V zadnjih letih je pri maturantih 9. in 11. razredov opazen trend stabilnega povpraševanja po opravljenem izpitu iz kemije. Razlog je vse večja priljubljenost medicinskih in inženirskih univerz, na katerih kemija deluje kot profilni izpit.
Relevantnost
Da bi bili pri prijavi konkurenčni, morajo študentje na izpitu pokazati visoko raven znanja.
Težave, pri katerih so žveplov prah pomešali s presežkom aluminijevega prahu, nato dodali kislino, nato vodo, so bile za bodoče zdravnike in inženirje še posebej težke. Treba je narediti izračune, določiti eno od snovi in sestaviti tudi enačbe za tekoče reakcije.
Kako rešiti težave za aluminijev prah, pomešan z drugimi anorganskimi spojinami? Oglejmo si to vprašanje podrobneje.
Prvi primer
Žveplov prah je bil pomešan z aluminijevim prahom, nato je bila zmes segreta, snov je bila pridobljena vrezultat te reakcije damo v vodo. Nastali plin je bil razdeljen na dva dela. Eno smo zmešali s klorovodikovo kislino, drugemu pa dodajali raztopino natrijevega hidroksida, dokler se oborina ni raztopila. Kakšne preobrazbe so se zgodile? Napišite enačbe za vse reakcije, ki ustrezajo transformacijam, opisanim v nalogi.
Odgovor na vprašanje bi moral biti štiri enačbe s stereokemičnimi koeficienti.
Žveplov prah, pomešan z odvečnim aluminijevim prahom, kaj se zgodi? Snovi reagirajo po shemi, kjer je končni produkt sol.
Nastali aluminijev sulfid v vodnem okolju je podvržen hidrolizi. Ker to sol tvorita šibka baza (aluminijev hidroksid) in šibka hidrosulfidna kislina, pride do popolne hidrolize. Postopek proizvaja netopno bazo in hlapno kislino.
Pri interakciji enega od produktov, in sicer aluminijevega hidroksida s klorovodikovo kislino, pride do reakcije ionske izmenjave.
Glede na to, da ima aluminijev hidroksid amfoterne (dvojne) kemične lastnosti, tvori kompleksno sol (natrijev tetrahidroksoaluminat) z raztopino natrijevega hidroksida.
Drugi primer
Upoštevajmo še en primer naloge, ki vključuje pisanje procesov, omenjenih v pogoju. Aluminijev prah se zmeša z jodom. Dodajte majhno količino vode. Pri tem dobljeno spojino raztopimo v vodi, dodamo ji presežek amonijakove vode. Oborino odfiltriramo, žgamo. Do ostanka žganjadodamo natrijev karbonat, zmes stopimo. Zapišite štiri reakcijske enačbe s stereokemijskimi koeficienti, ki ustrezajo opisanim procesom.
Ker je aluminijev prah pomešan z jodom glede na pogoj problema, ima prva enačba za interakcijo preprostih snovi obliko:
2Al + 3I2=2AlI3
Ta reakcija zahteva majhno količino vode, kar je omenjeno v pogoju.
Naslednja kemična reakcija odraža interakcijo aluminijevega jodida, pridobljenega v prvi fazi, z natrijevim hidroksidom:
AlI3 + 3NaOH=Al(OH)3 + 3NaI
Ker ima produkt tega postopka (aluminijev hidroksid) lastnosti, značilne za baze, vstopi v reakcijo ionske izmenjave s kislino, sol in voda delujeta kot reakcijski produkti:
Al(OH)3 + 3HCl=AlCl3 + 3H2O
Največja težava za šolarje pri reševanju problema, v katerem se pojavlja aluminijev prah, je zadnja reakcija. Ko aluminijev klorid interagira z vodno raztopino natrijevega karbonata v reakcijski zmesi, poteka proces hidrolize soli, ki vodi do proizvodnje natrijevega klorida, ogljikovega dioksida in aluminijevega hidroksida. Reakcija izgleda takole:
2AlCl3 + 3Na2CO3 + 3H2 O=2Al(OH)3 + 3CO2 + 6NaCL
Kakšne težave imajo šolarji
Pri nekaterih nalogah se domneva, da je bil fosfor vmešan v presežkualuminijev prah. Algoritem rešitve je podoben prejšnjim dvema primeroma. Med težavami, ki jih imajo diplomanti pri tovrstnih nalogah, opažamo nepozorno branje pogojev. Če izpustimo na primer prisotnost vode v reakcijski zmesi, diplomanti pozabijo na možnost hidrolize v mešanici, napačno napišejo kemično enačbo procesa. Vsi ne znajo opisati dejanj s snovmi: izhlapevanje, filtriranje, žganje, praženje, fuzija, sintranje. Brez poznavanja razlik med fizikalnimi in kemičnimi interakcijami je nemogoče računati na uspešno opravljanje tovrstnih nalog.
Tretji primer
Prižgite manganov (II) nitrat. K nastali rjavi trdni snovi dodamo koncentrirano klorovodikovo kislino. Plin, ki se sprosti pri tem procesu, prehaja skozi hidrosulfidno kislino. Ko dobljeni raztopini dodamo barijev klorid, opazimo obarjanje. Napišite štiri kemijske enačbe, ki ustrezajo opisanim transformacijam.
Pri kalciniranju naj iz ene snovi naenkrat nastane več izdelkov. V predlaganem problemu se iz začetnega nitrata pridobiva rjavi plin in manganov oksid (IV):
Mn(NO3)2 → MnO2 + 2NO 2
Po dodajanju koncentrirane klorovodikove kisline produktom poleg plinastega klora dobimo vodo in manganov (II) klorid:
MnO2 + 4 HCl → MnCl2 + 2H2O + Cl 2
Klor reagira s sulfidno kislino, žveplo nastane kot oborina. Enačba procesa je naslednja:
Cl2 +H2S → 2HCl + S
Ker žveplo ne more tvoriti oborine z barijevim kloridom, je treba upoštevati, da lahko mešanica klora in vodikovega sulfida v prisotnosti molekul vode medsebojno deluje na naslednji način:
4Cl2 + H2S + 4H2O → 8HCl + H 2SO4
Zato žveplova kislina reagira z barijevim kloridom:
Н2SO4 + BaCl2 → BaSO4+ 2HCl
Pomembne točke
Vsi srednješolci ne vedo, kako se pridobiva aluminijev prah v industriji, kjer se uporablja. Najmanjše število praktičnih in laboratorijskih del, ki ostanejo pri šolskem tečaju kemije, negativno vpliva na praktične spretnosti šolarjev. Zato naloge v zvezi z agregatnim stanjem snovi, njeno barvo, značilnostmi povzročajo težave diplomantom, ki opravljajo enotni državni izpit iz kemije.
Pisci testov pogosto uporabljajo aluminijev oksid, katerega prah reagira z žveplom ali halogenom in tvori sulfid oziroma halogenid. Srednjošolci pogrešajo dejstvo, da se nastala sol hidrolizira v vodni raztopini, zato drugi del naloge opravijo napačno in izgubijo točke.
Povzetek
Zada bi se brez napak spopadli z vprašanji, ki se nanašajo na več transformacij anorganskih snovi, je treba imeti predstavo o kvalitativnih reakcijah na katione in anione, poznati pogoje za potek hidrolize, zapisati molekularne in ionske enačbe. Zaradi pomanjkanja praktičnih veščin vprašanja o zunanjih znakih interakcije snovi povzročajo težave.
