Приложение к урокам химии по подготовке к ЕГЭ

Решение заданий занятия № 6

За каждое задание можно было получить 2 балла (по 0,5 балла за каждое уравнение реакции). Баллы снимались не только за ошибочно написанные уравнения, но и за неправильно поставленные или пропущенные коэффициенты.

Напишите уравнения четырех возможных реакций между всеми предложенными веществами, не повторяя пары реагентов.

1)    Даны вещества: кремний, гидрокарбонат натрия, гидроксид калия, соляная кислота.

1)    KOH +HCl = KCl +H₂O

2)    Si +2KOH +H₂O = K₂SiO₃ +2H₂  (или Si +4KOH(конц) = K₄SiO₄ +2H₂)

3)    NaHCO₃ +HCl =NaCl +CO₂ +H₂O

4)    2NaHCO₃+2KOH = K₂CO₃ + Na₂CO₃ +2H₂O

(или NaHCO₃+KOH = KNaCO₃ +H₂O)

ОШИБКИ. В некоторых работах были попытки написать взаимодействие кремния с соляной кислотой. Они не взаимодействуют. Единственная кислота, с которой реагирует кремний – плавиковая.

         В некоторых работах встречается взаимодействие кремния с гидрокарбонатом натрия. Эта реакция мало вероятна. Кремний реагирует с концентрированной щелочью, рН раствора гидрокарбоната не достаточен для протекания этой реакции.

         В нескольких работах написаны уравнения реакции разложения гидрокарбоната. Эта реакция не засчитывается, так как в задании указано, что должны быть составлены между предложенными веществами.

В некоторых работах участники мастер-класса заменили гидроксид калия на гидроксид натрия или гидрокарбонат натрия на гидрокарбонат калия «для удобства», как я понимаю, составления уравнений. Этого делать нельзя, так как первое, что проверяет это задание – умение составлять формулы веществ по названиям.

2)    Даны вещества: хлорид меди (II), кислород, концентрированная серная кислота, йодоводород.

1)    CuCl₂ +H₂SO₄ (конц) = CuSO₄ +2HCl↑

2)    2CuCl₂ + 4HI = 2CuI + I₂ +4HCl (или 2CuCl₂ + 2HI = 2CuCl + I₂ +2HCl)

3)    O₂ + 4HI = 2I₂ +2H₂O

4)    8HI +H₂SO₄(конц) = 4I₂ +H₂S +4H₂O

(или H₂SO₄(конц) + 2HI = SO₂ + I₂ +2H₂O

         или H₂SO₄(конц) + 6HI = S+ 3I₂ + 4H₂O  )

ОШИБКИ. В ряде работ записано обменное взаимодействие: CuCl₂ + 2HI = CuI₂ + 2HCl. Скорее всего авторы этих уравнений не пользовались материалами занятия № 5.

В некоторых работах встретилось такое уравнение: CuCl₂ + 2H₂SO₄ (конц) = CuSO₄ + SO₂ + Cl₂ + 2H₂O, серная кислота не может окислить хлорид-ион, поэтому хлороводород получают действием серной концентрированной кислоты на кристаллический хлорид натрия.

Также встречался мало вероятный процесс: 2CuCl₂ + O₂ = 2CuO + 2Cl₂

3)    Даны вещества: оксид кальция, углерод (графит или кокс), оксид железа(II), азотная кислота (конц.).

1) 4HNO₃(конц) + C = CO₂ + 4NO₂ +2H₂O

2) FeO + C →Fe +CO

3) CaO +3C  → CaC₂ +CO

4) FeO + 4HNO₃(конц) = Fe(NO₃)₃ +NO₂ +2H₂O

5) СаO + 2HNO₃(конц) = Са(NO₃)₂ + H₂O

ОШИБКИ. Наиболее распространенная такая: FeO + 2HNO₃(конц) = Fe(NO₃)₂ + H₂O, железо (+2) легко окисляется, поэтому такая реакция не возможна.

Была и другая крайность: СаO + 4HNO₃(конц) = Са(NO₃)₂ + 2NO₂ +2H₂O – здесь нет восстановителя.

Сомнение вызывает реакция: 2FeO + 2HNO₃(конц) = Fe₂O₃ + 2NO₂ + H₂O, так как оксид железа (III) должен прореагировать с азотной кислотой.

Нельзя получить кальций прокаливанием его оксида с углем: CaO + C = Ca + CO. По этому поводу хочется привести исторический факт: « В 1862 г. немецкий химик Вёлер пытался выделить металлический кальций из извести (карбоната кальция CaСО₃) путем длительного прокаливания смеси, состоящей из извести и угля. Он получил спекшуюся массу сероватого цвета, в которой признаков металла не обнаружил. С огорчением Вёлер выбросил эту массу как ненужный продукт на свалку во двор. Во время дождя лаборант Вёлера заметил выделение какого-то газа из выброшенной каменистой массы. Вёлера этот газ заинтересовал. Анализ газа показал, что это ацетилен, открытый Э. Дэви в 1836 г. Вот так впервые был открыт карбид кальция СаС₂, взаимодействующий с водой с выделением ацетилена.»(Степин Б.Д., Аликберова Л.Ю. Книга по химии для домашнего чтения. – М.: Химия, 1994. – с. 356)

Не совсем корректным мне кажется уравнение: CaO + 5C = CaС₂ + CO₂, потому что избыток угля, использующийся в реакции, приведет к восстановлению углекислого газа до угарного: СО₂ + С = 2СО.

4)    Даны растворы:  тетрагидроксоалюмината калия,   хлорида хрома (III),   карбоната калия   и   угольной кислоты.

1)    K₂CO₃ +H₂CO₃ = 2KHCO₃

2)    K[Al(OH)₄] +H₂CO₃ = KHCO₃ +Al(OH)₃ +H₂O

3)    3K[Al(OH)₄]  +CrCl₃ = 3KCl +3Al(OH)₃ +Cr(OH)₃

4)    2CrCl₃ + 3K₂CO₃ +3H₂O = 2Cr(OH)₃ +3CO₂ +6KCl

ОШИБКИ. С этим заданием справились хуже, чем с остальными. Многие вместо угольной кислоты записывали формулу углекислого газа. Да, мы знаем, что эта кислота неустойчивая, но в условии дается именно кислота, а не углекислый газ. Участниками мастер-класса было составлено множество невероятных взаимодействий: 2CrCl₃ + 3H₂CO₃ = Cr₂(CO₃)₃ + 6HCl;

2CrCl₃ + 3K₂CO₃ = Cr₂(CO₃)₃ + 6KCl;

2 K[Al(OH)₄] + 4H₂CO₃ = Al₂(CO₃)₃+ K₂CO₃ +8H₂O;

K[Al(OH)₄] + K₂CO₃ = Al₂(CO₃)₃+ KHCO₃ +8H₂O красным выделены вещества, необратимо гидролизующиеся, и поэтому не существующие.

CrCl₃ + H₂CO₃ + 2H₂O  = Cr(OH)₃ + CO₂  +3HCl; в одной системе эти два вещества существовать не могут, вступают в реакцию нейтрализации.

K[Al(OH)₄] + K₂CO₃ = Al(OH)₃+ KHCO₃ ; в этой реакции два сильно щелочных вещества дали кислую соль и амфотерный гидроксид. Скорее гидрокарбонат прореагирует с тетрагидроксоалюминатом натрия с образованием гидроксида алюминия и карбоната натрия.

5)    Даны вещества: конц. азотная кислота и растворы карбоната натрия, хлорида алюминия, сульфита натрия.

1)    3Na₂CO₃ +2AlCl₃ +3H₂O = 2Al(OH)₃ +3CO₂ +6NaCl

2)    3Na₂SO₃ +2AlCl₃ +3H₂O = 2Al(OH)₃ +3SO₂ +6NaCl

3)    2HNO₃ + Na₂CO₃ = 2NaNO₃ +CO₂ +H₂O

4)    2HNO₃(конц) + Na₂SO₃  Na₂SO₄ +2NO₂ +H₂O

ОШИБКИ. В этом задании несколько человек вместо сульфита использовали сульфид.

Наиболее распространенная ошибка – запись реакции между сульфитом и азотной кислотой как обменного взаимодействия: 2HNO₃(конц) + Na₂SO₃ → 2NaNO₃ + +SO₂ +H₂O - Сульфиты очень легко окисляются, в присутствии концентрированной азотной кислоты они переходят  в сульфаты.

Некоторые написали взаимодействие хлорида алюминия с азотной кислотой. Азотная кислота не вытесняет хлороводород из солей.

В некоторых работах в реакции между сульфитом натрия и хлоридом алюминия в качестве продукта указан гидроксосульфит алюминия AlOHSO₃. Я не встречала в литературе такого варианта. Как правило, получается гидроксид.

Решение заданий занятия № 4.

(Решения  взяты из работы Ольги Эдуардовны Сикорской)

1.      3KN⁺³O₂ + K₂Cr₂ ⁺⁶O₇  +8HNO₃ → 5KN⁺⁵O₃ +  2 Cr⁺³(NO₃)₃  +  4H₂O

Пропущено ключевое вещество справа  - KN⁺⁵O₃ (продукт  окисления  КNO₂)

восстановитель N ⁺³ – 2 е  ®N⁺⁵                3 окисляется

окислитель       2Сr⁺⁶ +6е ® 2Сr ⁺³          1 восстанавливается

KNO₂ – восстановитель за счет N ⁺³

K₂Cr⁺⁶O₇ – окислитель за счет Cr ⁺⁶

В этом задании принципиальных ошибок (неправильные продукты, степени окисления, ошибки в балансе) никто не допустил.

2.      5N₂ ⁺¹O + 2KMn⁺⁷O₄ + 3H₂SO₄ → 2Mn⁺²SO₄ + 10N⁺²O + K₂SO₄ + 3H₂O

Пропущено ключевое вещество слева  - KMn⁺⁷O₄ (окислитель в данной реакции)

восстановитель 2N ⁺¹ – 2 е  ®2N⁺²               5 окисляется

окислитель       Mn⁺⁷     +5е    ® Mn ⁺²         2 восстанавливается

N₂O – восстановитель за счет N ⁺¹

KMnO₄ – окислитель за счет Mn ⁺⁷

В этом задании принципиальных ошибок (неправильные продукты, степени окисления, ошибки в балансе) почти никто не допустил.

В некоторых работах приводится другой вариант решения:

 2N₂ O + K₂MnO₄ + 2H₂SO₄ → MnSO₄ + 4NO + K₂SO₄ + 2H₂O

Он имеет право на существование, но манганаты  не устойчивы в кислой среде. Манганат начнет разлагаться в кислой среде раньше, чем реагировать N₂ O.

3.      Р^-3Н₃ + 8Ag⁺¹NO₃ +4H₂O →8 Ag⁰ +H₃P⁺⁵O₄+ 8HNО₃

Пропущено ключевое вещество справа - H₃P⁺⁵O₄ (продукт  окисления PH₃)

восстановитель   Р^-3 – 8 е  ®Р⁺⁵                         1 окисляется

окислитель         Ag⁺¹     +1е ® Ag ⁰                8 восстанавливается

PH₃ – восстановитель за счет P^-3

AgNO₃  – окислитель за счет Ag ⁺¹

А в этом задании многие сделали ошибки, указав среди продуктов фосфор, оксид фосфора (III) Это неверно, так как среди продуктов указана азотная кислота, она однозначно будет окислять фосфор до фосфорной кислоты. Некоторые в качестве продукта указали оксид фосфора (V), что неверно в меньшей степени. Но всё же: реакция идет в водной среде, оксид фосфора (даже если бы он получился) растворяется в воде с образованием ортофосфорной кислоты.

4.      K₂Cr₂ ⁺⁶O₇ + 7H₂SO₄  + 6KI^-1 → 3I₂⁰ + Cr₂ ⁺³(SO₄)₃ + 4K₂SO₄ + 7H₂O

Пропущено ключевое вещество слева  - KI^-1 (восстановитель в данной реакции)

восстановитель 2I^-1 – 2 е  ®I₂⁰                     3 окисляется

окислитель       2Сr⁺⁶ +6е ® 2Сr ⁺³           1 восстанавливается

KI – восстановитель за счет I ^-1

K₂Cr₂⁺⁶O₇ – окислитель за счет Cr ⁺⁶

Некоторые указали два возможных варианта протекания этой реакции или просто другой, но тоже правильный вариант:

K₂Cr₂ ⁺⁶O₇ + 4H₂SO₄  + 6НI^-1 → 3I₂⁰ + Cr₂ ⁺³(SO₄)₃ + K₂SO₄ + 7H₂O

Принципиальных ошибок в этом задании не допустил никто.

5.      2N⁺²O +3KCl⁺¹O + 2KOH ® 2KN⁺⁵O₃ + 3KCl^-1 + H₂O

Указаны все ключевые вещества.

восстановитель N⁺² – 3 е  ®N⁺⁵                    2 окисляется

окислитель       Сl⁺¹ +2е ® Сl ^-1                    3 восстанавливается

NO – восстановитель за счет N ⁺²

KClO – окислитель за счет Cl ⁺¹

В одной из работ приведен такой вариант решения:

2N⁺²O +3KCl⁺¹O + H₂O ® 2KN⁺⁵O₃ + 3KCl^-1 + HCl

С ним трудно согласиться и вот почему: изначально среда щелочная за счет гидролиза гипохлорита, а получилась в результате кислота, более того: эта кислота(восстановитель)  должна реагировать с гипохлоритом (окислителем), поэтому существование хлороводорода и гипохлорита в одной системе маловероятно.

6.      I₂⁰+ K₂S⁺⁴O₃ + 2KOH®  K₂S⁺⁶O₄ + 2KI^-1 + H₂O

Пропущено ключевое вещество справа – KI^-1 ( продукт восстановления I₂)

восстановитель   S⁺⁴ – 2 е  ®S⁺⁶                         1 окисляется

окислитель         I₂⁰     +2е ® 2I ^-1                      1 восстанавливается

K₂SO₃ – восстановитель за счет S⁺⁴

I₂⁰  – окислитель

Принципиальных ошибок в этом задании почти никто не допустил. В одной из работ в качестве продукта указан йодоводород, в левой части добавлена вода. Опять же сульфит создает щелочную среду, что делает образование кислоты мало вероятным, но, даже если она получится, то сразу прореагирует с сульфитом калия с образованием йодида калия.

7.      Cr₂⁺³(SO₄)₃+6KMn⁺⁷O₄+16KOH® 2K₂Cr⁺⁶O₄+6K₂Mn⁺⁶O₄+3K₂SO₄+8H₂O

Пропущено ключевое вещество справа  - K₂Mn⁺⁶O₄ ( продукт восстановления KMnO₄)

восстановитель 2Cr ⁺³ – 6 е  ®2Cr⁺⁶               1 окисляется

окислитель       Mn⁺⁷     +1е    ® Mn ⁺⁶          6 восстанавливается

Cr₂(SO₄)₃ – восстановитель за счет Cr⁺³

KMnO₄ – окислитель за счет Mn ⁺⁷

Некоторые указали два возможных варианта протекания этой реакции или просто другой, но тоже правильный вариант: Cr₂(SO₄)₃+2KMnO₄+8KOH® 2K₂CrO₄+2MnO₂+3K₂SO₄+4H₂O

Этот момент обсуждался в материалах занятия № 3: «Надо заметить, что в некоторых заданиях С1 в качестве продукта восстановления KMnO₄ в  щелочной среде указывается оксид марганца (IV). Это объясняется тем, что манганат (K₂MnO₄) в принципе неустойчивое вещество и в растворе самопроизвольно диспропорционирует  на оксид марганца(IV) и перманганат.»

Принципиальных ошибок в этом задании не допустил никто.

8.      3P^-3H₃ + 8HMn⁺⁷O₄  ® 8Mn⁺⁴O₂ + 3H₃P⁺⁵O₄ + 4H₂O

Пропущено ключевое вещество справа  - H₃P⁺⁵O₄ (продукт окисления PH₃)

восстановитель P ^-3 – 8 е  ®P⁺⁵                       3 окисляется

окислитель       Mn⁺⁷     +3е    ® Mn ⁺⁴         8 восстанавливается

PH₃ – восстановитель за счет P^-3

HMnO₄ – окислитель за счет Mn ⁺⁷

В этом задании многие сделали ошибки, указав среди продуктов фосфор, это неверно, так как среди окислителем является сильная марганцевая кислота, она о будет окислять получившийся фосфор до фосфорной кислоты. Некоторые в качестве продукта указали оксид фосфора (V), что неверно в меньшей степени. Но всё же: кроме оксида фосфора получается вода, в которой он будет  растворяется с образованием ортофосфорной кислоты.

9.      4Z n⁰ + KN⁺⁵O₃ + 7KOH → N^-3Н₃ + 4K₂Zn⁺²O₂ + 2H₂O      

Указаны все ключевые вещества.

восстановитель Zn⁰ – 2 е  ®Zn⁺²                    4 окисляется

окислитель       N⁺⁵ +8е ® N ^-3                        1 восстанавливается

Zn⁰ – восстановитель

KNO₃  – окислитель за счет N⁺⁵

Принципиальных ошибок в этом задании не допустил никто.

10.  5H₂O₂^-1 + 2KMn⁺⁷O₄ + 3H₂ SO₄ → 2Mn⁺²SO₄ +5 O₂⁰ +  K₂SO₄+  8H₂O

Указаны все ключевые вещества.

восстановитель 2О ^-1 – 2 е  ®O₂⁰                5 окисляется

окислитель       Mn⁺⁷     +5е    ® Mn ⁺²       2 восстанавливается

H₂O₂  – восстановитель за счет O^-1

KMnO₄ – окислитель за счет Mn ⁺⁷

Принципиальных ошибок в этом задании не допустил никто.

11.  КN⁺⁵O₃ + 4Mg ⁰+ 6H₂O → N^-3H₃ +4 Mg⁺²(OH)₂ +KOH

Указаны все ключевые вещества.

восстановитель Mg ⁰ – 2 е  ®Mg⁺²                4 окисляется

окислитель       N⁺⁵     +  8е    ® N^-3              1 восстанавливается

Mg⁰  – восстановитель

КNO₃ – окислитель за счет N⁺⁵

Принципиальных ошибок в этом задании не допустил никто.

12.  5Zn⁰ +2 KMn⁺⁷O₄ + 8H₂SO₄ →5Zn⁺²SO₄ + 2Mn⁺²SO₄ + K₂SO₄ + 8H₂O

Пропущено ключевое вещество справа - Zn⁺²SO₄ ( продукт окисления цинка)

восстановитель Zn ⁰ – 2 е  ®Zn⁺²                5 окисляется

окислитель       Mn⁺⁷     +5е    ® Mn ⁺²       2 восстанавливается

Zn⁰  – восстановитель

KMnO₄ – окислитель за счет Mn ⁺⁷

Принципиальных ошибок в этом задании не допустил никто.

13.  3H₂O₂^-1 + 2Na₃[Cr⁺³(OH)₆] → 2Na₂Cr⁺⁶O₄ + 8H₂O + 2NaOH

Пропущено ключевое вещество справа - Na₂Cr⁺⁶O₄ (продукт окисления Na₃[Cr(OH)₆]  )

восстановитель Cr⁺³     - 3е    ® Cr ⁺⁶       2 окисляется

окислитель       2O^-1 +   2 е  ®2O^-2                3 восстанавливается

Na₃[Cr(OH)₆]  – восстановитель за счет  Cr⁺³

H₂O₂  – окислитель за счет O^-1

Принципиальных ошибок в этом задании не допустил никто.

14.  P₂⁺³S₃^-2 + 10HN⁺⁵O₃(к) → 2H₃P⁺⁵O₄ + 3S⁰ +10N⁺⁴O₂ +2H₂O

Пропущено ключевое вещество справа - N⁺⁴O₂ (продукт  восстановления  HNO₃)

восстановители   2P ⁺³ –4 e ®2P⁺⁵

                3S^–2         – 6e ® 3S⁰           -10e           1  окисляются

окислитель           N⁺⁵ +1e ® N⁺⁴                                      10   восстанавливается

P₂S₃   восстановитель за счет  P⁺³ и S^-2

HNO₃(к)  окислитель за счет N⁺⁵

В этом задании некоторые неправильно определили продукт восстановления азотной кислоты. Так как она концентрированная, то наиболее вероятно образование диоксида азота. В одной из работ среди продуктов указано NO + O₂ , однако эти вещества взаимодействуют при обычных условиях с образованием диоксида. N₂O₃  тоже не может быть продуктом этой реакции, так как существует только при отрицательных температурах, а при обычных условиях распадается на монооксид и диоксид азота.

15.  5P₂^-2H₄ + 14HCl⁺⁵O₃ → 10Н₃Р⁺⁵О₄ + 7Cl₂⁰ +2H₂O

Пропущено ключевое вещество справа - Н₃Р⁺⁵О₄ (продукт окисления P₂H₄)

восстановитель 2Р^-2     - 14е    ® 2Р ⁺⁵       5 окисляется

окислитель       2Cl⁺⁵ +   10 е  ®Cl₂⁰                7 восстанавливается

P₂H₄ – восстановитель за счет  P^-2

HClO₃ – окислитель за счет Cl⁺⁵

В этом задании многие сделали ошибки, указав среди продуктов фосфор, оксид фосфора (III) Это неверно, так как среди продуктов указан хлор, который будет окислять эти вещества до высшей степени окисления. Некоторые в качестве продукта указали оксид фосфора (V), что неверно в меньшей степени. Но всё же: среди продуктов присутствует вода, оксид фосфора растворяется в воде с образованием ортофосфорной кислоты.

16.  AlP^-3 +11 HN⁺⁵O₃(к) → H₃P⁺⁵O₄ +Al(NO₃)₃ + 8N⁺⁴O₂ +4 H₂O

Пропущено ключевое вещество справа - N⁺⁴O₂ (продукт  восстановления  HNO₃)

восстановитель Р^-3     - 8е    ® Р ⁺⁵            1 окисляется

окислитель       N⁺⁵ +   1 е  ®N⁺⁴                       8 восстанавливается

AlP – восстановитель за счет  P^-3

HNO₃ – окислитель за счет N⁺⁵

В этом задании некоторые неправильно определили продукт восстановления азотной кислоты. Так как она концентрированная, то наиболее вероятно образование диоксида азота. В одной из работ среди продуктов указано NO, в другой N₂O, считать абсолютно неправильный такой вариант нельзя, потому что при восстановлении азотной кислоты выделяется смесь продуктов. В некоторых работах в качестве продукта указан гидроксид алюминия, что совсем неверно, так как изначально среда сильно кислая, в присутствии азотной кислоты гидроксид алюминия существовать не может.

17.  2KMn⁺⁷O₄ +3 Mn⁺²SO₄ + 2H₂O → 5Mn⁺⁴O₂ + K₂SO₄ + 2H₂SO₄

Указаны все ключевые вещества.

восстановитель Mn ⁺² – 2 е  ®Mn⁺⁴                3 окисляется

окислитель       Mn⁺⁷     +3е    ® Mn ⁺⁴       2 восстанавливается

MnSO₄   – восстановитель  за счет Mn⁺²

KMnO₄ – окислитель за счет Mn ⁺⁷

В некотрых работах приведен другой возможный вариант :

2KMn⁺⁷O₄ +3 Mn⁺²SO₄ + 2H₂O → 5Mn⁺⁴O₂ + 2KНSO₄ + H₂SO₄

Так как серная кислота и сульфат калия в растворе существуют в виде ионов, то это не принципиально.

В единичных работах допущены ошибки в написании продуктов реакции: Mn₂(SO₄)₃ – такое вещество существует только в концентрированной серной кислоте, в растворах весьма неустойчиво; 2 KOH + 3H₂SO₄ – очевидно, что эти два вещества в одной системе существовать не могут, происходит нейтрализация.

18.  2N⁺⁴O₂ + P⁺³₂O₃ + 4KOH→ 2N⁺²O +  2K₂HP⁺⁵O₄+ H₂O

Указаны все ключевые вещества.

восстановитель 2P ⁺³ – 4 е  ®2P⁺⁵                1 окисляется

окислитель       N⁺⁴     +2е    ® N ⁺²              2 восстанавливается

P₂O₃    – восстановитель  за счет P⁺³

NO₂  – окислитель за счет N⁺⁴

Принципиальных ошибок в этом задании не допустил никто.

19.  3P⁺³₂O₃ + 2H₂Cr⁺⁶₂O₇ + H₂O  → 2H₃P⁺⁵O₄ +4 Cr⁺³PO₄

Указаны все ключевые вещества.

восстановитель 2P ⁺³ – 4 е  ®2P⁺⁵                3 окисляется

окислитель       2Cr⁺⁶     +6е    ® 2Cr ⁺³        2 восстанавливается

P₂O₃    – восстановитель  за счет P⁺³

H₂Cr₂O₇  – окислитель за счет Cr⁺⁶

Принципиальных ошибок в этом задании не допустил никто.

20.  H₂O^-1₂ + 2Hg⁺²(NO₃)₂ = O₂⁰ +  Hg⁺¹₂(NO₃)₂  +  2HNO₃

Пропущено ключевое вещество справа - O₂⁰ (продукт окисления H₂O^-1₂)

восстановитель 2O ^-1 – 2 е  ® O₂⁰               1 окисляется

окислитель       2Hg⁺²     +2е    ® 2Hg ⁺¹      1 восстанавливается

H₂O₂     – восстановитель  за счет O^-1

Hg⁺²(NO₃)₂   – окислитель за счет Hg⁺²

В этом задании некоторые не разобрались, что является окислителем и восстановителем. Окислитель здесь – ион ртути (+2),  некоторые решили, что окислителем выступает нитрат-ион, и предложили в качестве продуктов его восстановления аммиак или оксиды азота, некоторые посчитали, что пероксид проявляет и окислительные и восстановительные свойства, дважды учитывали его в балансе.

В целом, с заданием справились очень хорошо. 25 человек выполнили работу на максимум баллов.

Некоторым участникам мастер-класса не хватило времени на полное выполнение задания. Что Вам посоветовать: 1) не старайтесь сделать работу в электронном варианте: фотографируйте или сканируйте; 2) не откладывайте выполнение работы на последний день. Чтобы выполнить 20 заданий С1 учителю должно быть достаточно двух - трёх часов, а у вас в распоряжении целая неделя. Однако, обстоятельства бывают разные…

Уважаемые коллеги! Мне очень приятно с вами работать, отвечать на ваши вопросы и быть хоть чем-то полезной. Если Вы пропустили выполнение одно-двух заданий, не огорчайтесь, не отчаивайтесь и продолжайте участвовать в работе мастер-класса!!!

Желаю вам дальнейших творческих успехов!

Занятие 8. Методика решения заданий С3.

Навык решения цепочек превращения приходит с опытом, намётанному глазу учителя даже в полузакрытой цепочке очевидны все звенья. Для большинства учеников цепочка представляет собой головоломку, иногда трудно разрешимую. Как помочь нашим ученикам в решении заданий С3?

Во-первых, нужно обратить их внимание на ряд реакций, наиболее часто встречающихся в цепочках: термическое разложение метана с образованием ацетилена, гидролиз карбидов кальция и алюминия, тримеризация ацетилена, гидратация алкенов, алкилирование бензола, прокаливание солей карбоновых кислот с щелочами, дегидрогалогенирование галогенпроизводных.

Во-вторых, научить находить в цепочке открытые фрагменты. Открытыми можно считать фрагменты цепочки, в которых известны оба реагента, или один из реагентов и один из продуктов. Бывает, что указаны исходное вещество, реагент и продукт. Начинать решение цепочки нужно именно с таких фрагментов. Остальные звенья цепочки достраиваются логически.

В-третьих, давать ученикам как можно больше подобных упражнений. Ведь то, что включено в собственную деятельность человека, усваивается и запоминается гораздо лучше и прочнее.

Рассмотрим примеры.

Пример 1.

СН₃СООН  Х₁  С₂Н₆ Х₂Х₃Х₄

В этой цепочке один открытый фрагмент – взаимодействие этана с хлором:

3) С₂Н₆ + Cl₂ →C₂H₅Cl (X₂) + HCl

В результате следующее звено цепочки тоже стало открытым:

4) C₂H₅Cl (X₂) + NaOH (водн.) → C₂H₅ОН (X₃) + NaCl

         Открылось следующее звено:

5) 2C₂H₅ОН (X₃)  C₂H₅ – О – C₂H₅ + H₂О

Теперь вернемся к началу цепочки и проанализируем вторую реакцию – это электролиз. Электролизу подвергаются соли, кислоты и щелочи. Х₁ не может быть ни кислотой, ни щелочью, значит, это соль. Следовательно, первая реакция – взаимодействие кислоты с металлом, основным оксидом, основанием или солью более слабой кислоты. Например, СН₃СООН + NaOH → СН₃СООNa (Х₁) + H₂О

Вторая реакция – электролиз соли, анодный процесс можно записать так:

2СН₃СОО^– – 2 е → С₂Н₆ + 2CО₂

Полное уравнение реакции: 2СН₃СООNa+ 2H₂О → С₂Н₆ + 2CО₂ + 2NaOH+ H₂

Пример 2.

В этой цепочке только одно открытое звено – взаимодействие этилбензола с хлором на катализаторе (продуктом может быть как орто- так и пара-хлорэтилбензол):

4)

 

                          С₂Н₅ + Сl₂  →    Cl                               С₂Н₅ (X₃) + HCl

Cледующая реакция – окисление хлорэтилбензола до хлорбензойной кислоты:

5) 5Cl–C₆H₄–C₂H₅ + 12KMnO₄ + 18H₂SO₄ ® 5Cl–C₆H₄–COOH + 5CO₂ + 12MnSO₄ + 6K₂SO₄ + 28H₂O

Дальше решаем цепочку от 3 реакции к первой. Этилбензол получают алкилированием бензола. Следовательно Х₂ или бензол, или алкилирующий реагент (этилен, галогенэтан). Проанализируем, можно ли в 2 стадии получить из глюкозы бензол, - это не возможно. Проанализируем, можно ли из глюкозы в 2 стадии получить этилен или галогеналкан. Да, возможно. На первой стадии нужно провести спиртовое брожение глюкозы, а на второй – дегидратацию этанола для получения этилена, или гидрогалогенирование этанола для получения галогенэтана.

1) С₆Н₁₂О₆ → 2СО₂ + 2С₂Н₅ОН

2) С₂Н₅ОН → С₂Н₄ + H₂О (t, кат. H₂SO₄ (к))  или  С₂Н₅ОН + HBr ® С₂Н₅Br + H₂О  

3) C₆H₆ + С₂Н₄ →C₆H₅–C₂H₅ или C₆H₆ + С₂Н₅Br → C₆H₅–C₂H₅ + HBr  

Пример 3.

CH₃-CH₂-CH₂Br → X₁ CH₃-COOK X₂ →

→ CH ≡ CH X₃

В этой цепочке два открытых звена 3 и 5.

3) CH₃-COOK + KOH → CH₄ (X₂) + K₂CO₃

5) CH≡CH + 2[Ag(NH₃)₂]OH → AgC≡CAg(X₃)+ 4 NH₃ + 2H₂O

Становится очевидной реакция 4) 2CH₄ → CH≡CH + 3Н₂

В первых двух реакциях  происходит укорочение цепи на 1 атом углерода, в 1 реакции возможно дегидрогалогенирование  или гидролиз. Гидролиз приводит к образованию первичного спирта, который окислится до пропановой кислоты или ее соли, этот вариант не подходит. Дегидрогалогенирование приведет к образованию пропена, который при деструктивном окислении в щелочной или нейтральной среде дает ацетат.

1) CH₃-CH₂-CH₂Br +КОН (спирт.) → CH₃-CH=CH₂ + KBr + H₂O

2) 3CH₃-CH=CH₂ + 10KMnO₄ → 3CH₃-COOK + 3K₂CO₃ + KOH + 4H₂O + 10MnO₂

ЗАДАНИЕ

         Вам предстоит решить цепочки превращений, комментируя последовательность действий (как в примерах).

Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

CH₂BrCH₂CH₂Br  ^___Zn→  X₁   ^{____HBr, t•}→  X₂  →  пропен     ^____KMnO₄^{, H}₂^O→   X₃  →1,2 – дибромпропан.

C₆H₆→C₆H₅-CH(CH₃)₂X₁X₂X₃X₄

метилат калия X₁ → бромметан X₂X₃этаналь

этинХ₁ толуол  Х₂ Х₃ → С₆Н₅-СН₂-О-СНО

Ответы (с указанием фамилии) оформляются в файле WORD, имя файла Familija-Z-8. (Familija- фамилия участника – англ.) Работы, выполненные в WORDe, отправляются электронной почтой на адрес [e-mail], с обязательным указанием в Теме письма слов "Мастер-класс" с указанием номера задания ( Z8)  и фамилии (Например: Мастер-класс, Z8, Иванов А.А.).

Контрольный срок выполнения задания №8 до 21-00 мск вр, 14.03.11 (понедельник).

                Это последнее занятие мастер-класса. Дальше вас ждёт зачетная работа.