиболее чувствительная на ионы Fe3+, но не всегда надежна, так как вещества, образующие комплексы с ионом Fe3+, мешают появлению окраски. К таким веществам относятся фосфорная кислота, соли щавелевой кислоты и др.

Опыт 6. Качественные реакции на катионы висмута
1. При гидролизе солей висмута (III) образуется белый осадок оксосоли. Сначала на первой и второй ступенях гидролиза образуются гидроксосоли:
BiCl3 + H2O = Bi(OH)Cl2 + HCl,
Bi(OH)Cl2 + H2O = Bi(OH)2Cl + HCl
Но хлорид дигидроксовисмута (III) Bi(OH)2Cl неустойчив, и самопроизвольно разлагается с образованием нерастворимой оксосоли и воды:
Bi(OH)2Cl = BiOCl↓ + H2O
При обработке осадка кислотой он растворяется, но при повторном разбавлении водой снова образуется, т.е. снова выпадает в осадок оксосоль.
2. Иодид калия KI взаимодействует с катионами Bi3+ с образованием черного осадка BiI3, который в избытке KI растворяется с образованием комплексных ио-нов [BiI4]- оранжевого цвета:
Bi3+ + 3I- = BiI3↓;
BiI3 + I- = [BiI4]-
При умеренном разбавлении водой комплекс разлагается и из раствора снова выпадает черный осадок BiI3, а при сильном разбавлении вместо BiI3 образуется оранжевый осадок оксосоли – йодида оксовисмута (III):
[BiI4]- + H2O = BiOI↓ + 3I- + 2H+.
3. Тетрагидроксостаннаты (II) натрия и калия восстанавливают ион Bi3+ до металлического висмута, который образуется в виде осадка черного цвета.
Для выполнения реакции к 2 каплям раствора SnCl2 прибавляют 8 - 10 капель 2 н. раствора NaOH или КОН, чтобы первоначально выпавший осадок Sn(OH)2 растворился с образованием тетрагидроксостанната (II):
Sn2+ + 2OH- = Sn(OH)2↓; Sn(OH)2 + 2OH- = [Sn(OH)4]2-
К полученному раствору, содержащему избыток щелочи, прибавляют каплю раствора соли висмута (III). При этом образуется черный осадок металлического висмута:
2Bi3+ + [Sn(OH)4]2- + 2OH- = Bi↓ + [Sn(OH)6]2-
Опыт 7. Качественные реакции на катионы меди
1. Щелочи NaOH и КОН образуют с ионами Cu2+ голубой осадок Cu(OH)2, чернеющий при нагревании вследствие превращения в оксид меди (II) CuO:
Cu2+ + 2OH- = Cu(OH)2↓;
Cu(OH)2 = CuO + H2O.
2. Гексацианоферрат (II) калия в нейтральной или слабокислой среде обра-зует с ионом Cu2+ красно-бурый осадок гексацианоферрата (II) меди (II):
2Cu2+ + [Fe(CN)6]4- = Cu2[Fe(CN)6]↓
Осадок нерастворим в разбавленных кислотах, но разлагается при действии щелочей:
Cu2[Fe(CN)6] + 4OH- = 2Cu(OH)2↓ + [Fe(CN)6]4-
3. Металлический алюминий, цинк и железо восстанавливают ионы Cu2+ до металла, выпадающего в осадок в виде красной губчатой массы, например:
Cu2+ + Zn = Cu↓ + Zn2+
Металл-восстановитель может быть в любом виде, но лучше всего реакция наблюдается при их использовании в порошкообразном виде.
Провести все реакции и сравнить их по наглядности и чувствительности.
Опыт 8. Качественные реакции на хром
Хром в растворах может находиться как в виде катионов Cr3+, так и в виде анионов CrO42- и Cr2O7- 2
а) Обнаружение катиона Cr3+
Гидроксид аммония образует с катионами Cr3+ осадок Cr(OH)3 серо-фиолетового или серо-зеленого цвета, обладающего амфотерными свойствами.
К 5 каплям раствора сульфата хрома (III) прибавить раствор NH4ОН. Полученный осадок разделить в две пробирки. В одной растворить осадок добавлением раствора серной кислоты, а в другой – гидроксида натрия. Схемы реакций:
Cr2(SO4)3 + NH4OH → Cr(OH)3 + H2O
Cr(OH)3 + H2SO4 → Cr2(SO4)3 + H2O
Cr(OH)3 + NaOH → Na[Cr(OH)4]
Пробирку с ярко-зеленым раствором тетрагидроксохромата (III) натрия нагреть на пламени спиртовки; при этом комплекс разлагается с выпадением в осадок Cr(OH)3.
б) Обнаружение ионов CrO42- и Cr2O7- 2
1. Образование нерастворимых хроматов. Ионы CrO42- образуют с катионами Ва2+, Рb2+ и с Ag+ нерастворимые хроматы:
CrO42- + Ва2+ = ВаCrO4↓ (осадок желтого цвета)
CrO42- + Рb2+ = PbCrO4↓ (осадок желтого цвета)
CrO42- + 2Ag+ = Ag2CrO4↓ (осадок кирпично-красного цвета)
2. Восстановление хрома (VI) в хром (III). В качестве восстановителей можно использовать сульфит натрия, нитрит натрия, сероводород, этиловый спирт, соли железа (II) и другие; восстановление проводить в кислой среде. Аналитическим признаком реакции является изменение окраски раствора: растворы хроматов имеют желтую окраску, растворы дихроматов – оранжевую, а растворы солей трехвалентного хрома – зеленую или фиолетовую.
K2Cr2O7 +3Na2SO3 +4H2SO4 = Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 3Na2SO4 + 4H2O
Опыт 9. Качественная реакция на сульфат-анионы
Самая известная качественная реакция на анионы SO42- – это образование сульфата бария, который нерастворим не только в воде, но и в кислотах (этим BaSO4 отличается от солей бария с другими анионами).
BaCl2 + 2NaOH= BaSO4 ↓+2NaCl
Опыт 10. Качественная реакция на карбонат-анионы
Хлорид бария BaCl2 осаждает ионы СО32- в виде белого осадка ВаСО33, который растворяется в соляной, азотной и уксусной кислотах с выделением углекислого газа. При действии на ВаСО3 серной кислоты он превращается в менее растворимый сульфат бария также с выделением СО2.
BaCl2 + 2Na2CO3= BaCO3 ↓+2NaCl
BaCO3 ↓+ H2SO4= BaSO4 ↓+ H2O +CO2↑
Опыт 11. Качественные реакции на галогенид-анионы
Анионы Cl-, Br- и I- обнаруживаются нитратом серебра, концентрированной серной кислоты, действием окислителей и других качественных реакций.
1. Нитрат серебра образует с галогенид-анионами белый творожистый оса-док AgCl, желтоватый осадок AgBr и желтый осадок AgI.
Осадок AgCl не растворяется в кислотах, но легко растворяется при действии веществ, способных связывать ион Ag+ в комплексы, например: NH4OH, Na2S2O3, KCN. В случае NH4OH реакция идет по уравнению:
AgNO3 + NaCl = AgCl↓ + NaNO3
AgNO3 + NaBr = AgBr↓ + NaNO3
AgNO3 + KI = AgI↓ + KNO3
AgCl + 2NH4OH = [Ag(NH3)2]Cl + 2H2O
Осадок AgBr также не растворим в кислотах, а в аммиаке он растворяется частично, так как его произведение растворимости (7,7·10-13) меньше произведе-ния растворимости AgCl (1,6·10-10).
Осадок AgI с еще меньшим значением произведения растворимости (1,5·10-16) не растворяется в HNO3 и NH4OH, но растворяется в тиосульфате натрия:
AgI + 2Na2S2O3 = Na3[Ag(S2O3)2] + NaI.
2. Концентрированная серная кислота при действии на сухие хлориды выде-ляет из них газообразный хлороводород:
NaCl + H2SO4 = NaHSO4 + HCl↑,
который обнаруживается по резкому запаху и по покраснению влажной синей лакмусовой бумаге, поднесенной к пробирке.
При действии концентрированной H2SO4 на твердые бромиды выделяется газообразный бромоводород, который частично окисляется серной кислотой до свободного брома, что заметно по буроватой окраске выделяющихся паров. Урав-нения реакций:
NaBr + H2SO4 = NaHSO4 + HBr↑
2HBr + H2SO4 = Br2↑ + SO2↑ + H2O
Концентрированная серная кислота окисляет сухие иодиды до свободного иода и восстанавливается при этом до сероводорода:
8KI + 5H2SO4 = 4I2 + 4K2SO4 + H2S↑ + 4H2O
Образующийся иод окрашивает раствор в бурый цвет, а сероводород обнаруживается по запаху тухлых яиц, а также по почернению фильтровальной бумаги, смоченной раствором соли свинца (II), как в опыте 11.1.
3. Действие окислителей. Окислительно-восстановительный потенциал хлорид-ионов при их окислении до свободного хлора (2Сl- - 2e = Cl2) равен 1,36 В. Поэтому для окисления этих ионов используются окислители с более высоким потенциалом: KMnO4, PbO2, KClO3 и др. Все окислители, способные окислять хлорид-ионы, легко окисляют бромид- и йодид-ионы, потенциалы которых ниже, чем у хлорид-ионов.
При проведении реакции действовать перманганатом калия на подкисленные растворы NaCl, NaBr и KI. Уравнения реакций:
10NaCl + 2KMnO4 + 8H2SO4 = 5Cl2↑ + 2MnSO4 + 5Na2SO4 + K2SO4 + 8H2O
10NaBr + 2KMnO4 + 8H2SO4 = 5Br2↑ + 2MnSO4 + 5Na2SO4 + K2SO4 + 8H2O
10KI + 2KMnO4 + 7H2SO4 = 5I2↑ + 2MnSO4 + 7K2SO4 + 7H2O
Выделение хлора в первой реакции обнаруживается по желто-зеленому цвету этого газа, запаху и посинению йодкрахмаленной бумаги, поднесенной к отверстию пробирки.
Примечание. Йодкрахмальной называется бумага, смоченная растворами крахмала и KI. При взаимодействии KI с хлором образуется свободный йод, дающий с крахмалом синее окрашивание.
Образование брома во второй реакции обнаруживается потому, что раствор в пробирке буреет. Если в пробирку внести несколько капель органического растворителя (CCl4, CS2, толуол и т.д.) и взболтать, то бром экстрагируется в органический растворитель и окрашивает его в характерный для брома красновато-бурый цвет.
Образование йода в третьей пробирке обнаруживается по окрашиванию раствора в бурый цвет. Органические растворители, добавленные в пробирку, окрашиваются йодом в характерный красивый фиолетовый цвет.
Опыт 12. Качественные реакции на сульфид-анионы
1. Кислоты взаимодействуют с сульфидами с образованием сероводорода:
Na2S + H2SO4 = Na2SO4 + H2S↑;
FeS + 2HCl = FeCl2 + H2S↑
Выделение сероводорода обнаруживается по запаху тухлых яиц, а также по почернению фильтровальной бумаги, смоченной раствором соли свинца(II):
H2S + Pb(NO3)2 = 2HNO3 + PbS↓ (черный осадок)
2. Соли кадмия образуют с ионами S2- характерный ярко-желтый осадок сульфида кадмия CdS:
CdSO4 + Na2S = Na2SO4 + CdS↓ (жёлтый осадок)
3. Нитрат серебра образует с ионами S2- черный осадок Ag2S. Осадок не рас-творяется в растворе аммиака, но растворяется при нагревании в разбавленной азотной кислоте.
2AgNO3 + Na2S = Ag2S↓ + 2NaNO3
3Ag2S + 14HNO3 = 6AgNO3 + 3H2SO4 + 8NO↑ + 4H2O
Качественные реакции на катионы и анионы
Определяемый ион Реактив Признаки реакции
Реакции на катионы
Н+ Индикаторы
Метиловый оранжевый
Лакмус Изменение окраски раствора
Розовая
Красная
Ba2+ SO42- Белый мелкокристаллический осадок, нерастворимый даже в азотной кислоте BaSO4
Ag+ Cl- Белый творожистый осадок, нерастворимый даже в азотной кислоте AgCl
Fe2+ OH- Осадок грязно-зелёного цвета Fe(OH)2
[Fe(CN)6]3- Осадок темно-синего цвета Fe3[Fe(CN)6]2
Fe3+ OH- Осадок темно-бурого цвета Fе(OH)3
[Fe(CN)6]4- Осадок темно-синего цвета Fe4[Fe(CN)6]3
CNS- Кроваво – красный раствор Fe(CNS)3
Zn2+ OH- (по каплям) Белый осадок, растворимый в избытке щёлочи
Al3+ OH- (по каплям) Белый осадок, растворимый в избытке щёлочи
Cr3+ OH- (по каплям) Серовато-голубой осадок, растворимый в избытке щёлочи
Cu2+ OH- Голубой студенистый осадок Cu(OH)2
Проба на пламя Изумрудно – зелёная окраска пламени
Ca2+ CO32- Белый осадок, растворимый в кислотах CaCO3
Проба на пламя Кирпично- красная окраска пламени
NH4+ OH- Запах аммиака NH3
Na+ Проба на пламя Окраска пламени ярко- жёлтого цвета
K+ Проба на пламя Окраска пламени розовато – фиолетовая, заметная через синее стекло
Реакция на анионы
OH- Индикаторы
Метиловый оранжевый
Лакмус
Фенолфталеин Изменение окраски раствора
Жёлтый
Синий
Малиновый
Cl- Ag+ Белый творожистый осадок, растворимый даже в азотной кислоте AgCl
H2SO4 (конц ) Бесцветный газ, хорошо растворимый в воде, с резким характерным запахом HCl
Br- Ag+ Жёлтый творожистый осадок, растворимый даже в азотной кислоте AgBr
H2SO4 (конц ) Бесцветный газ, хорошо растворимый в воде, с резким характерным запахом HBr
I- Ag+ Жёлтый творожистый осадок, растворимый даже в азотной кислоте AgI
H2SO4 (конц ) Бесцветный газ, хорошо растворимый в воде, с резким характерным запахом HI
Cl2 + крахмал Посинение крахмала
S2- H+ Газ с запахом тухлых яиц H2S
Cu2+ Чёрный осадок CuS
Pb2+ Чёрный осадок PbS
NO3- Cu0 + H2SO4 (конц ) Бурый газ с неприятным запахом NO2
SO42- Ba2+ Белый мелкокристаллический осадок, растворимый даже в азотной кислоте BaSO4
SO32- Ba2+ Белый мелкокристаллический осадок, растворимый даже в азотной кислоте BaSO3
H+ Газ с резким запахом, обесцвечивает раствор фуксина или чернил SO2
CO32- H+ Газ без запаха, не поддерживает горение, вызывает помутнение известковой воды
PO43- Ag+ Жёлтый осадок
CH3COO- H2SO4(конц ), H+ Летучая уксусная кислота с характерным запахом
Тема 24.2. Качественные реакции органической химии.
В органической химии качественные реакции определяют преимущественно вещества, а если быть точнее, то представителей класса веществ (алканы, алкены и т.д.).
1. Качественная реакция на алканы. Определить, что какое-то вещество в смеси или в чистом виде алкан, несложно. Для этого газ либо поджигают - горение алканов сопровождается синим пламенем, либо пропускают через раствор перманганата калия. Алканы не окисляются перманганатом калия, вследствие этого раствор не будет изменять окраску.
2. Качественная реакция на алкены. Чтобы убедиться в наличии алкена, нужно пропустить его в раствор перманганата калия (реакция Вагнера). В ходе реакции раствор обесцветится, выпадает бурый диоксид марганца MnO2 (реакция на примере этилена):
3C2H4 + 2KMnO4 + 4H2O→3CH2(OH)-CH2(OH) + 2KOH + 2MnO2↓
Так же, алкены обесцвечивают бромную воду:
C2H4 + Br2 → C2H4Br2
Бромная вода обесцвечивается, образуется дибромэтан.
3. Качественная реакция на алкины. Алкины можно выявить и по реакции Вагнера или с помощью бромной воды. Тогда их можно спутать с алкенами. Поэтому предпочтительно выявлять алкины аммиачным раствором оксида серебра (гидроксид диаминсеребра (I)) (реактив Толленса):
C2H2 + 2[Ag(NH3)2]OH -------> Ag2C2↓ + 4NH3↑ + 2H2O
Получившийся ацетиленид серебра (I) выпадает в осадок.
Данная качественная реакция действует только на алкины с "наружной" тройной связью. Алкины, у которых тройная связь в середине (R-C-=C-R) в эту реакцию не вступают.
4. Качественная реакция на альдегиды. Одна из самых интересных качественных реакций в органической химии - на альдегиды, предназначена исключительно для выявления соединений, содержащих альдегидную группу. К альдегиду приливают аммиачный раствор оксида серебра, реакция идет при нагревании:
CH3-CHO + 2[Ag(NH3)2]OH -----> CH3-COOH + 2Ag↓ + 4NH3↑ + H2O
Если опыт проведен грамотно, то выделяющееся серебро покрывает колбу ровным слоем, создавая эффект зеркала. Именно поэтому реакция называется реакцией серебряного зеркала.
Примечание: реакцией серебряного зеркала также можно выявить метановую (муравьиную) кислоту HCOOH. При чем тут кислота, если мы говорим про альдегиды? Все просто: муравьиная кислота - единственная из карбоновых кислот, содержащая одновременно альдегидную и карбоксильную группы:

В ходе реакции метановая кислота окисляется до угольной, которая разлагается на углекислый газ и воду:
HCOOH + 2[Ag(NH3)2]OH (при нагревании)→ CO2↑ + 2H2O + 4NH3↑ + 2Ag↓
Помимо реакции серебряного зеркала существует также реакция с гидроксидом меди (II) Cu(OH)2 (феллингова жидкость). Для этого свежеприготовленному гидроксиду меди (II) добавляют альдегид и нагревают смесь:
CuSO4 + 2NaOH → Na2SO4 + Cu(OH)2↓
CH3-CHO + 2Cu(OH)2 →CH3-COOH + Cu2O↓+ 2H2O
Выпадает оксид меди (I) Cu2O - осадок красного цвета.
Еще один метод определения альдегидов - реакция с щелочным раствором тетраиодомеркурата (II) калия, известный нам из предыдущей статьи как реактив Несслера:
CH3-CHO + K2[HgI4] + 3KOH → CH3-COOK + Hg↓ + 4KI + 2H2O
При добавлении альдегида к раствору фуксинсернистой кислоты раствор окрашивается в светло-фиолетовый цвет.
5. Качественные реакции на спирты. Спирты по количеству гидроксильных групп бывают одно-, двух-, многоатомными. Для одно- и многоатомных реакции различны.
Качественные реакции на одноатомные спирты:
Спирты идентифицируются пробой Лукаса - конц. раствор соляной кислоты и хлорида цинка. При пропускании спирта в такой раствор образуется маслянистый осадок соответствующего алкилхлорида:
CH3-CH2-OH + HCl -ZnCl2→ CH3-CH2-Cl + H2O
Еще одним известным методом является иодоформная проба:
CH3-CH2-OH + 4I2 + 6NaOH → CHI3↓ + 5NaI + HCOONa + 5H2O
Еще одна качественная реакция на спирты - окисление спирта оксидом меди. Для этого пары спирта пропускают над раскаленным оксидом меди. Затем полученный альдегид улавливают фуксинсернистой кислотой, раствор становится фиолетовым:
CH3-CH2-OH + CuO → CH3-CHO + Cu + H2O
Качественные реакции на многоатомные спирты.
Наиболее известная качественная реакция на многоатомные спирты - взаимодействие их с гидроксидом меди (II). Гидроксид растворяется, образуется хелатный комплекс темно-синего цвета. Обратите внимание на то, что в отличии от альдегидов многоатомные спирты реагируют с гидроксидом меди (II) без нагревания.

6. Качественные реакции на карбоновые кислоты. На карбоновые кислоты обычно подчеркивают образование цветных осадков с тяжелыми металлами. Но наиболее осуществимая качественная реакция на метановую кислоту HCOOH. При добавлении концентрированной серной кислоты H2SO4 к раствору муравьиной кислоты образуется угарный газ и вода:
HCOOH -H2SO4→ CO↑ + H2O
Угарный газ можно поджечь. Горит синем пламенем:
2CO + O2 → 2CO2
Из многоосновных кислот рассмотрим качественную реакцию на щавелевую. При добавлении к раствору щавелевой кислоты раствор соли меди (II) выпадет осадок оксалата меди (II):
Cu2+ + C2O42- → CuC2O4↓
7. Качественные реакции на амины. На амины качественных реакций нет (за исключением анилина). Можно доказать наличие амина окрашиванием лакмуса в синий цвет. Но этого мало. Если же амины нельзя выявить, то можно различить первичный амин от вторичного путем взаимодействия с азотистой кислотой. Для начала нужно ее приготовить, а затем добавить амин:
NaNO2 + HCl →NaCl + HNO2
Первичные дают азот N2:
CH3-NH2 + HNO2 → CH3-OH + N2↑ + H2O
Вторичные - алкилнитрозоамины - вещества с резким запахом (на примере диметилнитрозоамина):
CH3-NH-CH3 + HNO2 → CH3-N(NO)-CH3 + H2O
Анилин можно обнаружить бромной водой, который дает белый осадок

8. Качественные реакции на фенол. Фенол лучше всего обнаруживает хлорид железа (III) - образуется фиолетовое окрашивание раствора. Этот лучший метод обнаружения фенола, т.к. реакция очень чувствительна.

Также фенол наряду с анилином дают осадки желтоватого цвета при пропускании в водный раствор брома:
C6H5OH + 3Br2 → C6H2OH(Br)3↓ + 3HBr
Фенолы дают фенол-альдегидные смолы при реакции фенола с альдегидом в кислой среде. При этом образуется мягкие пористые массы фенол-альдегидных смол (реакция поликонденсации).

9. Качественная реакция на алкилхлориды. Вещества, содержащие хлор, могут окрашивать пламя в зеленый цвет. Для этого нужно обмакнуть медную проволоку в алкилхлориде и поднести к пламени (проба Бельштейна).
10. Качественная реакция на углеводы. Большинство углеводов имеют альдегидные и гидроксильные группы, поэтому для них характерны все реакции альдегидов и многоатомных спиртов.

Крахмал в присутствии иода окрашивается в темно-синий цвет. При нагревании окраска исчезает, при охлаждении появляется вновь.
11. Качественная реакция на белки. Белки выявляются в основном на реакциях, основанные на окрасках.
Ксантопротеиновая реакция. Данная реакция обнаруживает ароматические аминокислоты, входящие в белки (на примере тирозина):
(OH)C6H4CH(NH2)COOH + HNO3 -H2SO4→(OH)C6H3(NO2)CH(NH2)COOH↓ + H2O - выпал осадок желтого цвета.
(OH)C6H3(NO2)CH(NH2)COOH + 2NaOH → (ONa)C6H3(NO2)CH(NH2)COONa + H2O - раствор становится оранжевым.
Обнаружение серосодержащих аминокислот:
Белок + (CH3COO)2Pb -NaOH→ PbS↓ (осадок черного цвета).
Биуретовая реакция для обнаружения пептидной связи (CO-NH):
Белок + CuSO4 + NaOH → красно-фиолетовое окрашивание.
Спецефический запах при горении:
Белок -обжиг→ запах паленой шерсти.


Приложенные файлы

  • docx kachestven
    Размер файла: 313 kB Загрузок: 2