V posledných rokoch je medzi absolventmi 9. a 11. ročníka trend stabilného dopytu po absolvovaní skúšky z chémie. Dôvodom je rastúca popularita lekárskych a inžinierskych univerzít, na ktorých chémia funguje ako profilová skúška.
Relevantnosť
Ak chcú byť študenti pri podávaní prihlášky konkurencieschopní, musia na skúške preukázať vysokú úroveň vedomostí.
Problémy, pri ktorých sa prášok síry zmiešal s nadbytkom hliníkového prášku, potom sa pridala kyselina a potom voda, boli obzvlášť ťažké pre budúcich lekárov a inžinierov. Je potrebné urobiť výpočty, určiť jednu z látok a tiež zostaviť rovnice pre prebiehajúce reakcie.
Ako vyriešiť problémy s hliníkovým práškom zmiešaným s inými anorganickými zlúčeninami? Poďme sa tejto problematike venovať podrobnejšie.
Prvý príklad
Sirový prášok sa zmiešal s hliníkovým práškom, potom sa zmes zahriala, látka sa získala vvýsledok tejto reakcie sa umiestni do vody. Výsledný plyn sa rozdelil na dve časti. Jedna sa zmiešala s kyselinou chlorovodíkovou a do druhej sa pridával roztok hydroxidu sodného, kým sa zrazenina nerozpustila. Aké premeny nastali? Napíšte rovnice pre všetky reakcie zodpovedajúce transformáciám opísaným v úlohe.
Odpoveď na otázku by mali byť štyri rovnice so stereochemickými koeficientmi.
Sírový prášok zmiešaný s prebytočným hliníkovým práškom, čo sa stane? Látky reagujú podľa schémy, kde konečným produktom je soľ.
Výsledný sulfid hlinitý vo vodnom prostredí podlieha hydrolýze. Keďže táto soľ je tvorená slabou zásadou (hydroxid hlinitý) a slabou kyselinou hydrosulfidovou, dochádza k úplnej hydrolýze. Proces vytvára nerozpustnú zásadu a prchavú kyselinu.
Pri interakcii jedného z produktov, konkrétne hydroxidu hlinitého s kyselinou chlorovodíkovou, dochádza k iónomeničovej reakcii.
Vzhľadom na to, že hydroxid hlinitý má amfotérne (dvojité) chemické vlastnosti, tvorí s roztokom hydroxidu sodného komplexnú soľ (tetrahydroxoaluminát sodný).
Druhý príklad
Uvažujme o ďalšom príklade úlohy, ktorá zahŕňa písanie procesov uvedených v podmienke. Hliníkový prášok sa zmieša s jódom. Pridajte malé množstvo vody. Zlúčenina získaná v procese sa rozpustí vo vode, pridá sa k nej prebytok čpavkovej vody. Zrazenina sa odfiltruje, kalcinuje. K zvyšku z kalcináciepridá sa uhličitan sodný, zmes sa roztaví. Napíšte štyri reakčné rovnice so stereochemickými koeficientmi zodpovedajúcimi opísaným procesom.
Keďže hliníkový prášok sa mieša s jódom podľa stavu problému, prvá rovnica pre interakciu jednoduchých látok má tvar:
2Al + 3I2=2AlI3
Táto reakcia vyžaduje malé množstvo vody, ktoré je uvedené v podmienke.
Nasledujúca chemická reakcia odráža interakciu jodidu hlinitého získaného v prvom stupni s hydroxidom sodným:
AlI3 + 3NaOH=Al(OH)3 + 3NaI
Keďže produkt tohto procesu (hydroxid hlinitý) vykazuje vlastnosti typické pre zásady, vstupuje do iónomeničovej reakcie s kyselinou, soľ a voda pôsobia ako reakčné produkty:
Al(OH)3 + 3HCl=AlCl3 + 3H2O
Najväčším problémom pre školákov pri riešení problému, v ktorom sa objavuje hliníkový prášok, je posledná reakcia. Keď chlorid hlinitý interaguje s vodným roztokom uhličitanu sodného v reakčnej zmesi, prebieha proces hydrolýzy solí, čo vedie k produkcii chloridu sodného, oxidu uhličitého a hydroxidu hlinitého. Reakcia vyzerá takto:
2AlCl3 + 3Na2CO3 + 3H2 O=2Al(OH)3 + 3CO2 + 6NaCL
Aké ťažkosti majú školáci
Pri niektorých úlohách sa predpokladá, že fosfor bol primiešaný prebytočnehliníkový prášok. Algoritmus riešenia je podobný ako v predchádzajúcich dvoch príkladoch. Medzi problémy, ktoré absolventi pri takýchto zadaniach zažívajú, zaraďujeme nepozorné čítanie podmienok. Absolventi vynechajú z dohľadu napríklad prítomnosť vody v reakčnej zmesi, zabudnú na možnosť hydrolýzy v zmesi, nesprávne napíšu chemickú rovnicu procesu. Nie každý môže opísať akcie s látkami: odparovanie, filtrovanie, kalcinácia, praženie, fúzia, spekanie. Bez poznania rozdielov medzi fyzikálnymi a chemickými interakciami nie je možné počítať s úspešným dokončením úloh tohto druhu.
Tretí príklad
Zapáľte dusičnan mangánu (II). K výslednej hnedej pevnej látke sa pridá koncentrovaná kyselina chlorovodíková. Plyn uvoľnený v tomto procese prechádza cez kyselinu sírovodíkovú. Keď sa k výslednému roztoku pridá chlorid bárnatý, pozoruje sa zrážanie. Napíšte štyri chemické rovnice zodpovedajúce opísaným transformáciám.
Pri kalcinácii by malo z jednej látky vzniknúť niekoľko produktov naraz. V navrhovanom probléme sa hnedý plyn a oxid mangánu (IV) získavajú z počiatočného dusičnanu:
Mn(NO3)2 → MnO2 + 2NO 2
Po pridaní koncentrovanej kyseliny chlorovodíkovej do produktov sa okrem plynného chlóru získava voda a tiež chlorid manganatý:
MnO2 + 4 HCl → MnCl2 + 2H2O + Cl 2
Je to chlór, ktorý reaguje s kyselinou sírovodíkovou, síra vzniká ako zrazenina. Procesná rovnica je nasledovná:
Cl2 +H2S → 2HCl + S
Keďže síra nie je schopná tvoriť zrazeninu s chloridom bárnatým, je potrebné vziať do úvahy, že zmes chlóru a sírovodíka v prítomnosti molekúl vody môže interagovať nasledovne:
4Cl2 + H2S + 4H2O → 8HCl + H 2SO4
Preto kyselina sírová reaguje s chloridom bárnatým:
Н2SO4 + BaCl2 → BaSO4+ 2HCl
Dôležité body
Nie všetci stredoškoláci vedia, ako sa hliníkové prášky získavajú v priemysle, kde sa používajú. Minimálny počet zanechaných praktických a laboratórnych prác v školskom kurze chémie má negatívny vplyv na praktické zručnosti školákov. Preto maturantom, ktorí skladajú jednotnú štátnu skúšku z chémie, spôsobujú problémy súvisiace s agregovaným stavom hmoty, jej farbou, charakteristickými znakmi.
Autori testov často používajú oxid hlinitý, ktorého prášok reaguje so sírou alebo halogénom, pričom vzniká sulfid alebo halogenid. Stredoškolákom uniká, že výsledná soľ podlieha hydrolýze vo vodnom roztoku, takže druhú časť úlohy urobia nesprávne, čím strácajú body.
Zhrnutie
Komuna bezchybné zvládnutie otázok týkajúcich sa viacerých premien anorganických látok je potrebné mať predstavu o kvalitatívnych reakciách na katióny a anióny, poznať podmienky priebehu hydrolýzy, zapísať si molekulové a iónové rovnice. Pri absencii praktických zručností spôsobujú otázky týkajúce sa vonkajších znakov interakcie látok ťažkosti.
