Задачи на смеси и сплавы металловЗадачи на смеси — очень частый вид задач в химии. Они требуют чёткого представления о том, какие из веществ вступают в предлагаемую в задаче реакцию, а какие нет. О смеси мы говорим тогда, когда у нас есть не одно, а несколько веществ (компонентов), «ссыпанных» в одну емкость. Вещества эти не должны взаимодействовать друг с другом.Типичные заблуждения и ошибки, возникающие при решении задач на смеси.Попытка записать оба вещества в одну реакцию. Получается примерно так: «Смесь оксидов кальция и бария растворили в соляной кислоте…» Уравнение реакции составляется так: СаО + ВаО + 4HCl = СаCl2 + BaCl2 + 2H2O. Это ошибка, ведь в этой смеси могут быть любые количества каждого оксида. А в приведенном уравнении предполагается, что их равное количество.Предположение, что их мольное соотношение соответствует коэффициентам в уравнениях реакций. Например: Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2 Количество цинка принимается за х, а количество алюминия — за 2х (в соответствии с коэффициентом в уравнении реакции). Это тоже неверно. Эти количества могут быть любыми и они никак между собой не связаны.Попытки найти «количество вещества смеси», поделив её массу на сумму молярных масс компонентов. Это действие вообще никакого смысла не имеет. Каждая молярная масса может относиться только к отдельному веществу.Часто в таких задачах используется реакция металлов с кислотами. Для решения таких задач надо точно знать, какие металлы с какими кислотами взаимодействуют, а какие — нет.
1) замещение по электрофильному механизму: - галагенирование с чистыми галагенами в присутствии катализатора при нагревании( например, если с бромом, то катализатор бромид алюминия, если с хлором, то хлорид алюминия) замещается в одном положении и выделяется галогеноводород; - нитрование с нитрующей смесью при нагревании ( нитрующая смесь состоит из конц. серной и конц. азотной кислот) выделяется вода. - сульфирование с конц. серной кислотой. выделяется вода. как радикал виснет -SO2-OH - алкилирование алканами по механизму Фриделя Крафта при нагревании, катализатор хлорид алюминия. выделяется галогеноводород. получается гомолог бензола. - алкилирование алкенами при нагревании, катализатор хлорид алюминия. разрывается двойная связь, с одной стороны остаток от связи отрывает водород и присоединяет, а другой остаток присоединяется к бензолу. получается гомолог бензола. 2) присоединение по месту разрыва бензольного кольца ( идет по свободно радикальному механизму): - галагенирование с фтором и хлором исключительно при освещении - гидрирование лучше всего идет, если катализатор платина 3) окисление: - горение. выделяется углекислый газ и вода. у гомологов есть особенности( за счет алкильного радикала), замещение происходит в орто-, параположениях. при нитровании раствором азотной кислоты в присутствии конц. серной происходит моно-, дизамещение в орто-, параположениях. присоединение по свободно радикальному механизму возможно только с водородом. при взаимодействии с галагенами на свету замещение происходит в боковой цепи. у гомологов бензола имеется так же окисление с перманганатом калия (марганцовка) в кислой среде.
О смеси мы говорим тогда, когда у нас есть не одно, а несколько веществ (компонентов), «ссыпанных» в одну емкость. Вещества эти не должны взаимодействовать друг с другом.Типичные заблуждения и ошибки, возникающие при решении задач на смеси.Попытка записать оба вещества в одну реакцию.
Получается примерно так:
«Смесь оксидов кальция и бария растворили в соляной кислоте…»
Уравнение реакции составляется так:
СаО + ВаО + 4HCl = СаCl2 + BaCl2 + 2H2O.
Это ошибка, ведь в этой смеси могут быть любые количества каждого оксида.
А в приведенном уравнении предполагается, что их равное количество.Предположение, что их мольное соотношение соответствует коэффициентам в уравнениях реакций.
Например:
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2
2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2
Количество цинка принимается за х, а количество алюминия — за 2х (в соответствии с коэффициентом в уравнении реакции). Это тоже неверно. Эти количества могут быть любыми и они никак между собой не связаны.Попытки найти «количество вещества смеси», поделив её массу на сумму молярных масс компонентов.
Это действие вообще никакого смысла не имеет. Каждая молярная масса может относиться только к отдельному веществу.Часто в таких задачах используется реакция металлов с кислотами. Для решения таких задач надо точно знать, какие металлы с какими кислотами взаимодействуют, а какие — нет.
- галагенирование с чистыми галагенами в присутствии катализатора при нагревании( например, если с бромом, то катализатор бромид алюминия, если с хлором, то хлорид алюминия) замещается в одном положении и выделяется галогеноводород;
- нитрование с нитрующей смесью при нагревании ( нитрующая смесь состоит из конц. серной и конц. азотной кислот) выделяется вода.
- сульфирование с конц. серной кислотой. выделяется вода. как радикал виснет -SO2-OH
- алкилирование алканами по механизму Фриделя Крафта при нагревании, катализатор хлорид алюминия. выделяется галогеноводород. получается гомолог бензола.
- алкилирование алкенами при нагревании, катализатор хлорид алюминия. разрывается двойная связь, с одной стороны остаток от связи отрывает водород и присоединяет, а другой остаток присоединяется к бензолу. получается гомолог бензола.
2) присоединение по месту разрыва бензольного кольца ( идет по свободно радикальному механизму):
- галагенирование с фтором и хлором исключительно при освещении
- гидрирование лучше всего идет, если катализатор платина
3) окисление:
- горение. выделяется углекислый газ и вода.
у гомологов есть особенности( за счет алкильного радикала), замещение происходит в орто-, параположениях. при нитровании раствором азотной кислоты в присутствии конц. серной происходит моно-, дизамещение в орто-, параположениях. присоединение по свободно радикальному механизму возможно только с водородом. при взаимодействии с галагенами на свету замещение происходит в боковой цепи. у гомологов бензола имеется так же окисление с перманганатом калия (марганцовка) в кислой среде.