Chuyên đề Nhận biết - Phân biệt các chất vô cơ

Chuyên đề. Nhận biết – Phân biệt các chất vô cơ

A. Lý thuyết

1. Các chất chỉ thị thường dùng

- Giấy quỳ tím: Hóa đỏ trong môi trường axit, hóa xanh trong môi trường kiềm.

- Dung dịch phenolphtalein (trong suốt, không màu): Hóa hồng trong môi trường kiềm; trong môi trường axit hay trung tính nó trong suốt, không màu.

2. Nguyên tắc khi giải bài tập nhận biết

- Muốn nhận biết hay phân biệt các chất ta phải dựa vào phản ứng đặc trưng và có các hiện tượng mà mắt ta quan sát, nhận biết được:

+ Làm đổi màu chất chỉ thị, đổi màu dung dịch.

+ Tạo kết tủa (không tan trong dung dịch); kết tủa có màu sắc khác nhau; kết tủa bị tan trong thuốc thử dư.

+ Sủi bọt khí; các khí có mùi khác nhau.

- Có thể sử dụng một số tính chất vật lí (nếu như đề bài cho phép) như: Nung ở nhiệt độ khác nhau, hòa tan các chất vào nước, quan sát màu sắc trực tiếp.

- Phản ứng hóa học được chọn để nhận biết là phản ứng đặc trưng đơn giản và có dấu hiệu rõ rệt. Trừ trường hợp đặc biệt, thông thường muốn nhận biết n hóa chất riêng biệt thì cần phải tiến hành (n – 1) thí nghiệm.

- Tất cả các chất được lựa chọn dùng để nhận biết các hóa chất theo yêu cầu của đề bài, đều được coi là thuốc thử.

3. Phương pháp làm bài

- Chiết (trích, dẫn ...) các chất cần nhận biết vào các ống nghiệm riêng biệt.

- Chọn thuốc thử thích hợp (tùy theo yêu cầu của đề bài: thuốc thử tùy chọn, hạn chế hay không được dùng thêm thuốc thử nào khác).

- Cho thuốc thử vào các ống nghiệm để quan sát các hiện tượng và rút ra kết luận đã nhận biết, phân biệt được hóa chất nào.

- Viết PTHH minh họa (nếu có).

*Lưu ý: Nếu đề bài yêu cầu không được dùng thêm thuốc thử nào khác thì ta thường sử dụng phương pháp lập bảng.

B. Các dạng thường gặp và phương pháp giải

1. Nhận biết các chất khí

a. Khí CO (cacbon oxit):

- Dùng dung dịch PdCl2.

- Hiện tượng tạo kết tủa màu sẫm: CO + PdCl2 + H2O → Pd + CO2 + 2HCl

b. CO2 (Cacbon đioxit):

- Dùng dung dịch nước vôi trong dư Ca(OH)2.

- Hiện tượng: Làm đục nước vôi trong: CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O

Lưu ý:

+ CO2 không làm mất màu dung dịch nước brom (da cam), không làm mất màu dung dịch thuốc tím KMnO4.

+ Nếu trong mẫu nhận biết vừa có CO2 và SO2 thì ta dung dung dịch nước brom hoặc dung dịch thuốc tím để nhận biết SO2 (vì SO2 làm nhạt màu). Tuyệt đối không được dùng dung dịch nước vôi trong (vì cả 2 đều làm đục nước vôi trong).

SO2 + Br2 + 2H2O → 2HBr + H2SO4

Hoặc: 5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O → K2SO4 + 2MnSO4 + 2H2SO4

c. SO2 (Lưu huỳnh đioxit – khí sunfurơ):

- Làm đục nước vôi trong, nước barit (Ba(OH)2; Ca(OH)2):

SO2 + Ba(OH)2 → BaSO3 ↓ + H2O

SO2 + Ca(OH)2 → CaSO3 ↓ + H2O

- Làm mất màu dung dịch brom (nâu): SO2 + Br2 + 2H2O → 2HBr + H2SO4

- Làm mất màu dung dịch thuốc tím KMnO4:

5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O → K2SO4 + 2MnSO4 + 2H2SO4

- Làm quỳ tím ẩm hóa hồng: SO2 + H2O → H2SO3

d. Khí NH3 (amoniac):

- Có mùi khai, làm cho giấy quỳ tím ẩm hóa xanh:

NH3 + H2O → NH4OH

- Tạo khói trắng khi tiếp xúc với đầu đũa thủy tinh đã nhúng vào dung dịch axit HCl đặc: NH3 + HCl → NH4Cl

e. Khí Cl2:

- Làm quỳ tím ẩm chuyển thành màu đỏ, sau đó mất màu ngay:

Cl2 + H2O → HCl + HClO

g. Khí N2: Làm tắt que đóm đang cháy

h. Khí NO (không màu):

- Hóa nâu ngoài không khí: 2NO + O2 → 2NO2

i. NO2 (Nitơ đioxit – màu nâu đỏ):

- Mùi hắc, làm quỳ tím ẩm hóa đỏ: 4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3

k. Khí O2:

- Làm tàn đóm bùng cháy.

- Dẫn qua bột Cu nung nóng (đỏ) sẽ hóa đen: 2Cu + O2 2CuO

l. Khí HCl (hiđro clorua):

- Làm quỳ tím ẩm hóa đỏ

- Sục vào dung dịch AgNO3 hoặc Pb(NO3)2 (không màu) sẽ tạo kết tủa màu trắng:

HCl + AgNO3 → AgCl + HNO3

2HCl + Pb(NO3)2 → PbCl2 + 2HNO3

m. Khí H2:

- Đốt, sau đó cho đi qua CuSO4 khan (màu trắng), thu được chất màu xanh:

2H2 + O2 2H2O

CuSO4 + 5H2O → CuSO4 . 5H2O

- Đốt có hơi nước khi làm lạnh: 2H2 + O2 2H2O

- Dẫn qua bột CuO (đen), nung nóng. Hiện tượng thu được chất rắn màu đỏ:

H2 + CuO Cu + H2O

n. Khí SO3 (Lưu huỳnh trioxit):

- Không làm mất màu dung dịch brom và dung dịch thuốc tím.

- Làm đục nước barit Ba(OH)2

- Tác dụng với nước tạo dung dịch axit H2SO4 làm quỳ tím hóa đỏ.

2. Nhận biết các oxit ở thể rắn:

a. Các oxit bazơ tan trong nước: Na2O, K2O, BaO

- Thuốc thử: Nước

- Hiện tượng: Tạo dung dịch trong suốt, làm quỳ tím hóa xanh.

b. Riêng oxit bazơ CaO (Canxi oxit):

- Thuốc thử: H2O và dd Na2CO3

+ Đầu tiên tan trong nước tạo dung dịch đục: CaO + H2O → Ca(OH)2

+ Sau đó cho dd đi qua Na2CO3, tạo kết tủa trắng đục:

Ca(OH)2 + Na2CO3 → CaCO3 ↓ + 2NaOH

c. Oxit axit P2O5 (Điphotpho pentaoxit):

- Tan trong nước.

- Thuốc thử: H2O

- Hiện tượng: Tạo dung dịch làm quỳ tím hóa đỏ.

P2O5 + 3H2O → 2H3PO4

d. Oxit bazơ CuO (Đồng (II) oxit):

- Không tan trong nước.

- Thuốc thử: dung dịch axit HCl, HNO3, H2SO4 loãng.

- Hiện tượng: Tạo dung dịch màu xanh.

e. Oxit axit SiO2 (Silic đioxit):

- Không tan trong nước và các axit như HCl, HNO3, H2SO4.

- Tan trong dung dịch axit HF: SiO2 + 4HF → SiF4 + 2H2O

g. Oxit lưỡng tính Al2O3 (Nhôm oxit):

- Không tan trong nước.

- Tan cả trong dung dịch axit lẫn dung dịch bazơ (kiềm).

h. Oxit bazơ Ag2O (Bạc oxit):

- Thuốc thử: dd HCl đun nóng.

- Hiện tượng: Tạo kết tủa AgCl màu trắng: Ag2O + 2HCl 2AgCl ↓ + H2O

i. Oxit MnO2 (Mangan đioxit):

- Thuốc thử: dd HCl đun nóng.

- Hiện tượng: Tạo khí màu vàng lục, mùi hắc (Cl2):

MnO2 + 4HCl MnCl2 + Cl2 ↑ + 2H2O

k. Oxit bazơ Fe2O3 (Sắt III oxit):

- Không tan trong nước.

- Tan trong dd HCl tạo dd màu nâu:

Fe2O3 + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2O

3. Nhận biết các kim loại:

a. Kim loại kiềm, hóa trị I: Na, K

- Tan trong nước, tạo dd trong suốt và có bọt khí thoát ra (H2):

2Na + 2H2O → 2NaOH + H2 ↑

- Đốt cháy, quan sát màu ngọn lửa: Màu vàng (Na), màu tím (K)

b. Kim loại hóa trị II: Ba, Ca

- Tan trong nước, tạo dd trong và có bọt khí thoát ra (H2):

Ba + 2H2O → Ba(OH)2 + H2 ↑

- Tan trong nước, tạo dd đục và có khí thoát ra (H2):

Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2 ↑

- Đốt cháy, quan sát màu ngọn lửa: Màu lục (Ba), màu đỏ (Ca).

c. Kim loại Al và Zn:

- Tan trong dd kiềm, có bọt khí thoát ra (H2):

2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2 ↑

Zn + 2NaOH → Na2ZnO2 + H2 ↑

- Để phân biệt Al và Zn ta cho tác dụng với dd HNO3 đặc nguội:

+ Al không tan

+ Zn tan, tạo khí màu nâu (NO2): Zn + 4HNO3 → Zn(NO3)2 + 2NO2 ↑ + 2H2O

d. Kim loại Cu:

- Thuốc thử: HNO3 đặc

- Hiện tượng: tan, tạo dd màu xanh, có khí màu nâu thoát ra (NO2):

Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO2 ↑ + 2H2O

4. Nhận biết các chất trong dung dịch (lỏng):

a. Chất chứa gốc -NO3 (Nitrat):

- Thuốc thử: Cu hoặc H2SO4

- Hiện tượng: Tạo khí không màu, hóa nâu ngoài không khí

3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO ↑ + 4H2O

2NO + O2 → 2NO2

b. Chất chứa gốc =SO4 (Sunfat):

- Thuốc thử: dd BaCl2

- Hiện tượng: Tạo kết tủa màu trắng, không tan trong dd axit:

H2SO4 + BaCl2 → BaSO4 ↓ + 2HCl

BaSO4 + H+ → Không pư

c. Chất chứa gốc =SO3 (Sunfit):

- Thuốc thử: dd BaCl2

- Hiện tượng: Tạo kết tủa màu trắng, tan trong dd axit:

Na2SO3 + BaCl2 → BaSO3 ↓ + 2NaCl

BaSO3 + 2HCl → BaCl2 + SO2 ↑ + H2O

d. Chất chứa gốc =CO3 (Cacbonat):

- Thuốc thử: Axit hoặc BaCl2 hoặc AgNO3

- Hiện tượng:

+ Tạo khí không màu thoát ra: CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 ↑ + H2O

+ Tạo kết tủa trắng tan trong dd axit:

Na2CO3 + BaCl2 → BaCO3 ↓ + 2NaCl

BaCO3 + HCl → BaCl2 + CO2 ↑ + H2O

+ Tạo kết tủa trắng rồi biến thành màu đen:

K2CO3 + 2AgNO3 → Ag2CO3 ↓ + 2KNO3

Ag2CO3 → Ag2O + CO2

đ. Chất chứa gốc ≡PO4 (photphat):

- Dung dịch muối AgNO3 (không màu)

- Hiện tượng: Tạo kết tủa màu vàng

Na3PO4 + 3AgNO3 → Ag3PO4 ↓ + 3NaNO3

Chú ý:

1.

- Axit mạnh: HCl, HNO3, H2SO4 …

- Axit yếu: H2S, H2CO3, CH3COOH …

- Bazơ mạnh (kiềm): KOH, NaOH, Ba(OH)2, Ca(OH)2 …

- Muối axit: là muối tạo bởi axit mạnh với bazơ yếu hoặc là muối mà trong gốc axit còn chứa 1 hay nhiều nguyên tử H. Ví dụ: NH4NO3, C6H5NH3Cl, AlCl3, NaHSO4, Ca(HCO3)2, NaHS, CaHPO4 …

- Muối bazơ: là muối tạo bởi bazơ mạnh với axit yếu. Ví dụ: Na2CO3, CH3COONa, C6H5ONa …

- Muối trung hòa: là muối tạo bởi axit mạnh với bazơ mạnh hoặc muối tạo bởi axit yếu với bazơ yếu hoặc là muối mà trong gốc axit không còn chứa nguyên tử H. Ví dụ: NaCl, Ba(NO3)2, KNO3, (NH4)2CO3 …

- Một muối đặc biệt: Mg(NO3)2 là muối trung tính.

2.

a. Đối với muối trung hòa:

- Nếu muối đó được tạo từ bazơ tương ứng mạnh với gốc axit yếu thì sẽ làm quỳ tím hóa xanh. Ví dụ: Na2CO3

- Nếu muối đó được tạo từ bazơ tương ứng mạnh với gốc axit mạnh thì sẽ không làm quỳ tím đổi màu. Ví dụ: NaCl, KNO3 …

- Nếu muối đó được tạo từ bazơ tương ứng yếu với gốc axit mạnh thì sẽ làm quỳ tím hóa đỏ. Ví dụ: CuSO4, CuCl2 …

b. Đối với muối axit: Thường làm quỳ tím chuyển thành màu đỏ.