Неметаллы — химические элементы, как правило, не обладающие свойствами металлов. Занимают правый верхний угол Периодической системы элементов Менделеева и обычно отделены линией (лесенкой). Количество неметаллов составляет 22-23 элемента, в зависимости от классификации.

Характерной особенностью неметаллов является большее (по сравнению с металлами) число электронов на внешнем энергетическом уровне их атомов. Это определяет их большую способность к присоединению дополнительных электронов и проявлению более высокой окислительной активности, чем у металлов.

Считаются двадцать три элемента неметаллами, Четырнадцать элементов практически всегда признаются таковыми: водород, кислород, азот и сера; коррозионно-активные галогены: фтор, хлор, бром и иод; и благородные газы: гелий, неон, аргон, криптон, ксенон и радон; а так же углерод, фосфор и селен

Задание 1. Проведите реакцию между растворами:

• а) сульфата натрия и нитрата бария;
• б) хлорида натрия и нитрата серебра(I).

Опишите признаки реакций. Укажите анионы, входящие в состав полученных осадков.

Разберем обе реакции по шагам.

а) Сульфат натрия + нитрат бария

Уравнение реакции:

$$Na_2SO_4 + Ba(NO_3)_2 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2NaNO_3$$

Признак реакции:
— образуется белый нерастворимый осадок.

Что это за осадок:
— сульфат бария $BaSO_4$

Анион в составе осадка:
— $SO_4^{2-}$ (сульфат-ион)

б) Хлорид натрия + нитрат серебра(I)

Уравнение реакции:

$$NaCl + AgNO_3 \rightarrow AgCl \downarrow + NaNO_3$$

Признак реакции:
— образуется белый творожистый осадок (может темнеть на свету).

Что это за осадок:
— хлорид серебра $AgCl$

Анион в составе осадка:
— $Cl^-$ (хлорид-ион)

Итог:

• В первой реакции осадок содержит анион $SO_4^{2-}$

• Во второй реакции осадок содержит анион $Cl^-$

Задание 2. Проведите реакции, доказывающие качественный состав:

• а) хлорида аммония;
• б) серной кислоты.

Вот как выполнить качественные реакции для определения состава веществ

а) Хлорид аммония (NH₄Cl)

Нужно доказать наличие:

• катиона NH₄⁺ (аммоний)

• аниона Cl⁻ (хлорид)

1. Доказательство NH₄⁺

Реакция с щелочью (NaOH):

NH₄Cl + NaOH → NH₃↑ + NaCl + H₂O

Признаки:

• выделяется газ аммиак (NH₃) с резким запахом

• влажная красная лакмусовая бумага синеет

2. Доказательство Cl⁻

Реакция с нитратом серебра (AgNO₃):

NH₄Cl + AgNO₃ → AgCl↓ + NH₄NO₃

Признаки:

• образуется белый осадок AgCl (хлорид серебра)

б) Серная кислота (H₂SO₄)

Нужно доказать наличие:

• катиона H⁺

• аниона SO₄²⁻ (сульфат)

1. Доказательство H⁺

Реакция с металлом (например, Zn):

Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂↑

Признаки:

• выделяется газ водород (H₂)

• слышен «пшик», пузырьки газа

2. Доказательство SO₄²⁻

Реакция с хлоридом бария (BaCl₂):

H₂SO₄ + BaCl₂ → BaSO₄↓ + 2HCl

Признаки:

• образуется белый нерастворимый осадок BaSO₄ (сульфат бария)

Итог:

• NH₄Cl → NH₃ (газ) + AgCl (осадок)

• H₂SO₄ → H₂ (газ) + BaSO₄ (осадок)

Задание 3. Определите с помощью качественных реакций выданные вам в пронумерованных пробирках растворы:

• а) фосфата калия и карбоната калия;
• б) силиката натрия и сульфата натрия.

Разберем задание — как различить растворы с помощью качественных реакций.

а) Фосфат калия (K₃PO₄) и карбонат калия (K₂CO₃)

1. Реакция с кислотой (например, HCl)

Карбонат калия:

$$K_2CO_3 + 2HCl \rightarrow 2KCl + H_2O + CO_2 \uparrow$$

Признак: выделяется газ (пузырьки CO₂)

Фосфат калия:

$$K_3PO_4 + HCl \rightarrow \text{реакция без газа}$$

Признак: газа нет

Вывод:

• Есть пузырьки → карбонат

• Нет пузырьков → фосфат

2. Дополнительная реакция (с AgNO₃)

Фосфат:

$$K_3PO_4 + 3AgNO_3 \rightarrow Ag_3PO_4 \downarrow + 3KNO_3$$

Желтый осадок

Карбонат:

$$K_2CO_3 + 2AgNO_3 \rightarrow Ag_2CO_3 \downarrow + 2KNO_3$$

Светло-желтый осадок (менее устойчивый)

б) Силикат натрия (Na₂SiO₃) и сульфат натрия (Na₂SO₄)

1. Реакция с кислотой (HCl)

Силикат натрия:

$$Na_2SiO_3 + 2HCl \rightarrow H_2SiO_3 \downarrow + 2NaCl$$

Признак: образуется студенистый (гелеобразный) осадок кремниевой кислоты

Сульфат натрия:

$$Na_2SO_4 + HCl \rightarrow \text{нет осадка}$$

Признак: никаких изменений

Вывод:

• Есть гель → силикат

• Нет изменений → сульфат

2. Подтверждение (реакция с BaCl₂)

Сульфат:

$$Na_2SO_4 + BaCl_2 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2NaCl$$

Белый нерастворимый осадок

Силикат:

$$Na_2SiO_3 + BaCl_2 \rightarrow BaSiO_3 \downarrow$$

Белый осадок (но растворяется в кислоте)

Итог

Задание 4. Опытным путем определите, в какой из пробирок находится каждое из минеральных удобрений:

• а) кальциевая селитра, сульфат аммония;
• б) хлорид калия, поташ.

Рассчитайте и сравните питательную ценность выданных удобрений.

При составлении отчета о работе уравнения реакций, протекающих в растворах, представьте в молекулярной и ионной формах.

Решение

Вот как можно опытным путем определить вещества в пробирках

а) Кальциевая селитра и сульфат аммония

Проверка на ион аммония (NH₄⁺)

Добавь щелочь (например, NaOH) и слегка нагрей:

Признак:

• появляется резкий запах аммиака → это сульфат аммония

Реакция:

$$(NH_4)_2SO_4 + 2NaOH → 2NH_3↑ + Na_2SO_4 + 2H_2O$$

Газ можно проверить влажной красной лакмусовой бумагой — она синеет.

Определение кальциевой селитры

Если запаха аммиака нет, значит это кальциевая селитра (Ca(NO₃)₂).

Дополнительно можно подтвердить:

Добавь раствор карбоната натрия (Na₂CO₃):

Признак:

• белый осадок карбоната кальция

$$Ca(NO_3)_2 + Na_2CO_3 → CaCO_3↓ + 2NaNO_3$$

б) Хлорид калия и поташ

(поташ = K₂CO₃)

Проверка на карбонат (CO₃²⁻)

Добавь кислоту (например, HCl):

Признак:

• выделяется газ (CO₂), идет шипение → это поташ

$$K_2CO_3 + 2HCl → 2KCl + H_2O + CO_2↑$$

CO₂ можно подтвердить:

• пропустить через известковую воду → она помутнеет

Определение хлорида калия

Если газа нет, значит это хлорид калия (KCl).

Дополнительно можно проверить:

Добавь раствор нитрата серебра (AgNO₃):

Признак:

• белый осадок AgCl

$$KCl + AgNO_3 → AgCl↓ + KNO_3$$

Краткая таблица

Итог:

• сульфат аммония → по запаху аммиака

• кальциевая селитра → по осадку CaCO₃

• поташ → по выделению CO₂

• хлорид калия → по осадку AgCl

1. Питательная ценность удобрений

Питательная ценность определяется содержанием основных элементов: N (азот), K (калий), Ca (кальций).

а) Кальциевая селитра — Ca(NO₃)₂

Молярная масса:

• Ca = 40

• N₂ = 28

• O₆ = 96
  M = 164 г/моль

Азот:

$$\frac{28}{164} \cdot 100\% \approx 17\%$$

Содержит ~17% азота + кальций (Ca)
Очень ценное удобрение (рост + укрепление растений)

б) Сульфат аммония — (NH₄)₂SO₄

Молярная масса:

• N₂ = 28

• H₈ = 8

• S = 32

• O₄ = 64
  M = 132 г/моль

Азот:

$$\frac{28}{132} \cdot 100\% \approx 21\%$$

Содержит ~21% азота + серу (S)
Более богат азотом

в) Хлорид калия — KCl

Молярная масса:

• K = 39

• Cl = 35.5
  M ≈ 74.5 г/моль

Калий:

$$\frac{39}{74.5} \cdot 100\% \approx 52\%$$

~52% калия
Очень концентрированное калийное удобрение

г) Поташ — K₂CO₃

Молярная масса:

• K₂ = 78

• C = 12

• O₃ = 48
  M = 138 г/моль

Калий:

$$\frac{78}{138} \cdot 100\% \approx 56\%$$

~56% калия
Чуть более богат калием, чем KCl

Сравнение

Вывод:

• по азоту: сульфат аммония > кальциевая селитра

• по калию: поташ > хлорид калия

2. Уравнения реакций в молекулярной и ионной форме

1. Сульфат аммония + NaOH

Молекулярное:

$$(NH_4)_2SO_4 + 2NaOH → 2NH_3↑ + Na_2SO_4 + 2H_2O$$

Полное ионное:

$$2NH_4^+ + SO_4^{2-} + 2Na^+ + 2OH^- → 2NH_3 + 2H_2O + 2Na^+ + SO_4^{2-}$$

Сокращенное ионное:

$$NH_4^+ + OH^- → NH_3↑ + H_2O$$

2. Кальциевая селитра + Na₂CO₃

Молекулярное:

$$Ca(NO_3)_2 + Na_2CO_3 → CaCO_3↓ + 2NaNO_3$$

Полное ионное:

$$Ca^{2+} + 2NO_3^- + 2Na^+ + CO_3^{2-} → CaCO_3↓ + 2Na^+ + 2NO_3^-$$

Сокращенное:

$$Ca^{2+} + CO_3^{2-} → CaCO_3↓$$

3. Поташ + HCl

Молекулярное:

$$K_2CO_3 + 2HCl → 2KCl + H_2O + CO_2↑$$

Полное ионное:

$$2K^+ + CO_3^{2-} + 2H^+ + 2Cl^- → 2K^+ + 2Cl^- + H_2O + CO_2$$

Сокращенное:

$$CO_3^{2-} + 2H^+ → H_2O + CO_2↑$$

4. Хлорид калия + AgNO₃

Молекулярное:

$$KCl + AgNO_3 → AgCl↓ + KNO_3$$

Полное ионное:

$$K^+ + Cl^- + Ag^+ + NO_3^- → AgCl↓ + K^+ + NO_3^-$$

Сокращенное:

$$Ag^+ + Cl^- → AgCl↓$$

Выводы к работе

• рассчитана питательная ценность
• проведено сравнение
• записаны реакции в трех формах

Вау!! 😲 Ты еще не читал? Это зря!

• *Практическая работа 3.1. Распознавание минеральных удобрений