Составление уравнений химических реакций.

Многостадийную схему превращения одних веществ в другие в определенной последовательности часто называют «цепочкой». Для выполнения этих заданий необходимо знать основные классы неорганических и органических соединений, номенклатуру, химические свойства, в том числе продукты термического разложения веществ, механизмы реакций.

«Цепочки» – это оптимальный способ проверить большой объем знаний (практически по всем разделам общей, неорганической и органической химии) в одной задаче.

Для того, чтобы успешно решать цепочки химических превращений из одного вещества в другое, необходимо изучить свойства веществ, их взаимодействия и особенности каждого класса соединений. Среди качественных задач решение цепочек веществ встречаются чаще всего.

Алгоритм решения «цепочки»:
    1.Внимательно прочитайте условие задачи. Если необходимо, можете сделать это не один раз. Напишите уравнения, с помощью которых можно получить следующие превращения:

Al → → Al₂O₃ → Al(OH)₃ → K[Al(OH)₄] → AlCl₃ → Al(NO₃)₃ → AlPO₄.

Для каждого превращения составьте уравнения реакций. Если переход в одну стадия невозможен, составьте два и более уравнений реакций.

2.Выпишите цепочку отдельно, из условия задачи. Вы можете пронумеровать количество реакций и ли веществ для удобства. Помните, что каждое следующее вещество является исходным для последующего. Определите к какому классу веществ относиться каждый член цепочки. Под первым номером стоит металл алюминий. Исходным продуктом реакции должна стать соль. По свойствам металла, соль получается при взаимодействии с кислотой. В данном случае с азотной кислотой. Проанализируйте возможна ли эта реакция. Составьте схему уравнения, расставьте коэффициенты. Первое превращение готова. Далее следуйте шаг за шагом, постепенно продвигаясь к последнему веществу, фосфату алюминия.

3.Проверьте себя еще раз. Пробегитесь взглядом по уравнениям реакций, проверьте везде ли стоят нужные коэффициенты. Не забудьте правильно оформить уравнения реакций.

Пример решения
1.Al + 6HNO₃(конц.) => Al(NO₃)₃ + 3NO₂ + 3H₂O
2.4Al(NO₃)₃ => 2Al₂O₃ + 12NO₂ + 3O₂
3.Al₂O₃ + 3H₂SO₄ => Al₂(SO₄)₃ + 3H₂O
Al₂(SO₄)₃ + 6NaOH => 2Al(OH)₃ + 3Na₂SO₄
4.Al(OH)₃ +KOH => K[Al(OH)₄]
5.K[Al(OH)₄] + 4HCl => KCl + AlCl₃ + 4H₂O
6.AlCl₃ + 3AgNO₃ => Al(NO₃)₃ + 3AgCl
7.Al(NO₃)₃ + K₃PO₄ => AlPO₄ + 3KNO₃

Цель задания:

- углубление и расширение знаний по предложенной теме;

- формирование умений использовать специальную и дополнительную литературу.

Срок выполнения:

- подготовить к следующему теоретическому занятию.

Форма контроля:

- проверка наличия выполненного задания у каждого студента.

Критерии оценки:

1. Правильное написание уравнений(3 балла).

2. Расстановка коэффициентов(3 балла).

3. Правильно подобранные вещества для осуществления данных превращений(3 балла).

Оценка:

4-5 баллов «удовлетворительно»

6-7 баллов «хорошо»

8-9 баллов «отлично».

Задание 6.

Упражнения

      1. По классификаций неорганических веществ и их названию.

Существует множество неорганических веществ, которые подразделяются на классы. Для того чтобы правильно классифицировать предложенные соединения, необходимо иметь представление об особенностях строения каждой группы веществ, которых всего четыре. Это оксиды, кислоты, основания и соли.

Инструкция:

1. Кислоты. Сюда относятся сложные соединения, которые состоят из атомов водорода и кислотного остатка. Атомы водорода в формуле находятся на первом месте, причем их может быть различное количество. Исходя из этого, кислоты, в свою очередь, подразделяются на одноосновные:
HCl - хлороводородная кислота (соляная); HNO₃ - азотная кислота.
Двухосновные: H₂SO₄ - серная кислота; H₂S - сероводородная кислота.
Трехосновные: H₃PO₄ - ортофосфорная кислота; H₃ВO₃ - борная кислота.

2. Основания. Это сложные вещества, которые состоят из атомов металлов и гидроксильных групп. Количество последних определяется по валентности металла. Основания могут быть растворимыми в воде:
КOН - гидроксид калия; Ca(OН)2 - гидроксид кальция;
и нерастворимыми: Zn(OН)2 - гидроксид цинка; Al(OН)3 - гидроксид алюминия.

3. К классу оксидов относятся сложные вещества, которые состоят только из двух химических элементов, одним из которых будет являться кислород, стоящий в формуле на втором месте. Оксиды имеют собственную классификацию. В основные оксиды входят вещества, которые соответствуют основаниям. В составе химической формулы они имеют атомы металлов: ВaO - оксид бария; К₂O - оксид калия; Li₂O - оксид лития.
К кислотным можно отнести оксиды, которым соответствуют кислоты. В их формулу входят атомы неметаллов. SO₃ - оксид серы (VI); SO₂ - оксид серы (IV); СO₂ - оксид углерода (IV); Р₂O₅ - оксид фосфора (V).
К амфотерным относятся оксиды, в состав которых входят переходные элементы, такие как цинк, алюминий, бериллий и др.: BeO - оксид бериллия;
ZnO - оксид цинка; Al₂O₃ - оксид алюминия.

4. Соли – это сложные вещества, состоящие из атомов металлов и кислотных остатков. На первом месте в их формулах стоят металлы.
КCl - хлорид калия; CaSO₄ - сульфат кальция; Al(NO₃)₃ - нитрат алюминия;
Ba₃(PO₄)₂ - ортофосфат бария.

Цель задания:

- углубление и расширение знаний по предложенной теме;

- формирование умений использовать специальную и дополнительную литературу.

Срок выполнения:

- подготовить к следующему теоретическому занятию.

Форма контроля:

- проверка наличия выполненного задания у каждого студента.

Критерии оценки:

1. Правильное определение класс неорганического вещества(4 балла).

2. Правильное название неорганического вещества(4 балла).

Оценка:

4-5 баллов «удовлетворительно»

6-7 баллов «хорошо»

8 баллов «отлично».

 

      2. Упражнения по написанию уравнений гидролиза солей.

Алгоритм составления уравнений гидролиза:

1. Учитывая, что гидролизу подвергаются только растворимые соли, определим по таблице растворимости растворимость соли в воде.

2.Составим уравнение диссоциации соли: NH₄Cl → NH₄⁺ + Cl⁻.

3. Определим природу соли (соли, образованные сильной кислотой и сильным основанием, гидролизу не подвергаются): соль NH₄Cl образована слабым основанием NH₄OH и сильной кислотой HCl.

4. Проведем анализ, какой из ионов соли с ионами воды образует слабый электролит (выучить ряды сильных и слабых электролитов); учитывая, что катион соли взаимодействует с анионом ОН⁻ воды, анион соли – с катионом Н⁺ воды:

Ион NH₄⁺ соответствует слабому электролиту – основанию NH₄OH;

Ион Cl^- соответствует сильному электролиту – кислоте HCl.

5. Сделаем вывод, какой из ионов соли подвергается гидролизу:

NH₄⁺ − ион, образующий слабый электролит, следовательно, он и подвергается гидролизу.

6. Установим число ступеней гидролиза соли (заряд иона, подвергающегося гидролизу, указывает на число ступеней гидролиза соли) − у иона NH₄⁺ заряд иона равен единице, следовательно, соль подвергается гидролизу в одну ступень.

7. Составим краткое ионное уравнение первой ступени гидролиза соли, учитывая обратимость процесса гидролиза:

NH₄⁺ + HOH ↔ NH₄OH + H⁺.

8. Определим среду и рН раствора соли. Если в кратком ионном уравнении образуется ион Н⁺ − среда раствора кислая, рН < 7; если образуется ион ОН⁻ − среда раствора щелочная, рН > 7.

9. Составим полное ионное уравнение гидролиза соли. Подставим в краткое ионное уравнение противоположно заряженный ион (противоион) иону NH₄⁺. В соли NH₄Cl противоионом является хлорид-ион Cl⁻: NH₄⁺ + Cl⁻ + HOH ↔ NH₄OH + H⁺ + Cl⁻.

10. Составим молекулярное уравнение, объединяя противоионы в левой и правой частях схемы в молекулы:

NH₄Cl + HOH ↔ NH₄OH + HCl.

11. Установим продукты гидролиза соли. Конечными продуктами гидролиза соли являются кислота и основание (или амфотерный гидроксид). Так, продуктами гидролиза соли NH₄Cl являются основание – гидроксид аммония NH₄ОН и хлороводородная (соляная) кислота НСl.
     Цель задания:

- углубление и расширение знаний по предложенной теме;

- формирование умений использовать специальную и дополнительную литературу.

Срок выполнения:

- подготовить к следующему теоретическому занятию.

Форма контроля:

- проверка наличия выполненного задания у каждого студента.

Критерии оценки:

1. Правильное определение типа гидролиза(1 балл).

2. Правильное написание уравнения диссоциации неорганического вещества(1 балл).

3. Правильное определение силы электролита(1 балл).

4. Правильно написание краткого уравнения гидролиза(3 балла).

5. Правильное определение рН раствора соли(1 балл).

6. Правильное написание полного ионного уравнения гидролиза(3 балла).

Оценка:

5-6 баллов «удовлетворительно»

7-8 баллов «хорошо»

9-10 баллов «отлично».