Соли металлов. Качественное обнаружение ионов металлов в растворах. Жесткость воды
Все соли — вещества немолекулярного (ионного) строения. Для них характерны ионные кристаллические решетки. При обычных условиях соли представляют собой твердые нелетучие вещества с различной окраской. По растворимости в воде они делятся на растворимые, малорастворимые и нерастворимые (см. таблицу растворимости).
Получение солей
Из кислот | кислота + металл
кислота + основный оксид кислота + основание кислота + соль |
6HCl + 2Al = 2AlCl3 +3H2↑
2HNO3 + CuO =Cu(NO3)2 + H2O H2SO4 + Cu(OH)2 = CuSO4 + 2H2O K2CO3 + 2HCl = 2KCl + H2O + CO2↑ (условие: ↑, ↓; сильная кислота вытесняет более слабую кислоту) |
Из оснований | щелочь + кислотный оксид
щелочь + соль
основание + кислота |
2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O (условие: ↑, ↓ или слабый электролит)
Ca(OH)2 + CuSO4 = Cu(OH)2↓ + CaSO4↓ (исходные соли должны быть растворимы, а в продуктах образуется осадок) H2SO3 + Cu(OH)2 = CuSO3 + 2H2O |
Из солей | соль + металл
соль + соль
соль + щелочь соль + кислота |
Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu (свободный металл должен быть активнее того, который в соли, но не щелочной и щелочно-земельный) AgNO3 + NaCl = AgCl↓ + NaNO3 (исходные соли должны быть растворимы, а в продуктах образуется осадок) CuSO4+ 2NaOH= Cu(OH)2↓ + Na2SO4 (условие: ↑, ↓ или слабый электролит) Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2↑ (условие: ↑, ↓ ; сильная кислота вытесняет более слабую кислоту) |
Из оксидов | основный оксид + кислотный оксид
основный оксид + кислота кислотный оксид + щелочь |
CaO + SO3 =CaSO4
H2SO4 + CaO =CaSO4 + H2O SO3 + 2KOH + K2SO4 + H2O |
Из простых веществ | металл + неметалл | Са + Сl2 = CaCl2 |
Химические свойства солей
Соль + металл = н. соль + н. соль | Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu (свободный металл должен быть активнее того, который в соли, но не щелочной и щелочно-земельный) |
Соль + кислота = н. соль + н. кислота | K2CO3 + 2HCl = 2KCl + H2O + CO2↑ (условие: ↑, ↓) |
Соль + щелочь = н. соль + н. основание | СuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2↓ + Na2SO4 (исходные соли должны быть растворимы, а в продуктах образуется осадок) |
Cоль + соль = н. соль + н. соль | 2AgNO3 + Na2S = Ag2S↓ + 2NaNO3 (исходные соли должны быть растворимы, а в продуктах образуется осадок) |
Некоторые соли (карбонаты, сульфиты, нитраты) разлаживаются при нагревании = 2 оксида | СaCO3 = CaO + CO2↑ |
Качественное обнаружение ионов металлов в растворах солей
Качественной реакцией на данное вещество называется реакция с его участием, сопровождающаяся образованием осадка, выделением газа или изменением цвета раствора.
Качественные реакции всегда сопровождаются видимым признаком реакции (аналитическим эффектом):
– выпадение осадка;
– растворение осадка;
– поглощение газа;
– изменение окраски раствора;
– изменение запаха;
– излучение света.
Ион | Реактив для определения | Аналитический эффект |
Li⁺ | внесение соли в пламя горелки | красное окрашивание |
K⁺ | внесение соли в пламя горелки | фиолетовое окрашивание |
Na⁺ | внесение соли в пламя горелки | жёлтое окрашивание |
Rb⁺ | внесение соли в пламя горелки | тёмно-красное окрашивание |
Cs⁺ | внесение соли в пламя горелки | бледно-голубое окрашивание |
Ca2⁺ | внесение соли в пламя горелки
SO4²⁻ CO3²⁻ |
кирпично-красное окрашивание
Ca²⁺ + SO4²⁻ = CaSO4 (белый осадок) Ca²⁺ + CO3²⁻ = CaCO3 (белый осадок) Ca²⁺ + PO4³⁻ = Сa3(PO4)2 (белый осадок) Ca²⁺ + SO3²⁻ = CaSO3(белый осадок) |
Ba²⁺ | внесение соли в пламя горелки
CrO4²⁻ SO4²- |
жёлто-зелёное окрашивание
Ba²⁺ + CrO4²⁻ = BaCrO4 (жёлтый осадок) Ba²⁺ + SO4²⁻ = BaSO4 (белый осадок) Ba²⁺ + CO3²⁻ = BaCO3 (белый осадок) Ba²⁺ + PO4³⁻ = Ba3(PO4)2 (белый осадок) |
Sr²⁺ | внесение соли в пламя горелки
SO4²⁻ CO3²⁻ |
карминово-красное окрашивание
Sr²⁺ + SO4²⁻ = SrSO4 (белый осадок) Sr²⁺ + CO3²⁻ = SrCO3 (белый осадок) Sr²⁺ + PO4³⁻ = Sr3(PO4)2 (белый осадок) Sr²⁺ + SO3²⁻ = SrSO3 (белый осадок) |
Mg²⁺ | OH⁻ | Mg²⁺ + 2OH⁻ = Mg(OH)2 (белый осадок) |
Al³⁺ | OH⁻ | Al³⁺ + 3OH⁻ = Al(OH)3 (белый осадок, растворяется в изб. щелочи)
Al(OH)3 + OH⁻ = [Al(OH)4]– |
Fe²⁺ | OH⁻
р-р красной кровяной соли K3[Fe(CN)6] |
Fe²⁺ + 2OH⁻ = Fe(OH)2 (зелёный осадок, буреет на воздухе)
3Fe²⁺ + 2[Fe(CN)6]³⁻ = Fe3[Fe(CN)6]2 (осадок – турнбулева синь) |
Fe³⁺ | OH⁻
р-р жёлтой кровяной соли K4[Fe(CN)6] р-р роданида SCN⁻ |
Fe³⁺ + 3OH⁻ = Fe(OH)3 (бурый осадок)
4Fe³⁺ + 3[Fe(CN)6] ⁻ =Fe4[Fe(CN)6]3 (осадок – берлинская лазурь) Fe³⁺ + 3SCN⁻ = Fe(SCN)3 кроваво-красный р-р |
Cr³⁺ | OH⁻
сильный ок-ль + H⁺/OH⁻
|
Cr³⁺ + 3OH⁻ = Cr(OH)3 (серо-зелёный осадок)
Cr⁺³ – 3e– = Cr⁺⁶ H⁺ – дихроматы (оранж.) OH⁻ – хроматы (жёлт.) |
Mn²⁺ | OH⁻
S²⁻ |
Mn²⁺ + 2OH⁻ = Mn(OH)2 (белый осадок)
Mn²⁺ + S²⁻ = MnS (светло-розовый осадок) |
Zn²⁺ | OH⁻ | Zn²⁺ + 2OH⁻ = Zn(OH)2 (белый осадок, растворяется в изб. щелочи) Zn(OH)2 + 2OH⁻ = [Zn(OH)4]²⁻ |
Ni²⁺ | OH⁻ | Ni²⁺ + 2OH⁻ = Ni(OH)2 (бледно-зелёный студенистый осадок) |
Ag⁺ | OH⁻
Cl⁻ Br⁻ I⁻ S²⁻ |
2Ag⁺ + 2OH⁻ = Ag2O + H2O (осадок бурого цвета)
Ag⁺ + Сl⁻ = AgCl (белый творожистый осадок) Ag⁺ + Br⁻ = AgBr (светло-жёлтый осадок) Ag⁺ + I⁻ = AgI (жёлтый осадок) 2Ag⁺ + S²⁻ = Ag2S (чёрный осадок, раств. в кипящей HNO3) |
Cu²⁺ | внесение солей в пламя горелки
OH⁻ S²- (нерастворим в кислотах) CO3²⁻ NH3 (NH3⋅H2O) |
окрашивание пламени в зелёный цвет
Cu²⁺ + 2OH⁻ = Cu(OH)2 (сине-голубой осадок) Cu²⁺ + S²⁻ = CuS (осадок чёрного цвета) 2Cu²⁺ + 2CO3²⁻ + H2O = (CuOH)2CO3 + CO2 (осадок зелёного цвета) Cu²⁺ + 4NH3 = [Cu(NH3)4]²⁺ (ярко-синий раствор) |
Pb²⁺ | S²⁻
I⁻ |
Pb²⁺ + S²⁻ = PbS (осадок чёрного цвета)
Pb²⁺ + 2I⁻ = PbI2 (жёлтый осадок) |
Жесткость воды
В неочищенной воде находятся примеси, преимущественно это соли — гидрокарбонаты, сульфаты, хлориды кальция, магния, железа, натрия и калия. Больше всего на качества воды воздействуют сои кальция и магния. Если их содержание высоко, то вода называется жесткой. В такой воде плохо мылится мыло, т.е. снижается качество моющих средств, в ней плохо развариваются овощи. При нагревании жесткой воды содержащиеся в ней гидрокарбонаты разлагаются:
Сa(HCO3)2 →t CaCO3↓ + CO2↑ + H2O;
Mg(HCO3)2 →t MgCO3↓ + CO2↑ + H2O.
Образующиеся при этом нерастворимые вещества осаждаются на внутренней стороне водопроводных труб, на спирали электрочайника, стиральных машин в виде накипи. Так как накипь плохо проводит теплоту, то увеличивается расход топлива, ускоряется изнашивание паровых котлов, котельных установок.
Если в воде содержится много гидрокарбоната железа(II), при нагревании он разлагается с выделением бурого гидроксида железа(III): 4Fe(HCO3)2 + O2 + 2H2O →t 4Fe(OH)3 + 8CO2↑.
Вследствие этого на поверхности ванн, раковин, унитазов часто образуются бурые трудноудаляемые подтеки.
Вода, в которой содержание солей кальция и магния невелико, называется мягкой. В ней хорошо развариваются овощи, а моющие средства дают обильную пену. С целью получения такой воды жесткую воду подвергают специальной обработке — умягчению. Для этого жесткую воду кипятят или добавляют различные реагенты (смягчители), например гашеную известь, карбонат или фосфат натрия. При этом содержащиеся в жесткой воде кальций и магний в виде нерастворимых карбонатов или фосфатов выделяются в осадок и жесткость воды значительно снижается:
Ca(HCO3)2 + Ca(ОH)2 = 2CaCO3 + 2H2O;
Ca(HCO3)2 + Na2CO3 = CaCO3 + 2NaHCO3;
3Mg(HCO3)2 + 2Na3PO4 = Mg3(PO4)2 + 6NaHCO3.