Posljednjih godina postoji trend stabilne potražnje za polaganjem ispita iz hemije među maturantima 9. i 11. razreda. Razlog je sve veća popularnost medicinskih i inženjerskih univerziteta, na kojima hemija djeluje kao profilni ispit.
Relevantnost
Da bi bili konkurentni prilikom prijave, studenti moraju pokazati visok nivo znanja na ispitu.
Problemi u kojima je sumporni prah pomešan sa viškom aluminijumskog praha, zatim dodavana kiselina, zatim voda bili su posebno teški budućim lekarima i inženjerima. Potrebno je izvršiti proračune, odrediti jednu od supstanci, a takođe i sastaviti jednadžbe za tekuće reakcije.
Kako riješiti probleme za aluminijski prah pomiješan sa drugim neorganskim jedinjenjima? Hajde da se zadržimo na ovom pitanju detaljnije.
Prvi primjer
Sumporni prah je pomešan sa aluminijumskim prahom, zatim je smeša zagrejana, supstanca je dobijena urezultat ove reakcije, stavljen u vodu. Nastali plin je podijeljen na dva dijela. Jedan je pomešan sa hlorovodoničnom kiselinom, a u drugi je dodavan rastvor natrijum hidroksida dok se talog ne rastvori. Koje transformacije su se desile? Napišite jednačine za sve reakcije koje odgovaraju transformacijama opisanim u zadatku.
Odgovor na pitanje treba da budu četiri jednačine sa stereohemijskim koeficijentima.
Sumporni prah pomešan sa viškom aluminijumskog praha, šta se dešava? Supstance reaguju prema šemi, gdje je konačni proizvod sol.
Rezultirajući aluminijum sulfid u vodenom okruženju prolazi kroz hidrolizu. Budući da ovu sol formiraju slaba baza (aluminij hidroksid) i slaba hidrosulfidna kiselina, dolazi do potpune hidrolize. Proces proizvodi nerastvorljivu bazu i isparljivu kiselinu.
U interakciji jednog od proizvoda, odnosno aluminijum hidroksida sa hlorovodoničnom kiselinom, dolazi do reakcije jonske izmene.
S obzirom da aluminijum hidroksid ima amfoterna (dvostruka) hemijska svojstva, formira kompleksnu so (natrijum tetrahidroksoaluminat) sa rastvorom natrijum hidroksida.
Drugi primjer
Razmotrimo još jedan primjer zadatka koji uključuje pisanje procesa spomenutih u uvjetu. Aluminijumski prah je pomešan sa jodom. Dodajte malu količinu vode. Jedinjenje dobiveno u procesu otopi se u vodi, doda se višak amonijačne vode. Talog se odfiltrira, kalcinira. Do ostatka od kalcinacijedodaje se natrijum karbonat, mešavina se fuzioniše. Zapišite četiri reakcijske jednačine sa stereohemijskim koeficijentima koji odgovaraju opisanim procesima.
Pošto je aluminijumski prah pomešan sa jodom u skladu sa uslovom zadatka, prva jednačina za interakciju jednostavnih supstanci ima oblik:
2Al + 3I2=2AlI3
Ova reakcija zahtijeva malu količinu vode, što je navedeno u uvjetu.
Sljedeća hemijska reakcija odražava interakciju aluminijum-jodida dobijenog u prvoj fazi sa natrijum hidroksidom:
AlI3 + 3NaOH=Al(OH)3 + 3NaI
Pošto proizvod ovog procesa (aluminijum hidroksid) pokazuje svojstva tipična za baze, ulazi u reakciju jonske izmjene s kiselinom, sol i voda djeluju kao produkti reakcije:
Al(OH)3 + 3HCl=AlCl3 + 3H2O
Najveća poteškoća za školarce u rješavanju problema u kojem se pojavljuje aluminijski prah je posljednja reakcija. Kada aluminij hlorid stupi u interakciju s vodenom otopinom natrijevog karbonata u reakcijskoj smjesi, nastavlja se proces hidrolize soli, što dovodi do proizvodnje natrijevog klorida, ugljičnog dioksida i aluminij hidroksida. Reakcija izgleda ovako:
2AlCl3 + 3Na2CO3 + 3H2 O=2Al(OH)3 + 3CO2 + 6NaCL
Kakve poteškoće imaju školarci
U nekim zadacima pretpostavlja se da je fosfor pomiješan u viškualuminijumski prah. Algoritam rješenja je sličan prethodna dva primjera. Među problemima s kojima se diplomci susreću u ovakvim zadacima, ističemo nepažljivo čitanje uslova. Ostavljajući iz vida, na primjer, prisustvo vode u reakcijskoj smjesi, maturanti zaboravljaju na mogućnost hidrolize u smjesi, pogrešno pišu hemijsku jednadžbu procesa. Ne može svako opisati radnje sa supstancama: isparavanje, filtriranje, kalcinacija, prženje, fuzija, sinterovanje. Bez poznavanja razlika između fizičkih i hemijskih interakcija, nemoguće je računati na uspješan završetak zadataka ove vrste.
Treći primjer
Zapaliti mangan (II) nitrat. U rezultujuću smeđu čvrstu supstancu dodajte koncentriranu hlorovodoničnu kiselinu. Gas koji se oslobađa u ovom procesu prolazi kroz hidrosulfidnu kiselinu. Kada se dobijenoj otopini doda barij hlorid, uočava se taloženje. Napišite četiri hemijske jednadžbe koje odgovaraju opisanim transformacijama.
Kada se kalcinira, nekoliko proizvoda treba da se formira od jedne supstance odjednom. U predloženom problemu, smeđi gas i mangan oksid (IV) se dobijaju iz početnog nitrata:
Mn(NE3)2 → MnO2 + 2NO 2
Nakon dodavanja koncentrovane hlorovodonične kiseline proizvodima, osim gasovitog hlora dobija se i voda, kao i mangan (II) hlorid:
MnO2 + 4 HCl → MnCl2 + 2H2O + Cl 2
Klor je taj koji reaguje sa hidrosulfidnom kiselinom, sumpor se formira kao talog. Jednačina procesa je sljedeća:
Cl2 +H2S → 2HCl + S
Budući da sumpor nije u stanju da formira talog sa barijum-hloridom, mora se uzeti u obzir da mešavina hlora i sumporovodika u prisustvu molekula vode može da interaguje na sledeći način:
4Cl2 + H2S + 4H2O → 8HCl + H 2SO4
Prema tome, sumporna kiselina reaguje sa barijum-hloridom:
N2SO4 + BaCl2 → BaSO4+ 2HCl
Važni bodovi
Ne znaju svi srednjoškolci kako se aluminijumski prah dobija u industriji, gde se koristi. Minimalni broj praktičnih i laboratorijskih zadataka preostalih u školskom predmetu hemije negativno utiče na praktične vještine učenika. Zato zadaci koji se odnose na agregatno stanje materije, njenu boju, karakteristične osobine izazivaju poteškoće maturantima koji polažu jedinstveni državni ispit iz hemije.
Često pisci testova koriste aluminijum oksid, čiji prah reaguje sa sumporom ili halogenom, formirajući, respektivno, sulfid ili halogenid. Srednjoškolcima nedostaje činjenica da se nastala sol hidrolizuje u vodenom rastvoru, pa drugi dio zadatka rade pogrešno, gubeći bodove.
Sumiranje
Zada bi se bez greške nosio sa pitanjima koja se odnose na nekoliko transformacija anorganskih supstanci, potrebno je imati predstavu o kvalitativnim reakcijama na katione i anione, poznavati uslove za tok hidrolize, zapisivati molekularne i ionske jednačine. U nedostatku praktičnih vještina, pitanja o vanjskim znakovima interakcije supstanci izazivaju poteškoće.
