W ostatnich latach obserwuje się tendencję do stabilnego zapotrzebowania na zdanie egzaminu z chemii wśród absolwentów klas 9 i 11. Powodem jest rosnąca popularność uczelni medycznych i inżynieryjnych, na których chemia pełni rolę egzaminu profilowego.
Trafność
Aby być konkurencyjnym podczas aplikowania, studenci muszą wykazać się wysokim poziomem wiedzy na egzaminie.
Problemy polegające na zmieszaniu proszku siarki z nadmiarem proszku aluminiowego, następnie dodaniu kwasu, a następnie wody były szczególnie trudne dla przyszłych lekarzy i inżynierów. Konieczne jest wykonanie obliczeń, wyznaczenie jednej z substancji, a także sporządzenie równań dla zachodzących reakcji.
Jak rozwiązać problemy dla proszku aluminiowego zmieszanego z innymi związkami nieorganicznymi? Zajmijmy się tym zagadnieniem bardziej szczegółowo.
Pierwszy przykład
Siarkę w proszku zmieszano z proszkiem aluminiowym, następnie mieszaninę podgrzano, substancja uzyskana wwynik tej reakcji, umieszczony w wodzie. Powstały gaz podzielono na dwie części. Jedną zmieszano z kwasem chlorowodorowym i do drugiej dodawano roztwór wodorotlenku sodu, aż osad się rozpuścił. Jakie przemiany miały miejsce? Napisz równania dla wszystkich reakcji odpowiadających przekształceniom opisanym w zadaniu.
Odpowiedzią na pytanie powinny być cztery równania ze współczynnikami stereochemicznymi.
Siarka w proszku zmieszana z nadmiarem proszku aluminiowego, co się dzieje? Substancje reagują zgodnie ze schematem, gdzie produktem końcowym jest sól.
Powstały siarczek glinu w środowisku wodnym ulega hydrolizie. Ponieważ ta sól jest utworzona przez słabą zasadę (wodorotlenek glinu) i słaby kwas wodorosiarczkowy, zachodzi całkowita hydroliza. W procesie powstaje nierozpuszczalna zasada i lotny kwas.
W interakcji jednego z produktów, a mianowicie wodorotlenku glinu z kwasem solnym, zachodzi reakcja wymiany jonowej.
Zważywszy, że wodorotlenek glinu ma amfoteryczne (podwójne) właściwości chemiczne, z roztworem wodorotlenku sodu tworzy złożoną sól (tetrahydroksyglinian sodu).
Drugi przykład
Rozważmy inny przykład zadania, które wymaga zapisania procesów wymienionych w warunku. Proszek aluminiowy miesza się z jodem. Dodaj niewielką ilość wody. Otrzymany w procesie związek rozpuszcza się w wodzie, dodaje się do niego nadmiar wody amoniakalnej. Osad odsącza się, kalcynuje. Do pozostałości z kalcynacjidodaje się węglan sodu, mieszaninę stapia się. Zapisz cztery równania reakcji ze współczynnikami stereochemicznymi odpowiadającymi opisanym procesom.
Ponieważ proszek aluminiowy jest mieszany z jodem w zależności od stanu problemu, pierwsze równanie interakcji prostych substancji ma postać:
2Al + 3I2=2AlI3
Ta reakcja wymaga niewielkiej ilości wody, o której mowa w warunku.
Następująca reakcja chemiczna odzwierciedla oddziaływanie jodku glinu otrzymanego w pierwszym etapie z wodorotlenkiem sodu:
AlI3 + 3NaOH=Al(OH)3 + 3NaI
Ponieważ produkt tego procesu (wodorotlenek glinu) wykazuje właściwości typowe dla zasad, wchodzi w reakcję wymiany jonowej z kwasem, sól i woda działają jako produkty reakcji:
Al(OH)3 + 3HCl=AlCl3 + 3H2O
Największą trudnością dla uczniów w rozwiązaniu problemu, w którym pojawia się proszek aluminiowy, jest ostatnia reakcja. Gdy chlorek glinu wchodzi w interakcję z wodnym roztworem węglanu sodu w mieszaninie reakcyjnej, postępuje proces hydrolizy soli, prowadzący do wytworzenia chlorku sodu, dwutlenku węgla i wodorotlenku glinu. Reakcja wygląda tak:
2AlCl3 + 3Na2CO3 + 3H2 O=2Al(OH)3 + 3CO2 + 6NaCL
Jakie trudności mają dzieci w wieku szkolnym
W niektórych zadaniach zakłada się, że fosfor został zmieszany w nadmiarzeproszek aluminiowy. Algorytm rozwiązania jest podobny do dwóch poprzednich przykładów. Wśród problemów, jakie napotykają absolwenci podczas takich zadań, odnotowujemy nieuważną lekturę warunków. Pomijając np. obecność wody w mieszaninie reakcyjnej, absolwenci zapominają o możliwości hydrolizy w mieszaninie, błędnie zapisują równanie chemiczne procesu. Nie każdy potrafi opisać działania z substancjami: parowanie, filtrowanie, kalcynowanie, prażenie, stapianie, spiekanie. Bez znajomości różnic między oddziaływaniami fizycznymi i chemicznymi nie można liczyć na pomyślne wykonanie tego rodzaju zadań.
Trzeci przykład
Zapal azotan manganu (II). Do powstałego brązowego ciała stałego dodać stężony kwas chlorowodorowy. Gaz uwolniony w tym procesie jest przepuszczany przez kwas wodorosiarczkowy. Po dodaniu chlorku baru do powstałego roztworu obserwuje się wytrącanie. Napisz cztery równania chemiczne odpowiadające opisanym przekształceniom.
Podczas kalcynacji z jednej substancji powinno powstać kilka produktów jednocześnie. W proponowanym problemie z wyjściowego azotanu otrzymuje się gaz brunatny i tlenek manganu (IV):
Mn(NIE3)2 → MnO2 + 2NIE 2
Po dodaniu do produktów stężonego kwasu solnego, oprócz chloru w postaci gazowej, otrzymuje się wodę oraz chlorek manganu(II):
MnO2 + 4 HCl → MnCl2 + 2H2O + Cl 2
To chlor reaguje z kwasem wodorosiarczkowym, siarka tworzy się w postaci osadu. Równanie procesu wygląda następująco:
Cl2 +H2S → 2HCl + S
Ponieważ siarka nie może tworzyć osadu z chlorkiem baru, należy wziąć pod uwagę, że mieszanina chloru i siarkowodoru w obecności cząsteczek wody może oddziaływać w następujący sposób:
4Cl2 + H2S + 4H2O → 8HCl + H 2SO4
Dlatego kwas siarkowy reaguje z chlorkiem baru:
Н2SO4 + BaCl2 → BaSO4+ 2HCl
Ważne punkty
Nie wszyscy uczniowie szkół średnich wiedzą, jak pozyskiwane są proszki aluminiowe w przemyśle, gdzie są stosowane. Minimalna ilość pracy praktycznej i laboratoryjnej pozostawiona na szkolnym kursie chemii ma negatywny wpływ na umiejętności praktyczne uczniów. Dlatego zadania związane ze zbiorczym stanem materii, jej kolorem, charakterystycznymi cechami sprawiają trudności absolwentom przystępującym do jednolitego egzaminu państwowego z chemii.
Często autorzy testów używają tlenku glinu, którego proszek reaguje z siarką lub halogenem, tworząc odpowiednio siarczek lub halogenek. Licealiści tęsknią za tym, że uzyskana sól ulega hydrolizie w roztworze wodnym, więc drugą część zadania wykonują niepoprawnie, tracąc punkty.
Podsumowanie
Doaby bezbłędnie poradzić sobie z pytaniami dotyczącymi kilku przemian substancji nieorganicznych, trzeba mieć wyobrażenie o reakcjach jakościowych na kationy i aniony, znać warunki przebiegu hydrolizy, zapisywać równania molekularne i jonowe. W przypadku braku umiejętności praktycznych, pytania dotyczące zewnętrznych oznak interakcji substancji sprawiają trudności.
