Качественные реакции в химии
Качественные реакции — реакции, по характерному признаку которых обнаруживают ион или вещество: выпадение осадка определённого цвета, изменение окраски раствора, выделение газа с запахом, окраска пламени. Ионы Cu²⁺ узнают по голубому осадку со щёлочью, сульфат-ион — по белому осадку с хлоридом бария, крахмал — по синему окрашиванию с иодом. Ниже таблица качественных реакций на катионы и анионы с уравнениями, реакции на органические вещества и опыты, которые можно провести онлайн.
Что такое качественные реакции
Чтобы реакция годилась для обнаружения, её признак должен быть заметным и характерным — таким, который не дадут другие ионы в том же растворе. Поэтому иногда проверяют дополнительно: белый осадок с ионами бария дают и сульфат, и карбонат, но BaSO₄ не растворяется в кислотах, а карбонат бария растворяется с выделением газа.
Суть качественной реакции лучше всего видна в сокращённом ионном уравнении: Ba²⁺ + SO₄²⁻ → BaSO₄↓ — неважно, какой хлорид бария и какой сульфат взяты. Как составлять такие уравнения — на странице ионные уравнения, а будет ли осадок, подскажет таблица растворимости. Задачи на распознавание веществ встречаются на ОГЭ и ЕГЭ по химии.
Качественные реакции на катионы: таблица
| Ион | Реактив | Признак | Уравнение |
|---|---|---|---|
| H⁺ | лакмус, метилоранж | лакмус краснеет, метилоранж становится красно-розовым | — |
| NH₄⁺ | щёлочь, нагревание | резкий запах аммиака, влажная красная лакмусовая бумажка синеет | NH₄Cl + NaOH → NaCl + NH₃↑ + H₂O |
| Ag⁺ | хлорид-ион | белый творожистый осадок, не растворяется в азотной кислоте | AgNO₃ + NaCl → AgCl↓ + NaNO₃ |
| Ba²⁺ | сульфат-ион | белый мелкокристаллический осадок, нерастворимый в кислотах; пламя жёлто-зелёное | BaCl₂ + Na₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2NaCl |
| Ca²⁺ | карбонат-ион; проба пламени | белый осадок, растворимый в кислотах с выделением газа; пламя кирпично-красное | CaCl₂ + Na₂CO₃ → CaCO₃↓ + 2NaCl |
| Cu²⁺ | щёлочь; раствор аммиака | голубой осадок; в избытке аммиака — ярко-синий раствор; пламя зелёное | CuSO₄ + 2NaOH → Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄, Cu(OH)₂ + 4NH₃·H₂O → [Cu(NH₃)₄](OH)₂ + 4H₂O |
| Fe²⁺ | щёлочь; K₃[Fe(CN)₆] | серо-зелёный осадок, буреет на воздухе; с красной кровяной солью — синий осадок | FeSO₄ + 2NaOH → Fe(OH)₂↓ + Na₂SO₄, FeSO₄ + K₃[Fe(CN)₆] → KFe[Fe(CN)₆]↓ + K₂SO₄ |
| Fe³⁺ | роданид KSCN; щёлочь; K₄[Fe(CN)₆] | кроваво-красный раствор; бурый осадок; с жёлтой кровяной солью — синий осадок берлинской лазури | FeCl₃ + 3KSCN → Fe(SCN)₃ + 3KCl, FeCl₃ + 3NaOH → Fe(OH)₃↓ + 3NaCl, FeCl₃ + K₄[Fe(CN)₆] → KFe[Fe(CN)₆]↓ + 3KCl |
| Al³⁺ | щёлочь по каплям | белый студенистый осадок, растворяется в избытке щёлочи | AlCl₃ + 3NaOH → Al(OH)₃↓ + 3NaCl, Al(OH)₃ + NaOH → Na[Al(OH)₄] |
| Zn²⁺ | щёлочь по каплям; сульфид-ион | белый осадок, растворяется в избытке щёлочи; с Na₂S — белый осадок ZnS | ZnSO₄ + 2NaOH → Zn(OH)₂↓ + Na₂SO₄, ZnSO₄ + Na₂S → ZnS↓ + Na₂SO₄ |
| Pb²⁺ | иодид-ион; сульфид-ион | жёлтый осадок PbI₂; чёрный осадок PbS | Pb(NO₃)₂ + 2KI → PbI₂↓ + 2KNO₃, Pb(NO₃)₂ + Na₂S → PbS↓ + 2NaNO₃ |
Al³⁺ и Zn²⁺ со щёлочью ведут себя одинаково, а различить их помогает раствор аммиака: в его избытке гидроксид цинка растворяется, гидроксид алюминия — нет. Синий осадок, который Fe²⁺ даёт с красной кровяной солью, называют турнбулевой синью; по составу это то же вещество, что и берлинская лазурь. Ионы, которые окрашивают пламя, собраны на странице окраска пламени.
Качественные реакции на анионы: таблица
| Ион | Реактив | Признак | Уравнение |
|---|---|---|---|
| OH⁻ | фенолфталеин, лакмус | фенолфталеин малиновеет, лакмус синеет | — |
| Cl⁻ | AgNO₃ | белый творожистый осадок AgCl | AgNO₃ + HCl → AgCl↓ + HNO₃ |
| Br⁻ | AgNO₃; хлорная вода | светло-жёлтый осадок AgBr; с хлором раствор желтеет от брома | AgNO₃ + KBr → AgBr↓ + KNO₃, Cl₂ + 2KBr → 2KCl + Br₂ |
| I⁻ | AgNO₃; хлорная вода с крахмалом | жёлтый осадок AgI; выделяется иод — крахмал синеет | AgNO₃ + KI → AgI↓ + KNO₃, Cl₂ + 2KI → 2KCl + I₂ |
| SO₄²⁻ | BaCl₂ | белый осадок BaSO₄, нерастворимый в кислотах | BaCl₂ + H₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2HCl |
| CO₃²⁻ | кислота, затем известковая вода | «вскипание» — выделяется газ без запаха, он мутит известковую воду | Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + CO₂↑ + H₂O, CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + H₂O |
| S²⁻ | соли свинца или меди; кислота | чёрный осадок PbS; с кислотой — запах тухлых яиц | Pb(NO₃)₂ + Na₂S → PbS↓ + 2NaNO₃, Na₂S + 2HCl → 2NaCl + H₂S↑ |
| PO₄³⁻ | AgNO₃ | жёлтый осадок Ag₃PO₄, растворимый в азотной кислоте | 3AgNO₃ + Na₃PO₄ → Ag₃PO₄↓ + 3NaNO₃ |
| NO₃⁻ | медь и концентрированная H₂SO₄, нагревание | выделяется бурый газ NO₂, раствор голубеет | Cu + 2NaNO₃ + 2H₂SO₄ (конц.) → CuSO₄ + Na₂SO₄ + 2NO₂↑ + 2H₂O |
Хлорид, бромид и иодид различают по цвету осадков с нитратом серебра: белый, светло-жёлтый и жёлтый. Фосфат серебра тоже жёлтый, но, в отличие от AgI, растворяется в азотной кислоте. Сокращённые ионные уравнения для галогенид-ионов однотипны: Ag⁺ + Cl⁻ → AgCl↓, Ag⁺ + I⁻ → AgI↓.
Качественные реакции на органические вещества
- Крахмал — раствор иода: тёмно-синее окрашивание. При нагревании оно исчезает, при охлаждении появляется снова. В виртуальной лаборатории есть крахмальный клейстер и иодная вода.
- Белки. Биуретовая реакция: к раствору белка добавляют щёлочь и немного раствора CuSO₄ — появляется фиолетовое окрашивание. Ксантопротеиновая реакция: с концентрированной азотной кислотой белок желтеет, а после добавления аммиака становится оранжевым. Горящий белок пахнет жжёными перьями. Это и есть основные способы обнаружения белков.
- Альдегиды — реакция серебряного зеркала с аммиачным раствором оксида серебра, CH₃CHO + Ag₂O → CH₃COOH + 2Ag↓ (подробно — реакция серебряного зеркала), и свежеосаждённый Cu(OH)₂ при нагревании: голубой осадок превращается в жёлтый, затем в красный оксид меди(I) — CH₃CHO + 2Cu(OH)₂ → CH₃COOH + Cu₂O↓ + 2H₂O.
- Многоатомные спирты — глицерин, этиленгликоль: свежеосаждённый Cu(OH)₂ без нагревания растворяется с образованием ярко-синего раствора. Глюкоза даёт и эту реакцию, и красный осадок при нагревании: в её молекуле есть и гидроксильные, и альдегидная группы.
- Непредельные соединения обесцвечивают бромную воду — C₂H₄ + Br₂ → C₂H₄Br₂, C₂H₂ + 2Br₂ → C₂H₂Br₄ — и раствор перманганата калия: 3C₂H₄ + 2KMnO₄ + 4H₂O → 3C₂H₄(OH)₂ + 2MnO₂↓ + 2KOH.
- Фенол с бромной водой даёт белый осадок — C₆H₅OH + 3Br₂ → C₆H₂Br₃OH↓ + 3HBr, а с FeCl₃ — фиолетовое окрашивание.
- Этанол окисляется раскалённой медной проволокой, покрытой оксидом: проволока краснеет, появляется запах альдегида — C₂H₅OH + CuO → CH₃CHO + Cu + H₂O.
Опыты: качественные реакции онлайн
В лаборатории пять качественных реакций идут с проверкой наблюдений и уравнения: голубой осадок Cu(OH)₂ — ионы меди(II), кроваво-красный роданид — ионы железа(III), жёлтый AgI — иодид-ион, белый студенистый Al(OH)₃ — ионы алюминия, цвет пламени — ионы натрия и калия. Ещё два опыта показывают похожие признаки: золотистый осадок PbI₂ — «золотой дождь», а углекислый газ из мрамора, который гасит горящую лучину, — карбонат-ион.
В свободном режиме есть всё для экспериментальной задачи: в трёх пробирках растворы NaCl, Na₂SO₄ и Na₂CO₃ — определите, где какой.
- К пробам всех трёх растворов прилейте соляную кислоту. Где «вскипание» — там карбонат.
- К новым пробам двух оставшихся растворов прилейте BaCl₂. Белый осадок — сульфат.
- В последней пробирке подтвердите хлорид нитратом серебра — белый творожистый осадок.
Порядок важен: и хлорид бария, и нитрат серебра дают осадки с карбонатом, поэтому карбонат находят первым. Ниже — все качественные реакции справочника с уравнениями.
Качественные реакции: уравнения
- Cl₂ + 2KI → 2KCl + I₂ЗамещенияОВРКачественная
- NH₃ + HCl → NH₄ClСоединенияКачественная
- CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + H₂OОбменаКачественная
- Cu(OH)₂ + 4NH₃·H₂O → [Cu(NH₃)₄](OH)₂ + 4H₂OДругого типаКачественная
- C₆H₅OH + 3Br₂ → C₆H₂Br₃OH↓ + 3HBrЗамещенияОрганическаяКачественная
- C₂H₄ + Br₂ → C₂H₄Br₂СоединенияОрганическаяОВРКачественная
- AgNO₃ + NaCl → AgCl↓ + NaNO₃ОбменаКачественная
- C₂H₅OH + CuO → CH₃CHO + Cu + H₂OДругого типаОрганическаяОВРКачественнаяt°
- C₂H₂ + 2Br₂ → C₂H₂Br₄СоединенияОрганическаяОВРКачественная
- AgNO₃ + HCl → AgCl↓ + HNO₃ОбменаКачественная
- CH₃CHO + Ag₂O → CH₃COOH + 2Ag↓Другого типаОрганическаяОВРКачественнаяNH₃·H₂O, t°
- C₃H₆ + Br₂ → C₃H₆Br₂СоединенияОрганическаяОВРКачественная
- AgNO₃ + KBr → AgBr↓ + KNO₃ОбменаКачественная
- CH₃CHO + 2Cu(OH)₂ → CH₃COOH + Cu₂O↓ + 2H₂OДругого типаОрганическаяОВРКачественнаяt°
- CuSO₄ + 5H₂O → CuSO₄·5H₂OСоединенияКачественная
- AgNO₃ + KI → AgI↓ + KNO₃ОбменаКачественная
- HCHO + Ag₂O → HCOOH + 2Ag↓Другого типаОрганическаяОВРКачественнаяNH₃·H₂O, t°
- 3AgNO₃ + Na₃PO₄ → Ag₃PO₄↓ + 3NaNO₃ОбменаКачественная
- CH₃CHO + 2[Ag(NH₃)₂]OH → CH₃COONH₄ + 2Ag↓ + 3NH₃ + H₂OДругого типаОрганическаяОВРКачественнаяt
- BaCl₂ + Na₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2NaClОбменаКачественная
- C₆H₁₂O₆ + Ag₂O → C₆H₁₂O₇ + 2Ag↓Другого типаОрганическаяОВРКачественнаяNH₃, t
- BaCl₂ + H₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2HClОбменаКачественная
- HCOOH + Ag₂O → CO₂↑ + H₂O + 2Ag↓Другого типаОрганическаяОВРКачественнаяNH₃, t
- Ba(NO₃)₂ + K₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2KNO₃ОбменаКачественная
Проведите опыт онлайн
Эти опыты есть в виртуальной лаборатории: запустите прямо здесь или откройте на весь экран.
Ионы меди(II)
Щёлочь к раствору медного купороса — голубой осадок гидроксида меди(II).
Ионы железа(III)
Роданид калия окрашивает раствор с ионами Fe³⁺ в кроваво-красный цвет.
Иодид-ион и нитрат серебра
Нитрат серебра с иодидом калия — жёлтый осадок иодида серебра.
Золотой дождь
Нитрат свинца(II) и иодид калия — «золотой дождь» из кристаллов PbI₂.
Гидроксид алюминия
Щёлочь к хлориду алюминия — белый студенистый осадок, в избытке растворяется.
Окраска пламени
Петлю с солью вносят в пламя: Na⁺ — жёлтое, K⁺ — фиолетовое, Cu²⁺ — зелёное.
Читайте также
- Ионные уравнения реакций
- Таблица растворимости веществ в воде
- Окраска пламени ионами металлов
- Реакция серебряного зеркала
- Кислотно-основные индикаторы
- ОГЭ по химии: задания, теория и химический эксперимент онлайн
- ЕГЭ по химии: теория по заданиям, реакции и опыты онлайн
- Химия 9 класс: реакции, диссоциация, ОВР — уроки и опыты онлайн
Частые вопросы
Какая качественная реакция на сульфат-ион?
Реакция с хлоридом бария: выпадает белый мелкокристаллический осадок BaSO₄, который не растворяется в кислотах. Ba²⁺ + SO₄²⁻ → BaSO₄↓.
Как обнаружить ионы железа(III)?
Роданидом калия — раствор становится кроваво-красным. Ещё Fe³⁺ даёт бурый осадок Fe(OH)₃ со щёлочью и синий осадок берлинской лазури с жёлтой кровяной солью.
Какая качественная реакция на белки?
Биуретовая: со щёлочью и раствором сульфата меди(II) белок даёт фиолетовое окрашивание. Также ксантопротеиновая — жёлтое окрашивание с концентрированной азотной кислотой.
Как отличить хлорид, бромид и иодид?
Нитратом серебра: хлорид даёт белый творожистый осадок AgCl, бромид — светло-жёлтый AgBr, иодид — жёлтый AgI.
Какая качественная реакция на крахмал?
Раствор иода окрашивает крахмал в тёмно-синий цвет. При нагревании окраска исчезает, при охлаждении возвращается.