در سالهای اخیر روند تقاضای پایدار برای قبولی در آزمون شیمی در بین فارغ التحصیلان پایه نهم و یازدهم مشاهده شده است. دلیل آن محبوبیت روزافزون دانشگاه های پزشکی و مهندسی است که در آنها شیمی به عنوان یک آزمون پروفایل عمل می کند.
ارتباط
برای رقابتی بودن در هنگام درخواست، دانش آموزان باید سطح دانش بالایی را در امتحان نشان دهند.
مشکلاتی که در آن پودر گوگرد با مقدار زیادی پودر آلومینیوم مخلوط می شد، سپس اسید اضافه می شد، سپس آب، مخصوصاً برای پزشکان و مهندسان آینده دشوار بود. باید محاسبات انجام داد، یکی از مواد را تعیین کرد و همچنین برای واکنش‌های در حال انجام معادلاتی تهیه کرد.
چگونه مشکلات پودر آلومینیوم مخلوط شده با سایر ترکیبات معدنی را حل کنیم؟ بیایید در مورد این موضوع با جزئیات بیشتر صحبت کنیم.
نمونه اول
پودر گوگرد با پودر آلومینیوم مخلوط شد، سپس مخلوط حرارت داده شد، ماده به دست آمدنتیجه این واکنش در آب قرار می گیرد. گاز حاصل به دو قسمت تقسیم شد. یکی با اسید کلریدریک مخلوط شد و محلول هیدروکسید سدیم به دومی اضافه شد تا رسوب حل شود. چه تحولاتی رخ داد؟ معادلات تمام واکنش های مربوط به تبدیل های شرح داده شده در کار را بنویسید.
پاسخ سوال باید چهار معادله با ضرایب استریوشیمیایی باشد.
پودر گوگرد مخلوط با پودر آلومینیوم اضافی، چه اتفاقی می افتد؟ مواد بر اساس این طرح واکنش نشان می دهند، جایی که محصول نهایی نمک است.
سولفید آلومینیوم حاصل در محیط آبی تحت هیدرولیز قرار می گیرد. از آنجایی که این نمک از یک باز ضعیف (هیدروکسید آلومینیوم) و یک اسید هیدروسولفید ضعیف تشکیل می شود، هیدرولیز کامل اتفاق می افتد. این فرآیند یک باز نامحلول و یک اسید فرار تولید می کند.
در برهمکنش یکی از محصولات، یعنی هیدروکسید آلومینیوم با اسید کلریدریک، واکنش تبادل یونی رخ می دهد.
با توجه به اینکه هیدروکسید آلومینیوم دارای خواص شیمیایی آمفوتریک (دوگانه) است، نمک پیچیده ای (سدیم تتراهیدروکسوآلومینات) با محلول هیدروکسید سدیم تشکیل می دهد.
مثال دوم
بیایید مثال دیگری از کار را در نظر بگیریم که شامل نوشتن فرآیندهای ذکر شده در شرط است. پودر آلومینیوم با ید مخلوط می شود. مقدار کمی آب اضافه کنید. ترکیب به دست آمده در این فرآیند در آب حل می شود و مقدار زیادی آب آمونیاک به آن اضافه می شود. رسوب فیلتر شده، کلسینه می شود. به باقی مانده از کلسینهکربنات سدیم اضافه می شود، مخلوط ذوب می شود. چهار معادله واکنش با ضرایب استریوشیمیایی مربوط به فرآیندهای توصیف شده را بنویسید.
از آنجایی که پودر آلومینیوم با توجه به شرایط مسئله با ید مخلوط می شود، اولین معادله برای برهمکنش مواد ساده به این شکل است:
2Al + 3I2=2AlI3
این واکنش به مقدار کمی آب نیاز دارد که در شرایط ذکر شده است.
واکنش شیمیایی زیر برهمکنش یدید آلومینیوم به دست آمده در مرحله اول با هیدروکسید سدیم را منعکس می کند:
AlI3 + 3NaOH=Al(OH)3 + 3NaI
از آنجایی که محصول این فرآیند (هیدروکسید آلومینیوم) خواص معمولی بازها را نشان می دهد، وارد یک واکنش تبادل یونی با اسید، نمک و آب به عنوان محصولات واکنش می شود:
Al(OH)3 + 3HCl=AlCl3 + 3H2O
بزرگترین مشکل دانش‌آموزان در حل مشکلی که در آن پودر آلومینیوم ظاهر می‌شود، آخرین واکنش است. هنگامی که کلرید آلومینیوم با محلول آبی کربنات سدیم در مخلوط واکنش برهمکنش می کند، فرآیند هیدرولیز نمک ها ادامه می یابد و منجر به تولید کلرید سدیم، دی اکسید کربن و هیدروکسید آلومینیوم می شود. واکنش به این شکل است:
2AlCl3 + 3Na2CO3 + 3H2 O=2Al(OH)3 + 3CO2 + 6NaCL
دانش آموزان چه مشکلاتی دارند
در برخی از کارها، فرض بر این است که فسفر بیش از حد مخلوط شده است.پودر آلومینیوم الگوریتم حل مشابه دو مثال قبلی است. از جمله مشکلاتی که فارغ التحصیلان در چنین تکالیفی با آن مواجه می شوند، به مطالعه بی توجهی از شرایط اشاره می کنیم. به عنوان مثال، وجود آب در مخلوط واکنش را دور از چشم قرار می دهیم، فارغ التحصیلان امکان هیدرولیز در مخلوط را فراموش می کنند، معادله شیمیایی فرآیند را به اشتباه می نویسند. همه نمی توانند اعمال مواد را توصیف کنند: تبخیر، فیلتر کردن، کلسینه کردن، برشته کردن، همجوشی، تف جوشی. بدون دانستن تفاوت‌های بین فعل و انفعالات فیزیکی و شیمیایی، نمی‌توان روی انجام موفقیت‌آمیز وظایفی از این دست حساب کرد.
نمونه سوم
نیترات منگنز (II) را مشتعل کنید. اسید کلریدریک غلیظ را به جامد قهوه ای به دست آمده اضافه کنید. گاز آزاد شده در این فرآیند از هیدروسولفید اسید عبور می کند. هنگامی که کلرید باریم به محلول حاصل اضافه می شود، رسوب مشاهده می شود. چهار معادله شیمیایی مربوط به تبدیل های توصیف شده را بنویسید.
هنگامی که کلسینه می شود، باید چندین محصول همزمان از یک ماده تشکیل شود. در مسئله پیشنهادی، گاز قهوه ای و اکسید منگنز (IV) از نیترات اولیه بدست می آید:
Mn(NO3)2 → MnO2 + ۲NO 2
پس از افزودن اسید کلریدریک غلیظ به محصولات، علاوه بر کلر گازی، آب و همچنین کلرید منگنز (II) به دست می آید:
MnO2 + 4 HCl → MnCl2 + 2H2O + Cl 2
این کلر است که با هیدروسولفید اسید واکنش می دهد، گوگرد به صورت رسوب تشکیل می شود. معادله فرآیند به شرح زیر است:
Cl2 +H2S → 2HCl + S
از آنجایی که گوگرد قادر به تشکیل رسوب با کلرید باریم نیست، باید در نظر گرفت که مخلوطی از کلر و سولفید هیدروژن در حضور مولکول‌های آب می‌تواند به صورت زیر برهمکنش داشته باشد:
4Cl2 + H2S + 4H2O → 8HCl + H 2SO4
بنابراین، اسید سولفوریک با کلرید باریم واکنش می دهد:
Н2SO4 + BaCl2 → BaSO4+ 2HCl
نکات مهم
همه دانش آموزان دبیرستانی نمی دانند پودر آلومینیوم چگونه در صنعت به دست می آید، جایی که از آنها استفاده می شود. حداقل کار عملی و آزمایشگاهی باقی مانده در درس شیمی مدرسه بر مهارت های عملی دانش آموزان تأثیر منفی دارد. به همین دلیل است که وظایف مربوط به حالت کل ماده، رنگ آن، ویژگی های مشخصه آن، برای فارغ التحصیلانی که در آزمون دولتی واحد شیمی شرکت می کنند، با مشکل مواجه می شوند.
اغلب، آزمایش نویسان از اکسید آلومینیوم استفاده می کنند، پودر آن با گوگرد یا هالوژن واکنش می دهد و به ترتیب سولفید یا هالید تشکیل می دهد. دانش آموزان دبیرستانی این واقعیت را از دست می دهند که نمک حاصل در یک محلول آبی تحت هیدرولیز قرار می گیرد، بنابراین قسمت دوم کار را اشتباه انجام می دهند و امتیاز خود را از دست می دهند.
جمع بندی
بهبرای مقابله بدون خطا با سؤالات مربوط به چندین تبدیل مواد معدنی، لازم است ایده ای از واکنش های کیفی به کاتیون ها و آنیون ها داشته باشیم، شرایط جریان هیدرولیز را بدانیم، معادلات مولکولی و یونی را بنویسیم. در غیاب مهارت های عملی، سؤالات مربوط به علائم بیرونی برهمکنش مواد باعث مشکل می شود.
