| ЭКЗАМЕНЫ НЕ ЗА ГОРАМИ
ПОДГОТОВКА К ЕГЭ ПО ХИМИИ |
Дорогие читатели!
Первый номер наступившего года мы хотим отметить рождением новой рубрики в нашей газете – «Подготовка к ЕГЭ по химии».
Надеемся, что на ее страницах вы сможете рассказать о своих наработках в этой области, поделиться опытом и мыслями об организации и проведении единого государственного экзамена (ЕГЭ) в вашем регионе, написать нам о своем отношении к этой новой форме государственной (итоговой) аттестации выпускников 11-х классов.
Образование и разрушение
комплексных солей на примере
гидроксокомплексов
В нашем городе ЕГЭ по химии сдают уже с 2003 г. За прошедшие пять лет накоплен определенный опыт работы. Двое моих учеников имели наивысшие по области баллы – 97 (2004) и 96 (2007). Задания уровня С выходят далеко за рамки двухчасовой школьной программы, например, составление уравнений окислительно-восстановительных реакций или уравнений реакций по разрушению комплексных солей. Найти ответы на некоторые вопросы порой не удается ни в одном учебнике или пособии.
Одно из заданий высокого уровня сложности (уровня С) проверяет знания об амфотерных свойствах веществ. Для успешного выполнения этого задания нужно знать в том числе и способы разрушения комплексных солей. В учебной литературе этому вопросу уделяется недостаточно внимания.
Амфотерные свойства имеют оксиды и гидроксиды многих металлов. 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 и хрома. Рассмотрим эти свойства с точки зрения амфотерности.
1 Основные свойства при взаимодействии с сильными кислотами.
Например:
ZnO + 2HCl = ZnCl2 + H2O,
Zn(OH)2 + 2HCl = ZnCl2 + 2H2O,
Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O,
Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O.
2 Кислотные свойства при взаимодействии со щелочами.
1) Реакции при сплавлении:
Формулу гидроксида цинка записывают в кислотной форме – H2ZnO2 (цинковая кислота).
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.
2) Реакции в растворе происходят с образованием комплексных солей:
Следует отметить, что при взаимодействии соединений алюминия со щелочами в растворе получаются разные формы комплексных солей:
Na3[Al(OH)6] – гексагидроксоалюминат натрия;
Na[Al(H2O)2(OH)4] – тетрагидроксодиакваалюминат 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.
При взаимодействии гидроксидов этих металлов со щелочами в растворе получаются комплексные соли с координационным числом 6.
Гидроксид хрома(III) легко растворяется в щелочах:
Гидроксид железа(III) имеет очень слабые амфотерные свойства, взаимодействует только с горячими концентрированными растворами щелочей:
3 Металлические бериллий, цинк и алюминий взаимодействуют с растворами щелочей, вытесняя из них водород:
Железо и хром с растворами щелочей не реагируют, образование солей возможно только при сплавлении с твердыми щелочами.
4 При рассмотрении способов разрушения гидроксокомплексов можно выделить несколько случаев.
1) При действии избытка сильной кислоты получаются две средних соли и вода:
Na[Al(OH)4] + 4HCl (изб.) = NaCl + AlCl3 + 4H2O,
K3[Cr(OH)6] + 6HNO3 (изб.) = 3KNO3 + Cr(NO3)3 + 6H2O.
2) При действии сильной кислоты (в недостатке) получаются средняя соль активного металла, амфотерный гидроксид и вода:
Na[Al(OH)4] + HCl = NaCl + Al(OH)3
+ H2O,
K3[Cr(OH)6] + 3HNO3 = 3KNO3
+ Cr(OH)3 + 3H2O.
3) При действии слабой кислоты получаются 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.
4) При действии углекислого или сернистого газа получаются 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.
5) При действии солей, образованных сильными кислотами и катионами Fe3+, Al3+ и Cr3+, происходит взаимное усиление гидролиза, получаются 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 гидроксокомплексов щелочных металлов выделяется вода:
Na[Al(OH)4] NaAlO2
+ 2H2O
,
K3[Cr(OH)6] KCrO2 + 2H2O
+ 2KOH.
5 Задания для отработки умения составлять уравнения реакций образования и разрушения гидроксокомплексов.
1) Составьте уравнения четырех возможных реакций между растворами следующих соединений: гексагидроксохромат(III) калия, хлорид алюминия, сероводород, соляная кислота.
П р и м е р р е ш е н и я
а) K3[Cr(OH)6] + AlCl3 = Cr(OH)3 +Al(OH)3 + 3KCl;
б) K3[Cr(OH)6] + 3H2S = 3KHS + Cr(OH)3 + 3H2O;
в) K3[Cr(OH)6] + 6HCl (изб.) = 3KCl + CrCl3 + 6H2O;
г) K3[Cr(OH)6] + 3HCl (нед.) = 3KCl + Cr(OH)3 + 3H2O.
2) Даны водные растворы гексагидроксохромата(III) натрия, сернистого газа, бромида железа(III), гидроксида натрия.
Напишите уравнения четырех возможных реакций между ними.
3) Напишите уравнения четырех возможных реакций между растворами гексагидроксоалюмината калия, карбоната калия, угольной кислоты, хлорида хрома(III).
4) Осуществите превращения:
5) Осуществите превращения:
