Az elmúlt években a 9. és 11. évfolyamon végzettek körében az a tendencia, hogy stabilan kell letenni a kémiát. Ennek oka az orvosi és mérnöki egyetemek növekvő népszerűsége, amelyekben a kémia profilvizsgaként működik.
Relevancia
Ahhoz, hogy a jelentkezés során versenyképesek lehessenek, a hallgatóknak magas szintű tudást kell bizonyítaniuk a vizsgán.
A leendő orvosok és mérnökök számára különösen nehezek voltak azok a problémák, amelyekben a kénport feleslegben lévő alumíniumporral keverték össze, majd savat adtak hozzá, majd vizet. Számításokat kell végezni, meg kell határozni az egyik anyagot, és egyenleteket kell felállítani a folyamatban lévő reakciókra.
Hogyan lehet megoldani a más szervetlen vegyületekkel kevert alumíniumpor problémáit? Foglalkozzunk ezzel a kérdéssel részletesebben.
Első példa
A kénport összekevertük alumíniumporral, majd a keveréket felmelegítettük, a kapott anyagotennek a reakciónak az eredményét vízbe helyezzük. A kapott gázt két részre osztjuk. Az egyiket sósavval összekeverjük, a másodikhoz nátrium-hidroxidot adunk, amíg a csapadék fel nem oldódik. Milyen átalakulások történtek? Írjon egyenleteket a feladatban leírt transzformációknak megfelelő összes reakcióhoz.
A kérdésre négy egyenletnek kell lennie sztereokémiai együtthatóval.
A felesleges alumíniumporral kevert kénpor, mi történik? Az anyagok a séma szerint reagálnak, ahol a végtermék só.
A keletkező alumínium-szulfid a vízi környezetben hidrolízisen megy keresztül. Mivel ezt a sót gyenge bázis (alumínium-hidroxid) és gyenge hidrogén-szulfidsav képezi, teljes hidrolízis megy végbe. Az eljárás egy oldhatatlan bázist és egy illékony savat eredményez.
Az egyik termék, nevezetesen az alumínium-hidroxid és a sósav kölcsönhatása során ioncsere reakció megy végbe.
Tekintettel arra, hogy az alumínium-hidroxid amfoter (kettős) kémiai tulajdonságokkal rendelkezik, összetett sót (nátrium-tetrahidroxoaluminátot) képez a nátrium-hidroxid oldattal.
Második példa
Vegyünk egy másik példát egy olyan feladatra, amely magában foglalja a feltételben említett folyamatok írását. Az alumíniumport jóddal keverjük össze. Adjunk hozzá egy kis mennyiségű vizet. Az eljárás során kapott vegyületet feloldjuk vízben, és feleslegben ammóniát adunk hozzá. A csapadékot kiszűrjük, kalcináljuk. A kalcinálásból származó maradékhoznátrium-karbonátot adunk hozzá, az elegyet megolvasztjuk. Írjon fel négy reakcióegyenletet a leírt folyamatoknak megfelelő sztereokémiai együtthatókkal.
Mivel az alumíniumport jóddal keverik a probléma körülményei szerint, az egyszerű anyagok kölcsönhatásának első egyenlete a következő:
2Al + 3I2=2AlI3
Ehhez a reakcióhoz kis mennyiségű víz szükséges, ami a feltételben szerepel.
A következő kémiai reakció az első lépésben kapott alumínium-jodid és a nátrium-hidroxid kölcsönhatását tükrözi:
AlI3 + 3NaOH=Al(OH)3 + 3NaI
Mivel az eljárás terméke (alumínium-hidroxid) a bázisokra jellemző tulajdonságokat mutat, ioncserélő reakcióba lép savval, só és víz reakciótermékként lép fel:
Al(OH)3 + 3HCl=AlCl3 + 3H2O
A legnagyobb nehézséget az iskolások számára az alumíniumpor megjelenése esetén az utolsó reakció jelenti. Amikor az alumínium-klorid kölcsönhatásba lép nátrium-karbonát vizes oldatával a reakcióelegyben, a sók hidrolízise megy végbe, ami nátrium-klorid, szén-dioxid és alumínium-hidroxid képződéséhez vezet. A reakció így néz ki:
2AlCl3 + 3Na2CO3 + 3H2 O=2Al(OH)3 + 3CO2 + 6NaCL
Milyen nehézségekkel küzdenek az iskolások
Egyes feladatokban azt feltételezik, hogy a foszfor feleslegben keveredettalumínium por. A megoldási algoritmus hasonló az előző két példához. Azok a problémák, amelyekkel a diplomások ilyen feladatok során szembesülnek, megjegyezzük a feltételek figyelmetlen olvasását. Kihagyva például a víz jelenlétét a reakcióelegyben, a diplomások megfeledkeznek a keverék hidrolízisének lehetőségéről, hibásan írják le a folyamat kémiai egyenletét. Nem mindenki tudja leírni az anyagokkal végzett műveleteket: párologtatás, szűrés, kalcinálás, pörkölés, fúzió, szinterezés. A fizikai és kémiai kölcsönhatások közötti különbségek ismerete nélkül nem számíthatunk az ilyen jellegű feladatok sikeres elvégzésére.
Harmadik példa
Meggyújtja a mangán(II)-nitrátot. A kapott barna szilárd anyaghoz tömény sósavat adunk. Az ebben a folyamatban felszabaduló gázt hidroszulfidsavon vezetik át. Ha a kapott oldathoz bárium-kloridot adunk, csapadék képződik. Írjon fel négy kémiai egyenletet a leírt transzformációknak megfelelően.
Kalcináláskor egy anyagból egyszerre több terméket kell képezni. A javasolt feladatban a barna gázt és a mangán-oxidot (IV) a kezdeti nitrátból nyerjük:
Mn(NO3)2 → MnO2 + 2NO 2
Miután tömény sósavat adunk a termékekhez, a gázhalmazállapotú klór mellett víz, valamint mangán(II)-klorid is keletkezik:
MnO2 + 4 HCl → MnCl2 + 2H2O + Cl 2
A klór az, amely reakcióba lép a hidrogén-szulfidsavval, a kén csapadékként képződik. A folyamategyenlet a következő:
Cl2 +H2S → 2HCl + S
Mivel a kén nem képes csapadékot képezni bárium-kloriddal, figyelembe kell venni, hogy a klór és hidrogén-szulfid keveréke vízmolekulák jelenlétében a következőképpen léphet kölcsönhatásba:
4Cl2 + H2S + 4H2O → 8HCl + H 2SO4
Ezért a kénsav reakcióba lép bárium-kloriddal:
Н2SO4 + BaCl2 → BaSO4+ 2HCl
Fontos pontok
Nem minden középiskolás tudja, hogyan állítják elő az alumíniumporokat az iparban, és hol használják őket. Az iskolai kémia szakon hátralévő minimális gyakorlati és laboratóriumi munkák száma negatívan befolyásolja az iskolások gyakorlati készségeit. Éppen ezért az aggregált halmazállapottal, színével, jellemzőivel kapcsolatos feladatok nehézséget okoznak a kémiából egységes államvizsgát tesznek végzőknek.
A tesztírók gyakran alumínium-oxidot használnak, amelynek porja kénnel vagy halogénnel reagál, és szulfidot vagy halogenidet képez. A középiskolások hiányolják, hogy a keletkező só vizes oldatban hidrolízisen megy keresztül, ezért a feladat második részét rosszul hajtják végre, pontokat veszítenek.
Összegzés
Céla szervetlen anyagok többféle átalakulásával kapcsolatos kérdésekkel való hibamentes megbirkózáshoz szükség van a kationok és anionok kvalitatív reakcióira, ismerni kell a hidrolízis lefolyásának feltételeit, fel kell írni a molekuláris és ionos egyenleteket. Gyakorlati készségek hiányában nehézséget okoz az anyagok kölcsönhatásának külső jeleire vonatkozó kérdések.
