 |
Другие окрашенные вещества
|
|
|
|
МЕТОДИКА ПОДГОТОВКИ УЧАЩИХСЯ К РЕШЕНИЮ
ЗАДАНИЙ С 2 (мысленный эксперимент) ЕГЭ ПО ХИМИИ
В 2012 году в задании С2 ЕГЭ по химии предусмотрено изменение. Учащимся будет предложено описание химического эксперимента, в соответствии с которым им нужно будет составить 4 уравнения реакции.
О содержании и уровне сложности этого задания мы можем судить по демо-версии варианта ЕГЭ 2012 года. Задание сформулировано следующим образом: Соль, полученную при растворении железа в горячей концентрированной серной кислоте, обработали избытком раствора гидроксида натрия. Выпавший бурый осадок отфильтровали и прокалили. Полученное вещество сплавили с железом. Напишите уравнения описанных реакций.
Анализ содержания задания показывает, что первые два вещества, вступающие в реакцию, указаны в открытом виде. Для всех остальных реакций указан реагент и условия проведения. Подсказками можно считать указания на класс полученного вещества, его агрегатное состояние, характерные признаки (цвет, запах). Заметим, что два уравнения реакций характеризуют особые свойства веществ (1 – окислительные свойства концентрированной серной кислоты; 4 – окислительные свойства оксида железа (III)), два уравнения характеризуют типичные свойства важнейших классов неорганических веществ (2 – реакция ионного обмена между растворами соли и щелочи, 3 – термическое разложение нерастворимого основания).
При решении этих заданий можно порекомендовать учащимся составлять схемы:
toC NaOH (изб.) toC + Fe/toC
Fe + H2SO4(к) → соль → бурый осадок → X → Y
Выделять подсказки, ключевые моменты, например: бурый осадок – гидроксид железа (III), говорит о том, что соль образована ионом железа (3+).
|
|
|
toC
2Fe + 6H2SO4(к) → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
Fe2(SO4)3 + 6NaOH(к) → 2 Fe(OH)3 + 3Na2SO4
toC
2 Fe(OH)3 → Fe2O3 + 3H2O
toC
Fe2O3 + Fe → 3 FeO
Какие затруднения могут вызвать у учащихся подобные задания?
- Описание действий с веществами (фильтрование, выпаривание, обжиг, прокаливание, спекание, сплавление). Учащиеся должны понимать, где с веществом происходит физическое явление, а где – химическая реакция. Наиболее часто используемые действия с веществами описаны ниже.
Фильтрование – способ разделения неоднородных смесей с помощью фильтров – пористых материалов, пропускающих жидкость или газ, но задерживающих твёрдые вещества. При разделении смесей, содержащих жидкую фазу, на фильтре остается твердое вещество, через фильтр проходит фильтрат.
Выпаривание — процесс концентрирования растворов путём испарения растворителя. Иногда выпаривание проводят до получения насыщенных растворов, с целью дальнейшей кристаллизации из них твердого вещества в виде кристаллогидрата, или до полного испарения растворителя с целью получения растворенного вещества в чистом виде.
Прокаливание – нагревание вещества с целью изменения его химического состава.
Прокаливание может проводиться на воздухе и в атмосфере инертного газа.
При прокаливании на воздухе кристаллогидраты теряют кристаллизационную воду:
CuSO4∙5H2O →CuSO4 + 5H2O
Термически нестойкие вещества разлагаются (нерастворимые основания, некоторые соли, кислоты, оксиды): Cu(OH)2 →CuO + H2O; CaCO3→ CaO + CO2
Вещества, неустойчивые к действию компонентов воздуха, при прокаливании окисляются, реагируют с компонентами воздуха: 2Сu + O2 → 2CuO;
4Fe(OH)2 + O2 →2Fe2O3 + 4H2O
Для того, чтобы окисление при прокаливании не происходило, процесс проводят в инертной атмосфере: Fe(OH)2 → FeO + H2O
Спекание, сплавление – это нагревание двух и более твердых реагентов, приводящее к их взаимодействию. Если реагенты устойчивы к действию окислителей, то спекание можно проводить на воздухе:
|
|
|
Al2O3 + Na2CO3 → 2NaAlO2 + CO2
Если же один из реагентов или продукт реакции могут окисляться компонентами воздуха, процесс проводят с инертной атмосфере, например: Сu + CuO → Cu2O
Обжиг – процесс термической обработки, приводящий к сгоранию вещества (в узком смысле. В более широком понимании, обжиг – разнообразные термические воздействия на вещества в химическом производстве и металлургии). В основном, используется по отношению к сульфидным рудам. Например, обжиг пирита:
4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2
2. Описание характерных признаков веществ (цвет, запах, агрегатное состояние).
Указание характерных признаков веществ должно служить для учащихся подсказкой или проверкой правильности выполненных действий. Однако, если учащиеся не знакомы с физическими свойствами веществ, подобные сведения не могут оказать вспомогательной функции при выполнении мысленного эксперимента. Ниже представлены наиболее характерные признаки газов, растворов, твердых веществ.
ГАЗЫ:
Окрашенные: Cl2 – желто-зеленый; NO2 – бурый; O3 – голубой (все имеют запахи). Все ядовиты, растворяются в воде, Cl2 и NO2 реагируют с ней.
Бесцветные без запаха: Н2, N2, O2, CO2, CO (яд), NO (яд), инертные газы. Все плохо растворимы в воде.
Бесцветные с запахом: HF, HCl, HBr, HI, SO2 (резкие запахи), NH3(нашатырного спирта) –хорошо растворимы в воде и ядовиты,
PH3(чесночный), H2S(тухлых яиц) - мало растворимы в воде, ядовиты.
ОКРАШЕННЫЕ РАСТВОРЫ:
| желтые | Хроматы, например K2CrO4 | Растворы солей железа (III), например, FeCl3, бромная вода, cпиртовые и спиртово-водные растворы йода – в зависимости от концентрации от жёлтого до бурого | |
| оранжевые | Дихроматы, например, K2Cr2O7 | ||
| зеленые | Гидроксокомплексы хрома (III), например, K3[Cr(OH)6], соли никеля (II), например NiSO4, манганаты, например, K2MnO4 | ||
| голубые | Соли меди (II), например СuSO4 | ||
| От розового до фиолетового | Перманганаты, например, KMnO4 | ||
| От зеленого до синего | Соли хрома (III), например, CrCl3 | ||
ОКРАШЕННЫЕ ОСАДКИ,
ПОЛУЧАЮЩИЕСЯ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ РАСТВОРОВ
| желтые | AgBr, AgI, Ag3PO4, BaCrO4, PbI2,CdS |
| бурые | Fe(OH)3, MnO2 |
| черные, черно-бурые | Сульфиды меди, серебра, железа, свинца |
| синие | Cu(OH)2, KFе[Fe(CN)6] |
| зеленые | Cr(OH)3 – серо-зеленый Fe(OH)2 – грязно-зеленый, буреет на воздухе |
|
|
|
ДРУГИЕ ОКРАШЕННЫЕ ВЕЩЕСТВА
| желтые | сера, золото, хроматы |
| оранжевые | oксид меди (I) – Cu2O дихроматы |
| красные | бром (жидкость), медь (аморфная), фосфор красный, Fe2O3, CrO3 |
| черные | СuO, FeO, CrO |
| Серые с металлическим блеском | Графит, кристаллический кремний, кристаллический йод (при возгонке – фиолетовые пары), большинство металлов. |
| зеленые | Cr2O3, малахит (CuOH)2CO3, Mn2O7 (жидкость) |
Это, конечно, минимальные сведения, которые могут пригодиться для решения заданий С2.
В процессе подготовки учащихся к решению заданий С2 можно предложить им составить тексты заданий в соответствии со схемами превращений. Это задание позволит учащимся освоить терминологию и запомнить характерные признаки веществ.
Пример 1:
toC toC/H2 HNO3(конц) NaOH, 0oC
(CuOH)2CO3 → CuO → Cu → NO2 → X
Текст: Малахит прокалили, полученное твердое черное вещество нагрели в токе водорода. Образовавшееся красное вещество полностью растворили в концентрированной азотной кислоте. Выделившийся бурый газ пропустили через холодный раствор гидроксида натрия.
Пример 2:
O2 H2S р-р toC/Al H2O
ZnS → SO2 → S → Al2S3 → X
Текст: Сульфид цинка подвергли обжигу. Образовавшийся газ с резким запахом пропустили через раствор сероводорода до выпадения жёлтого осадка. Осадок отфильтровали, просушили и сплавили с алюминием. Полученное соединение поместили в воду до прекращения реакции.
На следующем этапе можно предложить учащимся самим составлять как схемы превращения веществ, так и тексты заданий. Конечно же, «авторы» заданий должны представить и собственное решение. При этом ученики повторяют все свойства неорганических веществ. А учитель может сформировать банк заданий С2. После этого можно переходить крешению заданий С2. При этом учащиеся по тексту составляют схему превращений, а затем и соответствующие уравнения реакций. Для этого в тексте задания выделяются опорные моменты: названия веществ, указание на их классы, физические свойства, условия проведения реакций, названия процессов.
|
|
|
Приведем примеры выполнения некоторых заданий.
Пример 1. Нитрат марганца (II) прокалили, к полученному твёрдому бурому веществу прилили концентрированную хлороводородную кислоту. Выделившийся газ пропустили через сероводородную кислоту. Образовавшийся раствор образует осадок с хлоридом бария.
Решение:
· Выделение опорных моментов:
Нитрат марганца (II) – Mn(NO3)2,
Прокалили – нагрели до разложения,
Твёрдое бурое вещество – MnО2,
Концентрированная хлороводородная кислота –HCl,
Сероводородная кислота – р-р Н2S,
Хлорид бария – BaCl2, образует осадок с сульфат-ионом.
·
· Составление схемы превращений:
toC HCl Н2Sр-р BaCl2
Mn(NO3)2 → MnО2 → ↑Х → У → ↓ (BaSO4 ?)
· Составление уравнений реакций:
1) Mn(NO3)2 → MnО2 + 2NO2
2) MnО2 + 4 HCl → MnCl2 + 2H2O + Cl2 (газ Х)
3) Cl2 + Н2S → 2HCl + S (не подходит, т.к. нет продукта, который дает осадок с хлоридом бария) или 4Cl2 + Н2S + 4Н2О → 8HCl + Н2SO4
4) Н2SO4 + BaCl2 → BaSO4 + 2HCl
Пример 2. Оранжевый оксид меди поместили в концентрированную серную кислоту и нагрели. К полученному голубому раствору прилили избыток раствора гидроксида калия. Выпавший синий осадок отфильтровали, просушили и прокалили. Полученное при этом твёрдое черное вещество поместили в стеклянную трубку, нагрели и пропустили над ним аммиак.
Решение:
· Выделение опорных моментов:
Оранжевый оксид меди – Cu2O,
Концентрированная серная кислота – Н2SO4,
Голубой раствор – соль меди (II), СuSO4
Гидроксид калия –КОН,
Синий осадок – Cu(OH)2,
Прокалили – нагрели до разложения,
Твёрдое черное вещество – CuO,
Аммиак – NH3.
· Составление схемы превращений:
Н2SO4 КОН toC NH3
Cu2O → СuSO4 → Cu(OH)2 ↓ → CuO → X
· Составление уравнений реакций:
1) Cu2O + 3Н2SO4 → 2СuSO4 + SO2 +3H2O
2) СuSO4 + 2КОН → Cu(OH)2 + K2SO4
3) Cu(OH)2 → CuO + Н2О
4) 3CuO + 2NH3 → 3Cu + 3Н2О + N2
|
|
|
