През последните години се наблюдава тенденция на стабилно търсене на изпит по химия сред завършилите 9 и 11 клас. Причината е нарастващата популярност на медицинските и инженерните университети, в които химията действа като профилен изпит.
Уместност
За да бъдат конкурентоспособни при кандидатстване, студентите трябва да демонстрират високо ниво на знания на изпита.
Проблемите, при които сера на прах се смесва с излишък от алуминиев прах, след което се добавя киселина, след това вода, са особено трудни за бъдещите лекари и инженери. Необходимо е да се направят изчисления, да се определи едно от веществата, както и да се съставят уравнения за протичащи реакции.
Как да решим проблеми с алуминиев прах, смесен с други неорганични съединения? Нека се спрем на този въпрос по-подробно.
Първи пример
Сяра на прах се смесва с алуминиев прах, след което сместа се нагрява, веществото се получава врезултатът от тази реакция, поставен във вода. Полученият газ се разделя на две части. Единият се смесва със солна киселина и към втория се добавя разтвор на натриев хидроксид, докато утайката се разтвори. Какви трансформации се случиха? Напишете уравнения за всички реакции, съответстващи на трансформациите, описани в задачата.
Отговорът на въпроса трябва да бъде четири уравнения със стереохимични коефициенти.
Сяра на прах, смесена с излишък от алуминиев прах, какво се случва? Веществата реагират по схемата, където крайният продукт е сол.
Полученият алуминиев сулфид във водната среда претърпява хидролиза. Тъй като тази сол се образува от слаба основа (алуминиев хидроксид) и слаба хидросулфидна киселина, настъпва пълна хидролиза. Процесът произвежда неразтворима основа и летлива киселина.
При взаимодействието на един от продуктите, а именно алуминиев хидроксид със солна киселина, възниква реакция на йонообмен.
Като се има предвид, че алуминиевият хидроксид има амфотерни (двойни) химични свойства, той образува сложна сол (натриев тетрахидроксоалуминат) с разтвор на натриев хидроксид.
Втори пример
Нека разгледаме друг пример за задача, която включва писане на процесите, споменати в условието. Алуминиевият прах се смесва с йод. Добавете малко количество вода. Полученото в процеса съединение се разтваря във вода, към него се добавя излишък от амонячна вода. Утайката се филтрира, калцинира. Към остатъка от калциниранеприбавя се натриев карбонат, сместа се стопява. Запишете четири реакционни уравнения със стереохимични коефициенти, съответстващи на описаните процеси.
Тъй като алуминиевият прах се смесва с йод според условието на задачата, първото уравнение за взаимодействието на прости вещества има формата:
2Al + 3I2=2AlI3
Тази реакция изисква малко количество вода, което е посочено в условието.
Следната химическа реакция отразява взаимодействието на алуминиев йодид, получен в първия етап с натриев хидроксид:
AlI3 + 3NaOH=Al(OH)3 + 3NaI
Тъй като продуктът от този процес (алуминиев хидроксид) проявява свойства, типични за основи, той влиза в йонообменна реакция с киселина, солта и водата действат като реакционни продукти:
Al(OH)3 + 3HCl=AlCl3 + 3H2O
Най-голямата трудност за учениците при решаването на проблем, в който се появява алуминиев прах, е последната реакция. Когато алуминиевият хлорид взаимодейства с воден разтвор на натриев карбонат в реакционната смес, протича процесът на хидролиза на соли, което води до производството на натриев хлорид, въглероден диоксид и алуминиев хидроксид. Реакцията изглежда така:
2AlCl3 + 3Na2CO3 + 3H2 O=2Al(OH)3 + 3CO2 + 6NaCL
Какви трудности имат учениците
При някои задачи се приема, че фосфорът е бил смесен в излишъкалуминиев прах. Алгоритъмът за решение е подобен на двата предишни примера. Сред проблемите, с които се сблъскват завършилите при подобни задачи, отбелязваме невнимателното четене на условията. Оставяйки извън полезрението, например, наличието на вода в реакционната смес, завършилите забравят за възможността за хидролиза в сместа, неправилно пишат химичното уравнение на процеса. Не всеки може да опише действията с вещества: изпаряване, филтриране, калциниране, печене, сливане, синтероване. Без да се познават разликите между физическите и химичните взаимодействия, е невъзможно да се разчита на успешното изпълнение на задачи от този вид.
Трети пример
Запалете манганов (II) нитрат. Добавете концентрирана солна киселина към полученото кафяво твърдо вещество. Освободеният при този процес газ се пропуска през хидросулфидна киселина. Когато към получения разтвор се добави бариев хлорид, се наблюдава утаяване. Напишете четири химически уравнения, съответстващи на описаните трансформации.
При калциниране трябва да се образуват няколко продукта от едно вещество наведнъж. В предложения проблем кафяв газ и манганов оксид (IV) се получават от първоначалния нитрат:
Mn(NO3)2 → MnO2 + 2NO 2
След добавяне на концентрирана солна киселина към продуктите, освен газообразен хлор се получава вода, както и манган (II) хлорид:
MnO2 + 4 HCl → MnCl2 + 2H2O + Cl 2
Хлорът реагира със сулфидна киселина, като утайката се образува сяра. Уравнението на процеса е както следва:
Cl2 +H2S → 2HCl + S
Тъй като сярата не е в състояние да образува утайка с бариев хлорид, трябва да се има предвид, че смес от хлор и сероводород в присъствието на водни молекули може да взаимодейства по следния начин:
4Cl2 + H2S + 4H2O → 8HCl + H 2SO4
Следователно сярната киселина реагира с бариев хлорид:
Н2SO4 + BaCl2 → BaSO4+ 2HCl
Важни точки
Не всички гимназисти знаят как се получават алуминиеви прахове в индустрията, където се използват. Минималният брой практически и лабораторни работи, останали в училищния курс по химия, оказва негативно влияние върху практическите умения на учениците. Ето защо задачи, свързани с агрегатното състояние на материята, нейния цвят, характерни особености създават затруднения за завършилите, които се явяват на единен държавен изпит по химия.
Често авторите на тестове използват алуминиев оксид, чийто прах реагира със сяра или халоген, образувайки съответно сулфид или халоген. Учениците от гимназията пропускат факта, че получената сол се подлага на хидролиза във воден разтвор, така че изпълняват втората част от задачата неправилно, губейки точки.
Обобщаване
Доза да се справите без грешки с въпроси, свързани с няколко трансформации на неорганични вещества, е необходимо да имате представа за качествените реакции към катиони и аниони, да знаете условията за протичане на хидролизата, да запишете молекулярни и йонни уравнения. При липса на практически умения въпросите относно външните признаци на взаимодействието на веществата предизвикват затруднения.
