В останні роки спостерігається тенденція стабільного попиту на здачу іспиту з хімії у випускників 9-х та 11-х класів. Причина зростаючої популярності медичних та інженерних вищих навчальних закладів, в яких в якості профільного іспиту виступає хімія.
Актуальність
Для того щоб бути конкурентоспроможними при подачі документів, школярі повинні продемонструвати високий рівень знань на ЄДІ.
Особливу складність викликають у майбутніх медиків і інженерів завдання, в яких порошок сірки змішали з надлишком порошку алюмінію, потім додали кислоту, потім воду. Необхідно провести розрахунки, визначити одне речовин, а також скласти рівняння реакцій відбуваються.
Як правильно розв’язувати задачі на порошок алюмінію, змішувальний з іншими неорганічними сполуками? Зупинимося на даному питанні докладніше.
Перший приклад
Порошок сірки змішали з порошком алюмінію, потім суміш нагрівали, речовина, отримана в результаті цієї реакції, помістили у воду. Утворений газ поділили на дві частини. Одну змішали з соляною кислотою, у другу додали розчин гідроксиду натрію до розчинення осаду. Які перетворення при цьому відбувалися? Складіть рівняння всіх реакцій, відповідних перетворень, описаних в завданні.
Відповіддю на поставлене питання повинні стати чотири рівняння з стереохимическими коефіцієнтами.
Порошок сірки змішали з надлишком порошку алюмінію, що станеться? Речовини реагують по схемі, де кінцевим продуктом є сіль.
Утворюється сульфід алюмінію у водному середовищі піддається гідролізу. Так як ця сіль утворена слабкою основою (гідроксидом алюмінію) і слабкою сірководневої кислотою, протікає повний гідроліз. В результаті процесу утвориться нерозчинна основа і летуча кислота.
При взаємодії одного з продуктів, а саме гідроксиду алюмінію з соляною кислотою протікає реакція іонного обміну.
Враховуючи, що гідроксид алюмінію володіє амфотерними (подвійними) хімічними властивостями, він утворює комплексну сіль (тетрагидроксоалюминат натрію) з розчином гідроксиду натрію.
Другий приклад
Розглянемо ще один приклад завдання, що передбачає написання процесів, що згадуються в умові. Порошок алюмінію змішують з йодом. Додають невелику кількість води. Отримане в процесі з’єднання розчиняють у воді, додають до нього надлишок аміачної води. Осад відфільтровують, прожарюють. До залишку від прожарювання додають карбонат натрію, суміш сплавляють. Запишіть чотири рівняння реакцій з стереохимическими коефіцієнтами, що відповідають описаним процесів.
Так як порошок алюмінію змішують по умові задачі з йодом, перше рівняння взаємодії простих речовин має вигляд:
2Al + 3I2 = 2AlI3
Для протікання даної реакції необхідно незначну кількість води, про яку є згадка в умові.
Наступна хімічна реакція відображає взаємодію отриманого на першому етапі йодиду алюмінію з гідроксидом натрію:
AlI3 + 3NaOH = Al(OH)3 + 3NaI
Так як продукт цього процесу (гідроксид алюмінію) виявляє властивості, типові для підстав, він вступає в реакцію іонного обміну з кислотою, в якості продуктів реакції виступають сіль і вода:
Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O
Найбільшу складність у школярів при вирішенні задачі, в якій фігурує порошок алюмінію, викликає остання реакція. При взаємодії хлориду алюмінію з водним розчином карбонату натрію в реакційній суміші протікає процес гідролізу солей, що приводить до отримання хлориду натрію, вуглекислого газу, гідроксиду алюмінію. Реакція має наступний вигляд:
2AlCl3 + 3Na2CO3 + 3H2O = 2Al(OH)3 + 3CO2 + 6NaCL
Які труднощі виникають у школярів
У деяких завданнях передбачається, що фосфор змішали з надлишком порошку алюмінію. Алгоритм розв’язання аналогічний двом попереднім прикладам. Серед тих проблем, які відчувають у подібних завданнях випускники, зазначимо неуважне прочитання умови. Випускаючи з поля зору, наприклад, присутність в реакційній суміші води, випускники забувають про можливості протікання гідролізу в суміші, неправильно пишуть хімічне рівняння процесу. Не всі можуть описувати дії з речовинами: випарювання, фільтрування, прожарювання, випалювання, сплавлення, спікання. Не володіючи уявленнями про відмінності між фізичними і хімічними взаємодіями, неможливо розраховувати на успішне виконання завдань такого виду.
Третій приклад
Прожарюють нітрат марганцю (II). Додають до отриманого твердому речовині бурого кольору концентровану хлороводородную кислоту. Газ, що виділяється при цьому, пропускають через сірководневу кислоту. При додаванні до отриманого розчину хлориду барію спостерігається випадання осаду. Напишіть чотири рівняння хімічних, відповідні описаним перетворень.
При прожарюванні з однієї речовини повинно утворюватися відразу кілька продуктів. У запропонованій задачі з вихідного нітрату виходить бурий газ і оксид марганцю (IV):
Mn(NO3)2 → Mno 2 + 2NO2
Після додавання до продуктів концентрованої соляної кислоти, крім газоподібного хлору, виходить вода, а також хлорид марганцю (II):
Mno 2 + 4 HCl → MnCl2 + 2H2O + Cl2
Саме хлор вступає у взаємодію з сірководневою кислотою, в якості осаду утворюється сірка. Рівняння процесу має наступний вигляд:
Cl2 +Н2Ѕ → 2HCl + S
Оскільки сірка не здатна утворювати осаду з хлоридом барію, необхідно врахувати, що суміш хлору і сірководню при наявності молекул води, може взаємодіяти за наступною схемою:
4Cl2 + Н2Ѕ + 4Н2О → 8HCl + Н2ЅО4
Тому з хлоридом барію в реакцію вступає сірчана кислота:
Н2ЅО4 + BaCl2 → BaSO4 + 2HCl
Важливі моменти
Далеко не всі старшокласники знають, як у промисловості порошки алюмінію отримують, куди їх використовують. Мінімальна кількість практичних і лабораторних робіт, залишених в шкільному курсі хімії, негативно відбивається на практичних уміннях і навичках школярів. Саме тому завдання, які пов’язані з агрегатним станом речовини, його кольором, характерними ознаками, викликають труднощі у випускників, що здають єдиний державний іспит з хімії.
Часто укладачі тестових завдань використовують оксид алюмінію, порошок якого вступає у взаємодію з сіркою або галогеном, утворюючи, відповідно, сульфід або галогенид. Старшокласники втрачають той факт, що отримується сіль піддається у водному розчині гідролізу, тому неправильно виконують другу частину завдання, втрачаючи при цьому бали.
Підводимо підсумки
Для того щоб без помилок справлятися з питаннями, що стосуються кількох перетворень неорганічних речовин, необхідно мати уявлення про якісні реакції на катіони та аніони, знати умови протікання гідролізу, записувати молекулярні та іонні рівняння. При відсутності практичних навичок складність викликають питання, що стосуються зовнішніх ознак взаємодії речовин.
