Методика подготовки к ЕГЭ по химии . Решение С2.
методическая разработка по химии (11 класс) по теме

Галенко Алексей Михайлович

Учитель химии и биологии

МОУ СОШ № 67

г. Волгоград

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:

Na[Al(OH)4] + 4HClизб. = NaCl + AlCl3 + H2O

K3[Cr(OH)6] + 6HNO3 изб. = 3KNO3 + Cr(NO3)3 + 6H2O

При действии недостатка сильной кислоты получается средняя соль активного  металла, амфотерный гидроксид и вода:

Na[Al(OH)4] + HClнед. = NaCl + Al(OH)3↓ + H2O

K3[Cr(OH)6] + 3HNO3 нед. = 3KNO3 + Cr(OH)3↓ + 3H2O

При действии слабой кислоты получается кислая соль активного металла, амфотерный гидроксид и вода:

Na[Al(OH)4] + H2S = NaHS + Al(OH)3↓ + H2O

K3[Cr(OH)6] + 3H2CO3 = 3KHCO3 + Cr(OH)3↓ + 3H2O

При действии углекислого или сернистого газа получается кислая соль активного металла и амфотерный гидроксид:

Na[Al(OH)4] + CO2 = NaHCO3 + Al(OH)3↓

K3[Cr(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:

3Na[Al(OH)4] + FeCl3 = 3Al(OH)3↓ + Fe(OH)3↓ + 3NaCl

K3[Cr(OH)6] + Al(NO3)3 = Al(OH)3↓ + Cr(OH)3↓ + 3KNO3

6.  При нагревании выделяется вода:

Na[Al(OH)4] = NaAlO2 + 2H2O

K3[Cr(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.