Когда слышишь словосочетание «качественный анализ» в контексте ЕГЭ, сразу вспоминаются цветные осадки, резкие запахи и бурное шипение пробирок. Испугаться легко, но материал вполне освоим. Важно видеть логику: каждая реакция связана со строением вещества. Понимание этой связи экономит время на тесте и приносит нужные баллы.
Качественный анализ: базовые принципы
Главная идея проста: определить состав пробы по внешним признакам реакции. Нужна честная фиксация цвета, запаха, осадка и газа. Небольшой объём раствора снижает риск ошибок и экономит реагенты. В задачах ЕГЭ чаще встречаются пары «раствор плюс раствор» или «твёрдое вещество плюс кислота». Читаем условие, затем сразу раскладываем его на признаки: что выпадет, что улетит, что окрасится. Если признак один, ищем уникальную реакцию. Если несколько, ищем их сочетание. Так формируется краткий план решения задачи.
Реакции-идентификаторы и их группировка
Все пробы делят на четыре удобных блока:
- Газовыделение. CO₂, SO₂, H₂S, NH₃ и Cl₂ легко узнаются по запаху или действию индикатора.
- Осадок. Не растворяется? Значит, смотрим цвет. Cu(OH)₂ даёт ярко-голубой, AgCl — творожистый белый, Fe(OH)₃ — бурый.
- Окраска раствора. Перманганат становится бесцветным с восстановителем, хромат переходит в зелёный Cr³⁺ при действии восстановителей.
- Запах. Нашатырный NH₃, тухлое яйцо H₂S, резкий SO₂ подробно описаны в базе ФИПИ.
Хорошо, когда студент умеет называть хотя бы два примера для каждого блока. Такое умение сразу спасает в номере 32 тестовой части.
Катионы: проверяем неорганические соли
Сначала выделяют осадкообразующие и легко летучие катионы. Щёлочи, как правило, вступают в реакцию с солями переходных металлов:
- Cu²⁺ + 2OH⁻ → Cu(OH)₂↓ голубого цвета.
- Fe³⁺ + 3OH⁻ → Fe(OH)₃↓ бурого цвета.
Далее идут сульфиды. Сульфид-ион выпадает как чёрный осадок с Pb²⁺, Cu²⁺, Ag⁺. Проба с тиоцианатом калия специфична для Fe³⁺: появляется кроваво-красный комплекс [Fe(SCN)]²⁺. Катионы щёлочных и щёлочноземельных металлов распознать сложнее. Для Ca²⁺ используют реакцию с раствором сульфата, для Ba²⁺ — сульфат или хромат, дающий жёлтый BaCrO₄. Берём на заметку: ни Na⁺, ни K⁺ осадков почти не дают, их определяют по пламени.
Анионы: секреты кислых и щёлочных растворов
С анионами логика иная. Сначала добавляют сильную кислоту и смотрят, выделяется ли газ:
- CO₃²⁻ даёт CO₂, который мутит известковую воду.
- S²⁻ выделяет H₂S с тухлым запахом.
- NO₂⁻ даёт бурые пары NO₂.
Если газ не появился, переходят к осадкам. Ag⁺ — универсальный индикатор. AgCl белый, AgBr кремовый, AgI жёлтый. Ba²⁺ осаждает SO₄²⁻ как белый плотный BaSO₄, но не трогает нитраты и хлориды. Анион PO₄³⁻ образует жёлтый осадок с Ag⁺ и белый с Ca²⁺ в щелочной среде. Проба с перманганатом распознаёт C₂O₄²⁻ и NO₂⁻, так как они его обесцвечивают.
Органика на пальцах: функциональные группы и простые пробы
Органические задачи ЕГЭ редко требуют глубокого анализа. Достаточно узнать три реакции:
- Гидроксид меди(II) в щёлочной среде с альдегидами образует ярко-красный осадок Cu₂O. Это проба Фелинга.
- Раствор KMnO₄ обесцвечивается алкенами и алкинами с тройной связью.
- Бромная вода буреет с ненасыщенными соединениями, но не реагирует с алканами.
Для спиртов удобна реакция на многоатомность: сухой CuO чёрного цвета в присутствии глицерина или этиленгликоля становится красным, а запах появляется карамельный. Аминокислоты дают фиолетовую окраску с нингидрином, однако эта проба встречается лишь в сложных номерах 34.
Лабораторные ловушки и типичные ошибки
Главный враг — невнимательность. Ученики путают белый AgCl с белым BaSO₄. Помогает контроль растворимости: AgCl растворяется в аммиаке, BaSO₄ упорно стоит. Ещё один провал — неправильный порядок добавления реагентов. Если к сульфату железа сразу подлить тиоцианат, бурый осадок Fe(OH)₃ не успеет помешать реакции, но при избытке щёлочи комплекс уже не образуется. Запахи проверяют осторожно: вещество не подносят к носу, а осторожно обмахивают ладонью. На экзамене пишут именно так: «максимальные меры безопасности соблюдены».
Стратегия решения задач формата ЕГЭ
В номерах 30–32 желательно идти от признака к уравнению, а не наоборот. Видите «белый творожистый осадок» — сразу записывайте AgCl. Далее подбирайте исходные соли, которые дают этот продукт. Короткие уравнения экономят минуты, поэтому оставляйте коэффициенты напоследок. Часть 34 любит цепочки. Там спасает таблица растворимости и правило: «осадок появляется только если произведение ионов превышает порог». Записали, сравнили, сделали вывод. Так снижается риск потерять баллы на «лишней» реакции.
План повторения и полезные ресурсы
Перед финальным рывком составьте чек-лист: катионы, анионы, органика, ловушки. Ежедневно решайте по одной задаче на каждый пункт. Раз в неделю устраивайте мини-пробник с таймером. Тем, кто учится без репетитора, пригодится онлайн школа подготовки к ЕГЭ — там много интерактивных практик по анализу. Дополнительно скачайте методичку ФИПИ по практическим работам: в ней описаны все реакции, которые любят составители. Если план выполнять честно, за месяц можно подтянуть качественный анализ до стабильных четырёх из четырёх баллов.