ბოლო წლებში მე-9 და მე-11 კლასების კურსდამთავრებულებს შორის შეიმჩნევა სტაბილური მოთხოვნის ტენდენცია ქიმიის გამოცდის ჩაბარებაზე. მიზეზი არის სამედიცინო და საინჟინრო უნივერსიტეტების მზარდი პოპულარობა, რომლებშიც ქიმია პროფილური გამოცდის როლს ასრულებს.
რელევანტურობა
იმისთვის, რომ იყვნენ კონკურენტუნარიანები განაცხადის შეტანისას, სტუდენტებმა უნდა აჩვენონ მაღალი დონის ცოდნა გამოცდაზე.
პრობლემები, რომლებშიც გოგირდის ფხვნილს ურევენ ჭარბი ალუმინის ფხვნილს, შემდეგ უმატებდნენ მჟავას, შემდეგ წყალს, განსაკუთრებით რთული იყო მომავალი ექიმებისა და ინჟინრებისთვის. აუცილებელია გამოთვლების გაკეთება, ერთ-ერთი ნივთიერების დადგენა და ასევე მიმდინარე რეაქციების განტოლებების შედგენა.
როგორ გადავჭრათ სხვა არაორგანულ ნაერთებთან შერეული ალუმინის ფხვნილის პრობლემები? მოდით უფრო დეტალურად ვისაუბროთ ამ საკითხზე.
პირველი მაგალითი
გოგირდის ფხვნილს ურევენ ალუმინის ფხვნილს, შემდეგ ნარევს აცხელებენ, ნივთიერებას ღებულობენამ რეაქციის შედეგი, მოთავსებულია წყალში. შედეგად მიღებული გაზი ორ ნაწილად იყოფა. ერთს ურევენ მარილმჟავას და ნატრიუმის ჰიდროქსიდის ხსნარს უმატებდნენ, სანამ ნალექი არ დაიშალა. რა ტრანსფორმაციები მოხდა? დაწერეთ განტოლება ყველა რეაქციისთვის, რომელიც შეესაბამება ამოცანაში აღწერილი გარდაქმნებს.
კითხვაზე პასუხი უნდა იყოს ოთხი განტოლება სტერეოქიმიური კოეფიციენტებით.
გოგირდის ფხვნილი შერეული ჭარბი ალუმინის ფხვნილით, რა ხდება? ნივთიერებები რეაგირებენ სქემის მიხედვით, სადაც საბოლოო პროდუქტი მარილია.
მიღებული ალუმინის სულფიდი წყლის გარემოში გადის ჰიდროლიზს. ვინაიდან ეს მარილი წარმოიქმნება სუსტი ფუძით (ალუმინის ჰიდროქსიდი) და სუსტი ჰიდროსულფიდური მჟავით, ხდება სრული ჰიდროლიზი. პროცესი წარმოქმნის უხსნად ფუძეს და აქროლად მჟავას.
ერთ-ერთი პროდუქტის, კერძოდ, ალუმინის ჰიდროქსიდის და მარილმჟავას ურთიერთქმედებისას ხდება იონგაცვლის რეაქცია.
იმის გათვალისწინებით, რომ ალუმინის ჰიდროქსიდს აქვს ამფოტერული (ორმაგი) ქიმიური თვისებები, ის ქმნის კომპლექსურ მარილს (ნატრიუმის ტეტრაჰიდროქსოალუმინატი) ნატრიუმის ჰიდროქსიდის ხსნართან ერთად.
მეორე მაგალითი
მოდით განვიხილოთ დავალების კიდევ ერთი მაგალითი, რომელიც გულისხმობს პირობაში აღნიშნული პროცესების ჩაწერას. ალუმინის ფხვნილი შერეულია იოდთან. დაამატეთ მცირე რაოდენობით წყალი. პროცესში მიღებულ ნაერთს ხსნიან წყალში, მას უმატებენ ჭარბი ამიაკის წყალს. ნალექი იფილტრება, კალცინირებულია. კალცინაციის ნარჩენებსემატება ნატრიუმის კარბონატი, ნარევს ერწყმის. ჩამოწერეთ ოთხი რეაქციის განტოლება აღწერილი პროცესების შესაბამისი სტერეოქიმიური კოეფიციენტებით.
რადგან ალუმინის ფხვნილი შერეულია იოდთან პრობლემის მდგომარეობის მიხედვით, მარტივი ნივთიერებების ურთიერთქმედების პირველ განტოლებას აქვს ფორმა:
2Al + 3I2=2AlI3
ამ რეაქციას ესაჭიროება მცირე რაოდენობით წყალი, რომელიც მითითებულია მდგომარეობაში.
შემდეგი ქიმიური რეაქცია ასახავს პირველ ეტაპზე მიღებული ალუმინის იოდიდის ურთიერთქმედებას ნატრიუმის ჰიდროქსიდთან:
AlI3 + 3NaOH=Al(OH)3 + 3NaI
რადგან ამ პროცესის პროდუქტი (ალუმინის ჰიდროქსიდი) ავლენს ფუძეებისთვის დამახასიათებელ თვისებებს, ის შედის იონგაცვლის რეაქციაში მჟავასთან, მარილით და წყალთან ერთად, მოქმედებს როგორც რეაქციის პროდუქტები:
Al(OH)3 + 3HCl=AlCl3 + 3H2O
ყველაზე დიდი სირთულე სკოლის მოსწავლეებისთვის პრობლემის გადაჭრაში, რომელშიც ალუმინის ფხვნილი ჩნდება, არის ბოლო რეაქცია. როდესაც ალუმინის ქლორიდი ურთიერთქმედებს ნატრიუმის კარბონატის წყალხსნართან სარეაქციო ნარევში, მიმდინარეობს მარილების ჰიდროლიზის პროცესი, რაც იწვევს ნატრიუმის ქლორიდის, ნახშირორჟანგის და ალუმინის ჰიდროქსიდის წარმოებას. რეაქცია ასე გამოიყურება:
2AlCl3 + 3Na2CO3 + 3H2 O=2Al(OH)3 + 3CO2 + 6NaCL
რა სირთულეები აქვთ სკოლის მოსწავლეებს
ზოგიერთ დავალებაში, ვარაუდობენ, რომ ფოსფორი ჭარბად იყო შერეულიალუმინის ფხვნილი. ამოხსნის ალგორითმი მსგავსია ორი წინა მაგალითის. პრობლემებს შორის, რომლებსაც კურსდამთავრებულები განიცდიან მსგავს დავალებებს, აღვნიშნავთ პირობების უყურადღებო კითხვას. მხედველობიდან მიტოვებული, მაგალითად, წყლის არსებობა რეაქციულ ნარევში, კურსდამთავრებულები ივიწყებენ ნარევში ჰიდროლიზის შესაძლებლობას, არასწორად წერენ პროცესის ქიმიურ განტოლებას. ყველას არ შეუძლია აღწეროს მოქმედებები ნივთიერებებთან: აორთქლება, გაფილტვრა, კალცინაცია, გამოწვა, შერწყმა, შედუღება. ფიზიკურ და ქიმიურ ურთიერთქმედებებს შორის განსხვავებების ცოდნის გარეშე, შეუძლებელია ამ ტიპის ამოცანების წარმატებით შესრულების იმედი.
მესამე მაგალითი
ანთება მანგანუმის (II) ნიტრატი. მიღებულ ყავისფერ მყარს დაამატეთ კონცენტრირებული მარილმჟავა. ამ პროცესში გამოთავისუფლებული აირი გადადის ჰიდროსულფიდის მჟავაში. როდესაც მიღებულ ხსნარს ემატება ბარიუმის ქლორიდი, შეინიშნება ნალექი. დაწერეთ აღწერილი გარდაქმნების შესაბამისი ოთხი ქიმიური განტოლება.
როდესაც კალცინდება, რამდენიმე პროდუქტი ერთდროულად უნდა წარმოიქმნას ერთი ნივთიერებისგან. შემოთავაზებულ პრობლემაში ყავისფერი აირი და მანგანუმის ოქსიდი (IV) მიიღება საწყისი ნიტრატიდან:
Mn(NO3)2 → MnO2 + 2NO 2
პროდუქტებში კონცენტრირებული მარილმჟავას დამატების შემდეგ, აირისებრი ქლორის გარდა, მიიღება წყალი, ასევე მანგანუმის (II) ქლორიდი:
MnO2 + 4 HCl → MnCl2 + 2H2O + Cl 2
ეს არის ქლორი, რომელიც რეაგირებს ჰიდროსულფიდ მჟავასთან, გოგირდი წარმოიქმნება ნალექის სახით. პროცესის განტოლება ასეთია:
Cl2 +H2S → 2HCl + S
რადგან გოგირდს არ შეუძლია წარმოქმნას ნალექი ბარიუმის ქლორიდთან, გასათვალისწინებელია, რომ ქლორის და წყალბადის სულფიდის ნარევი წყლის მოლეკულების თანდასწრებით შეიძლება ურთიერთქმედდეს შემდეგნაირად:
4Cl2 + H2S + 4H2O → 8HCl + H 2სო4
ამიტომ, გოგირდის მჟავა რეაგირებს ბარიუმის ქლორიდთან:
N2SO4 + BaCl2 → BaSO4+ 2HCl
მნიშვნელოვანი ქულები
ყველა საშუალო სკოლის მოსწავლემ არ იცის, როგორ იღებენ ალუმინის ფხვნილებს ინდუსტრიაში, სადაც იყენებენ მათ. სკოლის ქიმიის კურსზე დარჩენილი პრაქტიკული და ლაბორატორიული სამუშაოების მინიმალური რაოდენობა უარყოფითად აისახება სკოლის მოსწავლეების პრაქტიკულ უნარებზე. სწორედ ამიტომ, მატერიის მთლიან მდგომარეობასთან, მის ფერთან, დამახასიათებელ თავისებურებებთან დაკავშირებული ამოცანები სირთულეებს უქმნის კურსდამთავრებულებს, რომლებიც აბარებენ ერთიან სახელმწიფო გამოცდას ქიმიაში.
ხშირად, ტესტის ავტორები იყენებენ ალუმინის ოქსიდს, რომლის ფხვნილი რეაგირებს გოგირდთან ან ჰალოგენთან და შესაბამისად წარმოქმნის სულფიდს ან ჰალოგენს. საშუალო სკოლის მოსწავლეებს ენატრება ის ფაქტი, რომ მიღებული მარილი წყალხსნარში გადის ჰიდროლიზს, ამიტომ დავალების მეორე ნაწილს არასწორად ასრულებენ, კარგავენ ქულებს.
შეჯამება
კენარაორგანული ნივთიერებების რამდენიმე ტრანსფორმაციასთან დაკავშირებულ კითხვებს შეცდომების გარეშე გაუმკლავდეს, საჭიროა გქონდეთ წარმოდგენა ხარისხობრივ რეაქციებზე კატიონებსა და ანიონებზე, იცოდეთ ჰიდროლიზის მიმდინარეობის პირობები, დაწეროთ მოლეკულური და იონური განტოლებები. პრაქტიკული უნარების არარსებობის შემთხვევაში, ნივთიერებების ურთიერთქმედების გარეგნულ ნიშნებთან დაკავშირებული კითხვები იწვევს სირთულეს.
