ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีแนวโน้มว่าความต้องการสอบผ่านวิชาเคมีจะคงที่ในหมู่บัณฑิตเกรด 9 และ 11 เหตุผลก็คือความนิยมที่เพิ่มขึ้นของมหาวิทยาลัยทางการแพทย์และวิศวกรรมศาสตร์ ซึ่งวิชาเคมีทำหน้าที่เป็นข้อสอบ
ความเกี่ยวข้อง
เพื่อแข่งขันในการสมัคร นักเรียนต้องแสดงความรู้ในระดับสูงในการสอบ
ปัญหาที่ผงกำมะถันผสมกับผงอลูมิเนียมส่วนเกิน จากนั้นเติมกรด จากนั้นน้ำก็ยากเป็นพิเศษสำหรับแพทย์และวิศวกรในอนาคต จำเป็นต้องคำนวณ หาสารตัวใดตัวหนึ่ง และเขียนสมการสำหรับปฏิกิริยาต่อเนื่อง
แก้ปัญหาผงอลูมิเนียมผสมสารอนินทรีย์อื่นๆ อย่างไร? มาพูดถึงประเด็นนี้โดยละเอียดกันดีกว่า
ตัวอย่างแรก
ผงกำมะถันผสมกับผงอลูมิเนียมจากนั้นให้ความร้อนส่วนผสมที่ได้ในผลของปฏิกิริยานี้วางอยู่ในน้ำ ก๊าซที่เกิดขึ้นถูกแบ่งออกเป็นสองส่วน หนึ่งถูกผสมกับกรดไฮโดรคลอริก และสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ถูกเติมไปยังส่วนที่สองจนกระทั่งตะกอนละลาย มีการเปลี่ยนแปลงอะไรบ้าง? เขียนสมการสำหรับปฏิกิริยาทั้งหมดที่สอดคล้องกับการแปลงที่อธิบายไว้ในงาน
คำตอบของคำถามควรเป็นสี่สมการที่มีสัมประสิทธิ์เคมีสเตอริโอ
ผงกำมะถันผสมผงอลูมิเนียมส่วนเกิน จะเกิดอะไรขึ้น? สารจะทำปฏิกิริยาตามแบบแผน โดยผลิตภัณฑ์สุดท้ายคือเกลือ
อะลูมิเนียมซัลไฟด์ที่เกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมทางน้ำได้รับการไฮโดรไลซิส เนื่องจากเกลือนี้เกิดจากเบสอ่อน (อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์) และกรดไฮโดรซัลไฟด์ที่อ่อน จึงเกิดการไฮโดรไลซิสอย่างสมบูรณ์ กระบวนการนี้ทำให้เกิดเบสที่ไม่ละลายน้ำและกรดระเหย
ปฏิกิริยาระหว่างผลิตภัณฑ์อย่างใดอย่างหนึ่ง คือ อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์กับกรดไฮโดรคลอริก จะเกิดปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนไอออน
เนื่องจากอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์มีคุณสมบัติทางเคมีแอมโฟเทอริก (สองเท่า) จึงเกิดเกลือเชิงซ้อน (โซเดียมเตตระไฮดรอกโซอะลูมิเนต) ที่มีสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์
ตัวอย่างที่สอง
ลองพิจารณาอีกตัวอย่างหนึ่งของงานที่เกี่ยวข้องกับการเขียนกระบวนการที่กล่าวถึงในเงื่อนไข ผงอลูมิเนียมผสมกับไอโอดีน เติมน้ำเล็กน้อย สารประกอบที่ได้จากกระบวนการจะละลายในน้ำโดยเติมน้ำแอมโมเนียส่วนเกินลงไป ตะกอนจะถูกกรองออกเผา สู่สารตกค้างจากการเผาโซเดียมคาร์บอเนตถูกเติมส่วนผสมจะถูกหลอมรวม เขียนสมการปฏิกิริยาสี่สมการด้วยสัมประสิทธิ์สเตอริโอเคมีที่สอดคล้องกับกระบวนการที่อธิบายไว้
เนื่องจากผงอะลูมิเนียมผสมกับไอโอดีนตามสภาวะของปัญหา สมการแรกสำหรับปฏิกิริยาของสารอย่างง่ายจึงมีรูปแบบดังนี้
2Al + 3I2=2AlI3
ปฏิกิริยานี้ต้องใช้น้ำปริมาณเล็กน้อยซึ่งระบุไว้ในสภาพ
ปฏิกิริยาเคมีต่อไปนี้สะท้อนปฏิกิริยาของอะลูมิเนียมไอโอไดด์ที่ได้รับในระยะแรกกับโซเดียมไฮดรอกไซด์:
AlI3 + 3NaOH=Al(OH)3 + 3NaI
เนื่องจากผลิตภัณฑ์ของกระบวนการนี้ (อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์) แสดงคุณสมบัติทั่วไปของเบส จึงเข้าสู่ปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนไอออนกับกรด เกลือ และน้ำที่ทำหน้าที่เป็นผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยา:
Al(OH)3 + 3HCl=AlCl3 + 3H2O
ความยากที่สุดสำหรับเด็กนักเรียนในการแก้ปัญหาที่ผงอลูมิเนียมปรากฏขึ้นคือปฏิกิริยาสุดท้าย เมื่ออะลูมิเนียมคลอไรด์ทำปฏิกิริยากับสารละลายโซเดียมคาร์บอเนตที่เป็นน้ำในส่วนผสมของปฏิกิริยา กระบวนการไฮโดรไลซิสของเกลือจะดำเนินการ นำไปสู่การผลิตโซเดียมคลอไรด์ คาร์บอนไดออกไซด์ และอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ ปฏิกิริยามีลักษณะดังนี้:
2AlCl3 + 3Na2CO3 + 3H2 O=2Al(OH)3 + 3CO2 + 6NaCL
นักเรียนมีปัญหาอะไร
ในบางงาน สันนิษฐานว่าฟอสฟอรัสผสมกันมากเกินไปผงอลูมิเนียม อัลกอริธึมของโซลูชันคล้ายกับสองตัวอย่างก่อนหน้านี้ ในบรรดาปัญหาที่ผู้สำเร็จการศึกษาประสบในงานมอบหมายดังกล่าว เราสังเกตการอ่านเงื่อนไขโดยไม่ตั้งใจ ออกจากสายตาเช่นการปรากฏตัวของน้ำในส่วนผสมของปฏิกิริยาผู้สำเร็จการศึกษาลืมเกี่ยวกับความเป็นไปได้ของการไฮโดรไลซิสในส่วนผสมเขียนสมการทางเคมีของกระบวนการอย่างไม่ถูกต้อง ไม่ใช่ทุกคนที่สามารถอธิบายการกระทำด้วยสารได้ เช่น การระเหย การกรอง การเผา การคั่ว การหลอมเหลว การเผาผนึก โดยไม่ทราบความแตกต่างระหว่างปฏิกิริยาทางกายภาพและทางเคมี เป็นไปไม่ได้ที่จะนับความสำเร็จของงานประเภทนี้
ตัวอย่างที่สาม
จุดไฟแมงกานีส (II) ไนเตรต. เติมกรดไฮโดรคลอริกเข้มข้นลงในของแข็งสีน้ำตาลที่ได้ ก๊าซที่ถูกปลดปล่อยในกระบวนการนี้จะถูกส่งผ่านกรดไฮโดรซัลไฟด์ เมื่อเติมแบเรียมคลอไรด์ลงในสารละลายที่ได้ จะสังเกตเห็นการตกตะกอน เขียนสมการเคมีสี่สมการที่สอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงที่อธิบายไว้
เมื่อเผาแล้วควรสร้างผลิตภัณฑ์หลายอย่างจากสารเดียวในคราวเดียว ในปัญหาที่เสนอ ก๊าซสีน้ำตาลและแมงกานีสออกไซด์ (IV) ได้มาจากไนเตรตเริ่มต้น:
Mn(NO3)2 → MnO2 + 2NO 2
หลังจากเติมกรดไฮโดรคลอริกเข้มข้นลงในผลิตภัณฑ์แล้ว นอกจากคลอรีนที่เป็นก๊าซแล้ว ยังได้น้ำ เช่นเดียวกับแมงกานีส (II) คลอไรด์:
MnO2 + 4 HCl → MnCl2 + 2H2O + Cl 2
คลอรีนที่ทำปฏิกิริยากับกรดไฮโดรซัลไฟด์ กำมะถันจะก่อตัวเป็นตะกอน สมการกระบวนการมีดังนี้:
Cl2 +H2S → 2HCl + S
เนื่องจากกำมะถันไม่สามารถตกตะกอนด้วยแบเรียมคลอไรด์ จึงต้องคำนึงว่าส่วนผสมของคลอรีนและไฮโดรเจนซัลไฟด์ต่อหน้าโมเลกุลของน้ำสามารถโต้ตอบได้ดังนี้:
4Cl2 + H2S + 4H2O → 8HCl + H 2SO4
ดังนั้น กรดซัลฟิวริกทำปฏิกิริยากับแบเรียมคลอไรด์:
Н2SO4 + BaCl2 → BaSO4+ 2HCl
จุดสำคัญ
ไม่ใช่นักเรียนมัธยมปลายทุกคนที่รู้ว่าได้รับผงอลูมิเนียมมาอย่างไรในอุตสาหกรรมที่ใช้ จำนวนงานภาคปฏิบัติและห้องปฏิบัติการขั้นต่ำที่เหลืออยู่ในหลักสูตรเคมีของโรงเรียนมีผลกระทบด้านลบต่อทักษะการปฏิบัติของเด็กนักเรียน นั่นคือเหตุผลที่งานที่เกี่ยวข้องกับสถานะรวมของสสาร สี และคุณลักษณะเฉพาะทำให้เกิดปัญหาสำหรับผู้สำเร็จการศึกษาที่สอบเคมีแบบรวมเป็นหนึ่ง
บ่อยครั้ง ผู้เขียนทดสอบใช้อะลูมิเนียมออกไซด์ ซึ่งผงที่ทำปฏิกิริยากับกำมะถันหรือฮาโลเจน ก่อตัวขึ้นตามลำดับ ซัลไฟด์หรือเฮไลด์ นักเรียนมัธยมปลายคิดถึงความจริงที่ว่าเกลือที่ได้นั้นผ่านการไฮโดรไลซิสในสารละลายที่เป็นน้ำ ดังนั้นพวกเขาจึงทำงานส่วนที่สองอย่างไม่ถูกต้อง ทำให้เสียคะแนน
สรุป
ถึงเพื่อรับมือโดยไม่มีข้อผิดพลาดกับคำถามเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงหลายอย่างของสารอนินทรีย์ จำเป็นต้องมีแนวคิดเกี่ยวกับปฏิกิริยาเชิงคุณภาพต่อไพเพอร์และแอนไอออน เพื่อทราบเงื่อนไขสำหรับกระบวนการไฮโดรไลซิส เขียนสมการโมเลกุลและไอออนิก ในกรณีที่ขาดทักษะการปฏิบัติ คำถามเกี่ยวกับสัญญาณภายนอกของปฏิกิริยาของสารทำให้เกิดปัญหา