Compito C2 dell'esame di chimica: Caratteristiche e insidie

Compito C2 dell'Esame di Stato in Chimica. Caratteristiche e insidie
Autore dell'articolo — tutor professionista O. V. Ovčinnikova.
La condizione del compito C2 nell'Esame di Stato in Chimica consiste in un testo che descrive una sequenza di azioni sperimentali. Questo testo deve essere trasformato in equazioni chimiche.
La difficoltà di tale compito sta nel fatto che gli studenti hanno una scarsa comprensione della chimica sperimentale, quella che non si trova solo sui libri. Non tutti comprendono i termini usati e i processi che avvengono. Proviamo a chiarire.
Molto spesso, concetti che per il chimico sono chiarissimi, vengono fraintesi dagli studenti. Ecco un breve glossario di questi concetti.

Glossario di termini incomprensibili
Pesata — si intende una quantità di sostanza di una certa massa (è stata pesata sulla bilancia). Non ha nulla a che fare con un "tetto sopra una porta".
Calcinare — riscaldare una sostanza a temperatura elevata e continuare a riscaldarla fino al termine delle reazioni chimiche. Non significa "mescolare con il potassio" né "forare con un chiodo".
"Esplosione di una miscela di gas" — significa che le sostanze hanno reagito con un'esplosione. Solitamente si utilizza una scintilla elettrica per questo. Il contenitore o il vaso non esplodono!
Filtrare — separare il precipitato dalla soluzione.
Profiltare — passare la soluzione attraverso un filtro per separare il precipitato.
Filtrato — la soluzione che è passata attraverso il filtro.
Dissoluzione di una sostanza — il passaggio di una sostanza in soluzione. Questo può avvenire senza reazioni chimiche (ad esempio, quando si dissolve il sale da cucina NaCl in acqua, si ottiene una soluzione di NaCl, non una base e un acido separati), oppure, durante la dissoluzione, la sostanza reagisce con l'acqua formando una soluzione di un'altra sostanza (ad esempio, quando si dissolve l'ossido di bario, si ottiene una soluzione di idrossido di bario). Le sostanze non si dissolvono solo in acqua, ma anche in acidi, basi, ecc.
Evaporazione — l'evaporazione dell'acqua e di sostanze volatili dalla soluzione senza decomporre i solidi presenti nella soluzione.
Concentrazione — significa ridurre la massa di acqua in una soluzione mediante ebollizione.
Fusioni — riscaldamento comune di due o più sostanze solide fino alla temperatura in cui iniziano a fondere e a reagire. Non ha nulla a che fare con il nuoto nel fiume!
Precipitato e residuo. Spesso questi termini vengono confusi. Sono concetti completamente diversi. "La reazione avviene con la formazione di un precipitato" significa che una delle sostanze prodotte dalla reazione è scarsamente solubile. Queste sostanze precipitano sul fondo del recipiente di reazione (provette o becher). "Residuo" è la sostanza che è rimasta, che non è stata completamente consumata o che non ha reagito. Ad esempio, se una miscela di metalli viene trattata con un acido e uno dei metalli non reagisce, può essere chiamato residuo.
Soluzione satura — una soluzione in cui, a una data temperatura, la concentrazione di una sostanza è massima e non può dissolversi ulteriormente.
Soluzione insatura — una soluzione in cui la concentrazione di una sostanza non è massima, quindi è possibile dissolverne ulteriormente una certa quantità fino a ottenere una soluzione satura.
Soluzione diluita e "molto" diluita — sono concetti piuttosto condizionali, più qualitativi che quantitativi. Indicano che la concentrazione di una sostanza è bassa.
Per gli acidi e le basi si usa anche il termine "soluzione concentrata". Questo è anche un concetto condizionale. Ad esempio, l'acido cloridrico concentrato ha una concentrazione di circa il 40%. Un acido solforico concentrato è quello anidro, cioè puro al 100%.
Per risolvere compiti di questo tipo, è necessario conoscere bene le proprietà della maggior parte dei metalli, non metalli e loro composti: ossidi, idrossidi, sali. È fondamentale ripassare le proprietà degli acidi nitrico e solforico, del permanganato e del dicromato di potassio, le proprietà redox di diversi composti, l'elettrolisi delle soluzioni e dei fusi di varie sostanze, le reazioni di decomposizione dei composti di diversi gruppi, l'amfoterismo, l'idrolisi dei sali e di altri composti, l'idrolisi reciproca di due sali.
Inoltre, è importante avere un'idea del colore e dello stato fisico della maggior parte delle sostanze studiate — metalli, non metalli, ossidi, sali.
Ecco perché trattiamo questo tipo di compiti alla fine dello studio della chimica generale e inorganica.

Esaminiamo alcuni esempi di questi compiti.

Quando i nitruro reagiscono con l'acqua, si forma l'ammoniaca:

L'ammoniaca reagisce con gli acidi, formando sali neutri e acidi. Le parole "fino a che le reazioni chimiche non si fermano" significano che si forma un sale neutro, poiché il sale acido iniziale reagirà ulteriormente con l'ammoniaca e alla fine si otterrà il solfato di ammonio:

La reazione di scambio tra il solfato di ammonio e il cloruro di bario porta alla formazione di un precipitato di solfato di bario:

Dopo aver rimosso il precipitato, il filtrato contiene cloruro di ammonio, che, reagendo con la soluzione di nitrito di sodio, libera azoto. Questa reazione avviene già a 85°C:

Esempio 2: La pesata di alluminio è dissolta in acido nitrico diluito, con la liberazione di un gas. Alla soluzione ottenuta è stato aggiunto carbonato di sodio fino a che la liberazione di gas non cessa. Il precipitato ottenuto è stato filtrato e calcinato, il filtrato è stato evaporato, e il residuo solido è stato fuso con cloruro di ammonio. Il gas liberato è stato miscelato con ammoniaca e il miscuglio riscaldato.
Soluzione:

Se alla soluzione di nitrato di alluminio si aggiunge carbonato di sodio, avviene un processo di idrolisi reciproca (il carbonato di alluminio non esiste in soluzione acquosa, quindi il catione di alluminio e l'anione carbonato interagiscono con l'acqua). Si forma un precipitato di idrossido di alluminio e si libera anidride carbonica:

Il precipitato, idrossido di alluminio, si decompone in ossido e acqua quando viene riscaldato:
Nella soluzione rimane il nitrato di sodio. Quando questo viene fuso con sali di ammonio, avviene una reazione redox e si libera ossido di azoto (I):

L'ossido di azoto (I) è un ossidante attivo che reagisce con i riducenti, formando azoto:

L'alluminato di sodio, disciolto in acqua, forma un complesso idrossido:

Le soluzioni di questi complessi idrossidi reagiscono con gli acidi e gli ossidi acidi in soluzione formando sali. Tuttavia, il solfito di alluminio non esiste in soluzione acquosa, quindi precipiterà un idrossido di alluminio. Attenzione, la reazione produrrà un sale acido — il idrosolfito di potassio:

L'idrosolfito di potassio è un agente riducente che si ossida in presenza di acqua bromata formando idrosolfato:

La soluzione ottenuta contiene idrosolfato di potassio e acido bromidrico. L'aggiunta di alcali porta alla reazione di entrambi i composti con essa: