Методические рекомендации для подготовки учащихся к ЕГЭ по химии. Решение заданий С 2
Методические рекомендации для подготовки учащихся к ЕГЭ по химии. Решение заданий С 2
(Основной источник – сайт педагогического университета ИД « 1 сентября», методические рекомендации О. С. Габриеляна)
Выполнение задания С2 предполагает углубленное изучение свойств неорганических веществ и понимание взаимосвязей между различными классами и группами веществ.
При выполнении этого задания анализ возможных превращений следует осуществлять по двум направлениям: 1. Реакции без изменения степени окисления (кислотно-основные свойства, реакции иного обмена) и 2. Возможность протекания окислительно-восстановительного взаимодействия между веществами.
Задание С2, проверяет знания о свойствах веществ, в том числе и амфотерных свойствах.
Иногда в заданиях встречаются задания на амфотерные свойства о которых мало где рассказывается.
Поэтому для успешного выполнения этого задания нужно знать еще и способы разрушения комплексных солей.
Оксиды и гидроксиды многих переходных металлов имеют амфотерные свойства. Они нерастворимы в воде, но взаимодействуют и с кислотами, и со щелочами. При подготовке к ЕГЭ нужно усвоить материал о свойствах соединений цинка, бериллия, алюминия, железа, хрома. Рассмотрим некоторые реакции на примере цинка, алюминия и их соединений.
Основные свойства при взаимодействии с сильными кислотами:
ZnO + 2HCl = ZnCl2 + 2H2O
Zn(OH)2 + 2HCl = ZnCl2 + 2H2O
Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O
Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O
Кислотные свойства при взаимодействии со щелочами:
а) Реакции при сплавлении.
Формулу гидроксида цинка записывают в кислотной форме H2ZnO2 (цинковая кислота).
H2ZnO2 + 2NaOH = Na2ZnO2 + 2H2O (цинкат натрия)
ZnO + 2NaOH = Na2ZnO2 + H2O
Кислотная форма гидроксида алюминия H3AlO3 (ортоалюминиевая кислота), но она неустойчива, и при нагревании отщепляется вода: H3AlO3 – H2O = HAlO2, получается метаалюминиевая кислота.
По этой причине при сплавлении соединений алюминия со щелочами получаются соли – метаалюминаты:
Al(OH)3 + NaOH = NaAlO2 + 2H2O
Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O
б) Реакции в растворе происходят с образованием комплексных солей: Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2 [Zn(OH)4]
ZnO + 2NaOH + 2H2O = Na2[Zn(OH)4] -
тетрагидроксоцинкат натрия.
Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4]
Al2O3 + 2NaOH + 3H2O = 2Na[Al(OH)4] -
тетрагидроксоалюминат натрия.
При взаимодействии соединений алюминия со щелочами в растворе получаются разные формы комплексных солей:
Na[Al(OH)4] – тетрагидроксоалюминат натрия,
Na3[Al(OH)6] – гексагидроксоалюминат натрия,
Na[Al(OH)4 (H2O)2] – диакватетрагидроксоалюминат натрия.
Форма соли зависит от концентрации щелочи.
Соединения бериллия – ВеО и Ве(ОН)2 – взаимодействуют со щелочами аналогично соединениям цинка, соединения хрома (III) и железа (III) – Cr2O3, Cr(OH)3, Fe2O3, Fe(OH)3 – аналогично соединениям алюминия, но оксиды этих металлов взаимодействуют со щелочами только при сплавлении.
Cr2O3 + NaOH = NaCrO2 + H2O -
метахромит натрия, хромат (III) натрия.
Fe2O3 + 2NaOH = 2NaFeO2 + H2O -
феррит натрия, феррат (III) натрия.
При взаимодействии гидроксидов этих металлов со щелочами в растворе получаются комплексные соли с координационным числом 6.
Гидроксид хрома (III) легко растворяется в щелочах.
Cr(OH)3 + 3NaOH = Na3[Cr(OH)6 -
гексагидроксохромат (III) натрия.
Гидроксид железа (III) имеет очень слабые амфотерные свойства, взаимодействует только с горячими концентрированными растворами щелочей: Fe(OH)3 + 3NaOH = Na3[Fe(OH)6] -
тетрагидроксоферрат (III) натрия.
Из рассматриваемых металлов с растворами щелочей взаимодействуют только Ве, Zn, Al:
Be + 2NaOH + 2H2O = Na2[Be(OH)4] + H2 -
тетрагидроксобериллат натрия.
2n + 2NaOH + 2H2O = Na2[Zn(OH)4] + H2
2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na[Al(OH)4] + 3H2
Железо и хром с растворами щелочей не реагируют, эти реакции возможны только при сплавлении с твёрдыми щелочами.
При рассмотрении способов разрушения комплексных солей можно выделить несколько случаев:
При действии избытка сильной кислоты получается две средних соли и вода:
NaAl(OH)4 + 4HClизб. = NaCl + AlCl3 + H2O
K3Cr(OH)6 + 6HNO3 изб. = 3KNO3 + Cr(NO3)3 + 6H2O
При действии недостатка сильной кислоты получается средняя соль активного металла, амфотерный гидроксид и вода:
NaAl(OH)4 + HClнед. = NaCl + Al(OH)3 + H2O
K3Cr(OH)6 + 3HNO3 нед. = 3KNO3 + Cr(OH)3 + 3H2O
При действии слабой кислоты получается кислая соль активного металла, амфотерный гидроксид и вода:
NaAl(OH)4 + H2S = NaHS + Al(OH)3 + H2O
K3Cr(OH)6 + 3H2CO3 = 3KHCO3 + Cr(OH)3 + 3H2O
При действии углекислого или сернистого газа получается кислая соль активного металла и амфотерный гидроксид:
NaAl(OH)4 + CO2 = NaHCO3 + Al(OH)3
K3Cr(OH)6+ 3SO2 = 3KHSO3 + Cr(OH)3
При действии солей, образованных сильными кислотами и катионами Fe3+, Al3+ и Cr3+ происходит взаимное усиление
гидролиза, получается два амфотерных гидроксида и соль активного металла:
3NaAl(OH)4 + FeCl3 = 3Al(OH)3 + Fe(OH)3 + 3NaCl
K3Cr(OH)6 + Al(NO3)3 = Al(OH)3 + Cr(OH)3 + 3KNO3
6. При нагревании выделяется вода:
NaAl(OH)4 = NaAlO2 + 2H2O
K3Cr(OH)6 = KCrO2 + 2H2O + 2KOH
Литература:
1. Неорганическая химия. В 2 томах.
2. Неорганическая химия. В 2 томах.
Том 1: Д. Шрайвер, П. Эткинс – Москва, Мир, 2009 г. – 680с.
Том 2: Д. Шрайвер, П. Эткинс – Санкт-Петербург, Мир, 2009 г. -488 с.
3. Неорганическая химия: Д. А. Князев, С. Н. Смарыгин – Москва, Дрофа, 2004 г. – 592 с.
4. Общая и неорганическая химия в вопросах: Р. А. Лидин, Л. Ю. Аликберова, Г. П. Логинова – Санкт-Петербург, Дрофа, 2004 г. – 304 с.
5. Общая и неорганическая химия: Н. Н. Павлов – Санкт-Петербург, Дрофа, 2002 г. – 448 с.
6. Общая химия: Н. Л. Глинка – Москва, Интеграл-Пресс, 2008 г. – 728 с.
7. Общая химия: Т. И. Дробашева – Москва, Феникс, 2004 г. – 448 с.
Сборник задач и упражнений по общей и неорганической химии: – Санкт-Петербург, Дрофа, 2005 г. – 240 с.
9. Химический атлас: Л. Д. Борзова, Н. Ю. Черникова, В. В. Якушев – Москва, Издательство Российского Университета дружбы народов, 2004 г. – 224 с.
10. Химия. Экзаменационные ответы: – Санкт-Петербург, Буклайн, 2006 г. – 32 с.
А. М. Галенко, МОУ СОШ № 67, г. Волгоград