Pēdējos gados vērojama tendence, ka 9. un 11. klašu absolventu vidū ir stabils pieprasījums pēc eksāmena nokārtošanas ķīmijā. Iemesls ir medicīnas un inženierzinātņu universitāšu pieaugošā popularitāte, kurās ķīmija darbojas kā profila eksāmens.
Atbilstība
Lai piesakoties būtu konkurētspējīgi, studentiem eksāmenā jāpierāda augsts zināšanu līmenis.
Problēmas, kurās sēra pulveris tika sajaukts ar alumīnija pulvera pārpalikumu, pēc tam tika pievienota skābe, pēc tam ūdens bija īpaši grūti topošajiem ārstiem un inženieriem. Ir jāveic aprēķini, jānosaka viena no vielām, kā arī jāsastāda vienādojumi notiekošajām reakcijām.
Kā atrisināt problēmas saistībā ar alumīnija pulveri, kas sajaukts ar citiem neorganiskiem savienojumiem? Pakavēsimies pie šī jautājuma sīkāk.
Pirmais piemērs
Sēra pulveris tika sajaukts ar alumīnija pulveri, pēc tam maisījumu karsēja, vielu iegūstšīs reakcijas rezultāts, ievietots ūdenī. Iegūtā gāze tika sadalīta divās daļās. Vienu sajauca ar sālsskābi, bet otrajam pievienoja nātrija hidroksīda šķīdumu, līdz nogulsnes izšķīda. Kādas pārvērtības notika? Uzrakstiet vienādojumus visām reakcijām, kas atbilst uzdevumā aprakstītajām transformācijām.
Atbildei uz jautājumu jābūt četriem vienādojumiem ar stereoķīmiskiem koeficientiem.
Sēra pulveris sajaukts ar lieko alumīnija pulveri, kas notiek? Vielas reaģē saskaņā ar shēmu, kur gala produkts ir sāls.
Iegūtais alumīnija sulfīds ūdens vidē tiek hidrolizēts. Tā kā šo sāli veido vāja bāze (alumīnija hidroksīds) un vāja hidrosulfīda skābe, notiek pilnīga hidrolīze. Process rada nešķīstošu bāzi un gaistošu skābi.
Vienam no produktiem, proti, alumīnija hidroksīda un sālsskābes mijiedarbībā notiek jonu apmaiņas reakcija.
Ņemot vērā, ka alumīnija hidroksīdam ir amfoteriskas (divkāršas) ķīmiskās īpašības, tas veido kompleksu sāli (nātrija tetrahidroksoaluminātu) ar nātrija hidroksīda šķīdumu.
Otrais piemērs
Apskatīsim vēl vienu uzdevuma piemēru, kas ietver nosacījumā minēto procesu rakstīšanu. Alumīnija pulveri sajauc ar jodu. Pievienojiet nelielu daudzumu ūdens. Procesā iegūto savienojumu izšķīdina ūdenī, pievieno amonjaka ūdens pārpalikumu. Nogulsnes filtrē, kalcinē. Uz atlikumu no kalcinēšanaspievieno nātrija karbonātu, maisījumu sakausē. Pierakstiet četrus reakciju vienādojumus ar stereoķīmiskiem koeficientiem, kas atbilst aprakstītajiem procesiem.
Tā kā alumīnija pulveris tiek sajaukts ar jodu atkarībā no problēmas stāvokļa, pirmais vienkāršu vielu mijiedarbības vienādojums ir šāds:
2Al + 3I2=2AlI3
Šai reakcijai nepieciešams neliels ūdens daudzums, kas ir minēts nosacījumā.
Sekojošā ķīmiskā reakcija atspoguļo pirmajā posmā iegūtā alumīnija jodīda mijiedarbību ar nātrija hidroksīdu:
AlI3 + 3NaOH=Al(OH)3 + 3NaI
Tā kā šī procesa produktam (alumīnija hidroksīdam) piemīt bāzēm raksturīgas īpašības, tas nonāk jonu apmaiņas reakcijā ar skābi, sāls un ūdens darbojas kā reakcijas produkti:
Al(OH)3 + 3HCl=AlCl3 + 3H2O
Vislielākās grūtības skolēniem, risinot problēmu, kurā parādās alumīnija pulveris, ir pēdējā reakcija. Kad alumīnija hlorīds reakcijas maisījumā mijiedarbojas ar nātrija karbonāta ūdens šķīdumu, notiek sāļu hidrolīzes process, kā rezultātā veidojas nātrija hlorīds, oglekļa dioksīds un alumīnija hidroksīds. Reakcija izskatās šādi:
2AlCl3 + 3Na2CO3 + 3H2 O=2Al(OH)3 + 3CO2 + 6NaCL
Kādas grūtības sagādā skolēniem
Dažos uzdevumos tiek pieņemts, ka fosfors tika sajaukts pārmērīgialumīnija pulveris. Risinājuma algoritms ir līdzīgs diviem iepriekšējiem piemēriem. Starp problēmām, ar kurām absolventi saskaras šādos uzdevumos, mēs atzīmējam neuzmanīgu nosacījumu lasīšanu. Atstājot no redzesloka, piemēram, ūdens klātbūtni reakcijas maisījumā, absolventi aizmirst par hidrolīzes iespēju maisījumā, nepareizi uzraksta procesa ķīmisko vienādojumu. Ne visi var aprakstīt darbības ar vielām: iztvaicēšana, filtrēšana, kalcinēšana, grauzdēšana, saplūšana, saķepināšana. Nezinot atšķirības starp fizikālo un ķīmisko mijiedarbību, nav iespējams paļauties uz veiksmīgu šāda veida uzdevumu izpildi.
Trešais piemērs
Aizdedziniet mangāna (II) nitrātu. Iegūtajai brūnai cietai vielai pievieno koncentrētu sālsskābi. Šajā procesā atbrīvotā gāze tiek izvadīta caur hidrosulfīda skābi. Kad iegūtajam šķīdumam pievieno bārija hlorīdu, tiek novērota nogulsnēšanās. Uzrakstiet četrus ķīmiskos vienādojumus, kas atbilst aprakstītajām pārvērtībām.
Kalcinējot, no vienas vielas jāveidojas uzreiz vairākiem produktiem. Ierosinātajā uzdevumā brūno gāzi un mangāna oksīdu (IV) iegūst no sākotnējā nitrāta:
Mn(NO3)2 → MnO2 + 2NO 2
Pēc koncentrētas sālsskābes pievienošanas produktiem papildus gāzveida hloram tiek iegūts ūdens, kā arī mangāna (II) hlorīds:
MnO2 + 4 HCl → MnCl2 + 2H2O + Cl 2
Tas ir hlors, kas reaģē ar hidrosulfīda skābi, sērs veidojas kā nogulsnes. Procesa vienādojums ir šāds:
Cl2 +H2S → 2HCl + S
Tā kā sērs nespēj veidot nogulsnes ar bārija hlorīdu, jāņem vērā, ka hlora un sērūdeņraža maisījums ūdens molekulu klātbūtnē var mijiedarboties šādi:
4Cl2 + H2S + 4H2O → 8HCl + H 2SO4
Tādēļ sērskābe reaģē ar bārija hlorīdu:
Н2SO4 + BaCl2 → BaSO4+ 2HCl
Svarīgi punkti
Ne visi vidusskolēni zina, kā rūpniecībā iegūst alumīnija pulverus, kur tos izmanto. Skolas ķīmijas kursā atlicis minimālais praktisko un laboratorijas darbu skaits negatīvi ietekmē skolēnu praktiskās iemaņas. Tāpēc absolventiem, kuri kārto vienoto valsts eksāmenu ķīmijā, grūtības sagādā uzdevumi, kas saistīti ar vielas agregātstāvokli, tās krāsu, raksturīgajām pazīmēm.
Bieži vien testa autori izmanto alumīnija oksīdu, kura pulveris reaģē ar sēru vai halogēnu, veidojot attiecīgi sulfīdu vai halogenīdu. Vidusskolēni palaiž garām faktu, ka iegūtais sāls tiek hidrolizēts ūdens šķīdumā, tāpēc viņi otro uzdevuma daļu veic nepareizi, zaudējot punktus.
Rezumējot
Kamlai bez kļūdām tiktu galā ar jautājumiem, kas attiecas uz vairākām neorganisko vielu pārvērtībām, ir nepieciešams priekšstats par kvalitatīvajām reakcijām uz katjoniem un anjoniem, jāzina hidrolīzes norises nosacījumi, jāpieraksta molekulārie un jonu vienādojumi. Praktisku iemaņu trūkuma dēļ sarežģījumus rada jautājumi par vielu mijiedarbības ārējām pazīmēm.
