Pastaraisiais metais pastebima tendencija, kad 9 ir 11 klasių abiturientai nuolat turi išlaikyti chemijos egzaminą. Priežastis – augantis medicinos ir inžinerijos universitetų, kuriuose chemija yra profilinis egzaminas, populiarumas.
Aktualumas
Siekdami būti konkurencingi teikdami paraiškas, studentai turi pademonstruoti aukšto lygio žinių egzaminą.
Būsimiems gydytojams ir inžinieriams ypač sunkiai sekėsi problemos, kai sieros milteliai buvo sumaišyti su aliuminio miltelių pertekliumi, vėliau įpilta rūgšties, tada vanduo. Būtina atlikti skaičiavimus, nustatyti vieną iš medžiagų, taip pat sudaryti vykstančių reakcijų lygtis.
Kaip išspręsti aliuminio miltelių, sumaišytų su kitais neorganiniais junginiais, problemas? Pakalbėkime ties šiuo klausimu išsamiau.
Pirmas pavyzdys
Sieros milteliai buvo sumaišyti su aliuminio milteliais, tada mišinys kaitinamas, medžiaga gautašios reakcijos rezultatas, dedamas į vandenį. Susidariusios dujos buvo padalintos į dvi dalis. Vienas buvo sumaišytas su druskos rūgštimi, o į antrąjį pilamas natrio hidroksido tirpalas, kol nuosėdos ištirps. Kokios transformacijos įvyko? Parašykite visų reakcijų lygtis, atitinkančias užduotyje aprašytas transformacijas.
Atsakymas į klausimą turėtų būti keturios lygtys su stereocheminiais koeficientais.
Sieros milteliai, sumaišyti su aliuminio miltelių pertekliumi, kas atsitiks? Medžiagos reaguoja pagal schemą, kur galutinis produktas yra druska.
Vandens aplinkoje susidaręs aliuminio sulfidas hidrolizuojamas. Kadangi šią druską sudaro silpna bazė (aliuminio hidroksidas) ir silpna hidrosulfido rūgštis, vyksta visiška hidrolizė. Proceso metu susidaro netirpi bazė ir laki rūgštis.
Sąveikaujant vienam iš produktų, būtent aliuminio hidroksidui su druskos rūgštimi, įvyksta jonų mainų reakcija.
Aliuminio hidroksidas pasižymi amfoterinėmis (dvigubomis) cheminėmis savybėmis, todėl su natrio hidroksido tirpalu jis sudaro sudėtingą druską (natrio tetrahidroksoaliuminatą).
Antras pavyzdys
Panagrinėkime dar vieną užduoties, kuri apima sąlygoje minėtų procesų rašymą, pavyzdį. Aliuminio milteliai sumaišomi su jodu. Įpilkite nedidelį kiekį vandens. Proceso metu gautas junginys ištirpinamas vandenyje, į jį įpilama amoniako vandens perteklius. Nuosėdos nufiltruojamos, kalcinuojamos. Į likučius po deginimoįpilama natrio karbonato, mišinys sulydomas. Užrašykite keturias reakcijų lygtis su stereocheminiais koeficientais, atitinkančiais aprašytus procesus.
Kadangi aliuminio milteliai maišomi su jodu pagal problemos būklę, pirmoji paprastų medžiagų sąveikos lygtis yra tokia:
2Al + 3I2=2AlI3
Šiai reakcijai reikalingas nedidelis vandens kiekis, kuris nurodytas sąlygoje.
Ši cheminė reakcija atspindi aliuminio jodido, gauto pirmajame etape, sąveiką su natrio hidroksidu:
AlI3 + 3NaOH=Al(OH)3 + 3NaI
Kadangi šio proceso produktas (aliuminio hidroksidas) pasižymi bazėms būdingomis savybėmis, vyksta jonų mainų reakcija su rūgštimi, druska ir vanduo veikia kaip reakcijos produktai:
Al(OH)3 + 3HCl=AlCl3 + 3H2O
Didžiausias sunkumas moksleiviams sprendžiant problemą, kurioje atsiranda aliuminio miltelių, yra paskutinė reakcija. Kai aliuminio chloridas reakcijos mišinyje sąveikauja su vandeniniu natrio karbonato tirpalu, vyksta druskų hidrolizės procesas, dėl kurio susidaro natrio chloridas, anglies dioksidas ir aliuminio hidroksidas. Reakcija atrodo taip:
2AlCl3 + 3Na2CO3 + 3H2 O=2Al(OH)3 + 3CO2 + 6NaCL
Kokių sunkumų patiria moksleiviai
Atliekant kai kurias užduotis daroma prielaida, kad fosforo buvo sumaišytas pertekliusaliuminio milteliai. Sprendimo algoritmas yra panašus į du ankstesnius pavyzdžius. Tarp problemų, su kuriomis absolventai susiduria atlikdami tokias užduotis, pastebime neatidų sąlygų skaitymą. Palikdami iš akių, pavyzdžiui, vandens buvimą reakcijos mišinyje, absolventai pamiršta apie hidrolizės galimybę mišinyje, neteisingai parašo cheminę proceso lygtį. Ne visi gali apibūdinti veiksmus su medžiagomis: garinimas, filtravimas, deginimas, skrudinimas, lydymas, sukepinimas. Nežinant fizinės ir cheminės sąveikos skirtumų, neįmanoma tikėtis sėkmingo tokio pobūdžio užduočių atlikimo.
Trečias pavyzdys
Uždegkite mangano (II) nitratą. Į gautą rudą kietą medžiagą įpilkite koncentruotos druskos rūgšties. Šio proceso metu išsiskiriančios dujos praleidžiamos per hidrosulfido rūgštį. Į gautą tirpalą įpylus bario chlorido, pastebimas nuosėdų susidarymas. Parašykite keturias chemines lygtis, atitinkančias aprašytas transformacijas.
Kai kaitinama, iš vienos medžiagos vienu metu turėtų susidaryti keli produktai. Pagal siūlomą problemą rudos dujos ir mangano oksidas (IV) gaunami iš pradinio nitrato:
Mn(NO3)2 → MnO2 + 2NO 2
Į produktus įpylus koncentruotos druskos rūgšties, be dujinio chloro, gaunamas vanduo, taip pat mangano (II) chloridas:
MnO2 + 4 HCl → MnCl2 + 2H2O + Cl 2
Chloras reaguoja su hidrosulfido rūgštimi, siera susidaro kaip nuosėdos. Proceso lygtis yra tokia:
Cl2 +H2S → 2HCl + S
Kadangi siera negali sudaryti nuosėdų su bario chloridu, reikia atsižvelgti į tai, kad chloro ir vandenilio sulfido mišinys, esant vandens molekulėms, gali sąveikauti taip:
4Cl2 + H2S + 4H2O → 8HCl + H 2SO4
Todėl sieros rūgštis reaguoja su bario chloridu:
Н2SO4 + BaCl2 → BaSO4+ 2HCl
Svarbūs punktai
Ne visi aukštųjų mokyklų mokiniai žino, kaip aliuminio milteliai gaunami pramonėje ir kur jie naudojami. Mokyklos chemijos kurse likęs minimalus praktinių ir laboratorinių darbų skaičius neigiamai veikia moksleivių praktinius įgūdžius. Todėl abiturientams, laikantiems vieningą valstybinį chemijos egzaminą, užduotys, susijusios su suvestine medžiagos būve, jos spalva, būdingomis savybėmis, sukelia sunkumų.
Dažnai testų autoriai naudoja aliuminio oksidą, kurio milteliai reaguoja su siera arba halogenu, sudarydami atitinkamai sulfidą arba halogenidą. Gimnazistai pasigenda fakto, kad susidariusi druska hidrolizuojama vandeniniame tirpale, todėl antrąją užduoties dalį atlieka neteisingai, prarasdami taškus.
Apibendrinant
Kamnorint be klaidų susidoroti su klausimais, susijusiais su keliomis neorganinių medžiagų transformacijomis, būtina turėti supratimą apie kokybines reakcijas į katijonus ir anijonus, žinoti hidrolizės eigos sąlygas, užrašyti molekulines ir jonines lygtis. Trūkstant praktinių įgūdžių kyla sunkumų dėl išorinių medžiagų sąveikos požymių.
