أكسيد الكبريت (VI). أنهيدريد الكبريتيك

Fe(OH)3 اكتب معادلة التفكك.

انتباه! الحلول المقدمة الناس العاديينلذلك قد يكون هناك أخطاء أو عدم دقة في الحلول. عند استخدام الحلول، تأكد من التحقق منها مرة أخرى!

تم المكلس Fe(OH)3. كيف هذا؟

انتباه! يتم تقديم الحلول من قبل أشخاص عاديين، لذلك قد تحتوي الحلول على أخطاء أو عدم دقة. عند استخدام الحلول، تأكد من التحقق منها مرة أخرى!

Fe(OH)2 + HNO3 = ..; الحديد (OH)3 + H2SO4 = ..؛ أهداب الماغنسيوم + حمض الهيدروكلوريك = .. .

الحديد (OH)3 + حمض الهيدروكلوريك = ..؛ الحديد(OH)3 + H2SO4 = .. .

الحديد(OH)3 + هيدروكسيد الصوديوم = .. .

HNO3 + Zi2O -> ..; HNO3 + ZnCO3 -> ..; HNO3 + Fe(OH)3 -> .. .

Fe(OH)3 + أكسيد الحمض = .. .

الحديد(OH)3 + H2SO4 = ..; اكتب الأيونات.

الحديد (OH)3 + HNO3 -> ..؛ إجراء تفاعل التبادل الأيوني.

الحديد -> FeCl3 -> الحديد (OH)3؛ رد فعل إجمالي.

H2SO4 + الحديد (أوه) 3؛ أكتب معادلة للتفاعل.

منهجية إعداد الطلاب للحلول

المهمة ج 2 (تجربة فكرية) امتحان الدولة الموحد في الكيمياء

في عام 2012، من المتوقع حدوث تغيير في المهمة C2 من امتحان الدولة الموحدة في الكيمياء. سيتم إعطاء الطلاب وصفا تجربة كيميائية، والتي بموجبها سيحتاجون إلى إنشاء 4 معادلات تفاعل.

يمكننا الحكم على محتوى هذه المهمة ومستوى صعوبتها من الإصدار التجريبي نسخة من امتحان الدولة الموحدة 2012. يتم صياغة المهمة على النحو التالي: تمت معالجة الملح الناتج عن إذابة الحديد في حامض الكبريتيك المركز الساخن بكمية زائدة من محلول هيدروكسيد الصوديوم. تم ترشيح الراسب البني المتكون وتكلسه. تم دمج المادة الناتجة مع الحديد. اكتب معادلات التفاعلات الموصوفة.

يوضح تحليل محتوى المهمة أن المادتين الأوليين المتفاعلتين موضحتان بشكل مفتوح. بالنسبة لجميع التفاعلات الأخرى، تتم الإشارة إلى الكاشف والشروط. يمكن اعتبار التلميحات مؤشرات على فئة المادة التي تم الحصول عليها حالة التجميع, السمات المميزة(اللون والرائحة). لاحظ أن معادلتين للتفاعل تتميزان خصائص خاصةالمواد (1 – خصائص الأكسدةحمض الكبريتيك المركز 4- الخواص التأكسدية لأكسيد الحديد (III))، معادلتان تصفان الخواص النموذجية لأهم الفئات المواد غير العضوية(2- تفاعل التبادل الأيوني بين محاليل الملح والقلويات، 3- التحلل الحراريقاعدة غير قابلة للذوبان).

إلى o C NaOH (g) إلى o C + Fe/t o C

Fe + H 2 SO 4 (k) → ملح → رواسب بنية → X → Y

قم بتسليط الضوء على القرائن والنقاط الرئيسية، على سبيل المثال: الراسب البني - هيدروكسيد الحديد (III)، يشير إلى أن الملح يتكون من أيون الحديد (3+).

2Fe + 6H 2 SO 4 (ك) → الحديد2(SO4)3+ 3SO 2 + 6H 2 O

الحديد2(SO4)3+ 6NaOH(ك) → 2 الحديد (أوه) 3+ 3Na2SO4

2الحديد (أوه) 3→ Fe2O3+ 3 ح 2 س

Fe2O3+ الحديد → 3 الحديد O

ما الصعوبات التي قد تسببها مثل هذه المهام للطلاب؟

وصف العمليات مع المواد (الترشيح، التبخر، التحميص، التكليس، التلبيد، الانصهار). يجب على الطلاب فهم مكان حدوث المادة ظاهرة فيزيائية، و أين - تفاعل كيميائي. يتم وصف الإجراءات الأكثر استخدامًا مع المواد أدناه.

الترشيح– طريقة الفصل مخاليط غير متجانسةاستخدام المرشحات - وهي مواد مسامية تسمح بمرور السائل أو الغاز من خلالها، ولكنها تحتفظ بالمواد الصلبة. عند فصل المخاليط التي تحتوي على الطور السائل، تبقى مادة صلبة على المرشح؛ رشح .

التبخر -عملية تركيز المحاليل عن طريق تبخير المذيب. في بعض الأحيان يتم التبخر حتى المحاليل المشبعة، بغرض المزيد من التبلور منها صلبعلى شكل هيدرات بلورية، أو حتى يتبخر المذيب تماماً للحصول على المادة المذابة في صورتها النقية.

التكليس –تسخين المادة لتغيير تركيبها الكيميائي.

يمكن إجراء التكليس في الهواء أو في جو غاز خامل.

عند تكليسها في الهواء، تفقد الهيدرات المتبلورة ماء التبلور:

CuSO4 ∙5H2O →CuSO4 + 5H2O

تتحلل المواد غير المستقرة حرارياً ( قواعد غير قابلة للذوبان, بعض الأملاح والأحماض والأكاسيد): Cu(OH) 2 →CuO + H 2 O; كربونات الكالسيوم 3 → كربونات الكالسيوم + ثاني أكسيد الكربون 2

المواد غير المستقرة لعمل مكونات الهواء، عند المكلس، تتأكسد وتتفاعل مع مكونات الهواء: 2Сu + O 2 → 2CuO؛

4Fe(OH) 2 + O 2 →2Fe 2 O 3 + 4H 2 O

لضمان عدم حدوث الأكسدة أثناء التكليس، تتم العملية في جو خامل: Fe(OH) 2 → FeO + H 2 O

التلبد، الانصهار –هذا هو تسخين اثنين أو أكثر من الكواشف الصلبة، مما يؤدي إلى تفاعلها. إذا كانت الكواشف مقاومة للعوامل المؤكسدة، فيمكن إجراء التلبيد في الهواء:

Al 2 O 3 + Na 2 CO 3 → 2NaAlO 2 + CO 2

إذا كان من الممكن أكسدة أحد الكواشف أو منتج التفاعل بواسطة مكونات الهواء، فسيتم تنفيذ العملية في جو خامل، على سبيل المثال: Cu + CuO → Cu 2 O

احتراق- عملية معالجة حرارية تؤدي إلى احتراق مادة ما (بالمعنى الضيق. بالمعنى الأوسع، التحميص هو مجموعة متنوعة من التأثيرات الحرارية على المواد الموجودة في الإنتاج الكيميائيوالمعادن). تستخدم بشكل رئيسي فيما يتعلق بخامات الكبريتيد. على سبيل المثال، إطلاق البيريت:

4FeS 2 + 11O 2 → 2Fe 2 O 3 + 8SO 2

2. وصف السمات المميزة للمواد (اللون والرائحة وحالة التجميع).

يجب أن تكون الإشارة إلى السمات المميزة للمواد بمثابة تلميح للطلاب أو بمثابة فحص لصحة الإجراءات المنجزة. ومع ذلك، إذا لم يكن الطلاب على دراية بالخصائص الفيزيائية للمواد، فلا يمكن لهذه المعلومات أن توفر وظيفة مساعدة عند الأداء تجربة فكرية. فيما يلي العلامات الأكثر تميزًا للغازات والمحاليل والمواد الصلبة.

غازات:

رسم: Cl2- الأخضر الأصفر؛ لا 2- بني؛ يا 3- الأزرق (جميعها لها روائح). كلها سامة، تذوب في الماء، Cl2و لا 2تتفاعل معها.

عديم اللون، عديم الرائحة: H 2 , N 2 , O 2 , CO 2 , CO (سم)، NO (سم)، الغازات الخاملة. كلها ضعيفة الذوبان في الماء.

عديم اللون مع الرائحة: HF، حمض الهيدروكلوريك، HBr، HI، SO 2 (الروائح النفاذة)، NH 3 ( الأمونيا) – شديد الذوبان في الماء وهو سام،

PH 3 (الثوم)، H 2 S (البيض الفاسد) - قابل للذوبان قليلا في الماء، سام.

الحلول الملونة:

الرواسب الملونة،

الناتجة عن تفاعل الحلول

مواد ملونة أخرى

وهذا بالطبع هو الحد الأدنى من المعلومات التي قد تكون مفيدة لحل مهام C2.

في عملية إعداد الطلاب لحل مهام C2، يمكنك أن تقدم لهم تأليف نصوص المهام وفقًا لمخططات التحويل . ستسمح هذه المهمة للطلاب بإتقان المصطلحات وتذكر السمات المميزة للمواد.

مثال 1:

إلى o C إلى C/H 2 HNO 3 (conc) NaOH, 0 o C

(CuOH) 2 CO 3 → CuO → Cu → NO 2 → X

نص:تم تحميص الملكيت، مما أدى إلى الحصول على المادة الصلبة الناتجة المادة السوداءتسخينها في تيار من الهيدروجين. تم إذابة المادة الحمراء الناتجة بالكامل في المركزة حمض النيتريك. تم تمرير الغاز البني المنبعث من خلال محلول بارد من هيدروكسيد الصوديوم.

مثال 2:

محلول O2H2S إلى C/Al H2O

ZnS → SO 2 → S → Al 2 S 3 → X

نص:تم تحميص كبريتيد الزنك. تم تمرير الغاز الناتج ذو الرائحة النفاذة عبر محلول كبريتيد الهيدروجين حتى يتكون راسب أصفر. تم ترشيح المادة المترسبة، وتجفيفها وصهرها مع الألومنيوم. تم وضع المركب الناتج في الماء حتى توقف التفاعل.

في المرحلة التالية، يمكنك تقديم الطلاب أنفسهم قم بإعداد مخططات تحويل المواد ونصوص المهام. وبطبيعة الحال، يجب على "مؤلفي" المهام تقديم و الحل الخاص . وفي الوقت نفسه، يكرر الطلاب جميع خصائص المواد غير العضوية. ويمكن للمدرس إنشاء بنك المهام C2. بعد هذا يمكنك انتقل إلى حل المهام C2 . في الوقت نفسه، يرسم الطلاب مخططا للتحولات من النص، وبعد ذلك المعادلات المقابلةتفاعلات. وللقيام بذلك، يسلط نص الواجب الضوء على النقاط الداعمة: أسماء المواد، وإشارة إلى فئاتها، الخصائص الفيزيائية، شروط التفاعلات، أسماء العمليات.

فيما يلي أمثلة على أداء بعض المهام.

مثال 1. تم تحميص نترات المنغنيز (II)، وإضافة حمض الهيدروكلوريك المركز إلى المادة البنية الصلبة الناتجة. تم تمرير الغاز المنطلق عبر حمض كبريتيد الهيدروجين. يشكل المحلول الناتج راسبًا مع كلوريد الباريوم.

حل:

· تحديد اللحظات الداعمة:

نترات المنغنيز (II).- من (رقم 3) 2،

المكلس- يسخن حتى التحلل،

البني الصلبة- منو 2،

حمض الهيدروكلوريك المركز-حمض الهيدروكلوريك،

حمض كبريتيد الهيدروجين – محلولح2س،

كلوريد الباريوم –يشكل BaCl 2 راسبًا مع أيون الكبريتات.

إلى C HCl H 2 Sp-r BaCl 2

Mn(NO 3) 2 → MnO 2 → Х → У → ↓ (BaSO 4 ?)

1) المنغنيز (NO 3) 2 → MnО 2 + 2NO 2

2) MnO 2 + 4 HCl → MnCl 2 + 2H 2 O + Cl 2 (غاز X)

3) Cl 2 + H 2 S → 2HCl + S (غير مناسب، لأنه لا يوجد منتج يعطي راسباً بكلوريد الباريوم) أو 4Cl 2 + H 2 S + 4H 2 O → 8HCl + H 2 SO 4

4) H 2 SO 4 + BaCl 2 → BaSO 4 + 2HCl

مثال 2. تم وضع أكسيد النحاس البرتقالي في حامض الكبريتيك المركز وتسخينه. تمت إضافة كمية زائدة من محلول هيدروكسيد البوتاسيوم إلى المحلول الأزرق الناتج. يتم ترشيح الراسب الأزرق الناتج وتجفيفه وتكلسه. تم وضع المادة السوداء الصلبة الناتجة في أنبوب زجاجي، وتم تسخينها وتمرير الأمونيا فوقها.

حل:

· تحديد اللحظات الداعمة:

أكسيد النحاس البرتقالي– النحاس 2 يا،

مركزة حمض الكبريتيك - ح 2 سو 4،

الحل الأزرق– ملح النحاس (II) CuSO 4

هيدروكسيد البوتاسيوم-كون،

الرواسب الزرقاء -النحاس (أوه) 2،

المكلس -تسخينها حتى التحلل

مادة سوداء صلبة -أكسيد النحاس،

الأمونيا– نه3 .

· رسم مخطط التحول:

H 2 SO 4 KOH إلى C NH 3

Cu 2 O → СuSO 4 → Cu(OH) 2 ↓ → CuO → X

· رسم معادلات التفاعل:

1) Cu 2 O + 3H 2 SO 4 → 2СuSO 4 + SO 2 +3H 2 O

2) CuSO 4 + 2KOH → Cu(OH) 2 + K2 SO 4

3) Cu(OH) 2 → CuO + H2O

4) 3CuO + 2NH 3 → 3Cu + 3H2O + N 2

وهذا بالطبع هو الحد الأدنى من المعلومات التي قد تكون مفيدة لحل مهام C2.

مثال 1:

إلى o C إلى C/H 2 HNO 3 (conc) NaOH, 0 o C

(CuOH) 2 CO 3 → CuO → Cu → NO 2 → X

نص:تم تحميص الملكيت، وتم تسخين المادة السوداء الصلبة الناتجة في تيار من الهيدروجين. تم إذابة المادة الحمراء الناتجة بالكامل في حمض النيتريك المركز. تم تمرير الغاز البني المنبعث من خلال محلول بارد من هيدروكسيد الصوديوم.

مثال 2:

محلول O2H2S إلى C/Al H2O

ZnS → SO 2 → S → Al 2 S 3 → X

نص:تم تحميص كبريتيد الزنك. تم تمرير الغاز الناتج ذو الرائحة النفاذة عبر محلول كبريتيد الهيدروجين حتى يتكون راسب أصفر. تم ترشيح المادة المترسبة، وتجفيفها ودمجها مع الألومنيوم. تم وضع المركب الناتج في الماء حتى توقف التفاعل.

بعد هذا يمكنك انتقل إلى حل المهام C2 . في الوقت نفسه، يرسم الطلاب مخطط تحويل من النص، ثم معادلات التفاعل المقابلة. للقيام بذلك، يسلط نص المهمة الضوء على النقاط الداعمة: أسماء المواد، وإشارة إلى فئاتها، والخصائص الفيزيائية، وظروف التفاعل، وأسماء العمليات.

فيما يلي أمثلة على أداء بعض المهام.

حل:

نترات المنغنيز (II).- من (رقم 3) 2،

المكلس- يسخن حتى التحلل،

البني الصلبة- منو 2،

حمض الهيدروكلوريك المركز-حمض الهيدروكلوريك،

حمض كبريتيد الهيدروجين – محلولح2س،

كلوريد الباريوم –يشكل BaCl 2 راسبًا مع أيون الكبريتات.

إلى C HCl H 2 Sp-r BaCl 2

Mn(NO 3) 2 → MnO 2 → Х → У → ↓ (BaSO 4 ?)

1) المنغنيز (NO 3) 2 → MnО 2 + 2NO 2

2) MnO 2 + 4 HCl → MnCl 2 + 2H 2 O + Cl 2 (غاز X)

3) Cl 2 + H 2 S → 2HCl + S (غير مناسب، لأنه لا يوجد منتج يعطي راسباً بكلوريد الباريوم) أو 4Cl 2 + H 2 S + 4H 2 O → 8HCl + H 2 SO 4

4) H 2 SO 4 + BaCl 2 → BaSO 4 + 2HCl

حل:

· تحديد اللحظات الداعمة:

أكسيد النحاس البرتقالي– النحاس 2 يا،

حمض الكبريتيك المركز- ح 2 سو 4،

الحل الأزرق– ملح النحاس (II) CuSO 4

هيدروكسيد البوتاسيوم-كون،

الرواسب الزرقاء -النحاس (أوه) 2،

المكلس -تسخينها حتى التحلل

مادة سوداء صلبة -أكسيد النحاس،

الأمونيا– نه3 .

· رسم مخطط التحول:

H 2 SO 4 KOH إلى C NH 3

Cu 2 O → СuSO 4 → Cu(OH) 2 ↓ → CuO → X

· رسم معادلات التفاعل:

1) Cu 2 O + 3H 2 SO 4 → 2СuSO 4 + SO 2 +3H 2 O

2) CuSO 4 + 2KOH → Cu(OH) 2 + K2 SO 4

3) Cu(OH) 2 → CuO + H2O

4) 3CuO + 2NH 3 → 3Cu + 3H2O + N 2

عند تحديد الحديد وزنيًا في المحاليل، فإنه يتأكسد أولاً إلى Fe3+، ومن ثم يكتمل التحلل المائي لملح الحديد بفعل NH4OH:

Fe3+ + H20 FeOH2+ + H+

Fe(OH)++ H2O -> Fe(OH)3I+ H+

عند التكلس، يفقد Fe(OH)3 (أو بالأحرى أكسيد الحديد المائي Fe2O3-ZiH2O) الماء ويتحول إلى أكسيد لا مائي:

2Fe(OH)3 -* Fe2O3+ 3H2Of

الذي يوزن. قابلية ذوبان هيدروكسيد الحديد منخفضة جدًا (PR = 3.2 10~38)، لذا فهو يترسب كميًا حتى من المحاليل الحمضية الضعيفة. يؤدي انخفاض قابلية الذوبان إلى حقيقة أن التشبع الزائد النسبي للمحلول أثناء الترسيب مرتفع جدًا، وبالتالي فإن الراسب المنطلق غير متبلور وله مساحة سطحية كبيرة جدًا. لتحسين تخثر الرواسب، يتم الترسيب عن طريق التسخين في وجود المنحل بالكهرباء (أملاح الأمونيوم). لا يتم تحلل الراسب بسهولة ويمكن غسله الماء الساخنولكن إذا استمر الغسيل لفترة طويلة فمن الأفضل استخدام محلول NH4Cl 1٪ بدلاً من الماء. يجب إشعال الرواسب على الموقد مع إمكانية الوصول إلى الهواء، خاصة عند حرق مرشح الورق؛ يجب تجنب التكليس المطول لمنع الاختزال الجزئي لأكسيد الحديد بواسطة الكربون إلى Fe3O4 (وحتى إلى الحديد المعدني).

تقدم العزم. إلى محلول ملح موهر (7-10 مل يحتوي على ما لا يزيد عن 0.1 جم من الحديد) أضف 10 مل من H2O، 3 جم من x. يتم تسخين أجزاء من محلول NH4Cl1 حتى درجة الغليان تقريبًا (ولكن ليس الغليان)، ويضاف 1-2 مل من HNO3 المركز قطرة قطرة مع التحريك ويستمر التسخين لمدة 3-5 دقائق أخرى. ثم أضف 100-150 مل إلى المحلول الماء الساخنوNH4OH (1:I) مع التحريك حتى تظهر رائحة الأمونيا الواضحة**؛ يُترك المحلول مع الراسب لمدة 5 دقائق ويبدأ التصفية.

* هذا التعريفذو طبيعة تعليمية ويخدم مثال جيدترسيب الرواسب غير المتبلورة. ومن الناحية العملية، عادة ما يتم استخدام طرق المعايرة لتحديد الحديد لأنها أكثر دقة وأسرع.

** عند إضافة الأمونيا يجب التأكد من أن رائحة المحلول لها رائحة؛ راسب هيدروكسيد الحديد ليس مذبذبًا، لذا فإن وجود فائض صغير من NH4OH ليس وفقًا لتعريف كريديج.

يجب أن يتم تصفيتها من خلال كثافة متوسطة (الشريط الأبيض) بقطر 9 سم بعد تصريف السائل من الرواسب على الفلتر، اشطف الفلتر عدة مرات عن طريق الصب بالماء الساخن. بعد ذلك، يتم نقل الرواسب إلى المرشح؛ وتتم إزالة جزيئات الرواسب المتبقية على الزجاج والعصا بقطع من مرشح عديم الرماد.

يستمر غسل الراسب الموجود على المرشح حتى تتم إزالة Cb تمامًا، أي حتى يتوقف جزء من ماء الغسيل، المحمض بـ HNO3، عن إنتاج التعكر باستخدام AgNO3، ويجب إكمال عملية الترسيب والترشيح وغسل الراسب في خطوة واحدة، ثم يُترك إنه غير مغسول حتى النهاية ولا يمكن ترك الرواسب على الفلتر، فهو يجف وتتشكل فيه قنوات، وفي المستقبل لن يزيل سائل الغسيل الملوثات من الرواسب.

يتم تجفيف الرواسب المغسولة، وهي لا تزال رطبة قليلاً، مع المرشح، ويتم نقلها إلى مكان مُسخن كتلة ثابتةبوتقة. بعد ذلك، جفف الفلتر بعناية واحرقه على لهب صغير حتى لا يشتعل. ثم يقومون برمادها، وزيادة التسخين تدريجيًا، وتكليس البوتقة مع الرواسب إلى كتلة ثابتة. من الأفضل تكليس الرواسب في فرن دثر عند درجة حرارة 800-900 درجة مئوية.

عملية حسابية. بعد العثور على كتلة الرواسب، احسب كمية الحديد التي تحتوي عليها باستخدام عامل التحويل.

يتم تحديد الحديد بطريقة مماثلة في الكائنات المختلفة التي تحتوي عليه. على سبيل المثال، عند تحليل سلك الحديد، يتم إذابة عينة* منه (حوالي 0.1 جم) عند تسخينه في 10-15 مل من 2 ن. حمض الهيدروكلوريك3. يتم تحليل محلول Fe(NO3J3) كما هو موضح أعلاه، وبعد العثور على كمية الحديد في راسب Fe2O3، قم بالحساب نسبة مئويةالحديد في عينة من الأسلاك.