Реакции, идущие с выделением газа

Теория

Согласно теории электролитической диссоциации при растворении в воде электролиты диссоциируют (распадаются) на положительные и отрицательные ионы. А если в растворе одновременно присутствуют несколько веществ - электролитов, то образуется несколько катионов и анионов и тогда между противоположно заряженными ионами возможно взаимодействие с образованием новых веществ.

Реакции между ионами называются ионными реакциями, а уравнения этих реакций — ионными уравнениями.

В соответствии с правилом Бертолле реакции обмена протекают до конца только тогда, когда образуются твердое малорастворимое соединение (осадок), легколетучее вещество (газ) или малодиссоциирующее соединение (очень слабый электролит, в том числе и вода).

Реакцию обмена в растворе принято изображать 3 уравнениями:

- молекулярным уравнением

- полным ионным уравнением

- сокращенным ионным уравнением

При написании ионных уравнений следует обязательно руководствоваться таблицей растворимости кислот, оснований и солей в воде, т.е. обязательно проверять растворимость реагентов и продуктов, отмечая это в уравнениях.

В ионных уравнениях формулы веществ записывают в виде ионов или в виде молекул.

В виде ионов записывают формулы: сильных кислот; сильных оснований; растворимых в воде солей.

В виде молекул записывают формулы: воды; слабых кислот; слабых оснований; малорастворимых солей; амфотерных гидроксидов; оксидов; газообразных веществ.

В уравнениях реакций ставят знак ¯, если среди продуктов реакции есть осадок - нерастворимые или малорастворимые вещества. Знак­показывает газообразные или летучие соединения.

Реакции обмена в водных растворах электролитов могут быть:

1) практически необратимыми, т.е. протекать до конца;

2) обратимыми, т.е. протекать одновременно в двух противоположных
направлениях.

Рассмотрим примеры реакций ионного обмена, протекающих до конца. 1. Реакции с образованием малорастворимых веществ, выпадающих в осадок.

Составим молекулярное и ионные уравнения реакции между нитратом серебра (I) и хлоридом натрия:

AgN0₃ + NaCl = AgCl + NaN0₃

Ag⁺ + NO₃^- + Na⁺ + CI^- = AgCl¯+ Na⁺ + N0₃

Ag⁺ + CI^- = AgCl¯

Эта реакция обмена необратима, потому что один из продуктов уходит из раствора в виде нерастворимого вещества (осадка).

2. Реакции, идущие с образованием малодиссоциирующих веществ (слабых электролитов).

Составим молекулярное и ионные уравнения реакции нейтрализации между растворами гидроксида калия и азотной кислоты:

NaOH + HNO3 = NaNQ₃ + Н₂0

Na⁺ + ОН^- + Н⁺ + N0₃^- = Na⁺ + N0₃^- + Н₂0

ОН^- + Н⁺ = Н₂0

В результате реакции нейтрализации ионы водорода и гидроксид-ионы образуют малодиссоциирующие молекулы воды. Процесс нейтрализации идет до конца, т.е. эта реакция необратима.

3. Реакции, протекающие с образованием газообразных веществ.

Запомни! Угольная, сернистая кислоты и гидроксид аммония неустойчивые соединения и распадаются:

H₂CO₃ ® CO₂ ­ + H₂O

H₂SO₃ ® SO₂ ­ + H₂O

NH₄OH ® NH₃ ­ + Н₂0

Составим молекулярное и ионные уравнения реакции между растворами гидроксида натрия и хлоридом аммония:

NaOH + NH₄CI = NaCl + NH₃ ­ + Н₂0

Na⁺ + ОН^- + NH₄⁺ + CI^- = Na⁺ + CI^- + NH₃­ + H₂0

NH₄⁺ + OH^- = NH₃­+ H₂0

Эта реакция обмена необратима, потому что образуется газ аммиак и малодиссоциирующее вещество - вода.

Реакции обмена, если среди исходных веществ имеются слабые электролиты или малорастворимые вещества, являются обратимыми, т.е. до конца не протекают.

Си(ОН)₂ ¯ + 2НС1 Û СиС1₂+ 2Н₂0

Си(ОН)₂ ¯ + 2Н⁺ + 2С1^- Û Cu²⁺ + 2Cl^- + 2Н₂0

Си(ОН)₂ ¯ + 2Н⁺ Û Си²⁺ + 2Н₂0

Если исходными веществами реакций обмена являются сильные электролиты, которые при взаимодействии не образуют малорастворимых или малодиссоциирующих веществ, то такие реакции не протекают. При смешивании их растворов образуется смесь ионов, которые не соединяются друг с другом. Примером данной реакции может служить реакция между хлоридом натрия и нитратом кальция. Уравнения таких реакций обмена не записывают.

Таким образом, реакции ионного обмена идут в направлении связывания ионов.

 

@ Задание. Составьте молекулярные и ионные уравнения реакций между веществами: сульфидом калия и соляной кислотой, гидроксидом меди (II) и азотной кислотой, нитратом свинца (II) и сульфатом калия, карбонатом магния и соляной кислотой, хлоридом железа (III) и нитратом серебра, гидроксидом бария и серной кислотой, гидроксидом натрия и нитратом аммония.

1) __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2) _____________________________________________________________________________________________________________________________________________

3) __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4) __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5) __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

6) __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

 

Задача 1. (образец) В 100 г воды растворили 20 г соли. Рассчитайте массовую долю соли в %.

 

Дано: mрастворителя = 100 г mр.в. = 20 г	Решение: wр.в. = mр.в-ва / mраствора mраствора = mр.в-ва + mрастворителя = 100 + 20 = 120 г wр.в.= 20 / 120 = 0,1667 = =16,67%
wр.в. -? %

Ответ: массовая доля соли 16,67%.

@ Задание. Используя образец решения задачи 1., реши следующую задачу:

 

Задача 2. В 200 г спирта растворили 50 г йода. Рассчитайте массовую долю йода в %.

 

 

Задача 3. (образец) Сколько граммов воды и нитрата натрия нужно взять, чтобы приготовить 80г 5%-го раствора?

 

Дано: mраствора = 80 г wр.в. = 5% = 0,05	Решение: wр.в. = mр.в-ва / mраствора mр.в-ва = wр.в.× mраствора mрастворителя = mраствора - mр.в. mр.в-ва = 0,05 × 80 = 4 г mрастворителя = 80 – 4 = 76 г
m растворителя -? г mр.в.-? г

Ответ: нужно взять 76 граммов воды и 4 г нитрата натрия.

@ Задание. Используя образец решения задачи 3., реши следующую задачу:

 

Задача 4. Сколько граммов йода и спирта нужно взять для приготовления 30г 5%-го раствора йодной настойки?

Лабораторное занятие №1

«Реакции ионного обмена»

Цель: экспериментальное подтверждение знаний об условиях протекания реакций ионного обмена до конца, выработка умений по составлению ионных уравнений реакций.

Порядок выполнения работы

Оборудование и реактивы:

штатив с пробирками, растворы сульфата меди (II), сульфата алюминия, гидроксида натрия, нитрата бария, сульфита натрия, карбоната натрия, серной кислоты, хлорида железа (III), фенолфталеина.

Реакции, идущие с образованием осадка

Опыт №1

Налейте в пробирку 3-4мл раствора сульфата меди (II) и добавьте немного раствора гидроксида натрия.

Запишите наблюдения:____________________________________________

Составьте уравнение реакции в молекулярном, полном ионном и сокращенном ионном виде: ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Вывод:__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Опыт №2.

Налейте в пробирку 3-4мл раствора сульфата алюминия и добавьте немного раствора нитрата бария.

Запишите наблюдения:____________________________________________

Составьте уравнение реакции в молекулярном, полном ионном и сокращенном ионном виде: ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Вывод:___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Опыт №3

Налейте в пробирку 3-4мл раствора сульфита натрия и добавьте столько же раствора серной кислоты.

Запишите наблюдения:____________________________________________

Составьте уравнение реакции в молекулярном, полном ионном и сокращенном ионном виде: ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Вывод:__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Опыт № 4

Налейте в пробирку 3-4мл раствора карбоната натрия и добавьте столько же раствора серной кислоты.

Запишите наблюдения:__________________________________________

Составьте уравнение реакции в молекулярном, полном ионном и сокращенном ионном виде: ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Вывод:__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Реакции, идущие с образованием малодиссоциирующего

Вещества.

Опыт №5

Налейте в пробирку 3-4мл раствора гидроксида натрия и добавьте две-три капли фенолфталеина. Затем прилейте раствор серной кислоты.

Запишите наблюдения: ____________________________________________

Составьте уравнение реакции в молекулярном, полном ионном и сокращенном ионном виде: ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Вывод:______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Экспериментальные задания. Растворить образовавшийся в опыте № 1 осадок, и записать при этом происходящие реакции в молекулярном, ионном и сокращенном ионном виде:

Запишите наблюдения: ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Составьте уравнение реакции в молекулярном, полном ионном и сокращенном ионном виде: _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Контрольные вопросы

1. Какие реакции называются ионными?

2. В каких случаях реакции ионного обмена протекают до конца?

3. В каком направлении протекают реакции ионного обмена?

4. Объясните, почему в опытах №1 и №2 образовались осадки?

5. Объясните, почему в опытах №3 и №4 выделились газообразные вещества?

6. Какими еще кислотами можно было подействовать на растворы сульфита натрия и карбоната натрия (в опытах №3 и №4), чтобы получить аналогичные результаты?

7. Объясните, почему в опыте №5 произошло обесцвечивание? Как называется реакция между щелочью и сильной кислотой?

8. В каких случаях реакции ионного обмена в растворах электролитов являются необратимыми?

9.В каких случаях реакции ионного обмена в растворах электролитов являются обратимыми?

10.В каких случаях реакции ионного обмена в растворах электролитов не протекают?

12.Формулы каких веществ в ионных уравнениях записывают в виде ионов?

13.Формулы каких веществ в ионных уравнениях записывают в виде молекул?

Литература

Ерохин Ю.М. «Химия» Москва: Академа, 2005г. Гл 6, стр. 74 - 80.

Лабораторное занятие №2

«Испытание растворов солей индикаторами.

Гидролиз солей»

Цель: отработка практических навыков определения среды раствора соли, составления уравнений реакций гидролиза солей по первой стадии.

Теория

Вода по отношению к веществам может быть растворителем, реагентом. В том случае, когда вода выступает средой реакции и реагентом, говорят о процессе гидролиза.

Гидролиз солей - реакция обменного взаимодействия соли с водой, в результате которой образуется слабый электролит.

При гидролизе, как правило, степени окисления элементов сохра­няются, на основании чего и составляются уравнения гидролиза:

МAn + HOH = MOH + HАn

Соль основание кислота

Гидролизу не подвергаются:

1) соли, нерастворимые в воде;

2) растворимые соли, образованные сильной кислотой и сильным основанием.

 

Сильные кислоты	H2SO4 , HNO3, HClO3, HClO4, HCl, HBr, HI
Сильные основания	щелочи

(Например, NaCl, K₂S0₄, LiN0₃, BaBr₂, CaI₂ и т. д.).

Гидролизу подвергаются:

1) растворимые соли, в состав которых входит хотя бы один сла­бый ион (Na₂C0₃, CuS0₄, NH₄F и т. д.).

 

Слабые кислоты	H2CO3, H2SO3 , H2SiO3 , H2S, HNO2, HF, HCN, почти все органические кислоты
Слабые основания	Нерастворимые в воде основания, NH4OH

Это обратимый гидролиз.

 

2) Соли, напротив которых в таблице растворимости стоит про­черк, необратимо гидролизируются:

Al₂S₃+ 6Н₂0 ® 2Al(OH)₃¯+ 3H₂S­

При составлении уравнений обратимого гидролиза по первой стадии следует при­держиваться следующего алгоритма:

Образец №1. Соль образована слабой кислотой и сильным основанием

1. Записать уравнение диссоциации соли. Na₂C0₃ Û 2Na⁺ + C0₃ ^2-

слабый анион

2. Выбрать слабый ион: катион или анион.

3. Записать его взаимодействие с водой. C0₃^2- + Н⁺ОН^- Û НС0₃ ^- + ОН^-

4. Определить среду раствора: ОН^- - щелочная среда, Н⁺ - кислая среда, отсутствие Н⁺ и ОН^- нейтральная.

Это случай гидролиза по аниону.

Образец №2. Соль образована сильной кислотой и слабым основанием

1. Записать уравнение диссоциации соли. FeCl₃ Û Fe ³⁺ +3Cl ^-

слабый катион

2. Выбрать слабый ион: катион или анион.

3. Записать его взаимодействие с водой. Fe ³⁺ + Н⁺ОН^- Û Fe ОН²⁺+ Н⁺

4. Определить среду раствора кислая

Это случай гидролиза по катиону.

 

Если соль образована слабой кислотой и слабым основанием (например, NH₄NO₂), то проходит гидролиз и по катиону и по аниону.

 

Гидролиз солей, образованных многоосновными кислотами и многокислотными основаниями идет ступенчато. Каждая последующая стадия идет в меньшей степени, чем предыдущая.

Порядок выполнения работы

Оборудование и реактивы:

штатив с пробирками; универсальная индикаторная бумажка, растворы солей

сульфата натрия, нитрата меди (II), сульфида натрия.

Задание №1 Испытание растворов солей индикатором. Налейте в пробирку немного раствора каждой соли, а затем испытайте действие растворов этих солей на универсальной индикаторной бумажке. Занесите данные в таблицу, укажите среду раствора знаком «+».

Формула соли	Среда раствора	Укажите, каким основанием и кислотой (сильными или слабыми) образована соль.
Нейтральная	Кислая	Щелочная

 

Сделайте вывод: ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.

 

Задание №2. Напишите уравнения реакций гидролиза соли, раствор которой имел кислую среду.

1 стадия:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

Задание №3. Напишите уравнения реакций гидролиза соли, раствор которой имел щелочную среду.

1 стадия:

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Контрольные вопросы

1. Что называется гидролизом соли?

2. В чем сущность гидролиза солей?

3. Какие соли подвергаются гидролизу?

4. Какие соли гидролизуются по аниону? Почему? Приведите примеры таких солей.

 

5. Какие соли гидролизуются по катиону? Почему? Приведите примеры таких солей.

6. Какие соли гидролизуются и по катиону и по аниону? Приведите примеры таких солей.

7. Для каких солей гидролиз протекает необратимо? Приведите примеры таких солей.

8. Какие соли не гидролизуются? Почему?

9. Какие соли гидролизуются ступенчато? Приведите примеры таких солей.

Литература Ерохин Ю.М. «Химия» Москва: Академа, 2003г. Гл 6, стр. 82 - 85.

 

 

Практическое занятие №2

«Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций методом электронного баланса».

Цель: систематизация и углубление знания об окислительно-восстановительных реакциях, отработка практического навыка всоставлении уравнений окислительно-восстановительных реакций методом электронного баланса.

Теория.

Окислительно-восстановительными называются реакции, в ходе которых хотя бы один элемент изменил свою степень окисления.

 

ПРАВИЛА ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНЕЙ ОКИСЛЕНИЯ

(с примерами)

1. У свободных атомов и у простых веществ с. о. равна 0.

Н₂, Ва, N₂, S, AI, Си, F₂.

2. Металлы во всех соединениях имеют положительную с. о.
(ее максимальное значение равно номеру группы - для элементов главных подгрупп):

а) у металлов главной подгруппы I группы +1;

б) у металлов главной подгруппы II группы +2;

в) у алюминия +3.

K₂⁺О, Ca⁺²CО₃, AI⁺³CI₃, Li₃⁺N, Ba⁺²S0₄, Mg⁺²(N0₃)₂.

3. В соединениях кислород имеет с. о. -2 (исключения: OF₂- +2, и пероксиды: Н₂0₂, К₂0₂ - -1).

Н₂С0₃^-2, К₂О^-2

4. В соединениях с неметаллами у водорода с. о. +1,
а с металлами-1:

H⁺CI, КН ^-1, NH₃⁺.

5. В соединениях сумма с. о. всех атомов равна 0.

Образец. Н₂⁺С ^х 0₃^-2

+1´ 2 +х + (-2)´ 3=0

х=+4 (С⁺⁴)

Метод электронного баланса.

При расстановки коэффициентов методом электронного баланса придерживаются следующего алгоритма:

1. Расставить степени окисления всех элементов.

2. Выбрать элементы, изменившие степень окисления.

3. Выписать эти элементы и показать схематично переход элек­тронов (составить электронный баланс).

4. Число перешедших электронов снести крест накрест и, если нуж­но, сократить. Эти числа будут коэффициентами в уравнении.

5. Расставить коэффициенты из электронного баланса.

6. Сравнением числа атомов каждого элемента в левой и правой части уравнения реакции определить и проставить недостающие коэффициенты.

Примечание: Индекс в молекулах простых веществ переносится в электронный баланс, индексы из формул сложных веществ в баланс не переносятся.

Пример:

2 KMn⁺⁷О₄ + 16HCl^- ® 2 Mn⁺²Cl₂+2KCl+ 5 Cl₂⁰+ 8H₂0

Мn⁺⁷ +5ё ® Мn⁺² 2 - окислитель

2Сl^- - 2ё ® Сl₂⁰ 5 - восстановитель

Коэффициенты, взятые из электронного баланса, подчеркнуты од­ной чертой.

@ Задание. Расставьте коэффициенты в схемах реакций методом элек­тронного баланса. Укажите окислитель и восстановитель, про­цессы окисления и восстановления.

a) Na + Н₂ ® NaH б) Са + N₂ ®Ca₃N₂

_{_----------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------}

_{--------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------_____________________}

в) А1+ 0₂ ® А1₂0₃ г) Р + 0₂ ® Р₂0₅

 

_{------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------}

 

_{------------------------------------------------------------ ----------------------------------------------------------------------}

 

 

д) NH₃+ 0₂ ® N0+ Н₂0

 

----------------------------------------------------------------------------------------------------

---------------------------------------------------------------------------------------------------- е) Al+H₂SO₄=Al₂(SO₄)₃+H₂­

 

_{---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------}ж) С0₂+ Mg®MgO+ С

 

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------з) HN0₃+ P®H₃P0₄ + N0₂®+ Н₂0

 

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------к) Al+ HNO₃=Al(NO₃)₃+ NO+ H₂O

 

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

л) Си+ Н₂S0_4(конц)® CuS0₄+ S0₂­+ H₂0

 

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 

Контрольные вопросы

1.Какие реакции называются окислительно-восстановительными?

2.Какова с.о. простых веществ?

3.У каких элементов с.о. постоянная?

4.Кто такие восстановители? Какой процесс с ними при этом происходит? Приведите примеры.

5.Кто такие окислители? Какой процесс с ними при этом происходит? Приведите примеры.

6.На конкретном примере покажите алгоритм проставления коэффициентов методом электронного баланса.
Лабораторное занятие №3

«Свойства алюминия и его соединений»

Цель: закрепление знаний о свойствах алюминия и его соединений; проведение опытов, подтверждающих химические свойства алюминия по отношению к различным кислотам, получение гидроксида алюминия косвенным способом, экспериментальное подтверждение амфотерных свойств гидроксида алюминия.

Теория:

Алюминий - металл. На внешнем электронном слое у атома алюминия расположены три электрона в состоянии...3s²3p'. В реакциях алюминий отдает электроны и превращается в положительно заряженный ион А1³⁺. Алюминий, образует оксид и гидроксид с амфотерными свойствами. Алюминий самый распространенный металл в природе. Общее содержание его в земной коре составляет 8,8%. В свободном состоянии алюминия в природе нет. Важнейшие природные соединения: алюмосиликаты, боксиды, корунд, криолит.

Алюминий является восстановителем и реагирует со многими простыми и сложными веществами.

Порядок выполнения работы

Оборудование и реактивы: штатив с пробирками, спиртовка, алюминиевые стружки, лучинка; растворы серной, соляной и азотной кислоту, растворы сульфата или хлорида алюминия, азотная кислота (плотность 1,4 г/см³), 30 %-ный раствор гидроксида натрия.

Теория.

Впериодической системе железо находится в четвертом периоде, в побочной подгруппе VIII группы. Порядковый номер - 26, электронная формула ls²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s².

Валентные электроны у атома железа находятся на последнем электронном слое (4s²) и предпоследнем (3d⁶). В химических реакциях железо может отдавать эти электроны и проявлять степени окисления +2, +3. С этими степенями окисления железо образует оксиды: FeO и Fe₂Оз, которым соответствуют гидроксиды: Fe(OH)₂ и Fe(OH)₃.

Химические свойства железа. В реакциях железо является восстановителем. Однако при обычной температуре оно не взаимодействует даже с самыми активными окислителями (галогенами, кислородом, серой), но при нагревании становится активным и реагирует с ними.

1. При нагревании с хлором образует хлорид железа (III)

2. При нагревании с кислородом образует Fe₃0₄

3. С серой - сульфид железа (II). Природное соединение – FeS₂ –пирит, железный, или серный, колчедан.

4. С углеродом - цементит (Fe₃C)

5. С фосфором - фосфид железа (II)

6. Во влажном воздухе (Н₂0 и О₂ быстро окисляется - корродирует, с

образованием гидроксида железа (III)

8. Восстановительная способность у железа меньше, чем у щелочных,

щелочноземельных металлов и алюминия. Поэтому с водой реагирует при высокой температуре раскаленное железо с образованием Fe₃0₄ и выделением газообразного водорода.

9. Реагирует с разбавленными серной и соляной кислотами, вытесняя из них

водород и образуя двухвалентные соли. При обычной температуре железо не реагирует с концентрированной серной кислотой, т.к. пассивируется ею. Но при нагревании концентрированная серная кислота реагирует с железом с образованием сульфата железа (III), оксида серы (IV) и воды.

10. Концентрированная азотная кислота пассивирует железо, а разбавленная окисляет его до нитрата железа (III), оксида азота (II) и воды.

12. Из растворов солей железо вытесняет металлы, которые расположены правее его в электрохимическом ряду напряжений.

Порядок выполнения работы.

Оборудование и реактивы:

штатив с пробирками; растворы сульфата железа (II), хлорида железа (III), гидроксида натрия или калия, серной и соляной кислот, перманганата калия.

Теория

Качественный анализ позволяет определить из каких элементарных веществ состоит данное сложное вещество или смесь.

При качественном анализе испытуемое вещество переводят в другое новое вещество, обладающее каким - либо характерным свойством: малой растворимостью, определенной окраской, специфическим запахом и т.п. Вещества, которые дают характерную реакцию с испытуемым веществом, называют реактивами.

Чаще всего качественный анализ проводят в растворах, так как большинство неорганических соединений являются электролитами, распадающимися в водном растворе на ионы. Таким образом, реакции между испытуемым веществом и реактивом в растворе - это реакции между ионами.

Таблица распознавания анионов

Определяемый ион	Реактив	Условия проведения реакции	Признаки химической реакции
PO4^3-	Ионы Ag^+	Нейтральная среда	Выпадение светло-желтого осадка
CO3^2-	Ионы Н^+	обычные	Выделение газа без запаха CO2 , вызывающего помутнение известковой воды
SO4^2-	Ионы Ba^2+	обычные	Выпадение белого мелкокристаллического осадка, нерастворимого в азотной и др. кислотах
SO3^2-	Ионы H^+	обычные	Появление характерного запаха SO2

 

Cl^-	Ионы Ag^+	обычные	Появление белого творожистого осадка, который не растворяется в азотной кислоте
Br ^-	Ионы Ag^+	обычные	Появление светло-жёлтого осадка, который не растворяется в азотной кислоте
I^-	Ионы Ag^+	обычные	Появление жёлтого осадка, который не растворяется в азотной кислоте

Порядок выполнения работы

Оборудование и реактивы: растворы карбоната натрия, хлорида бария, хлорида натрия, бромида натрия, иодида калия, фосфата натрия, нитрата серебра, соляной кислоты, серной кислоты, известковая вода, универсальная индикаторная бумага, пробирки, пробиркодержатель.

Теория

Алканы – это предельные углеводороды, в молекулах которых все атомы связаны одинарными связями. Состав их отражает общая формула

С_n H_2n+2.

Первые четыре члена гомологического ряда метана получили исторически сложившиеся названия. Основой названия следующих алканов нормального строения стали греческие числительные (см. таблицу).

Для составления названий органических веществ по номенклатуре ИЮПАК необходимо знать формулы и названия радикалов. Радикал – это одновалентная частица, которая получается при отщеплении от молекулы алкана атома водорода, т.е. частица, содержащая неспаренный электрон. Название радикала происходит от названия соответствующего алкана с заменой суффикса –ан на суффикс –ил (см. таблицу).

Название	Формула	Формула радикала	Название радикала
Метан	СН4	СН3-	Метил
Этан	С2Н6	С2Н5-	Этил
Пропан	С3Н8	С3Н7-	Пропил
Бутан	С4Н10	С4Н9-	Бутил
Пентан	С5Н12	С5Н11-	Пентил
Гексан	С6Н14	С6Н13-	Гексил
Гептан	С7Н16	С7Н15-	Гептил
Октан	С8Н18	С8Н17-	Октил
Нонан	С9Н20	С9Н19-	Нонил
Декан	С10Н22	С10Н21-	децил

Изомеры – это вещества, имеющие одинаковые молекулярные, но разные структурные формулы и, следовательно, разные свойства.

Например, у вещества бутана, имеющего формулу С₄Н_10, есть два изомера, имеющие следующие структурные формулы

СН₃ – СН₂ – СН₂ – СН₃ и СН₃ – СН – СН_3.

ï

СН₃

Запомни! Чтобы среди веществ найти изомеры, надо структурные формулы свернуть в молекулярные. У изомеров молекулярные формулы будут одинаковые. Например:

а)СН₃ – СН₂ – СН₂ – СН₃ (С₄Н₁₀); б) СН₃ – СН₂ – СН – СН₃ (С₅Н₁₂); в) СН₃ – СН – СН₃ (С₄Н₁₀)

ï ï

СН₃ СН₃

Таким образом, вещество а) и в) изомеры, т.к. имеют разное строение, но одинаковую молекулярную формулу - С₄Н_10.

 

В соответствии с международной номенклатурой следует придерживаться следующих правил при составлении названия алканов.

1. В структурной формуле выбирают самую длинную цепь атомов углерода (главную цепь).

2. Атомы углерода главной цепи нумеруют, начиная с того конца, к которому ближе разветвление – боковая цепь.

3. В начале названия перечисляют радикалы и другие заместители с указанием номеров атомов углерода, с которыми они связаны. Если в молекуле присутствуют несколько одинаковых радикалов (два, три, четыре и т.д.), то перед их названием ставят соответственно частицы ди-, три-, тетра- и т.д.

4. Основой названия служит наименование предельного углеводорода с тем же числом атомов углерода, что и в главной цепи.

 

Задание 1. (образец) Назовите вещества

1 2 3 4

СН₃ - СН- СН₂ - СН₃ (С₅Н₁₂)

ï

СН₃

2- метилбутан

СН₃ СН₃

1 ï2 3 4 5 6 5 4 3 ï2 1

СН₃ - СН- СН₂ - СН - СН₂ - СН₃ (С₈Н₁₈) СН₃ - СН- СН₂ - С - СН₃ (С₈Н₁₈)

ï ï ï

СН₃ СН₃ СН₃

2,4 – диметилгексан 2,2,4 - триметилпентан

_{8 7 6 5 4 3 2 1}

СН₃ - СН₂ - СН- СН₂ - СН₂ - СН₂ - СН - СН₃ (С₁₁Н₂₄)

ï ï

С₂Н₅ СН₃

2-метил-6-этилоктан

 

Найди, есть ли изомеры среди вышеперечисленных веществ.

Приведите три доказательства, что вышеперечисленных вещества гомологи.

Ответ: 2,4 – диметилгексан и 2,2,4 – триметилпентан изомеры, т.к. имеют одинаковую молекулярную формулу С₈Н_18.

Вышеперечисленные вещества гомологи, т.к. 1) имеют одинарную связь; 2) гомологическую формулуС_n H_2n+2; 3) суффикс –ан в названии.

 

Задание 2. (образец) Напишите структурную формулу 2,4-диметилпентана, составьте структурные формулы: а) гомолога с более длинной углеродной цепью; б) изомера. Назовите их.

Алгоритм. 1. 2,4-диметил пентан – корень слова «пентан», пишем главную цепь С-С-С-С-С.

2. Нумеруем главную цепь, в положении 2 и 4 ставим два радикала «метил»

1 2 3 4 5

С-С-С-С-С

ï ï

СН₃ СН₃

3. В основной (главной) цепи доставим недостающие атомы Н (в соответствии с валентностью)

1 2 3 4 5

СН₃-СН-СН₂-СН-СН₃

ï ï

СН₃ СН₃

а) Запомни! Чтобы составить гомолог надо структурную исходную формулу вещества свернуть в молекулярную. Гомолог будет отличаться на одну или несколько СН₂- групп.

1 2 3 4 5

СН₃-СН-СН₂-СН-СН₃ (С₇Н₁₆)

ï ï

СН₃ СН₃

Следовательно, гомолог с более длинной углеродной цепью, может иметь формулу С₈Н₁₈

СН₃ - СН₂ - СН₂ - СН₂ - СН₂ - СН₂ - СН₂ - СН₃

октан

б) изомер имеет туже формулу С₇Н₁₆, но другое строение

СН₃ - СН₂ - СН₂ - СН₂ - СН₂ - СН - СН₃

ï

СН₃

2-метилгептан

@ Задание. Используя образцы решений, выполни следующее задания:

 

1. Назовите вещества

СН₃ - СН- СН₂ - СН₃

ï

СН₃

______________________________

СН₃ СН₃

ï ï

СН₃ - СН- СН₂ - СН - СН₂ - СН₃ СН₃ - С- СН₂ - СН - СН₃

ï ï ï

СН₃ СН₃ СН₃

 

______________________________ ______________________________________

 

 

СН₃ - СН₂ - СН- СН₂ - СН - СН₂ - СН₂ - СН₃

ï ï

С₂Н₅ СН₃

___________________________________________

 

Найди, есть ли изомеры среди вышеперечисленных веществ.

Приведите три доказательства, что вышеперечисленные вещества гомологи.

Ответ: _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

2. Напишите структурные формулы: а) 2-метилгексана, б) 2,2- диметилпентана, в) 2-метилбутана, г) 2,3,5 –триметилгексана, д) 3,3 –диметилгексана, е) 2,4 – диметил-3- этилоктана. Для вышеперечисленных веществ составьте структурные формулы: а) гомологов с менее длинной углеродной цепью; б) изомеров. Назовите их.

 

	Структурные формулы.	Гомологи с менее длинной углеродной цепью:	Изомеры:
а) 2-метилгексан

 

Продолжение задания 2

 

	Структурные формулы.	Гомологи с менее длинной углеродной цепью:	Изомеры:
б) 2,2- диметилпентан