Соңғы жылдары 9-11-сынып түлектері арасында химия пәнінен емтихан тапсыруға тұрақты сұраныс үрдісі байқалуда. Мұның себебі - химия профильдік емтихан ретінде әрекет ететін медициналық және инженерлік университеттердің танымалдылығы.
Өзектілігі
Өтінім беру кезінде бәсекеге қабілетті болу үшін студенттер емтиханда жоғары білім деңгейін көрсетуі керек.
Күкірт ұнтағын артық алюминий ұнтағымен араластырып, содан кейін қышқыл қосып, кейін суды қосқандағы мәселелер болашақ дәрігерлер мен инженерлерге әсіресе қиын болды. Есептеулерді жүргізу, заттардың бірін анықтау, сонымен қатар жүріп жатқан реакциялардың теңдеулерін құру қажет.
Басқа бейорганикалық қосылыстармен араласқан алюминий ұнтағына арналған есептерді қалай шешуге болады? Бұл мәселеге толығырақ тоқталайық.
Бірінші мысал
Күкірт ұнтағын алюминий ұнтағымен араластырды, содан кейін қоспаны қыздырды, алынған затбұл реакцияның нәтижесі суға орналастырылған. Алынған газ екі бөлікке бөлінді. Біреуін тұз қышқылымен араластырып, екіншісіне натрий гидроксиді ерітіндісін тұнба ерігенше қосты. Қандай өзгерістер болды? Тапсырмада сипатталған түрлендірулерге сәйкес барлық реакциялардың теңдеулерін жазыңыз.
Сұраққа жауап стереохимиялық коэффициенттері бар төрт теңдеу болуы керек.
Артық алюминий ұнтағымен араласқан күкірт ұнтағы, не болады? Заттар схемаға сәйкес әрекет етеді, мұнда соңғы өнім тұз болады.
Алюминий сульфиді су ортасында гидролизден өтеді. Бұл тұз әлсіз негізден (алюминий гидроксиді) және әлсіз гидросульфид қышқылынан түзілетіндіктен, толық гидролиз жүреді. Процесс ерімейтін негіз мен ұшпа қышқылды түзеді.
Өнімдердің бірінің, атап айтқанда алюминий гидроксидінің тұз қышқылымен әрекеттесуінде ион алмасу реакциясы жүреді.
Алюминий гидроксидінің амфотерлік (қос) химиялық қасиетке ие екенін ескерсек, ол натрий гидроксиді ерітіндісімен күрделі тұз (натрий тетрагидроксоалюминаты) түзеді.
Екінші мысал
Шартта айтылған процестерді жазуды қамтитын тапсырманың тағы бір мысалын қарастырайық. Алюминий ұнтағы йодпен араласады. Аз мөлшерде су қосыңыз. Процессте алынған қосылыс суда ерітіледі, оған аммиак суының артық мөлшері қосылады. Тұнба сүзіледі, күйдіріледі. Кальцинациядан қалған қалдыққанатрий карбонаты қосылады, қоспасы балқытылады. Сипатталған процестерге сәйкес келетін стереохимиялық коэффициенттері бар төрт реакция теңдеуін жазыңыз.
Алюминий ұнтағын есеп шартына сәйкес йодпен араластыратындықтан, жай заттардың өзара әрекеттесуінің бірінші теңдеуі келесідей болады:
2Al + 3I2=2AlI3
Бұл реакция шартта айтылған аз мөлшерде суды қажет етеді.
Келесі химиялық реакция бірінші кезеңде алынған алюминий йодидінің натрий гидроксидімен әрекеттесуін көрсетеді:
AlI3 + 3NaOH=Al(OH)3 + 3NaI
Бұл процестің өнімі (алюминий гидроксиді) негіздерге тән қасиеттерді көрсететіндіктен, қышқылмен ион алмасу реакциясына түседі, тұз және су реакция өнімі ретінде әрекет етеді:
Al(OH)3 + 3HCl=AlCl3 + 3H2O
Алюминий ұнтағы пайда болатын мәселені шешуде мектеп оқушылары үшін ең үлкен қиындық соңғы реакция болып табылады. Алюминий хлориді реакциялық қоспадағы натрий карбонатының сулы ерітіндісімен әрекеттескенде тұздардың гидролизі процесі жүріп, натрий хлориді, көмірқышқыл газы және алюминий гидроксиді түзіледі. Реакция былай көрінеді:
2AlCl3 + 3Na2CO3 + 3H2 O=2Al(OH)3 + 3CO2 + 6NaCL
Мектеп оқушыларында қандай қиындықтар бар
Кейбір тапсырмаларда фосфор шамадан тыс араласқан деп болжанадыалюминий ұнтағы. Шешім алгоритмі алдыңғы екі мысалға ұқсас. Түлектердің мұндай тапсырмаларды орындау кезінде кездесетін проблемаларының ішінде біз шарттарды мұқият оқымағанымызды атап өтеміз. Мысалы, реакциялық қоспада судың болуын назардан тыс қалдырып, бітірушілер қоспада гидролиз болу мүмкіндігін ұмытады, процестің химиялық теңдеуін қате жазады. Әркім заттармен әрекетті сипаттай алмайды: булану, сүзу, күйдіру, қуыру, балқыту, агломерация. Физикалық және химиялық әрекеттесулердің айырмашылығын білмейінше, мұндай тапсырмалардың сәтті орындалатынына сену мүмкін емес.
Үшінші мысал
Марганец (II) нитратын тұтандыру. Алынған қоңыр түсті қатты затқа концентрлі тұз қышқылын қосыңыз. Бұл процесте бөлінген газ гидросульфид қышқылы арқылы өтеді. Алынған ерітіндіге барий хлоридін қосқанда тұндыру байқалады. Сипатталған түрлендірулерге сәйкес төрт химиялық теңдеу жазыңыз.
Күйдірілген кезде бір заттан бірден бірнеше өнім түзілуі керек. Ұсынылған мәселеде бастапқы нитраттан қоңыр газ және марганец оксиді (IV) алынады:
Mn(NO3)2 → MnO2 + 2NO 2
Өнімдерге концентрлі тұз қышқылын қосқаннан кейін газ тәрізді хлордан басқа су, сонымен қатар марганец (II) хлориді алынады:
MnO2 + 4 HCl → MnCl2 + 2H2O + Cl 2
Бұл хлор сульфид қышқылымен әрекеттеседі, күкірт тұнба түрінде түзіледі. Процесс теңдеуі келесідей:
Cl2 +H2S → 2HCl + S
Күкірт барий хлоридімен тұнба түзе алмайтындықтан, хлор мен күкіртсутек қоспасы су молекулаларының қатысуымен келесідей әрекеттесе алатынын ескеру қажет:
4Cl2 + H2S + 4H2O → 8HCl + H 2SO4
Сондықтан күкірт қышқылы барий хлоридімен әрекеттеседі:
Н2SO4 + BaCl2 → BaSO4+ 2HCl
Маңызды ұпайлар
Алюминий ұнтақтарының өндірісте қалай алынатынын, қай жерде қолданылатынын жоғары сынып оқушыларының бәрі біле бермейді. Мектептегі химия курсында қалған практикалық және зертханалық жұмыстардың ең аз саны мектеп оқушыларының практикалық дағдыларына кері әсерін тигізеді. Сондықтан да химиядан мемлекеттік бірыңғай емтихан тапсыратын түлектерге заттардың жиынтық күйіне, оның түсіне, өзіне тән белгілеріне байланысты тапсырмалар қиындық туғызады.
Көбінесе сынаушылар ұнтағы күкіртпен немесе галогенмен әрекеттесетін, сәйкесінше сульфид немесе галоген түзетін алюминий оксидін пайдаланады. Жоғары сынып оқушылары алынған тұздың сулы ерітіндіде гидролизге түсетінін сағынады, сондықтан олар тапсырманың екінші бөлігін қате орындап, ұпай жоғалтады.
Қорытынды
Кімгебейорганикалық заттардың бірнеше түрленуіне қатысты сұрақтарды қатесіз шешу үшін катиондар мен аниондарға сапалық реакциялар туралы түсінік болуы, гидролиздің жүру шарттарын білу, молекулалық және иондық теңдеулерді жазу қажет. Практикалық дағдылар болмаған жағдайда заттардың өзара әрекеттесуінің сыртқы белгілеріне қатысты сұрақтар қиындық тудырады.
