مهام امتحان الدولة الموحدة في الكيمياء من 2. المشكلة C2 في امتحان الدولة الموحدة في الكيمياء
ناقشنا الخوارزمية العامة لحل المشكلة رقم 35 (C5). حان الوقت لإلقاء نظرة على أمثلة محددة ونقدم لك مجموعة مختارة من المشكلات التي يمكنك حلها بنفسك.
مثال 2. تتطلب الهدرجة الكاملة لـ 5.4 جم من بعض الألكاين 4.48 لترًا من الهيدروجين (n.s.) حدد الصيغة الجزيئية لهذا الألكاين.
حل. سنتصرف وفقا للخطة العامة. افترض أن جزيء ألكاين غير معروف يحتوي على ذرات كربون n. الصيغة العامة للسلسلة المتماثلة C n H 2n-2. تتم هدرجة الألكينات وفقًا للمعادلة:
C n H 2n-2 + 2H 2 = C n H 2n+2.
يمكن إيجاد كمية الهيدروجين المتفاعلة باستخدام الصيغة n = V/Vm. في هذه الحالة، ن = 4.48/22.4 = 0.2 مول.
توضح المعادلة أن 1 مول من الألكاين يضيف 2 مول من الهيدروجين (تذكر ذلك في بيان المشكلة الذي نتحدث عنه مكتملالهدرجة)، وبالتالي، n(C n H 2n-2) = 0.1 مول.
بناءً على كتلة الألكاين وكميته، نجد كتلته المولية: M(C n H 2n-2) = m(الكتلة)/n(الكمية) = 5.4/0.1 = 54 (جم/مول).
الوزن الجزيئي النسبي للألكاين هو مجموع n الكتل الذرية للكربون و2n-2 الكتل الذرية للهيدروجين. نحصل على المعادلة:
12ن + 2ن - 2 = 54.
نحل المعادلة الخطية فنحصل على: n = 4. صيغة الألكاين: C 4 H 6.
إجابة: ج 4 ح 6 .
أود أن ألفت الانتباه إلى نقطة واحدة مهمة: الصيغة الجزيئية C 4 H 6 تتوافق مع العديد من الأيزومرات، بما في ذلك اثنين من الألكينات (butyn-1 وbutyn-2). وبناء على هذه المشاكل، لن نتمكن من تحديد الصيغة الهيكلية للمادة قيد الدراسة بشكل لا لبس فيه. ومع ذلك، في هذه الحالة هذا غير مطلوب!
مثال 3. عند حرق 112 لترًا من ألكان حلقي غير معروف في كمية زائدة من الأكسجين، يتم تكوين 336 لترًا من ثاني أكسيد الكربون. إنشاء الصيغة الهيكلية للألكان الحلقي.
حل. الصيغة العامة للسلسلة المتجانسة من الألكانات الحلقية: C n H 2n. مع الاحتراق الكامل للألكانات الحلقية، كما هو الحال مع احتراق أي هيدروكربونات، يتكون ثاني أكسيد الكربون والماء:
C n H 2n + 1.5n O 2 = n CO 2 + n H 2 O.
يرجى ملاحظة: المعاملات في معادلة التفاعل في هذه الحالة تعتمد على n!
أثناء التفاعل، تم تكوين 336/22.4 = 15 مول من ثاني أكسيد الكربون. 112/22.4 = 5 مول من الهيدروكربون دخل التفاعل.
مزيد من المنطق واضح: إذا تم تكوين 15 مولًا من ثاني أكسيد الكربون لكل 5 مولات من الألكان الحلقي، فإن 15 جزيءًا من ثاني أكسيد الكربون يتكون لكل 5 جزيئات من الهيدروكربون، أي أن جزيء ألكان حلقي واحد ينتج 3 جزيئات ثاني أكسيد الكربون. وبما أن كل جزيء من أول أكسيد الكربون (IV) يحتوي على ذرة كربون واحدة، يمكننا أن نستنتج: يحتوي جزيء ألكان حلقي واحد على 3 ذرات كربون.
الخلاصة: ن = 3، صيغة الألكان الحلقي - C 3 H 6.
كما ترون، فإن حل هذه المشكلة لا "يتناسب" مع الخوارزمية العامة. لم نبحث عن الكتلة المولية للمركب هنا، ولم نقم بإنشاء أي معادلة. وفقًا للمعايير الرسمية، فإن هذا المثال لا يشبه المشكلة القياسية C5. لكنني أكدت بالفعل أعلاه أنه من المهم عدم حفظ الخوارزمية، ولكن لفهم معنى الإجراءات التي يتم تنفيذها. إذا فهمت المعنى، فستتمكن بنفسك من إجراء تغييرات على المخطط العام في امتحان الدولة الموحدة واختيار الحل الأكثر عقلانية.
هناك "غرابة" أخرى في هذا المثال: من الضروري العثور ليس فقط على الصيغة الجزيئية، ولكن أيضًا على الصيغة الهيكلية للمركب. في المهمة السابقة لم نتمكن من القيام بذلك، ولكن في هذا المثال - من فضلك! والحقيقة هي أن الصيغة C 3 H 6 تتوافق مع أيزومر واحد فقط - السيكلوبروبان.
إجابة: البروبان الحلقي.
مثال 4. تم تسخين 116 جم من بعض الألدهيدات المشبعة لمدة طويلة باستخدام محلول الأمونيا من أكسيد الفضة. أنتج التفاعل 432 جم من الفضة المعدنية. تحديد الصيغة الجزيئية للألدهيد.
حل. الصيغة العامة للسلسلة المتجانسة من الألدهيدات المشبعة هي: C n H 2n+1 COH. تتأكسد الألدهيدات بسهولة إلى الأحماض الكربوكسيلية، على وجه الخصوص، تحت تأثير محلول الأمونيا من أكسيد الفضة:
C n H 2n+1 COOH + Ag 2 O = C n H 2n+1 COOH + 2 Ag.
ملحوظة. في الواقع، يتم وصف التفاعل بمعادلة أكثر تعقيدًا. عند إضافة Ag 2 O إلى محلول الأمونيا المائي، يتم تشكيل مركب معقد OH - هيدروكسيد الفضة ثنائي الأمين. هذا المركب هو الذي يعمل كعامل مؤكسد. أثناء التفاعل، يتكون ملح الأمونيوم من حمض كربوكسيلي:
C n H 2n+1 COH + 2OH = C n H 2n+1 COONH 4 + 2Ag + 3NH 3 + H 2 O.
نقطة أخرى مهمة! لا يتم وصف أكسدة الفورمالديهايد (HCOH) بالمعادلة المعطاة. عندما يتفاعل HCOH مع محلول أمونيا من أكسيد الفضة، يتم إطلاق 4 مولات من Ag لكل 1 مول من الألدهيد:
HCOH + 2Ag2O = CO2 + H2O + 4Ag.
كن حذرًا عند حل المشكلات التي تتضمن أكسدة مركبات الكربونيل!
دعنا نعود إلى مثالنا. بناءً على كتلة الفضة المتحررة، يمكنك إيجاد كمية هذا المعدن: n(Ag) = m/M = 432/108 = 4 (mol). وفقًا للمعادلة، يتم تكوين 2 مول من الفضة لكل 1 مول من الألدهيد، وبالتالي، n(ألدهيد) = 0.5n(Ag) = 0.5*4 = 2 مول.
الكتلة المولية للألدهيد = 116/2 = 58 جم/مول. حاول القيام بالخطوات التالية بنفسك: تحتاج إلى إنشاء معادلة وحلها واستخلاص النتائج.
إجابة: ج 2 ح 5 كوه.
مثال 5. عندما يتفاعل 3.1 جم من أمين أولي معين مع كمية كافية من HBr، يتكون 11.2 جم من الملح. تحديد صيغة الأمين.
حل. الأمينات الأولية (C n H 2n + 1 NH 2) عند تفاعلها مع الأحماض تشكل أملاح الألكيلامونيوم:
С n H 2n+1 NH 2 + HBr = [С n H 2n+1 NH 3 ] + Br - .
لسوء الحظ، بناءً على كتلة الأمين والملح المتكون، لن نتمكن من العثور على كمياتهما (نظرًا لأن الكتل المولية غير معروفة). دعونا نتخذ طريقا مختلفا. دعونا نتذكر قانون حفظ الكتلة: m(amine) + m(HBr) = m(salt)، لذلك m(HBr) = m(salt) - m(amine) = 11.2 - 3.1 = 8.1.
انتبه إلى هذه التقنية، والتي تُستخدم غالبًا عند حل C 5. حتى لو لم يتم ذكر كتلة الكاشف بشكل صريح في بيان المشكلة، يمكنك محاولة العثور عليها من كتل المركبات الأخرى.
لذا، فقد عدنا إلى المسار الصحيح باستخدام الخوارزمية القياسية. بناءً على كتلة بروميد الهيدروجين، نجد الكمية n(HBr) = n(amine)، M(amine) = 31 جم/مول.
إجابة: CH 3 NH 2 .
مثال 6. كمية معينة من الألكين X، عند التفاعل مع فائض من الكلور، تشكل 11.3 جم من ثنائي كلوريد، وعند التفاعل مع فائض من البروم، 20.2 جم من ثنائي بروميد. تحديد الصيغة الجزيئية لـ X.
حل. تضيف الألكينات الكلور والبروم لتكوين مشتقات ثنائي الهالوجين:
C n H 2n + Cl 2 = C n H 2n Cl 2،
C n H 2n + Br 2 = C n H 2n Br 2.
في هذه المسألة، من غير المجدي محاولة العثور على كمية ثاني كلوريد أو ثنائي بروميد (كتلتها المولية غير معروفة) أو كمية الكلور أو البروم (كتلتها غير معروفة).
نحن نستخدم تقنية واحدة غير قياسية. الكتلة المولية لـ C n H 2n Cl 2 هي 12n + 2n + 71 = 14n + 71. M(C n H 2n Br 2) = 14n + 160.
ومن المعروف أيضا أن كتل ثنائي الهاليدات. يمكنك العثور على كميات المواد التي تم الحصول عليها: n(C n H 2n Cl 2) = m/M = 11.3/(14n + 71). n(C n H 2n Br 2) = 20.2/(14n + 160).
وفقًا للاتفاقية، فإن كمية ثنائي كلوريد تساوي كمية ثنائي بروميد. تتيح لنا هذه الحقيقة إنشاء المعادلة: 11.3/(14n + 71) = 20.2/(14n + 160).
هذه المعادلة لها حل فريد: n = 3.
إجابة: ج3ح6
في الجزء الأخير، أقدم لك مجموعة مختارة من المسائل من نوع C5 متفاوتة الصعوبة. حاول حلها بنفسك - سيكون تدريبًا ممتازًا قبل إجراء امتحان الدولة الموحدة في الكيمياء!
حالة المهمة C2 في امتحان الدولة الموحدة في الكيمياء هي نص يصف تسلسل الإجراءات التجريبية. يجب تحويل هذا النص إلى معادلات رد فعل.
تكمن صعوبة هذه المهمة في أن تلاميذ المدارس ليس لديهم فكرة تذكر عن الكيمياء التجريبية غير الورقية. لا يفهم الجميع المصطلحات المستخدمة والعمليات المعنية. دعونا نحاول معرفة ذلك.
في كثير من الأحيان، يتم إدراك المفاهيم التي تبدو واضحة تمامًا للكيميائي من قبل المتقدمين بشكل غير صحيح. فيما يلي قاموس مختصر لمثل هذه المفاهيم.
قاموس المصطلحات الغامضة.
- عقبة- هذا ببساطة جزء معين من مادة ذات كتلة معينة (تم وزنها على المقاييس). لا علاقة له بالمظلة فوق الشرفة :-)
- أشعل- تسخين المادة إلى درجة حرارة عالية وتسخينها حتى نهاية التفاعلات الكيميائية. وهذا ليس "خلطًا بالبوتاسيوم" أو "ثقبًا بظفر".
- "لقد فجروا خليطاً من الغازات"- وهذا يعني أن المواد تفاعلت بشكل انفجاري. عادة ما يتم استخدام شرارة كهربائية لهذا الغرض. القارورة أو الوعاء في هذه الحالة لا تنفجر!
- منقي- فصل الراسب عن المحلول .
- منقي- مرر المحلول عبر مرشح لفصل الراسب.
- الترشيح- يتم تصفية هذا حل.
- ذوبان مادة ما- هذا هو انتقال المادة إلى المحلول. يمكن أن تحدث بدون تفاعلات كيميائية (على سبيل المثال، عند إذابة كلوريد الصوديوم NaCl في الماء، يتم الحصول على محلول كلوريد الصوديوم NaCl، بدلاً من القلويات والحمض بشكل منفصل)، أو أثناء عملية الذوبان تتفاعل المادة مع الماء وتشكل محلولاً. من مادة أخرى (عندما يذوب أكسيد الباريوم، يمكن أن يحدث محلول هيدروكسيد الباريوم). يمكن إذابة المواد ليس فقط في الماء، ولكن أيضًا في الأحماض والقلويات وما إلى ذلك.
- تبخر- إزالة الماء والمواد المتطايرة من المحلول دون تحلل المواد الصلبة الموجودة في المحلول.
- تبخر- وهذا ببساطة هو تقليل كتلة الماء في المحلول عن طريق الغليان.
- انصهار- هذا هو التسخين المشترك لمادتين أو أكثر من المواد الصلبة إلى درجة الحرارة عند بدء ذوبانها وتفاعلها. لا علاقة له بالسباحة في النهر :-)
- الرواسب والبقايا.
في كثير من الأحيان يتم الخلط بين هذه المصطلحات. على الرغم من أن هذه مفاهيم مختلفة تمامًا.
"يستمر التفاعل مع إطلاق الراسب"- وهذا يعني أن إحدى المواد التي تم الحصول عليها في التفاعل قابلة للذوبان بشكل طفيف. تسقط هذه المواد في قاع وعاء التفاعل (أنابيب الاختبار أو القوارير).
"بقية"- هي المادة التي غادرلم يتم استهلاكه بالكامل أو لم يتفاعل على الإطلاق. على سبيل المثال، إذا تمت معالجة خليط من عدة معادن بالحمض، ولم يتفاعل أحد المعادن، فيمكن تسميته الباقي. - مشبعالمحلول هو المحلول الذي يكون فيه تركيز المادة عند درجة حرارة معينة هو الحد الأقصى الممكن ولا يذوب.
غير مشبعةالمحلول هو المحلول الذي لا يكون فيه تركيز المادة هو الحد الأقصى الممكن، وفي مثل هذا المحلول يمكنك أيضًا إذابة كمية أكبر من هذه المادة حتى تصبح مشبعة.
مخففو مخفف "جدا".الحل هو مفهوم مشروط للغاية، وأكثر نوعية من الكمية. من المفترض أن تركيز المادة منخفض.
بالنسبة للأحماض والقلويات، يُستخدم هذا المصطلح أيضًا "مركزة"حل. وهذه أيضًا خاصية مشروطة. على سبيل المثال، حمض الهيدروكلوريك المركز يتركز بنسبة 40٪ فقط. وحمض الكبريتيك المركز هو حمض لا مائي بنسبة 100%.
من أجل حل مثل هذه المشاكل، عليك أن تعرف بوضوح خصائص معظم المعادن وغير المعادن ومركباتها: الأكاسيد والهيدروكسيدات والأملاح. من الضروري تكرار خصائص أحماض النيتريك والكبريتيك وبرمنجنات البوتاسيوم وثنائي كرومات، وخصائص الأكسدة والاختزال للمركبات المختلفة، والتحليل الكهربائي للمحاليل وذوبان المواد المختلفة، وتفاعلات التحلل للمركبات من فئات مختلفة، والأمفوتيرية، والتحلل المائي للأملاح والمركبات الأخرى، التحلل المائي المتبادل لاثنين من الأملاح.
بالإضافة إلى ذلك، من الضروري أن يكون لديك فكرة عن لون وحالة تجميع معظم المواد التي تتم دراستها - المعادن، اللافلزات، الأكاسيد، الأملاح.
ولهذا السبب نقوم بتحليل هذا النوع من المهام في نهاية دراسة الكيمياء العامة وغير العضوية.
دعونا نلقي نظرة على بعض الأمثلة على هذه المهام.
مثال 1:تمت معالجة ناتج تفاعل الليثيوم مع النيتروجين بالماء. تم تمرير الغاز الناتج عبر محلول حمض الكبريتيك حتى توقفت التفاعلات الكيميائية. تمت معالجة المحلول الناتج بكلوريد الباريوم. يرشح المحلول، ويخلط المرشح مع محلول نتريت الصوديوم ويسخن.
حل:
مثال 2:وزنهتم إذابة الألومنيوم في حمض النيتريك المخفف، وتم إطلاق مادة غازية بسيطة. تمت إضافة كربونات الصوديوم إلى المحلول الناتج حتى توقف تطور الغاز تمامًا. ترك الدراسة تم تصفية الراسبو المكلس، ترشيح تبخرت، الصلبة الناتجة تم ذوبان الباقيمع كلوريد الأمونيوم. تم خلط الغاز المنطلق مع الأمونيا وتم تسخين الخليط الناتج.
حل:
مثال 3:تم دمج أكسيد الألومنيوم مع كربونات الصوديوم، وتم إذابة المادة الصلبة الناتجة في الماء. تمرر ثاني أكسيد الكبريت خلال المحلول الناتج حتى يتوقف التفاعل تمامًا. يتم ترشيح الراسب المتكون، ويضاف ماء البروم إلى المحلول المرشح. تم تحييد المحلول الناتج باستخدام هيدروكسيد الصوديوم.
حل:
مثال 4:تمت معالجة كبريتيد الزنك بمحلول حمض الهيدروكلوريك، وتمرير الغاز الناتج خلال فائض من محلول هيدروكسيد الصوديوم، ثم تمت إضافة محلول كلوريد الحديد (II). تم إطلاق الراسب الناتج. تم خلط الغاز الناتج مع الأكسجين وتمريره فوق المحفز.
حل:
مثال 5:تم تحميص أكسيد السيليكون بكمية كبيرة من المغنيسيوم. تمت معالجة خليط المواد الناتج بالماء. أدى هذا إلى إطلاق غاز تم حرقه بالأكسجين. تم إذابة منتج الاحتراق الصلب في محلول مركز من هيدروكسيد السيزيوم. تمت إضافة حمض الهيدروكلوريك إلى المحلول الناتج.
حل:
المهام C2 من امتحان الدولة الموحدة في الكيمياء للعمل المستقل.
- تم تحميص نترات النحاس، وتم إذابة الراسب الصلب الناتج في حامض الكبريتيك. تم تمرير كبريتيد الهيدروجين من خلال المحلول، وتم إطلاق الراسب الأسود الناتج، وتم إذابة البقايا الصلبة عن طريق التسخين في حمض النيتريك المركز.
- تم دمج فوسفات الكالسيوم مع الفحم والرمل، ثم تم حرق المادة البسيطة الناتجة في الأكسجين الزائد، وتم إذابة منتج الاحتراق في الصودا الكاوية الزائدة. تمت إضافة محلول كلوريد الباريوم إلى المحلول الناتج. تمت معالجة الراسب الناتج بحمض الفوسفوريك الزائد.
- تم إذابة النحاس في حمض النيتريك المركز، وتم خلط الغاز الناتج مع الأكسجين ويذوب في الماء. تم إذابة أكسيد الزنك في المحلول الناتج، ثم تمت إضافة فائض كبير من محلول هيدروكسيد الصوديوم إلى المحلول.
- تمت معالجة كلوريد الصوديوم الجاف بحمض الكبريتيك المركز بتسخين منخفض، وتمرير الغاز الناتج إلى محلول هيدروكسيد الباريوم. تمت إضافة محلول كبريتات البوتاسيوم إلى المحلول الناتج. تم دمج الرواسب الناتجة مع الفحم. تمت معالجة المادة الناتجة بحمض الهيدروكلوريك.
- عولجت عينة من كبريتيد الألومنيوم بحمض الهيدروكلوريك. وفي الوقت نفسه، تم إطلاق الغاز وتشكل محلول عديم اللون. تمت إضافة محلول الأمونيا إلى المحلول الناتج، وتمرير الغاز عبر محلول نترات الرصاص. تتم معالجة المادة المترسبة الناتجة بمحلول بيروكسيد الهيدروجين.
- تم خلط مسحوق الألومنيوم مع مسحوق الكبريت، وتم تسخين الخليط، ومعالجة المادة الناتجة بالماء، وتم إطلاق غاز وتكوين راسب، وأضيف إليه فائض من محلول هيدروكسيد البوتاسيوم حتى يذوب تمامًا. تم تبخير هذا المحلول وتكلسه. تمت إضافة فائض من محلول حمض الهيدروكلوريك إلى المادة الصلبة الناتجة.
- تمت معالجة محلول يوديد البوتاسيوم بمحلول الكلور. تمت معالجة الراسب الناتج بمحلول كبريتيت الصوديوم. يضاف أولاً محلول كلوريد الباريوم إلى المحلول الناتج، وبعد فصل الراسب يضاف محلول نترات الفضة.
- تم دمج مسحوق أكسيد الكروم (III) باللون الرمادي والأخضر مع فائض من القلويات، وتم إذابة المادة الناتجة في الماء، مما أدى إلى الحصول على محلول أخضر داكن. تمت إضافة بيروكسيد الهيدروجين إلى المحلول القلوي الناتج. والنتيجة هي محلول أصفر، يتحول إلى اللون البرتقالي عند إضافة حمض الكبريتيك. عندما يتم تمرير كبريتيد الهيدروجين من خلال المحلول البرتقالي المحمض الناتج، يصبح غائما ويتحول إلى اللون الأخضر مرة أخرى.
- (MIOO 2011، أعمال تدريبية) تم إذابة الألومنيوم في محلول مركز من هيدروكسيد البوتاسيوم. تم تمرير ثاني أكسيد الكربون من خلال المحلول الناتج حتى توقف هطول الأمطار. تم ترشيح الراسب والمكلس. تم دمج المادة الصلبة الناتجة مع كربونات الصوديوم.
- (MIOO 2011، عمل تدريبي) تم إذابة السيليكون في محلول مركز من هيدروكسيد البوتاسيوم. تمت إضافة حمض الهيدروكلوريك الزائد إلى المحلول الناتج. تم تسخين المحلول الغائم. يتم ترشيح الراسب الناتج وتكليسه باستخدام كربونات الكالسيوم. اكتب معادلات التفاعلات الموصوفة.
إجابات على المهام للحل المستقل:
- أو
-
اكتشف ديمتري إيفانوفيتش مندليف القانون الدوري الذي بموجبه تتغير خصائص العناصر وتلك التي تتكون منها بشكل دوري. تم عرض هذا الاكتشاف بيانيا في الجدول الدوري. ويوضح الجدول بشكل واضح وواضح كيف تتغير خصائص العناصر خلال فترة ما، ثم تتكرر في الفترة التالية.
لحل المهمة رقم 2 من امتحان الدولة الموحدة في الكيمياء، نحتاج فقط إلى فهم وتذكر خصائص العناصر التي تتغير في أي اتجاه وكيف.
كل هذا موضح في الشكل أدناه.
من اليسار إلى اليمين، تزداد السالبية الكهربية، والخواص غير المعدنية، وحالات الأكسدة الأعلى، وما إلى ذلك. وتتناقص الخواص المعدنية وأنصاف الأقطار.
ومن الأعلى إلى الأسفل، يحدث العكس: تزداد الخواص المعدنية وأنصاف أقطار الذرة، وتقل السالبية الكهربية. أعلى حالة أكسدة، المقابلة لعدد الإلكترونات في مستوى الطاقة الخارجي، لا تتغير في هذا الاتجاه.
دعونا نلقي نظرة على الأمثلة.
مثال 1.في سلسلة العناصر Na → Mg → Al → Si
أ) انخفاض نصف القطر الذري؛
ب) يتناقص عدد البروتونات في نوى الذرات؛
ج) يزداد عدد الطبقات الإلكترونية في الذرات؛
د) تنخفض أعلى حالة أكسدة للذرات؛إذا نظرنا إلى الجدول الدوري، فسنرى أن جميع عناصر سلسلة معينة تقع في نفس الفترة ومدرجة بالترتيب الذي تظهر به في الجدول من اليسار إلى اليمين. للإجابة على سؤال من هذا النوع، تحتاج فقط إلى معرفة عدة أنماط من التغيرات في الخصائص في الجدول الدوري. ومن اليسار إلى اليمين خلال الدورة، تقل الخواص المعدنية، وتزداد الخواص غير الفلزية، وتزداد السالبية الكهربية، وتزداد طاقة التأين، ويتناقص نصف قطر الذرات. في المجموعة من الأعلى إلى الأسفل، تزداد الخواص المعدنية والاختزالية، وتقل السالبية الكهربية، وتقل طاقة التأين، ويزداد نصف قطر الذرات.
إذا كنت حذرا، فقد أدركت بالفعل أنه في هذه الحالة يتناقص نصف قطر الذرات. الإجابة أ.
مثال 2.ومن أجل تعزيز خواصها المؤكسدة، يتم ترتيب العناصر بالترتيب التالي:
أ.F →O →N
ب. أنا → بر → الكلور
ب. الكلور → S → P
G. F → Cl → Brكما تعلم، في الجدول الدوري لمندليف، تزداد خصائص الأكسدة من اليسار إلى اليمين عبر الدورة ومن الأسفل إلى الأعلى عبر المجموعة. في الخيار (ب)، يتم عرض عناصر المجموعة الواحدة بالترتيب من الأسفل إلى الأعلى. لذا فإن B مناسب.
مثال 3.يزداد تكافؤ العناصر في الأكسيد الأعلى في السلسلة:
أ. Cl → Br → I
B. Cs → K → Li
ب. الكلور → S → P
G. آل → C → Nفي الأكاسيد الأعلى، تظهر العناصر أعلى حالة أكسدة لها، والتي ستتزامن مع التكافؤ. وتزداد أعلى حالة أكسدة من اليسار إلى اليمين في الجدول. دعونا ننظر: في الخيارين الأول والثاني، حصلنا على عناصر موجودة في نفس المجموعات، وهناك أعلى حالة أكسدة، وبالتالي، لا يتغير التكافؤ في الأكاسيد. Cl → S → P - يقع من اليمين إلى اليسار، أي، على العكس من ذلك، سوف ينخفض التكافؤ في الأكسيد الأعلى. ولكن في السلسلة Al → C → N، تقع العناصر من اليسار إلى اليمين، ويزداد تكافؤها في الأكسيد الأعلى. الجواب: ز
مثال 4.في سلسلة العناصر S → Se → Te
أ) زيادة حموضة مركبات الهيدروجين.
ب) زيادة أعلى حالة أكسدة للعناصر؛
ج) يزداد تكافؤ العناصر في مركبات الهيدروجين؛
د) يتناقص عدد الإلكترونات على المستوى الخارجي.ننظر على الفور إلى موقع هذه العناصر في الجدول الدوري. يوجد الكبريت والسيلينيوم والتيلوريوم في مجموعة واحدة، مجموعة فرعية واحدة. مدرجة بالترتيب من الأعلى إلى الأسفل. دعونا ننظر مرة أخرى إلى الرسم البياني أعلاه. من أعلى إلى أسفل في الجدول الدوري، تزداد الخواص المعدنية، وتزداد أنصاف الأقطار، وتقل السالبية الكهربية، وطاقة التأين، والخواص غير المعدنية، ولا يتغير عدد الإلكترونات على المستوى الخارجي. يتم استبعاد الخيار د على الفور. إذا لم يتغير عدد الإلكترونات الخارجية، فإن احتمالات التكافؤ وأعلى حالة أكسدة أيضًا لا تتغير، ويتم استبعاد B وC.
هذا يترك الخيار أ. دعونا نتحقق من النظام. وفقًا لمخطط كوسيل، تزداد قوة الأحماض الخالية من الأكسجين مع انخفاض حالة أكسدة العنصر وزيادة نصف قطر أيونه. حالة الأكسدة لجميع العناصر الثلاثة هي نفسها في مركبات الهيدروجين، ولكن نصف القطر يزداد من الأعلى إلى الأسفل، مما يعني زيادة قوة الأحماض.
الجواب هو أ.مثال 5.ومن أجل إضعاف الخصائص الرئيسية، يتم ترتيب الأكاسيد بالترتيب التالي:
أ. Na 2 O → K 2 O → Rb 2 O
ب. Na 2 O → MgO → Al 2 O 3
ب. BeO → BaO → CaO
G. SO 3 →P 2 O 5 →SiO 2تضعف الخصائص الأساسية للأكاسيد بشكل متزامن مع إضعاف الخواص المعدنية للعناصر المكونة لها. وخصائصي تضعف من اليسار إلى اليمين أو من الأسفل إلى الأعلى. يتم ترتيب Na وMg وAl من اليسار إلى اليمين. الإجابة ب.
المهام C2 امتحان الدولة الموحد في الكيمياء
يوضح تحليل محتوى المهمة أن المادة الأولى غير معروفة، ولكن الخصائص المميزة للمادة نفسها (اللون) ومنتجات التفاعل (اللون وحالة التجميع) معروفة. بالنسبة لجميع التفاعلات الأخرى، تتم الإشارة إلى الكاشف والشروط. تتضمن التلميحات مؤشرات على فئة المادة التي تم الحصول عليها وحالة تجميعها وخصائصها المميزة (اللون والرائحة). لاحظ أن معادلتين للتفاعل تصفان الخصائص الخاصة للمواد (1 - تحلل ثنائي كرومات الأمونيوم؛ 4 - خصائص اختزال الأمونيا)، وتصف معادلتان الخصائص النموذجية لأهم فئات المواد غير العضوية (2 - التفاعل بين المعدن و غير المعدنية، 3 - التحلل المائي للنيتريدات).
عند حل هذه المهام، يمكننا أن نوصي الطلاب برسم المخططات:
إلى C Li H 2 O CuO
(NH 4) 2 Cr 2 O 7 → غاز → X → غاز ذو رائحة نفاذة → Cu
سلط الضوء على القرائن والنقاط الرئيسية، على سبيل المثال: مادة برتقالية تتحلل لتطلق النيتروجين (غاز عديم اللون) وCr 2 O 3 (مادة خضراء) - ثنائي كرومات الأمونيوم (NH 4) 2 Cr 2 O 7.
تو ج
(NH 4) 2 كروم 2 يا 7 → ن 2 + الكروم 2 يا 3 + 4 ح 2 يا
ن 2 + 6لي → 2 لي 3 ن
تو ج
لي 3 ن+ 3H2O → ن.ح. 3 + 3ليوه
تو ج
ن.ح. 3 + 3CuO → 3Cu + ن 2 + 3H2O
الترشيح - طريقة لفصل المخاليط غير المتجانسة باستخدام المرشحات - مواد مسامية تسمح بمرور السائل أو الغاز، ولكنها تحتفظ بالمواد الصلبة. عند فصل المخاليط التي تحتوي على الطور السائل، تبقى مادة صلبة على المرشح؛ رشح .
التبخر -
التكليس –
CuSO4 ∙5H2O →CuSO4 + 5H2O
تتحلل المواد غير المستقرة حرارياً (القواعد غير القابلة للذوبان وبعض الأملاح والأحماض والأكاسيد): Cu (OH) 2 →CuO + H 2 O؛ كربونات الكالسيوم 3 → كربونات الكالسيوم + ثاني أكسيد الكربون 2
المواد غير المستقرة لعمل مكونات الهواء، عند المكلس، تتأكسد وتتفاعل مع مكونات الهواء: 2Сu + O 2 → 2CuO؛
4Fe (OH) 2 + O 2 →2Fe 2 O 3 + 4H 2 O
لضمان عدم حدوث الأكسدة أثناء التكليس، تتم العملية في جو خامل: Fe (OH) 2 → FeO + H 2 O
التلبد، الانصهار –
Al 2 O 3 + Na 2 CO 3 → 2NaAlO 2 + CO 2
إذا كان من الممكن أكسدة أحد الكواشف أو منتج التفاعل بواسطة مكونات الهواء، فسيتم تنفيذ العملية في جو خامل، على سبيل المثال: Cu + CuO → Cu 2 O
احتراق
4FeS 2 + 11O 2 → 2Fe 2 O 3 + 8SO 2
غازات:
رسم : Cl 2 - الأخضر الأصفر؛لا 2 - بني؛ يا 3 - الأزرق (جميعها لها روائح). كلها سامة، تذوب في الماء،Cl 2 و لا 2 تتفاعل معها.
عديم اللون، عديم الرائحة : H 2 , N 2 , O 2 , CO 2 , CO (سم)، NO (سم)، الغازات الخاملة. كلها ضعيفة الذوبان في الماء.
عديم اللون مع الرائحة : HF، HCl، HBr، HI، SO 2 (روائح نفاذة)، NH 3 (الأمونيا) - شديد الذوبان في الماء وهو سام،
PH 3 (الثوم)، H 2 S (البيض الفاسد) - قابل للذوبان قليلا في الماء، سام.
الحلول الملونة:
أصفر
الكرومات، على سبيل المثال K2CrO4
محاليل أملاح الحديد (III) مثل FeCl 3،
ماء البروم,
جأصفرقبل بني
البرتقالي
ثنائي الكرومات، على سبيل المثال، K2Cr2O7
أخضر
مجمعات هيدروكسو من الكروم (III)، على سبيل المثال، K3، وأملاح النيكل (II)، على سبيل المثال NiSO 4،
المنجنات، على سبيل المثال، K 2 MnO 4
أزرق
أملاح النحاس ( II)، على سبيل المثال CuSO 4
من لون القرنفلقبل أرجواني
البرمنجنات، على سبيل المثال، KMnO 4
من أخضرقبل أزرق
أملاح الكروم (III)، مثلاً CrCl 3
الرواسب الملونة،
أصفر
AgBr، AgI، Ag 3 PO 4، BaCrO 4، PbI 2، CdS
بني
الحديد (OH) 3، MnO 2
الأسود والأسود والبني
أزرق
Cu(OH) 2 , KF ه
أخضر
الكروم (OH) 3 – الرمادي والأخضر
Fe (OH) 2 - أخضر قذر، يتحول إلى اللون البني في الهواء
مواد ملونة أخرى
أصفر
الكبريت والذهب والكرومات
البرتقالي
o أكسيد النحاس (I) – Cu 2 O
ثنائي اللون
أحمر
الحديد 2 يا 3، الكروم 3
أسود
مع uO، الحديد O، الكروم O
أرجواني
أخضر
Cr 2 O 3، الملكيت (CuOH) 2 CO 3، Mn 2 O 7 (سائل)
في عملية إعداد الطلاب لحل مهام C2، يمكنك أن تقدم لهم تأليف نصوص المهام وفقًا لمخططات التحويل . ستسمح هذه المهمة للطلاب بإتقان المصطلحات وتذكر السمات المميزة للمواد.
مثال 1:
إلى o C إلى o C /H 2 HNO 3 (conc) NaOH، 0 o C
(CuOH) 2 CO 3 → CuO → Cu → NO 2 → X
نص:
مثال 2:
يا 2 ح 2 سر - ر ر س ج/آلح 2 يا
ZnS → SO 2 → S → Al 2 S 3 → X
نص: تم إطلاق كبريتيد الزنك. تم تمرير الغاز الناتج ذو الرائحة النفاذة عبر محلول كبريتيد الهيدروجين حتى يتكون راسب أصفر. تم ترشيح المادة المترسبة، وتجفيفها ودمجها مع الألومنيوم. تم وضع المركب الناتج في الماء حتى توقف التفاعل.
في المرحلة التالية، يمكنك تقديم الطلاب أنفسهم قم بإعداد مخططات تحويل المواد ونصوص المهام. وبطبيعة الحال، يجب على "مؤلفي" المهام تقديم و الحل الخاص . وفي الوقت نفسه، يكرر الطلاب جميع خصائص المواد غير العضوية. ويمكن للمدرس إنشاء بنك المهام C2.
بعد هذا يمكنك اذهب إلى حل المهام C2 . في الوقت نفسه، يرسم الطلاب مخطط تحويل من النص، ثم معادلات التفاعل المقابلة. للقيام بذلك، يسلط نص المهمة الضوء على النقاط الداعمة: أسماء المواد، وإشارة إلى فئاتها، والخصائص الفيزيائية، وظروف التفاعل، وأسماء العمليات.
مثال 1. نترات المنغنيز (ثانيا
حل:
عزل اللحظات الداعمة:
نترات المنغنيز (ثانيا ) – من (رقم 3) 2,
المكلس- يسخن حتى التحلل،
البني الصلبة– من يا 2,
– حمض الهيدروكلوريك،
حمض كبريتيد الهيدروجين – محلولح2س،
كلوريد الباريوم – يشكل BaCl 2 راسبًا مع أيون الكبريتات.
إلى محلول C HCl H 2 S BaCl 2
Mn (NO 3) 2 → Mn O 2 → X → Y → ↓ (BaSO 4؟)
1) المنغنيز (NO 3 ) 2 → المنغنيز O 2 + 2NO 2
2) من يا2+ 4 حمض الهيدروكلوريك → MnCl 2 + 2H 2 O + Cl 2 (gasX)
3) Cl 2 + H 2 S → 2HCl + S (غير مناسب، لأنه لا يوجد منتج يعطي راسبًا بكلوريد الباريوم) أو 4Cl 2 + H 2 S + 4H 2 O → 8HCl + H 2 SO 4
4) H 2 SO 4 + BaCl 2 → BaSO 4 + 2HCl
مثال 2.
حل:
عزل اللحظات الداعمة:
أكسيد النحاس البرتقالي– النحاس 2 يا،
- ح 2 سو 4،
الحل الأزرق– ملح النحاس (II) CuSO 4
هيدروكسيد البوتاسيوم– كون،
الرواسب الزرقاء -النحاس (أوه) 2،
المكلس -تسخينها حتى التحلل
مادة سوداء صلبة -أكسيد النحاس،
الأمونيا– نه3 .
وضع مخطط التحول:
ح 2 SO 4 KOH إلى C NH 3
Cu 2 O → СuSO 4 → Cu (OH) 2 ↓ → CuO → X
رسم معادلات التفاعل:
1) النحاس 2 O + 3 H 2 SO 4 → 2 СuSO 4 + SO 2 +3H 2 O
2) CuSO 4 + 2 KOH → Cu(OH) 2 + K2 SO 4
3) Cu(OH) 2 → CuO + H2O
4) 3CuO + 2NH 3 → 3Cu + 3H 2 O + N 2
1
2.
3.
4
5
6
7.
8.
9
10
11.
12
حلول
1 . تم حرق الصوديوم مع الأكسجين الزائد، وتم وضع المادة البلورية الناتجة في أنبوب زجاجي وتمرير ثاني أكسيد الكربون من خلاله. ويتجمع الغاز الخارج من الأنبوب ويحترق الفوسفور في غلافه الجوي. تم تحييد المادة الناتجة مع وجود فائض من محلول هيدروكسيد الصوديوم.
1) 2نا + يا 2 = نا 2 يا 2
2) 2نا 2 يا 2 + 2 كو 2 = 2 نا 2 كو 3 + يا 2
3) 4P + 5O2 = 2P2O5
4) ف 2 يا 5 + 6 هيدروكسيد الصوديوم = 2Na 3 ص 4 + 3H 2 O
2. تمت معالجة كربيد الألومنيوم بحمض الهيدروكلوريك. تم حرق الغاز المنطلق، وتمرير منتجات الاحتراق عبر ماء الجير حتى يتم تشكيل راسب أبيض، كما أدى تمرير منتجات الاحتراق إلى التعليق الناتج إلى ذوبان الراسب.
1) Al 4 C 3 + 12HCl = 3CH 4 + 4AlCl 3
2) CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O
3) CO 2 + Ca(OH) 2 = CaCO 3 + H 2 O
4) كربونات الكالسيوم 3 + H2O + CO2 = Ca(HCO3) 2
3. تم إطلاق البيريت وتمرير الغاز الناتج ذو الرائحة النفاذة عبر حمض كبريتيد الهيدروجين. يتم ترشيح الراسب المصفر الناتج، وتجفيفه، وخلطه مع حمض النيتريك المركز وتسخينه. يعطي المحلول الناتج راسبًا يحتوي على نترات الباريوم.
1) 4FeS 2 + 11O 2 → 2Fe 2 O 3 + 8SO 2
2) SO 2 + 2H 2 S = 3S + 2H 2 O
3) S+ 6HNO 3 = H 2 SO 4 + 6NO 2 +2H 2 O
4) H 2 SO 4 + Ba(NO 3) 2 = BaSO 4 ↓ + 2 HNO 3
4 . تم وضع النحاس في حمض النيتريك المركز، وتم عزل الملح الناتج من المحلول، وتجفيفه وتكلسه. تم خلط منتج التفاعل الصلب مع نشارة النحاس وتكليسه في جو غاز خامل. تم إذابة المادة الناتجة في ماء الأمونيا.
1) Cu + 4HNO 3 = Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 +2H 2 O
2) 2Cu(NO 3) 2 = 2CuO + 4NO 2 + O 2
3) النحاس + CuO = Cu2O
4) النحاس 2 O + 4NH 3 + H 2 O = 2OH
5 . تم إذابة برادة الحديد في حامض الكبريتيك المخفف، وتمت معالجة المحلول الناتج بكمية زائدة من محلول هيدروكسيد الصوديوم. يتم ترشيح المادة المترسبة الناتجة وتركها في الهواء حتى تكتسب اللون البني. تم تحميص المادة البنية إلى كتلة ثابتة.
1) الحديد + H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2
2) FeSO 4 + 2NaOH = Fe(OH) 2 + Na 2 SO 4
3) 4Fe(OH) 2 + 2H2O + O 2 = 4Fe(OH) 3
4) 2الحديد (OH) 3 = الحديد 2 O 3 + 3H 2 O
6 . تم تحميص كبريتيد الزنك. تفاعلت المادة الصلبة الناتجة بشكل كامل مع محلول هيدروكسيد البوتاسيوم. تم تمرير ثاني أكسيد الكربون من خلال المحلول الناتج حتى يتكون راسبًا. تم إذابة الراسب في حمض الهيدروكلوريك.
1) 2ZnS + 3O2 = 2ZnO + 2SO2
2) أكسيد الزنك + 2NaOH + H2O = Na2
3 نا 2 + CO 2 = نا 2 CO 3 + H 2 O + Zn (OH) 2
4) Zn(OH) 2 + 2 حمض الهيدروكلوريك = ZnCl 2 + 2H 2 O
7. تم خلط الغاز المنطلق عندما تفاعل الزنك مع حمض الهيدروكلوريك مع الكلور وانفجر. تم إذابة المنتج الغازي الناتج في الماء وعمل على ثاني أكسيد المنغنيز. تم تمرير الغاز الناتج من خلال محلول ساخن من هيدروكسيد البوتاسيوم.
1) Zn+ 2HCl = ZnCl2 + H2
2) Cl2 + H2 = 2HCl
3) 4HCl + MnO 2 = MnCl 2 + 2H 2 O + Cl 2
4) 3Cl 2 + 6KOH = 5KCl + KClO 3 + 3H 2 O
8. تمت معالجة فوسفيد الكالسيوم بحمض الهيدروكلوريك. تم حرق الغاز المنبعث في وعاء مغلق، وتم تحييد منتج الاحتراق بالكامل بمحلول هيدروكسيد البوتاسيوم. تمت إضافة محلول نترات الفضة إلى المحلول الناتج.
1) Ca3P2 + 6HCl = 3CaCl2 + 2PH3
2) الرقم الهيدروجيني 3 + 2O 2 = H 3 PO 4
3) ح 3 ص 4 + 3KOH = ك 3 ص 4 + 3 ح 2 يا
4) K 3 ص 4 + 3AgNO 3 = 3KNO 3 + Ag 3 ص 4
9
1) (NH 4) 2 Cr 2 O 7 = Cr 2 O 3 + N 2 + 4 H 2 O
2) الكروم 2 يا 3 + 3 ح 2 SO 4 = الكروم 2 (SO 4) 3 + 3 ح 2 يا
3) الكروم 2 (SO 4) 3 + 6NaOH = 3Na 2 SO 4 + 2Cr(OH) 3
4) 2Cr(OH) 3 + 3NaOH = Na3
10 . تم تحميص أورثوفوسفات الكالسيوم بالفحم ورمل النهر. تم حرق المادة البيضاء المتوهجة في الظلام الناتجة في جو يحتوي على الكلور. تم إذابة ناتج هذا التفاعل في كمية زائدة من هيدروكسيد البوتاسيوم. تمت إضافة محلول هيدروكسيد الباريوم إلى الخليط الناتج.
1) Ca 3 (PO 4) 2 + 5C + 3SiO 2 = 3CaSiO 3 + 5CO + 2P
2) 2P + 5Cl 2 = 2PCl 5
3) PCl 5 + 8KOH = K 3 PO 4 + 5KCl + 4H 2 O
4) 2K 3 ص 4 + 3Ba(OH) 2 = با 3 (ص 4) 2 + 6KOH
11. تم خلط مسحوق الألومنيوم مع الكبريت وتسخينه. تم وضع المادة الناتجة في الماء. تم تقسيم الراسب الناتج إلى قسمين. يضاف حمض الهيدروكلوريك إلى جزء واحد، ويضاف محلول هيدروكسيد الصوديوم إلى الجزء الآخر حتى يذوب الراسب تماما.
1) 2Al + 3S = Al2S3
2) Al 2 S 3 + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2 S
3) Al(OH) 3 + 3HCl= AlCl 3 + 3H2O
4) آل(OH) 3 + هيدروكسيد الصوديوم = نا
12 . تم وضع السيليكون في محلول هيدروكسيد البوتاسيوم، وبعد اكتمال التفاعل، تمت إضافة حمض الهيدروكلوريك الزائد إلى المحلول الناتج. يتم ترشيح الراسب المتكون وتجفيفه وتكلسه. يتفاعل منتج التكليس الصلب مع فلوريد الهيدروجين.
1) Si + 2KOH + H 2 O = K 2 SiO 3 + 2H 2
2) K 2 SiO 3 + 2HCl = 2KCl + H 2 SiO 3
3) H 2 SiO 3 = SiO 2 + H 2 O
4) SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O
ف.ن. دورونكين، أ.ج. بيريزنايا، تلفزيون. سازنيفا، ف. شهر فبراير. كيمياء. الاختبارات المواضيعية. مهام جديدة لامتحان الدولة الموحدة 2012. التجربة الكيميائية (C2): دليل تعليمي ومنهجي. – روستوف ن/د: الفيلق، 2012. – 92 ص.
‹ ›
لتنزيل المادة، أدخل بريدك الإلكتروني، وحدد هويتك، ثم انقر فوق الزر
بالنقر على الزر، فإنك توافق على تلقي رسائل إخبارية عبر البريد الإلكتروني منا
إذا لم يبدأ تنزيل المادة، فانقر فوق "تنزيل المادة" مرة أخرى.
- كيمياء
وصف:
منهجية إعداد الطلاب للحلول
المهام C2 امتحان الدولة الموحد في الكيمياء
عند تسخين المادة البرتقالية تتحلل؛ تشتمل منتجات التحلل على غاز عديم اللون ومواد صلبة خضراء. يتفاعل الغاز المنطلق مع الليثيوم حتى مع التسخين الطفيف. يتفاعل ناتج التفاعل الأخير مع الماء، ويطلق غازًا ذو رائحة نفاذة يمكن أن يقلل المعادن، مثل النحاس، من أكاسيدها.
يوضح تحليل محتوى المهمة أن المادة الأولى غير معروفة، ولكن الخصائص المميزة للمادة نفسها (اللون) ومنتجات التفاعل (اللون وحالة التجميع) معروفة. وبالنسبة لجميع التفاعلات الأخرى، فإن الكاشف والشروط هي مبين. تتضمن التلميحات مؤشرات على فئة المادة التي تم الحصول عليها وحالة تجميعها وخصائصها المميزة (اللون والرائحة). لاحظ أن معادلتين للتفاعل تصفان الخصائص الخاصة للمواد (1 - تحلل ثنائي كرومات الأمونيوم؛ 4 - خصائص اختزال الأمونيا)، وتصف معادلتان الخصائص النموذجية لأهم فئات المواد غير العضوية (2 - التفاعل بين المعدن و غير المعدنية، 3 - التحلل المائي للنيتريدات).
toC Li H 2 O CuO
(NH 4) 2 Cr 2 O 7 → غاز → X → غاز ذو رائحة نفاذة → Cش
سلط الضوء على الأدلة والنقاط الرئيسية، على سبيل المثال: مادة برتقالية تتحلل لتطلق النيتروجين (غاز عديم اللون) و Cr2O3 (المادة الخضراء) – ثنائي كرومات الأمونيوم ( NH 4 )2 Cr 2 O 7 .
(NH4)2Cr2O7 →N2 + Cr2O3 + 4H2O
N2 + 6Li → 2Li3N
Li3N + 3H2O → NH3+ 3LiOH
NH3 + 3CuO → 3Cu + N2 + 3H2O
ما الصعوبات التي قد تسببها مثل هذه المهام للطلاب؟
1. وصف العمليات مع المواد (الترشيح، التبخر، التحميص، التكليس، التلبيد، الانصهار). يجب على الطلاب أن يفهموا أين تحدث الظاهرة الفيزيائية مع المادة، وأين يحدث التفاعل الكيميائي. يتم وصف الإجراءات الأكثر استخدامًا مع المواد أدناه.
الترشيح - طريقة لفصل المخاليط غير المتجانسة باستخدام المرشحات - مواد مسامية تسمح بمرور السائل أو الغاز من خلالها ولكنها تحتفظ بالمواد الصلبة، عند فصل المخاليط التي تحتوي على الطور السائل تبقى مادة صلبة على المرشح، ويمر الراشح من خلال المرشح.
التبخر - عملية تركيز المحاليل عن طريق تبخير المذيب. في بعض الأحيان تتم عملية التبخير حتى يتم الحصول على محاليل مشبعة، بهدف زيادة تبلور منها مادة صلبة على شكل هيدرات بلورية، أو حتى يتبخر المذيب تمامًا للحصول على المادة المذابة في شكلها النقي.
التكليس – تسخين المادة لتغيير تركيبها الكيميائي.
يمكن إجراء التكليس في الهواء أو في جو غاز خامل.
عند تكليسها في الهواء، تفقد الهيدرات المتبلورة ماء التبلور:
CuSO 4 ∙5 H 2 O → CuSO 4 + 5 H 2 O
تتحلل المواد غير المستقرة حرارياً (القواعد غير القابلة للذوبان، وبعض الأملاح، والأحماض، والأكاسيد):النحاس (أوه) 2 → النحاس + H2O؛ كربونات الكالسيوم 3 → كربونات الكالسيوم + ثاني أكسيد الكربون 2
المواد غير المستقرة لعمل مكونات الهواء، عند تسخينها، تتأكسد وتتفاعل مع مكونات الهواء: 2Cش + يا 2 → 2 نحاس؛
4 Fe (OH)2 + O 2 →2 Fe 2 O 3 + 4 H 2 O
ولضمان عدم حدوث الأكسدة أثناء التكليس، تتم العملية في جو خامل: Fe(OH)2→FeO + H2O
التلبد، الانصهار –هذا هو تسخين اثنين أو أكثر من الكواشف الصلبة، مما يؤدي إلى تفاعلها. إذا كانت الكواشف مقاومة للعوامل المؤكسدة، فيمكن إجراء التلبيد في الهواء:
Al 2 O 3 + Na 2 CO 3 → 2 NaAlO 2 + CO 2
إذا كان من الممكن أكسدة أحد الكواشف أو منتج التفاعل بواسطة مكونات الهواء، يتم تنفيذ العملية في جو خامل، على سبيل المثال: C u + CuO → Cu2O
احتراق – عملية معالجة حرارية تؤدي إلى احتراق مادة ما (بالمعنى الضيق. بالمعنى الأوسع، التحميص هو مجموعة متنوعة من التأثيرات الحرارية على المواد المستخدمة في إنتاج المواد الكيميائية والمعادن). تستخدم بشكل رئيسي فيما يتعلق بخامات الكبريتيد. على سبيل المثال، إطلاق البيريت:
4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2
2. وصف السمات المميزة للمواد (اللون والرائحة وحالة التجميع).
يجب أن تكون الإشارة إلى السمات المميزة للمواد بمثابة تلميح للطلاب أو بمثابة فحص لصحة الإجراءات المنجزة. ومع ذلك، إذا لم يكن الطلاب على دراية بالخصائص الفيزيائية للمواد، فلا يمكن لهذه المعلومات أن توفر وظيفة مساعدة عند إجراء تجربة فكرية. فيما يلي العلامات الأكثر تميزًا للغازات والمحاليل والمواد الصلبة.
غازات:
الملونة: Cl 2 - الأخضر الأصفر؛رقم 2 – بني؛ يا 3 - الأزرق (جميعها لها روائح). كلها سامة، تذوب في الماء،يتفاعل Cl 2 و NO 2 معه.
عديم اللون، عديم الرائحة: H2، N2، O2، CO2، CO (السم)، NO (السم) والغازات الخاملة. كلها ضعيفة الذوبان في الماء.
عديم اللون مع الرائحة: HF، حمض الهيدروكلوريك، HBr، HI، SO 2 (الروائح النفاذة)، NH 3 (الأمونيا) – شديد الذوبان في الماء وهو سام،
PH 3 (الثوم)، H 2 S (البيض الفاسد) - قليل الذوبان في الماء وهو سام.
الحلول الملونة:
أصفر
الكرومات، على سبيل المثال K2CrO4
محاليل أملاح الحديد ( III)، على سبيل المثال، FeCl 3،
ماء البروم,
ج محاليل البيرت والكحول والماء من اليود - حسب التركيز منهاالأصفر ل بني
البرتقالي
ثنائي كرومات، على سبيل المثال، K2Cr2O7
أخضر
مجمعات هيدروكسو من الكروم ( III)، على سبيل المثال، K 3 [Cr (OH)6]، وأملاح النيكل (II)، على سبيل المثال NiSO 4،
المنغنيز مثلا K2MnO4
أزرق
أملاح النحاس (II) مثل C uSO 4
من الوردي إلى الأرجواني
البرمنجنات، على سبيل المثال، KMnO4
من الأخضر إلى الأزرق
أملاح الكروم (III)، مثلاً CrCl 3
الرواسب الملونة،
الناتجة عن تفاعل الحلول
أصفر
AgBr، AgI، Ag3PO4، BaCrO4، PbI2، CdS
بني
الحديد (OH)3، MnO2
الأسود والأسود والبني
كبريتيدات النحاس والفضة والحديد والرصاص
أزرق
النحاس (OH) 2، KF ه
أخضر
الكروم (أوه )3 - اللون الرمادي والأخضر
الحديد (أوه )2- أخضر قذر، يتحول إلى اللون البني في الهواء
مواد ملونة أخرى
أصفر
الكبريت والذهب والكرومات
البرتقالي
o أكسيد النحاس (I) – Cu 2 O
ثنائي اللون
أحمر
البروم (سائل)، النحاس (غير متبلور)، الفوسفور الأحمر،
Fe2O3، CrO3
أسود
مع uO، FeO، CrO
رمادي مع لمعان معدني
الجرافيت والسيليكون البلوري واليود البلوري (عند التسامي -أرجواني أزواج)، معظم المعادن.
أخضر
Cr 2 O 3، الملكيت (CuOH) 2 CO 3، Mn 2 O 7 (سائل)
وهذا بالطبع هو الحد الأدنى من المعلومات التي قد تكون مفيدة لحل مهام C2.
في عملية إعداد الطلاب لحل مهام C2، يمكنك دعوتهم لتأليف نصوص المهام وفقًا لمخططات التحويل. ستسمح هذه المهمة للطلاب بإتقان المصطلحات وتذكر السمات المميزة للمواد.
مثال 1:
toC toC / H 2 HNO 3 (conc) NaOH, 0 o C
(CuOH) 2CO3 → CuO → Cu → NO2 → X
نص: تم تحميص الملكيت، وتم تسخين المادة السوداء الصلبة الناتجة في تيار من الهيدروجين. تم إذابة المادة الحمراء الناتجة بالكامل في حمض النيتريك المركز. تم تمرير الغاز البني المنبعث من خلال محلول بارد من هيدروكسيد الصوديوم.
مثال 2:
O2 H2S Р - Р toC/AlH2O
ZnS →SO2 →S →Al2S3 →X
النص: تم إطلاق كبريتيد الزنك. تم تمرير الغاز الناتج ذو الرائحة النفاذة عبر محلول كبريتيد الهيدروجين حتى يتكون راسب أصفر. تم ترشيح المادة المترسبة، وتجفيفها ودمجها مع الألومنيوم. تم وضع المركب الناتج في الماء حتى توقف التفاعل.
في المرحلة التالية، يمكنك دعوة الطلاب لوضع مخططات تحويل المواد ونصوص المهام بأنفسهم. بالطبع، يجب على "مؤلفي" المهام أيضًا تقديم حلهم الخاص. وفي الوقت نفسه، يكرر الطلاب جميع خصائص المواد غير العضوية. ويمكن للمدرس إنشاء بنك المهام C2.
بعد ذلك يمكنك الانتقال إلى حل المهام C2. في الوقت نفسه، يرسم الطلاب مخطط تحويل من النص، ثم معادلات التفاعل المقابلة. للقيام بذلك، يسلط نص المهمة الضوء على النقاط الداعمة: أسماء المواد، وإشارة إلى فئاتها، والخصائص الفيزيائية، وظروف التفاعل، وأسماء العمليات.
فيما يلي أمثلة على أداء بعض المهام.
مثال 1. نترات المنغنيز (ثانيا ) تم تحميصه، وتم إضافة حمض الهيدروكلوريك المركز إلى المادة البنية الصلبة الناتجة. تم تمرير الغاز المنطلق عبر حمض كبريتيد الهيدروجين. يشكل المحلول الناتج راسبًا مع كلوريد الباريوم.
حل:
· عزل اللحظات الداعمة:
نترات المنغنيز ( II) – من (NO3)2،
المكلس - يسخن حتى التحلل،
البني الصلبة- من O2،
حمض الهيدروكلوريك المركز– حمض الهيدروكلوريك،
حمض كبريتيد الهيدروجين – محلول H2س،
كلوريد الباريوم - BaCl 2 ، يشكل راسبًا مع أيون الكبريتات.
· وضع مخطط التحول:
محلول toC HCl H2 S BaCl 2
Mn (NO 3 )2→ Mn О2→Х→У→↓ (BaSO 4؟)
· رسم معادلات التفاعل:
1) المنغنيز (NO3)2 → المنغنيز O 2 + 2NO2
2) من يا 2 + 4 حمض الهيدروكلوريك → MnCl2 + 2H2O + Cl2 (الغاز العاشر)
3) Cl 2 + H2 S → 2 حمض الهيدروكلوريك + S (غير مناسب لعدم وجود منتج يترسب بكلوريد الباريوم) أو4 Cl 2 + H2 S + 4H2O → 8 حمض الهيدروكلوريك + H2 SO 4
4) H 2 SO4 + BaCl2 → BaSO4 + 2HCl
مثال 2. تم وضع أكسيد النحاس البرتقالي في حامض الكبريتيك المركز وتسخينه. تمت إضافة كمية زائدة من محلول هيدروكسيد البوتاسيوم إلى المحلول الأزرق الناتج. تم ترشيح الراسب الأزرق الناتج وتجفيفه وتكلسه. تم وضع المادة السوداء الصلبة الناتجة في أنبوب زجاجي، وتم تسخينها وتمرير الأمونيا فوقها.
حل:
· عزل اللحظات الداعمة:
أكسيد النحاس البرتقالي– النحاس 2 يا،
حمض الكبريتيك المركز- H2SO4،
المحلول الأزرق - ملح النحاس (II)، С uSO 4
هيدروكسيد البوتاسيوم –KOH،
الراسب الأزرق – Cu(OH)2,
المكلس - تسخينها حتى التحلل
مادة سوداء صلبة -أكسيد النحاس،
الأمونيا – NH3.
· وضع مخطط التحول:
H2 SO 4 كوه إلى C NH3
Cu 2 O →С uSO 4 → Cu(OH)2 ↓ → CuO → X
· رسم معادلات التفاعل:
1) Cu2O + 3 H 2 SO4 → 2 C uSO4 + SO2 + 3H2O
2) مع uSO4 + 2 KOH → النحاس (أوه) 2 + K2SO4
3) Cu(OH)2← CuO + H2O
4) 3 CuO + 2 NH 3 →3 Cu + 3H2O+ N 2
أمثلة على مهام الحل المستقل
1 . تم حرق الصوديوم مع الأكسجين الزائد، وتم وضع المادة البلورية الناتجة في أنبوب زجاجي وتمرير ثاني أكسيد الكربون من خلاله. ويتجمع الغاز الخارج من الأنبوب ويحترق الفوسفور في غلافه الجوي. تم تحييد المادة الناتجة مع وجود فائض من محلول هيدروكسيد الصوديوم.
2. تمت معالجة كربيد الألومنيوم بحمض الهيدروكلوريك. تم حرق الغاز المنطلق، وتمرير منتجات الاحتراق عبر ماء الجير حتى يتم تشكيل راسب أبيض، كما أدى تمرير منتجات الاحتراق إلى التعليق الناتج إلى ذوبان الراسب.
3. تم إطلاق البيريت وتمرير الغاز الناتج ذو الرائحة النفاذة عبر حمض كبريتيد الهيدروجين. يتم ترشيح الراسب المصفر الناتج، وتجفيفه، وخلطه مع حمض النيتريك المركز وتسخينه. يعطي المحلول الناتج راسبًا يحتوي على نترات الباريوم.
4 . تم وضع النحاس في حمض النيتريك المركز، وتم عزل الملح الناتج من المحلول، وتجفيفه وتكلسه. تم خلط منتج التفاعل الصلب مع نشارة النحاس وتكليسه في جو غاز خامل. تم إذابة المادة الناتجة في ماء الأمونيا.
5 . تم إذابة برادة الحديد في حامض الكبريتيك المخفف، وتمت معالجة المحلول الناتج بكمية زائدة من محلول هيدروكسيد الصوديوم. يتم ترشيح المادة المترسبة الناتجة وتركها في الهواء حتى تكتسب اللون البني. تم تحميص المادة البنية إلى كتلة ثابتة.
6 . تم تحميص كبريتيد الزنك. تفاعلت المادة الصلبة الناتجة بشكل كامل مع محلول هيدروكسيد البوتاسيوم. تم تمرير ثاني أكسيد الكربون من خلال المحلول الناتج حتى يتكون راسبًا. تم إذابة الراسب في حمض الهيدروكلوريك.
7. تم خلط الغاز المنطلق عندما تفاعل الزنك مع حمض الهيدروكلوريك مع الكلور وانفجر. تم إذابة المنتج الغازي الناتج في الماء وعمل على ثاني أكسيد المنغنيز. تم تمرير الغاز الناتج من خلال محلول ساخن من هيدروكسيد البوتاسيوم.
8. تمت معالجة فوسفيد الكالسيوم بحمض الهيدروكلوريك. تم حرق الغاز المنبعث في وعاء مغلق، وتم تحييد منتج الاحتراق بالكامل بمحلول هيدروكسيد البوتاسيوم. تمت إضافة محلول نترات الفضة إلى المحلول الناتج.
9 . يتحلل ثنائي كرومات الأمونيوم عند تسخينه. تم إذابة منتج التحلل الصلب في حامض الكبريتيك. تمت إضافة محلول هيدروكسيد الصوديوم إلى المحلول الناتج حتى يتكون راسب. عند إضافة محلول هيدروكسيد الصوديوم إلى الراسب، يذوب.
10 . تم تحميص أورثوفوسفات الكالسيوم بالفحم ورمل النهر. تم حرق المادة البيضاء المتوهجة في الظلام الناتجة في جو يحتوي على الكلور. تم إذابة ناتج هذا التفاعل في كمية زائدة من هيدروكسيد البوتاسيوم. تمت إضافة محلول هيدروكسيد الباريوم إلى الخليط الناتج.
12 . تم وضع السيليكون في محلول هيدروكسيد البوتاسيوم، وبعد اكتمال التفاعل، تمت إضافة حمض الهيدروكلوريك الزائد إلى المحلول الناتج. يتم ترشيح الراسب المتكون وتجفيفه وتكلسه. يتفاعل منتج التكليس الصلب مع فلوريد الهيدروجين.
حلول
1 . تم حرق الصوديوم مع الأكسجين الزائد، وتم وضع المادة البلورية الناتجة في أنبوب زجاجي وتمرير ثاني أكسيد الكربون من خلاله. ويتجمع الغاز الخارج من الأنبوب ويحترق الفوسفور في غلافه الجوي. تم تحييد المادة الناتجة مع وجود فائض من محلول هيدروكسيد الصوديوم.
1) 2 نا + يا 2 = نا 2 يا 2
2) 2 نا 2 يا 2 + 2 كو 2 = 2 نا 2 كو 3 + يا 2
3) 4P + 5O2 = 2P2O5
4) P2O5 + 6 NaOH = 2Na3PO4 + 3H2O
2. تمت معالجة كربيد الألومنيوم بحمض الهيدروكلوريك. تم حرق الغاز المنطلق، وتمرير منتجات الاحتراق عبر ماء الجير حتى يتم تشكيل راسب أبيض، كما أدى تمرير منتجات الاحتراق إلى التعليق الناتج إلى ذوبان الراسب.
1) Al4C3 + 12HCl = 3CH4 + 4AlCl3
2) CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O
3) CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3+ H2O
4) CaCO3+ H2O + CO2 = Ca(HCO3)2
3. تم إطلاق البيريت وتمرير الغاز الناتج ذو الرائحة النفاذة عبر حمض كبريتيد الهيدروجين. يتم ترشيح الراسب المصفر الناتج، وتجفيفه، وخلطه مع حمض النيتريك المركز وتسخينه. يعطي المحلول الناتج راسبًا يحتوي على نترات الباريوم.
1) 4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2
2) SO2 + 2H2 S = 3S + 2H2O
3) S+ 6HNO3 = H2SO4+ 6NO2 +2H2O
4) H2SO4+ Ba(NO3)2 = BaSO4↓ + 2 HNO3
4 . تم وضع النحاس في حمض النيتريك المركز، وتم عزل الملح الناتج من المحلول، وتجفيفه وتكلسه. تم خلط منتج التفاعل الصلب مع نشارة النحاس وتكليسه في جو غاز خامل. تم إذابة المادة الناتجة في ماء الأمونيا.
1) النحاس + 4HNO3 = النحاس (NO3)2+ 2NO2 + 2H2O
2) 2Cu(NO3)2 = 2CuO + 4NO2 + O2
3) النحاس + CuO = Cu2O
4) Cu2O + 4NH3 + H2O = 2OH
5 . تم إذابة برادة الحديد في حامض الكبريتيك المخفف، وتمت معالجة المحلول الناتج بكمية زائدة من محلول هيدروكسيد الصوديوم. يتم ترشيح المادة المترسبة الناتجة وتركها في الهواء حتى تكتسب اللون البني. تم تحميص المادة البنية إلى كتلة ثابتة.
1) الحديد + H2SO4 = FeSO4 + H2
2) FeSO4 + 2NaOH= Fe(OH)2 + Na2SO4
3) 4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 = 4Fe(OH)3
4) 2 Fe (OH)3= Fe 2 O 3 + 3 H 2 O
6 . تم تحميص كبريتيد الزنك. تفاعلت المادة الصلبة الناتجة بشكل كامل مع محلول هيدروكسيد البوتاسيوم. تم تمرير ثاني أكسيد الكربون من خلال المحلول الناتج حتى يتكون راسبًا. تم إذابة الراسب في حمض الهيدروكلوريك.
1) 2ZnS + 3O2 = 2ZnO + 2SO2
2) ZnO+ 2NaOH + H2O = Na2
3 Na2 + CO2 = Na2CO3 + H2O + Zn(OH)2
4) Zn(OH)2 + 2 HCl= ZnCl2 + 2H2O
7. تم خلط الغاز المنطلق عندما تفاعل الزنك مع حمض الهيدروكلوريك مع الكلور وانفجر. تم إذابة المنتج الغازي الناتج في الماء وعمل على ثاني أكسيد المنغنيز. تم تمرير الغاز الناتج من خلال محلول ساخن من هيدروكسيد البوتاسيوم.
1) Zn+ 2HCl= ZnCl2 + H2
2) Cl2 + H2 = 2HCl
3) 4HCl + MnO2 = MnCl2 + 2H2O + Cl2
4) 3Cl2 + 6KOH = 5KCl + KClO3 + 3H2O
8. تمت معالجة فوسفيد الكالسيوم بحمض الهيدروكلوريك. تم حرق الغاز المنبعث في وعاء مغلق، وتم تحييد منتج الاحتراق بالكامل بمحلول هيدروكسيد البوتاسيوم. تمت إضافة محلول نترات الفضة إلى المحلول الناتج.
1) Ca3P2 + 6HCl = 3CaCl2 + 2PH3
2) PH3 + 2O2 = H3PO4
3) H3PO4 + 3KOH = K3PO4 + 3H2O
4) K 3 PO 4 + 3 AgNO 3 = 3 KNO 3 + Ag 3 PO 4
9 . يتحلل ثنائي كرومات الأمونيوم عند تسخينه. تم إذابة منتج التحلل الصلب في حامض الكبريتيك. تمت إضافة محلول هيدروكسيد الصوديوم إلى المحلول الناتج حتى يتكون راسب. عند إضافة هيدروكسيد الصوديوم إلى الراسب، يذوب.
1) (NH4)2Cr2O7 = Cr2O3 + N2 + 4H2O
2) Cr2O3 + 3H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 3H2O
3) Cr2(SO4)3 + 6NaOH= 3Na2SO4 + 2Cr(OH)3
4) 2Cr(OH)3 + 3NaOH = Na3
10 . تم تحميص أورثوفوسفات الكالسيوم بالفحم ورمل النهر. تم حرق المادة البيضاء المتوهجة في الظلام الناتجة في جو يحتوي على الكلور. تم إذابة ناتج هذا التفاعل في كمية زائدة من هيدروكسيد البوتاسيوم. تمت إضافة محلول هيدروكسيد الباريوم إلى الخليط الناتج.
1) Ca3(PO4)2 + 5C + 3SiO2 = 3CaSiO3 + 5CO + 2P
2) 2P + 5Cl2 = 2PCl5
3) PCl5 + 8KOH = K3PO4 + 5KCl + 4H2O
4) 2K3PO4 + 3Ba(OH)2 = Ba3(PO4)2 + 6KOH
11. تم خلط مسحوق الألومنيوم مع الكبريت وتسخينه. تم وضع المادة الناتجة في الماء. تم تقسيم الراسب الناتج إلى قسمين. يضاف حمض الهيدروكلوريك إلى جزء واحد، ويضاف محلول هيدروكسيد الصوديوم إلى الجزء الآخر حتى يذوب الراسب تماما.
1) 2Al + 3S = Al2S3
2) Al2S3 + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S
3) Al(OH)3 + 3HCl= AlCl3 + 3H2O
4) آل(OH)3 + هيدروكسيد الصوديوم= نا
12 . تم وضع السيليكون في محلول هيدروكسيد البوتاسيوم، وبعد اكتمال التفاعل، تمت إضافة حمض الهيدروكلوريك الزائد إلى المحلول الناتج. يتم ترشيح الراسب المتكون وتجفيفه وتكلسه. يتفاعل منتج التكليس الصلب مع فلوريد الهيدروجين.
1) سي + 2KOH + H2O= K2SiO3+ 2H2
2) K2SiO3 + 2HCl = 2KCl + H2SiO3
3) H2SiO3 = SiO2 + H2O
4) SiO 2 + 4 HF = SiF 4 + 2 H 2 O
واجبات امتحان الدولة الموحدة C2 في الكيمياء: خوارزمية التنفيذ
ظلت المهام C2 من امتحان الدولة الموحدة في الكيمياء ("مجموعة المواد") هي أصعب المهام في الجزء C لعدد من السنوات، وهذا ليس من قبيل الصدفة. في هذه المهمة، يجب أن يكون الخريج قادرًا على تطبيق معرفته حول خصائص المواد الكيميائية، وأنواع التفاعلات الكيميائية، بالإضافة إلى القدرة على وضع المعاملات في المعادلات باستخدام مثال مجموعة واسعة من المواد، غير المألوفة أحيانًا. كيف تحصل على أكبر عدد ممكن من النقاط في هذه المهمة؟ يمكن تمثيل إحدى الخوارزميات الممكنة لتنفيذها بالنقاط الأربع التالية:
دعونا نلقي نظرة فاحصة على تطبيق هذه الخوارزمية باستخدام أحد الأمثلة.
يمارس(صيغة 2011):
المشكلة الأولى التي تنشأ عند إكمال المهمة هي فهم ما هو مخفي تحت أسماء المواد. إذا كتب شخص ما صيغة الهيدروكلوريك بدلاً من حمض البيركلوريك، أو الكبريتيت بدلاً من كبريتيد البوتاسيوم، فإنه يقلل بشكل حاد من عدد معادلات التفاعل المكتوبة بشكل صحيح. ولذلك، ينبغي إيلاء اهتمام وثيق لمعرفة التسميات. ويجب الأخذ في الاعتبار أن المهمة قد تستخدم أيضًا أسماء تافهة لبعض المواد: ماء الجير، مقياس الحديد، كبريتات النحاس، إلخ.
نتيجة هذه المرحلة هي تسجيل صيغ مجموعة المواد المقترحة.
إن تخصيصها لمجموعة أو فئة معينة يساعد في تحديد الخصائص الكيميائية للمواد المقترحة. في هذه الحالة، لكل مادة من الضروري إعطاء الخصائص في اتجاهين. الأول هو خاصية التبادل الحمضي القاعدي، والتي تحدد القدرة على الدخول في التفاعلات دون تغيير حالة الأكسدة.
بناءً على الخصائص الحمضية القاعدية للمواد، يمكن تمييز المواد حمضيةالطبيعة (الأحماض، أكاسيد الأحماض، الأملاح الحمضية)، أساسيالطبيعة (القواعد، الأكاسيد الأساسية، الأملاح الأساسية)، مذبذباتصالات، متوسطة ملح. عند تنفيذ مهمة ما، يمكن اختصار هذه الخصائص على النحو التالي: " ل", "عن", "أ", "مع"
بناءً على خصائص الأكسدة والاختزال، يمكن تصنيف المواد إلى: عامل مؤكسدو تقليل الوكلاء. ومع ذلك، غالبًا ما يتم العثور على المواد التي تظهر ازدواجية الأكسدة والاختزال (ORD). قد ترجع هذه الازدواجية إلى حقيقة أن أحد العناصر يكون في حالة أكسدة متوسطة. وهكذا يتميز النيتروجين بمقياس أكسدة من -3 إلى +5. ولذلك، فإن نتريت البوتاسيوم KNO 2، حيث يكون النيتروجين في حالة الأكسدة +3، يتميز بخصائص كل من عامل مؤكسد وعامل اختزال. بالإضافة إلى ذلك، في مركب واحد، يمكن لذرات العناصر المختلفة أن تظهر خصائص مختلفة، ونتيجة لذلك، تظهر المادة ككل أيضًا المنشطات الأمفيتامينية. ومن الأمثلة على ذلك حمض الهيدروكلوريك، والذي يمكن أن يكون عامل مؤكسد، بسبب أيون H +، وعامل اختزال، بسبب أيون الكلوريد.
الازدواجية لا تعني خصائص متطابقة. عادةً ما تسود خصائص الأكسدة أو الاختزال. هناك أيضًا مواد لا تتميز بخصائص الأكسدة والاختزال. ويلاحظ هذا عندما تكون ذرات جميع العناصر في حالات الأكسدة الأكثر استقرارا. ومن الأمثلة على ذلك، على سبيل المثال، فلوريد الصوديوم NaF. وأخيرًا، يمكن أن تعتمد خصائص الأكسدة والاختزال في المادة بشكل كبير على الظروف والبيئة التي يتم فيها التفاعل. وبالتالي فإن حمض الكبريتيك المركز هو عامل مؤكسد قوي بسبب S +6، ونفس الحمض الموجود في المحلول هو عامل مؤكسد متوسط القوة بسبب أيون H +
ويمكن أيضًا اختصار هذه الخاصية بـ " نعم","شمس","المنشطات الأمفيتامينية".
دعونا نحدد خصائص المواد في مهمتنا:
- كرومات البوتاسيوم، ملح، عامل مؤكسد (Cr +6 - أعلى حالة أكسدة)
- حمض الكبريتيك، محلول: حمض، عامل مؤكسد (H +)
- كبريتيد الصوديوم: ملح، عامل اختزال (S-2 - أدنى حالة أكسدة)
- كبريتات النحاس الثنائي، الملح، عامل مؤكسد (Cu +2 - أعلى حالة أكسدة)باختصار يمكن كتابتها هكذا:
عصير(الكروم +6)
ك، حسنًا(ح+)
ج، شمس(د-2)
عصير(النحاس +2
في هذه المرحلة، من الضروري تحديد التفاعلات الممكنة بين مواد معينة، وكذلك المنتجات المحتملة لهذه التفاعلات. خصائص معينة للمواد سوف تساعد في هذا. وبما أننا قدمنا خاصيتين لكل مادة، فإننا بحاجة إلى النظر في إمكانية وجود مجموعتين من التفاعلات: التبادل، دون تغيير حالة الأكسدة، وORR.
بين المواد ذات الطبيعة الأساسية والحمضية هناك خاصية تفاعل التعادل، الناتج المعتاد هو الملح والماء (عندما يتفاعل أكسيدان، يكون الملح فقط). يمكن للمركبات المذبذبة أن تشارك في نفس التفاعل مثل الحمض أو القاعدة. في بعض الحالات النادرة إلى حد ما، يكون رد فعل التعادل مستحيلاً، وهو ما يشار إليه عادةً بشرطة في جدول الذوبان. والسبب في ذلك هو إما ضعف الخواص الحمضية والأساسية للمركبات البادئة، أو حدوث تفاعل الأكسدة والاختزال بينهما (مثال: Fe 2 O 3 + HI).
بالإضافة إلى تفاعلات الاقتران بين الأكاسيد، يجب أيضًا أن نأخذ في الاعتبار الاحتمالية تفاعلات الاتصالأكاسيد مع الماء. أنه يحتوي على العديد من الأكاسيد الحمضية وأكاسيد المعادن الأكثر نشاطا، والمنتجات هي الأحماض القابلة للذوبان والقلويات المقابلة. ومع ذلك، نادراً ما يتم إعطاء الماء كمادة منفصلة في المهمة C2.
خصائص الأملاح رد فعل التبادلحيث يمكنهم الدخول فيما بينهم ومع الأحماض والقلويات. كقاعدة عامة، يحدث في الحل، ومعيار إمكانية حدوثه هو قاعدة RIO - هطول الأمطار، وتطور الغاز، وتشكيل المنحل بالكهرباء الضعيف. في بعض الحالات، قد يكون تفاعل التبادل بين الأملاح معقدًا تفاعل التحلل المائيونتيجة لذلك تتشكل الأملاح الأساسية. يمكن منع تفاعل التبادل عن طريق التحلل المائي الكامل للملح أو تفاعل الأكسدة والاختزال بينهما. تتم الإشارة إلى الطبيعة الخاصة لتفاعل الأملاح من خلال شرطة في جدول الذوبان للمنتج المقصود.
بشكل منفصل، يمكن اعتبار تفاعل التحلل المائي هو الإجابة الصحيحة للمهمة C2 إذا كانت مجموعة المواد تحتوي على ماء وملح يخضع للتحلل المائي الكامل (Al 2 S 3).
يمكن للأملاح غير القابلة للذوبان أن تدخل في تفاعلات التبادل، عادة مع الأحماض فقط. من الممكن أيضًا تفاعل الأملاح غير القابلة للذوبان مع الأحماض لتكوين أملاح حمضية (Ca 3 (PO 4) 2 + H 3 PO 4 => Ca(H 2 PO 4) 2)
تفاعل آخر نادر نسبيًا هو تفاعل التبادل بين الملح والأكسيد الحمضي. في هذه الحالة، يتم استبدال الأكسيد الأكثر تطايرًا بأكسيد أقل تطايرًا (CaСO 3 + SiO 2 => CaSiO 3 + CO 2).
في تفاعلات الأكسدة والاختزالقد تدخل عوامل مؤكسدة ومختزلة. يتم تحديد إمكانية ذلك من خلال قوة خصائص الأكسدة والاختزال. في بعض الحالات، يمكن تحديد إمكانية التفاعل باستخدام عدد من الفولتية المعدنية (تفاعلات المعادن مع محاليل الأملاح والأحماض). في بعض الأحيان يمكن تقدير القوة النسبية للعوامل المؤكسدة باستخدام قوانين الجدول الدوري (إزاحة الهالوجين بآخر). ومع ذلك، سيتطلب ذلك في أغلب الأحيان معرفة مادة واقعية محددة، وخصائص العوامل المؤكسدة وعوامل الاختزال الأكثر تميزًا (مركبات المنغنيز والكروم والنيتروجين والكبريت...)، والتدريب على كتابة معادلات ORR.
قد يكون من الصعب أيضًا تحديد منتجات OVR المحتملة. بشكل عام، يمكن اقتراح قاعدتين للمساعدة في الاختيار:
- يجب ألا تتفاعل منتجات التفاعل مع المواد الأولية أو البيئةحيث يتم تنفيذ التفاعل: إذا تم صب حمض الكبريتيك في أنبوب اختبار، فلا يمكن تشكيل KOH، إذا تم تنفيذ التفاعل في محلول مائي، فلن يترسب الصوديوم هناك؛
- يجب ألا تتفاعل منتجات التفاعل مع بعضها البعض: لا يمكن إنتاج CuSO 4 وKOH و Cl 2 و KI في وقت واحد في أنبوب الاختبار.ينبغي للمرء أيضًا أن يأخذ في الاعتبار هذا النوع من OVR، مثل تفاعلات عدم التناسب(الأكسدة الذاتية-الشفاء الذاتي). مثل هذه التفاعلات ممكنة بالنسبة للمواد التي يكون فيها العنصر في حالة أكسدة متوسطة، مما يعني أنه يمكن أكسدته واختزاله في نفس الوقت. المشارك الثاني في مثل هذا التفاعل يلعب دور البيئة. ومن الأمثلة على ذلك عدم تناسب الهالوجينات في بيئة قلوية.
الكيمياء معقدة للغاية ومثيرة للاهتمام لدرجة أنه من المستحيل تقديم وصفات عامة لجميع المناسبات. لذلك، إلى جانب هاتين المجموعتين من ردود الفعل، يمكن تسمية مجموعة أخرى: ردود فعل محددةالمواد الفردية. سيتم تحديد نجاح كتابة معادلات التفاعل هذه من خلال المعرفة الفعلية بكيمياء العناصر والمواد الكيميائية الفردية.
عند التنبؤ بالتفاعلات لمواد معينة، ينصح باتباع ترتيب معين حتى لا يفوتك أي تفاعل. يمكنك استخدام النهج الذي يمثله الرسم البياني التالي:
ندرس إمكانية تفاعل المادة الأولى مع ثلاث مواد أخرى (الأسهم الخضراء)، ثم نفكر في إمكانية تفاعل المادة الثانية مع المادتين المتبقيتين (الأسهم الزرقاء)، وأخيراً نفكر في إمكانية تفاعل المادة الثانية مع المادتين المتبقيتين (الأسهم الزرقاء)، المادة الثالثة مع الأخيرة الرابعة (السهم الأحمر). إذا كانت هناك خمس مواد في المجموعة، فسيكون هناك المزيد من الأسهم، ولكن سيتم شطب بعضها أثناء عملية التحليل.
لذلك، بالنسبة لمجموعتنا، المادة الأولى:
- ك 2 كروم 4 + ح 2 سو 4، ORR مستحيل (عاملان مؤكسدان) ، كما أن تفاعل التبادل المعتاد مستحيل أيضًا، لأنه المنتجات المقصودة قابلة للذوبان. هنا نواجه تفاعلًا محددًا: الكرومات، عند تفاعلها مع الأحماض، تشكل ثنائي الكرومات: => K 2 Cr 2 O 7 + K 2 SO 4 + H 2 O
- ك 2 كروم 4 + نا 2 س، رد فعل التبادل مستحيل أيضًا، لأن المنتجات المقصودة قابلة للذوبان. لكن وجود عامل مؤكسد وعامل اختزال هنا يسمح لنا باستنتاج أن تفاعلات الأكسدة والاختزال ممكنة. أثناء تفاعل الأكسدة والاختزال، سوف يتأكسد S -2 إلى الكبريت، وسيتم تقليل Cr +6 إلى Cr +3، وفي بيئة محايدة يمكن أن يكون هذا Cr(OH) 3. ومع ذلك، في الوقت نفسه، يتم تشكيل KOH في الحل. مع الأخذ في الاعتبار امفوتريتي Cr(OH) 3 وقاعدة عدم تفاعل منتجات التفاعل مع بعضها البعض، نصل إلى اختيار المنتجات التالية: => S + K + KOH
- K2CrO4 + CuSO4لكن هنا من الممكن حدوث تفاعل تبادلي بين الأملاح، لأن معظم الكرومات غير قابلة للذوبان في الماء: => K 2 SO 4 + CuCrO 4المادة الثانية:
- H2SO4 + Na2S، أيون الهيدروجين ليس عامل مؤكسد قوي بما فيه الكفاية لأكسدة أيون الكبريتيد، ORR مستحيل. لكن تفاعل التبادل ممكن، مما يؤدي إلى تكوين إلكتروليت ضعيف ومادة غازية: => H 2 S + Na 2 SO 4 ؛
- H2SO4 + CuSO4- لا توجد ردود فعل واضحة هنا.المادة الثالثة:
- نا 2 س + كوز 4، أيون النحاس أيضًا ليس عامل مؤكسد قوي بما يكفي لأكسدة أيون الكبريتيد، ORR مستحيل. سيؤدي تفاعل التبادل بين الأملاح إلى تكوين كبريتيد النحاس غير القابل للذوبان: => CuS + Na 2 SO 4.يجب أن تكون نتيجة المرحلة الثالثة عدة مخططات لردود الفعل المحتملة. المشاكل المحتملة:
- كثرة ردود الفعل. منذ الخبراء سوف لا يزال تقييم فقط الأربعة الأولىمعادلات ردود الفعل، تحتاج إلى اختيار أبسط التفاعلات التي تكون متأكدًا من خلالها بنسبة 100٪، وتجاهل التفاعلات المعقدة جدًا، أو تلك التي لست متأكدًا منها. لذلك، في حالتنا، كان من الممكن تسجيل الحد الأقصى لعدد النقاط دون معرفة رد الفعل المحدد لانتقال الكرومات إلى ثنائي الكرومات. وإذا كنت تعرف هذا التفاعل غير المعقد للغاية، فيمكنك رفض معادلة ORR المعقدة إلى حد ما، ولم يتبق سوى تفاعلات تبادل بسيطة.
- ردود فعل قليلة، أقل من أربعة. إذا تبين أن عدد التفاعلات غير كاف عند تحليل تفاعلات أزواج المواد، فيمكنك التفكير في إمكانية تفاعل ثلاث مواد. عادة ما تكون هذه هي ORRs، حيث يمكن أن تشارك أيضًا مادة ثالثة - الوسيط - واعتمادًا على الوسط، يمكن أن تكون منتجات التفاعل مختلفة. لذلك في حالتنا، إذا كانت التفاعلات التي تم العثور عليها غير كافية، فيمكننا بالإضافة إلى ذلك اقتراح تفاعل كرومات البوتاسيوم مع كبريتيد الصوديوم في وجود حمض الكبريتيك. ستكون منتجات التفاعل في هذه الحالة هي الكبريت، وكبريتات الكروم (III)، وكبريتات البوتاسيوم.
إذا لم يتم ذكر حالة المواد بوضوح، على سبيل المثال، ببساطة قول "حمض الكبريتيك" بدلاً من "محلول (مخفف ضمنيًا) لحمض الكبريتيك"، يمكن للمرء تحليل إمكانية تفاعلات المادة في حالات مختلفة. في حالتنا، يمكننا أن نأخذ في الاعتبار أن حمض الكبريتيك المركز هو عامل مؤكسد قوي بسبب S +6، ويمكن أن يتحد مع كبريتيد الصوديوم في ORR لتكوين ثاني أكسيد الكبريت SO 2 .
وأخيرًا، يمكن للمرء أن يأخذ في الاعتبار إمكانية حدوث التفاعل بشكل مختلف اعتمادًا على درجة الحرارة، أو على نسبة كميات المواد. وبالتالي، فإن تفاعل الكلور مع القلويات يمكن أن ينتج هيبوكلوريت في البرد، وعند تسخينه، يمكن لكلورات البوتاسيوم وكلوريد الألومنيوم، عند التفاعل مع القلويات، إنتاج كل من هيدروكسيد الألومنيوم وهيدروكسي ألومينات. كل هذا يسمح لنا بكتابة معادلتين للتفاعل لمجموعة واحدة من المواد الأولية. لكن يجب أن نأخذ في الاعتبار أن ذلك يخالف شروط المهمة: «بين جميع المواد المطروحة، دون تكرار أزواج من الكواشف"لذلك، فإن صحة جميع هذه المعادلات يعتمد على مجموعة المواد المحددة وتقدير الخبير.