בשנים האחרונות חלה מגמה של ביקוש יציב למעבר הבחינה בכימיה בקרב בוגרי כיתות ט' ויא'. הסיבה היא הפופולריות הגוברת של אוניברסיטאות לרפואה והנדסה, שבהן כימיה משמשת כבחינת פרופיל.
רלוונטיות
כדי להיות תחרותיים בעת הגשת מועמדות, על התלמידים להפגין רמה גבוהה של ידע בבחינה.
בעיות שבהן מערבבים אבקת גופרית עם עודף אבקת אלומיניום, ואז נוספה חומצה, ואז מים היו קשים במיוחד לרופאים ומהנדסים לעתיד. יש צורך לבצע חישובים, לקבוע את אחד החומרים, וגם לשרטט משוואות לתגובות מתמשכות.
איך פותרים בעיות עבור אבקת אלומיניום מעורבבת עם תרכובות אנאורגניות אחרות? הבה נתעכב על סוגיה זו ביתר פירוט.
דוגמה ראשונה
אבקת הגופרית עורבבה עם אבקת אלומיניום, ואז התערובת חוממת, החומר שהתקבל בהתוצאה של תגובה זו, הניחה במים. הגז שנוצר היה מחולק לשני חלקים. אחד היה מעורב עם חומצה הידרוכלורית, ותמיסת נתרן הידרוקסיד נוספה לשני עד שהמשקע נמס. אילו תמורות התרחשו? כתוב משוואות לכל התגובות המתאימות לתמורות המתוארות במשימה.
התשובה לשאלה צריכה להיות ארבע משוואות עם מקדמים סטריאוכימיים.
אבקת גופרית מעורבבת עם עודפי אבקת אלומיניום, מה קורה? חומרים מגיבים בהתאם לתכנית, כאשר המוצר הסופי הוא מלח.
הסולפיד האלומיניום המתקבל בסביבה המימית עובר הידרוליזה. מכיוון שמלח זה נוצר על ידי בסיס חלש (אלומיניום הידרוקסיד) וחומצה הידרוסולפידית חלשה, מתרחשת הידרוליזה מלאה. התהליך מייצר בסיס בלתי מסיס וחומצה נדיפה.
באינטראקציה של אחד המוצרים, כלומר אלומיניום הידרוקסיד עם חומצה הידרוכלורית, מתרחשת תגובה של חילופי יונים.
בהתחשב בכך שלאלומיניום הידרוקסיד יש תכונות כימיות אמפוטריות (כפולות), הוא יוצר מלח מורכב (נתרן טטרהידרוקסואלומינאט) עם תמיסת נתרן הידרוקסיד.
דוגמה שנייה
בואו נשקול דוגמה נוספת למשימה הכוללת כתיבת התהליכים המוזכרים בתנאי. אבקת אלומיניום מעורבבת עם יוד. הוסף כמות קטנה של מים. התרכובת המתקבלת בתהליך מומסת במים, מוסיפים לה עודף של מי אמוניה. המשקע מסונן, מבודד. לשאריות מההסתיידותמוסיפים נתרן קרבונט, התערובת מתמזגת. רשום ארבע משוואות תגובה עם מקדמים סטריאוכימיים התואמים לתהליכים המתוארים.
מכיוון שאבקת אלומיניום מעורבבת עם יוד לפי מצב הבעיה, למשוואה הראשונה לאינטראקציה של חומרים פשוטים יש את הצורה:
2Al + 3I2=2AlI3
תגובה זו דורשת כמות קטנה של מים, המוזכרת בתנאי.
התגובה הכימית הבאה משקפת את האינטראקציה של יודיד אלומיניום המתקבל בשלב הראשון עם נתרן הידרוקסיד:
AlI3 + 3NaOH=Al(OH)3 + 3NaI
מאחר שהתוצר של תהליך זה (אלומיניום הידרוקסיד) מציג תכונות אופייניות לבסיסים, הוא נכנס לתגובת חילופי יונים עם חומצה, מלח ומים פועלים כמוצרי תגובה:
Al(OH)3 + 3HCl=AlCl3 + 3H2O
הקושי הגדול ביותר של תלמידי בית ספר בפתרון בעיה שבה מופיעה אבקת אלומיניום הוא התגובה האחרונה. כאשר אלומיניום כלוריד יוצר אינטראקציה עם תמיסה מימית של נתרן קרבונט בתערובת התגובה, תהליך ההידרוליזה של מלחים ממשיך, המוביל לייצור נתרן כלורי, פחמן דו חמצני ואלומיניום הידרוקסיד. התגובה נראית כך:
2AlCl3 + 3Na2CO3 + 3H2 O=2Al(OH)3 + 3CO2 + 6NaCL
אילו קשיים יש לתלמידי בית הספר
במשימות מסוימות, ההנחה היא שזרחן היה מעורב בעודףאבקת אלומיניום. אלגוריתם הפתרון דומה לשתי הדוגמאות הקודמות. בין הבעיות שהבוגרים חווים במטלות מסוג זה, נציין קריאה לא קשובה של התנאים. בהשארת מחוץ לטווח הראייה, למשל, נוכחות מים בתערובת התגובה, הבוגרים שוכחים מהאפשרות של הידרוליזה בתערובת, כותבים בצורה שגויה את המשוואה הכימית של התהליך. לא כולם יכולים לתאר פעולות עם חומרים: אידוי, סינון, סידוד, קלייה, היתוך, סינטר. בלי לדעת את ההבדלים בין אינטראקציות פיזיקליות וכימיות, אי אפשר לסמוך על ביצוע מוצלח של משימות מסוג זה.
דוגמה שלישית
צית חנקה מנגן (II). הוסף חומצה הידרוכלורית מרוכזת למוצק החום שנוצר. הגז המשתחרר בתהליך זה מועבר דרך חומצה הידרוסולפידית. כאשר מוסיפים בריום כלוריד לתמיסה שהתקבלה, נצפים משקעים. כתוב ארבע משוואות כימיות המתאימות לתמורות המתוארות.
כאשר מבוייד, יש ליצור מספר מוצרים מחומר אחד בו-זמנית. בבעיה המוצעת, גז חום ותחמוצת מנגן (IV) מתקבלים מהחנקה הראשונית:
Mn(NO3)2 → MnO2 + 2NO 2
לאחר הוספת חומצה הידרוכלורית מרוכזת למוצרים, בנוסף לכלור גזי, מתקבלים מים וכן מנגן (II) כלוריד:
MnO2 + 4 HCl → MnCl2 + 2H2O + Cl 2
זה כלור שמגיב עם חומצה הידרוסולפידית, גופרית נוצרת כמשקע. משוואת התהליך היא כדלקמן:
Cl2 +H2S → 2HCl + S
מכיוון שגופרית אינה מסוגלת ליצור משקעים עם בריום כלוריד, יש לקחת בחשבון שתערובת של כלור ומימן גופרתי בנוכחות מולקולות מים יכולה לקיים אינטראקציה באופן הבא:
4Cl2 + H2S + 4H2O → 8HCl + H 2SO4
לכן, חומצה גופרתית מגיבה עם בריום כלוריד:
Н2SO4 + BaCl2 → BaSO4+ 2HCl
נקודות חשובות
לא כל תלמידי התיכון יודעים כיצד משיגים אבקות אלומיניום בתעשייה, היכן הם משמשים. למספר המינימלי של עבודה מעשית ומעבדה שנותרה בקורס הכימיה בבית הספר יש השפעה שלילית על הכישורים המעשיים של תלמידי בית הספר. לכן משימות הקשורות למצב המצטבר של החומר, צבעו, תכונות אופייניות גורמות לקשיים לבוגרים שניגשים לבחינת המדינה המאוחדת בכימיה.
לעתים קרובות, כותבי בדיקות משתמשים בתחמוצת אלומיניום, שהאבקה שלה מגיבה עם גופרית או הלוגן, ויוצרת, בהתאמה, גופרית או הליד. תלמידי תיכון מתגעגעים לעובדה שהמלח שנוצר עובר הידרוליזה בתמיסה מימית, ולכן הם מבצעים את החלק השני של המשימה בצורה לא נכונה, ומפסידים נקודות.
סיכום
לכדי להתמודד ללא שגיאות עם שאלות הנוגעות למספר טרנספורמציות של חומרים אנאורגניים, יש צורך לקבל מושג על התגובות האיכותיות לקטיונים ולאניונים, לדעת את התנאים למהלך ההידרוליזה, לרשום משוואות מולקולריות ויוניות. בהיעדר מיומנויות מעשיות, שאלות הנוגעות לסימנים החיצוניים לאינטראקציה בין חומרים גורמות לקושי.
