Подготовка к егэ по химии с2. ЕГЭ по химии: алгоритм выполнения

Курысева Надежда Геннадьевна
учитель химии высшей категории, МОУ СОШ №36 г. Владимир

На факультативных занятиях, в основном, отрабатываются задания части С.

Для этого мы предлагаем подборку заданий из вариантов открытых КИМов прошлых лет.

Можно отрабатывать умения, выполняя задания части С в любой последовательности. Однако мы придерживаемся следующего порядка: вначале решаем задачи С5 и выполняем цепочки С3. (Подобные задания выполнялись учащимися в X классе.) Таким образом закрепляются, система-тизируются и совершенствуются знания и умения учащихся по органической химии.

После изучения темы «Растворы» переходим к решению задач С4 . В теме «Окислительно-восстановительные реакции» знакомим учащихся с методом ионно-электронного баланса (метод полуреакций), а затем отрабатываем умение писать окислительно-восстановительные реакции заданий С1 и С2.

Предлагаем на конкретных примерах посмотреть выполнение отдельных заданий части С .

Задания части С1 проверяют умение составлять уравнения окисли-тельно-восстановительных реакций. Сложность состоит в том, что некото-рые реагенты или продукты реакции пропущены. Учащиеся, логически рас-суждая, должны их определить. Предлагаем два варианта выполнения таких заданий: первый - логические рассуждения и нахождение недостающих ве-ществ; второй - написание уравнения методом ионно-электронного баланса (метод полуреакций - см. приложение №3), а затем составление традицион-ного электронного баланса, т.к. это и требуется от экзаменующегося. В раз-ных случаях учащиеся сами определяют, каким способом предпочтительнее вос-пользоваться. Для обоих вариантов просто необходимо хорошо знать ос-нов-ные окислители и восстановители, а также их продукты. Для этого пред-лагаем учащимся таблицу«Окислители и восста-новители», знакомим с нею (приложение №3).

Предлагаем выполнение задания с использованием первого способа.

Задание. Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции P + HNO 3 → NO 2 + … Определите окислитель и восстановитель.

Азотная кислота - сильный окислитель, следовательно, простое вещество фосфор - восстановитель. Запишем электронный баланс:

HNO 3 (N +5) - окислитель, Р - восстановитель.

Задание. Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции K 2 Cr 2 O 7 + … + H 2 SO 4 → I 2 + Cr 2 ( SO 4 ) 3 + … + H 2 O . Определите окислитель и восстановитель.

K 2 Cr 2 O 7 -окислитель, т. к. хром в высшей степени окисления +6, H 2 SO 4 - среда, следовательно, пропущен восстановитель. Логично предположить, что это ион I - . Запишем электронный баланс:

K 2 Cr 2 O 7 (Cr +6) - окислитель, KI (I -1) - восстановитель.

Наиболее сложные задания С2. Они ориентированы на проверку усвое-ния знаний о химических свойствах неорганических веществ, взаимосвязи веществ различных классов, об условиях необратимого протекания обменных и окислительно-восстановительных реакций и наличия навыков составления уравнений реакций. Выполнение этого задания предусматривает анализ свойств неорганических веществ различных классов, установление генетиче-ской связи между заданными веществами и применение умений составлять уравнения химических реакций с соблюдением правила Бертолле и окисли-тельно-восстановительных реакций.

внимательно проанализировать данные в задании вещества;
используя схему генетической связи между классами веществ, оценить взаимодействие их друг с другом (найти кислотно-основные взаимодейст-вия, обменные, металл с кислотой (или щелочью), металл с неметаллом и др.);
определить степени окисления элементов в веществах, оценить, какое веще-ство может быть только окислителем, только восстановителем, а ка-кое - и окислителем и восстановителем. Далее составить окислительно-вос-становительные реакции.

Задание. Даны водные растворы: хлорида железа (III ), иодида натрия, бихромата натрия, серной кислоты и гидроксида цезия. Приведите уравнения четырех возможных реакций между этими веществами.

Среди предложенных веществ есть кислота и щелочь. Записываем первое уравнение реакции: 2 CsOH + H 2 SO 4 = Cs 2 SO 4 + 2H 2 O.

Находим обменный процесс, идущий с выпадением осадка нераство-римого основания. FeCl 3 + 3CsOH = Fe(OH) 3 ↓ + 3CsCl.

В теме «Хром» изучаются реакции превращения бихроматов в хроматы в щелочной среде.Na 2 Cr 2 O 7 + 2CsOH = Na 2 CrO 4 + Cs 2 CrO 4 + H 2 O.

Проанализируем возможность протекания окислительно-восстанови-тельного процесса. FeCl 3 проявляет окислительные свойства, т.к. железо в высшей степени окисления +3, NaI - восстановитель за счет йода в низшей степени окисления -1.

Используя методику написания окислительно-восстановительных реак-ций, рассмотренную при выполнении заданий части С1 , запишем:

2FeCl 3 + 2NaI = 2NaCl + 2FeCl 2 + I 2

Fe +3 + 1e - →Fe +2

2I -1 - 2 e - →I 2

В 2012 году предложена новая форма задания С2 - в виде текста, описывающего последовательность экспериментальных действий, которые нужно превратить в уравнения реакций.
Трудность такого задания состоит в том, что школьники очень плохо представляют себе экспериментальную, не бумажную химию, не всегда понимают используемые термины и протекающие процессы. Попробуем разобраться.
Очень часто понятия, которые химику кажутся совершенно ясными, абитуриентами воспринимаются неправильно, не так, как предполагалось. В словаре приведены примеры неправильного понимания.

Словарь непонятных терминов.

Навеска - это просто некоторая порция вещества определенной массы (её взвесили на весах ). Она не имеет никакого отношения к навесу над крыльцом.
Прокалить - нагреть вещество до высокой температуры и греть до окончания химических реакций. Это не «смешивание с калием» и не «прокалывание гвоздём».
«Взорвали смесь газов» - это значит, что вещества прореагировали со взрывом. Обычно для этого используют электрическую искру. Колба или сосуд при этом не взрываются !
Отфильтровать - отделить осадок от раствора.
Профильтровать - пропустить раствор через фильтр, чтобы отделить осадок.
Фильтрат - это профильтрованный раствор .
Растворение вещества - это переход вещества в раствор. Оно может происходить без химических реакций (например, при растворении в воде поваренной соли NaCl получается раствор поваренной же соли NaCl, а не щелочь и кислота отдельно), либо в процессе растворения вещество реагирует с водой и образует раствор другого вещества (при растворении оксида бария получится раствор гидроксида бария). Растворять можно вещества не только в воде, но и в кислотах, в щелочах и т.д.
Выпаривание - это удаление из раствора воды и летучих веществ без разложения содержащихся в растворе твёрдых веществ.
Упаривание - это просто уменьшение массы воды в растворе с помощью кипячения.
Сплавление - это совместное нагревание двух или более твёрдых веществ до температуры, когда начинается их плавление и взаимодействие. С плаванием по реке ничего общего не имеет.
Осадок и остаток. Очень часто путают эти термины. Хотя это совершенно разные понятия. «Реакция протекает с выделением осадка» - это означает, что одно из веществ, получающихся в реакции, малорастворимо. Такие вещества выпадают на дно реакционного сосуда (пробирки или колбы). «Остаток» - это вещество, которое осталось , не истратилось полностью или вообще не прореагировало. Например, если смесь нескольких металлов обработали кислотой, а один из металлов не прореагировал - его могут назвать остатком .
Насыщенный раствор - это раствор, в котором при данной температуре концентрация вещества максимально возможная и больше уже не растворяется.
Ненасыщенный раствор - это раствор, концентрация вещества в котором не является максимально возможной, в таком растворе можно дополнительно растворить ещё какое-то количество данного вещества, до тех пор, пока он не станет насыщенным.
Разбавленный и «очень» разбавленный раствор - это весьма условные понятия, скорее качественные, чем количественные. Подразумевается, что концентрация вещества невелика.
Для кислот и щелочей также используют термин «концентрированный» раствор. Это тоже характеристика условная. Например, концентрированная соляная кислота имеет концентрацию всего около 40%. А концентрированная серная - это безводная, 100%-ная кислота.

Для того, чтобы решать такие задачи, надо чётко знать свойства большинства металлов, неметаллов и их соединений: оксидов, гидроксидов, солей. Необходимо повторить свойства азотной и серной кислот, перманганата и дихромата калия, окислительно-восстановительные свойства различных соединений, электролиз растворов и расплавов различных веществ, реакции разложения соединений разных классов, амфотерность, гидролиз солей и других соединений, взаимный гидролиз двух солей.
Кроме того, необходимо иметь представление о цвете и агрегатном состоянии большинства изучаемых веществ - металлов, неметаллов, оксидов, солей.
Именно поэтому мы разбираем этот вид заданий в самом конце изучения общей и неорганической химии. Рассмотрим несколько примеров подобных заданий.

Пример 1: Продукт взаимодействия лития с азотом обработали водой. Полученный газ пропустили через раствор серной кислоты до прекращения химических реакций. Полученный раствор обработали хлоридом бария. Раствор профильтровали, а фильтрат смешали с раствором нитрита натрия и нагрели.

Решение:

Литий реагирует с азотом при комнатной температуре, образуя твёрдый нитрид лития:
6Li + N 2 = 2Li 3 N
При взаимодействии нитридов с водой образуется аммиак:
Li 3 N + 3H 2 O = 3LiOH + NH 3
Аммиак реагирует с кислотами, образуя средние и кислые соли. Слова в тексте «до прекращения химических реакций» означают, что образуется средняя соль, ведь первоначально получившаяся кислая соль далее будет взаимодействовать с аммиаком и в итоге в растворе будет сульфат аммония:
2NH 3 + H 2 SO 4 = (NH 4 ) 2 SO 4
Обменная реакция между сульфатом аммония и хлоридом бария протекает с образованием осадка сульфата бария:
(NH 4 ) 2 SO 4 + BaCl 2 = BaSO 4 + 2NH 4 Cl
После удаления осадка фильтрат содержит хлорид аммония, при взаимодействии которого с раствором нитрита натрия выделяется азот, причём эта реакция идёт уже при 85 градусах:

Пример 2: Навеску алюминия растворили в разбавленной азотной кислоте, при этом выделялось газообразное простое вещество. К полученному раствору добавили карбонат натрия до полного прекращения выделения газа. Выпавший осадок отфильтровали и прокалили , фильтрат упарили , полученный твёрдый остаток сплавили с хлоридом аммония. Выделившийся газ смешали с аммиаком и нагрели полученную смесь.

Решение:

Алюминий окисляется азотной кислотой, образуя нитрат алюминия. А вот продукт восстановления азота может быть разным, в зависимости от концентрации кислоты. Но надо помнить, что при взаимодействии азотной кислоты с металлами не выделяется водород ! Поэтому простым веществом может быть только азот:
10Al + 36HNO 3 = 10Al(NO 3 ) 3 + 3N 2 + 18H 2 O
Al 0 − 3e = Al 3+ | 10
2N +5 + 10e = N 2 0 3
Если к раствору нитрата алюминия добавить карбонат натрия, то идёт процесс взаимного гидролиза (карбонат алюминия не существует в водном растворе, поэтому катион алюминия и карбонат-анион взаимодействуют с водой). Образуется осадок гидроксида алюминия и выделяется углекислый газ:
2Al(NO 3 ) 3 + 3Na 2 CO 3 + 3H 2 O = 2Al(OH) 3 ↓ + 3CO 2 + 6NaNO 3
Осадок - гидроксид алюминия, при нагревании разлагается на оксид и воду:
В растворе остался нитрат натрия. При его сплавлении с солями аммония идёт окислительно-восстановительная реакция и выделяется оксид азота (I) (такой же процесс происходит при прокаливании нитрата аммония):
NaNO 3 + NH 4 Cl = N 2 O + 2H 2 O + NaCl
Оксид азота (I) - является активным окислителем, реагирует с восстановителями, образуя азот:
3N 2 O + 2NH 3 = 4N 2 + 3H 2 O

Пример 3: Оксид алюминия сплавили с карбонатом натрия, полученное твёрдое вещество растворили в воде. Через полученный раствор пропускали сернистый газ до полного прекращения взаимодействия. Выпавший осадок отфильтровали, а к профильтрованному раствору прибавили бромную воду. Полученный раствор нейтрализовали гидроксидом натрия.

Решение:

Оксид алюминия - амфотерный оксид, при сплавлении со щелочами или карбонатами щелочных металлов образует алюминаты:
Al 2 O 3 + Na 2 CO 3 = 2NaAlO 2 + CO 2
Алюминат натрия при растворении в воде образует гидроксокомплекс:
NaAlO 2 + 2H 2 O = Na
Растворы гидроксокомплексов реагируют с кислотами и кислотными оксидами в растворе, образуя соли. Однако, сульфит алюминия в водном растворе не существует, поэтому будет выпадать осадок гидроксида алюминия. Обратите внимание, что в реакции получится кислая соль - гидросульфит калия:
Na + SO 2 = NaHSO 3 + Al(OH) 3
Гидросульфит калия является восстановителем и окисляется бромной водой до гидросульфата:
NaHSO 3 + Br 2 + H 2 O = NaHSO 4 + 2HBr
Полученный раствор содержит гидросульфат калия и бромоводородную кислоту. При добавлении щелочи нужно учесть взаимодействие с ней обоих веществ:

NaHSO 4 + NaOH = Na 2 SO 4 + H 2 O
HBr + NaOH = NaBr + H 2 O

Пример 4: Сульфид цинка обработали раствором соляной кислоты, полученный газ пропустили через избыток раствора гидроксида натрия, затем добавили раствор хлорида железа (II). Полученный осадок подвергли обжигу. Полученный газ смешали с кислородом и пропустили над катализатором.

Решение:

Сульфид цинка реагирует с соляной кислотой, при этом выделяется газ - сероводород:
ZnS + HCl = ZnCl 2 + H 2 S
Сероводород - в водном растворе реагирует со щелочами, образуя кислые и средние соли. Поскольку в задании говорится про избыток гидроксида натрия, следовательно, образуется средняя соль - сульфид натрия:
H 2 S + NaOH = Na 2 S + H 2 O
Сульфид натрия реагирует с хлоридом двухвалентного железа, образуется осадок сульфида железа (II):
Na 2 S + FeCl 2 = FeS + NaCl
Обжиг - это взаимодействие твёрдых веществ с кислородом при высокой температуре. При обжиге сульфидов выделяется сернистый газ и образуется оксид железа (III):
FeS + O 2 = Fe 2 O 3 + SO 2
Сернистый газ реагирует с кислородом в присутствии катализатора, образуя серный ангидрид:
SO 2 + O 2 = SO 3

Пример 5: Оксид кремния прокалили с большим избытком магния. Полученную смесь веществ обработали водой. При этом выделился газ, который сожгли в кислороде. Твёрдый продукт сжигания растворили в концентрированном растворе гидроксида цезия. К полученному раствору добавили соляную кислоту.

Решение:

При восстановлении оксида кремния магнием образуется кремний, который реагирует с избытком магния. При этом получается силицид магния:

SiO 2 + Mg = MgO + Si
Si + Mg = Mg 2 Si
Можно записать при большом избытке магния суммарное уравнение реакции:
SiO 2 + Mg = MgO + Mg 2 Si
При растворении в воде полученной смеси растворяется силицид магния, образуется гидроксид магния и силан (окисд магния реагирует с водой только при кипячении):
Mg 2 Si + H 2 O = Mg(OH) 2 + SiH 4
Силан при сгорании образует оксид кремния:
SiH 4 + O 2 = SiO 2 + H 2 O
Оксид кремния - кислотный оксид, он реагирует со щелочами, образуя силикаты:
SiO 2 + CsOH = Cs 2 SiO 3 + H 2 O
При действии на растворы силикатов кислот, более сильных, чем кремниевая, она выделяется в виде осадка:
Cs 2 SiO 3 + HCl = CsCl + H 2 SiO 3

Задания для самостоятельной работы.

Нитрат меди прокалили, полученный твёрдый осадок растворили в серной кислоте. Через раствор пропустили сероводород, полученный чёрный осадок подвергли обжигу, а твёрдый остаток растворили при нагревании в концентрированной азотной кислоте.
Фосфат кальция сплавили с углём и песком, затем полученное простое вещество сожгли в избытке кислорода, продукт сжигания растворили в избытке едкого натра. К полученному раствору прилили раствор хлорида бария. Полученный осадок обработали избытком фосфорной кислоты.
Медь растворили в концентрированной азотной кислоте, полученный газ смешали с кислородом и растворили в воде. В полученном растворе растворили оксид цинка, затем к раствору прибавили большой избыток раствора гидроксида натрия.
На сухой хлорид натрия подействовали концентрированной серной кислотой при слабом нагревании, образующийся газ пропустили в раствор гидроксида бария. К полученному раствору прилили раствор сульфата калия. Полученный осадок сплавили с углем. Полученное вещество обработали соляной кислотой.
Навеску сульфида алюминия обработали соляной кислотой. При этом выделился газ и образовался бесцветный раствор. К полученному раствору добавили раствор аммиака, а газ пропустили через раствор нитрата свинца. Полученный при этом осадок обработали раствором пероксида водорода.
Порошок алюминия смешали с порошком серы, смесь нагрели, полученное вещество обработали водой, при этом выделился газ и образовался осадок, к которому добавили избыток раствора гидроксида калия до полного растворения. Этот раствор выпарили и прокалили. К полученному твёрдому веществу добавили избыток раствора соляной кислоты.
Раствор иодида калия обработали раствором хлора. Полученный осадок обработали раствором сульфита натрия. К полученному раствору прибавили сначала раствор хлорида бария, а после отделения осадка - добавили раствор нитрата серебра.
Серо-зелёный порошок оксида хрома (III) сплавили с избытком щёлочи, полученное вещество растворили в воде, при этом получился тёмно-зелёный раствор. К полученному щелочному раствору прибавили пероксид водорода. Получился раствор желтого цвета, который при добавлении серной кислоты приобретает оранжевый цвет. При пропускании сероводорода через полученный подкисленный оранжевый раствор он мутнеет и вновь становится зелёным.
(МИОО 2011, тренинговая работа) Алюминий растворили в концентрированном растворе гидроксида калия. Через полученный раствор пропускали углекислый газ до прекращения выделения осадка. Осадок отфильтровали и прокалили. Полученный твердый остаток сплавили с карбонатом натрия.
(МИОО 2011, тренинговая работа) Кремний растворили в концентрированном растворе гидроксида калия. К полученному раствору добавили избыток соляной кислоты. Помутневший раствор нагрели. Выделившийся осадок отфильтровали и прокалили с карбонатом кальция. Напишите уравнения описанных реакций.

Ответы к заданиям для самостоятельного решения:

Cu(NO 3 ) 2 → CuO → CuSO 4 → CuS →СuO → Cu(NO 3 ) 2
2Cu(NO 3 ) 2 = 2CuO + 4NO 2 + O 2
CuO + H 2 SO 4 = CuSO 4 + H 2 O
CuSO 4 + H 2 S = CuS + H 2 SO 4
2CuS + 3O 2 = 2CuO + 2SO 2
CuO + 2HNO 3 = Cu(NO 3 ) 2 + H 2 O
Ca 3 (PO 4 ) 2 → P → P 2 O 5 →Na 3 PO 4 → Ba 3 (PO 4 ) 2 → BaHPO 4 или Ba(H 2 PO 4 ) 2
Ca 3 (PO 4 ) 2 + 5C + 3SiO 2 = 3CaSiO 3 + 2P + 5CO
4P + 5O 2 = 2P 2 O 5
P 2 O 5 + 6NaOH = 2Na 3 PO 4 + 3H 2 O
2Na 3 PO 4 + 3BaCl 2 = Ba 3 (PO 4 ) 2 + 6NaCl
Ba 3 (PO 4 ) 2 + 4H 3 PO 4 = 3Ba(H 2 PO 4 ) 2
Cu → NO 2 → HNO 3 → Zn(NO 3 ) 2 → Na 2
Cu + 4HNO 3 = Cu(NO 3 ) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O
4NO 2 + O 2 + 2H 2 O = 4HNO 3
ZnO + 2HNO 3 = Zn(NO 3 ) 2 + H 2 O
Zn(NO 3 ) 2 + 4NaOH = Na 2 + 2NaNO 3
NaCl → HCl →BaCl 2 → BaSO 4 → BaS → H 2 S
2NaCl + H 2 SO 4 = 2HCl + Na 2 SO 4
2HCl + Ba(OH) 2 = BaCl 2 + 2H 2 O
BaCl 2 + K 2 SO 4 = BaSO 4 + 2KCl
BaSO 4 + 4C = BaS + 4CO
BaS + 2HCl = BaCl 2 + H 2 S
Al 2 S 3 → H 2 S → PbS →PbSO 4
↓
AlCl 3 → Al(OH) 3
Al 2 S 3 + 6HCl = 3H 2 S + 2AlCl 3
AlCl 3 + 3NH 3 + 3H 2 O = Al(OH) 3 + 3NH 4 Cl
H 2 S + Pb(NO 3 ) 2 = PbS + 2HNO 3
PbS + 4H 2 O 2 = PbSO 4 + 4H 2 O
Al → Al 2 S 3 → Al(OH) 3 →K → KAlO 2 →AlCl 3

Условие задачи С2 на ЕГЭ по химии - это текст, описывающий последовательность экспериментальных действий. Данный текст нужно превратить в уравнения реакций.

Трудность такого задания в том, что школьники слабо представляют себе экспериментальную, не "бумажную" химию. Не все понимают используемые термины и протекающие процессы. Попробуем разобраться.

Очень часто понятия, которые химику кажутся совершенно ясными, абитуриентами воспринимаются неправильно. Вот кратких словарь таких понятий.

Словарь непонятных терминов.

Навеска - это просто некоторая порция вещества определенной массы (её взвесили на весах ). Она не имеет отношения к навесу над крыльцом:-)
Прокалить - нагреть вещество до высокой температуры и греть до окончания химических реакций. Это не «смешивание с калием» и не «прокалывание гвоздём».
«Взорвали смесь газов» - это значит, что вещества прореагировали со взрывом. Обычно для этого используют электрическую искру. Колба или сосуд при этом не взрываются !
Отфильтровать - отделить осадок от раствора.
Профильтровать - пропустить раствор через фильтр, чтобы отделить осадок.
Фильтрат - это профильтрованный раствор .
Растворение вещества - это переход вещества в раствор. Оно может происходить без химических реакций (например, при растворении в воде поваренной соли NaCl получается раствор поваренной же соли NaCl, а не щелочь и кислота отдельно), либо в процессе растворения вещество реагирует с водой и образует раствор другого вещества (при растворении оксида бария получится раствор гидроксида бария). Растворять можно вещества не только в воде, но и в кислотах, в щелочах и т.д.
Выпаривание - это удаление из раствора воды и летучих веществ без разложения содержащихся в растворе твёрдых веществ.
Упаривание - это просто уменьшение массы воды в растворе с помощью кипячения.
Сплавление - это совместное нагревание двух или более твёрдых веществ до температуры, когда начинается их плавление и взаимодействие. С плаванием по реке ничего общего не имеет:-)
Осадок и остаток.
Очень часто путают эти термины. Хотя это совершенно разные понятия.
«Реакция протекает с выделением осадка» - это означает, что одно из веществ, получающихся в реакции, малорастворимо. Такие вещества выпадают на дно реакционного сосуда (пробирки или колбы).
«Остаток» - это вещество, которое осталось , не истратилось полностью или вообще не прореагировало. Например, если смесь нескольких металлов обработали кислотой, а один из металлов не прореагировал - его могут назвать остатком .
Насыщенный раствор - это раствор, в котором при данной температуре концентрация вещества максимально возможная и больше уже не растворяется.
Ненасыщенный раствор - это раствор, концентрация вещества в котором не является максимально возможной, в таком растворе можно дополнительно растворить ещё какое-то количество данного вещества, до тех пор, пока он не станет насыщенным.

Разбавленный и «очень» разбавленный раствор - это весьма условные понятия, скорее качественные, чем количественные. Подразумевается, что концентрация вещества невелика.

Для кислот и щелочей также используют термин «концентрированный» раствор. Это тоже характеристика условная. Например, концентрированная соляная кислота имеет концентрацию всего около 40%. А концентрированная серная - это безводная, 100%-ная кислота.

Кроме того, необходимо иметь представление о цвете и агрегатном состоянии большинства изучаемых веществ - металлов, неметаллов, оксидов, солей.

Именно поэтому мы разбираем этот вид заданий в самом конце изучения общей и неорганической химии.
Рассмотрим несколько примеров подобных заданий.

Решение:

Задания С2 из вариантов ЕГЭ по химии для самостоятельной работы.

Нитрат меди прокалили, полученный твёрдый осадок растворили в серной кислоте. Через раствор пропустили сероводород, полученный чёрный осадок подвергли обжигу, а твёрдый остаток растворили при нагревании в концентрированной азотной кислоте.
Фосфат кальция сплавили с углём и песком, затем полученное простое вещество сожгли в избытке кислорода, продукт сжигания растворили в избытке едкого натра. К полученному раствору прилили раствор хлорида бария. Полученный осадок обработали избытком фосфорной кислоты.
Медь растворили в концентрированной азотной кислоте, полученный газ смешали с кислородом и растворили в воде. В полученном растворе растворили оксид цинка, затем к раствору прибавили большой избыток раствора гидроксида натрия.
На сухой хлорид натрия подействовали концентрированной серной кислотой при слабом нагревании, образующийся газ пропустили в раствор гидроксида бария. К полученному раствору прилили раствор сульфата калия. Полученный осадок сплавили с углем. Полученное вещество обработали соляной кислотой.
Навеску сульфида алюминия обработали соляной кислотой. При этом выделился газ и образовался бесцветный раствор. К полученному раствору добавили раствор аммиака, а газ пропустили через раствор нитрата свинца. Полученный при этом осадок обработали раствором пероксида водорода.
Порошок алюминия смешали с порошком серы, смесь нагрели, полученное вещество обработали водой, при этом выделился газ и образовался осадок, к которому добавили избыток раствора гидроксида калия до полного растворения. Этот раствор выпарили и прокалили. К полученному твёрдому веществу добавили избыток раствора соляной кислоты.
Раствор иодида калия обработали раствором хлора. Полученный осадок обработали раствором сульфита натрия. К полученному раствору прибавили сначала раствор хлорида бария, а после отделения осадка - добавили раствор нитрата серебра.
Серо-зелёный порошок оксида хрома (III) сплавили с избытком щёлочи, полученное вещество растворили в воде, при этом получился тёмно-зелёный раствор. К полученному щелочному раствору прибавили пероксид водорода. Получился раствор желтого цвета, который при добавлении серной кислоты приобретает оранжевый цвет. При пропускании сероводорода через полученный подкисленный оранжевый раствор он мутнеет и вновь становится зелёным.
(МИОО 2011, тренинговая работа) Алюминий растворили в концентрированном растворе гидроксида калия. Через полученный раствор пропускали углекислый газ до прекращения выделения осадка. Осадок отфильтровали и прокалили. Полученный твердый остаток сплавили с карбонатом натрия.
(МИОО 2011, тренинговая работа) Кремний растворили в концентрированном растворе гидроксида калия. К полученному раствору добавили избыток соляной кислоты. Помутневший раствор нагрели. Выделившийся осадок отфильтровали и прокалили с карбонатом кальция. Напишите уравнения описанных реакций.

Ответы к заданиям для самостоятельного решения:

или
Задание С2 ЕГЭ по химии представляет собой описание химического эксперимента, в соответствии с которым нужно будет составить 4 уравнения реакции. По статистике, это одно из самых сложных заданий, очень низкий процент сдающих с ним справляется. Ниже приводятся рекомендации по поводу решения задания С2.

Во — первых, чтобы верно решить задание С2 ЕГЭ по химии нужно правильно представлять себе те действия, которым подвергаются вещества (фильтрование, выпаривание, обжиг, прокаливание, спекание, сплавление). Необходимо 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, например, CuSO 4 ∙5H 2 O→CuSO 4 + 5H 2 O
Термически нестойкие вещества разлагаются:
Cu(OH) 2 →CuO + H 2 O; CaCO 3 → CaO + CO 2

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

Если же один из реагентов или продукт реакции могут окисляться компонентами воздуха, процесс проводят с инертной атмосфере, например: Сu + CuO → Cu 2 O

Вещества, неустойчивые к действию компонентов воздуха, при прокаливании окисляются, реагируют с компонентами воздуха:
2Сu + O 2 → 2CuO;
4Fe(OH) 2 + O 2 →2Fe 2 O 3 + 4H 2 O

Обжиг – процесс термической обработки, приводящий к сгоранию вещества.

Во-вторых, знание характерных признаков веществ (цвет, запах, агрегатное состояние) Вам послужит подсказкой или проверкой правильности выполненных действий. Ниже представлены наиболее характерные признаки газов, растворов, твердых веществ.

Признаки газов:

Окрашенные: Cl 2 – желто-зеленый; NO 2 – бурый; O 3 – голубой (все имеют запахи). Все ядовиты, растворяются в воде, Cl 2 и NO 2 реагируют с ней.

Бесцветные без запаха: Н 2 , N 2 , O 2 , CO 2 , CO (яд), NO (яд), инертные газы. Все плохо растворимы в воде.

Бесцветные с запахом: HF, HCl, HBr, HI, SO 2 (резкие запахи), NH 3 (нашатырного спирта) –хорошо растворимы в воде и ядовиты, PH 3 (чесночный), H 2 S(тухлых яиц) — мало растворимы в воде, ядовиты.

Окрашенные растворы:

Желтые: Хроматы, например K 2 CrO 4 , растворы солей железа (III), например, FeCl 3 .

Оранжевые: Бромная вода, cпиртовые и спиртово-водные растворы йода (в зависимости от концентрации от жёлтого до бурого) , дихроматы, например, K 2 Cr 2 O 7

Зеленые: Гидроксокомплексы хрома (III), например, K 3 , соли никеля (II), например NiSO 4 , манганаты, например, K 2 MnO 4

Голубые: Соли меди (II), например СuSO 4

От розового до фиолетового: Перманганаты, например, KMnO 4

От зеленого до синего: Соли хрома (III), например, CrCl 3

Окрашенные осадки:

Желтые: AgBr, AgI, Ag 3 PO 4 , BaCrO 4 , PbI 2 ,CdS

Бурые: Fe(OH) 3 , MnO 2

Черные, черно-бурые: Сульфиды меди, серебра, железа, свинца

Синие: Cu(OH) 2 , KFе

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) – Cu 2 O, дихроматы

Красные: бром (жидкость), медь (аморфная), фосфор красный, Fe 2 O 3 , CrO 3

Черные: СuO, FeO, CrO

Серые с металлическим блеском: Графит, кристаллический кремний, кристаллический йод (при возгонке – фиолетовые пары), большинство металлов.

Зеленые: Cr 2 O 3 , малахит (CuOH) 2 CO 3 , Mn 2 O 7 (жидкость)

В-третьих, при решении заданий С2 по химии для большей наглядности, можно порекомендовать составлять схемы превращений или последовательность получаемых веществ.

И наконец, для того, чтобы решать такие задачи, надо чётко знать свойства металлов, неметаллов и их соединений: оксидов, гидроксидов, солей. Необходимо повторить свойства азотной и серной кислот, перманганата и дихромата калия, окислительно-восстановительные свойства различных соединений, электролиз растворов и расплавов различных веществ, реакции разложения соединений разных классов, амфотерность, гидролиз солей.

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа № 6»

г. Братска Иркутской области

Закономерности решений заданий ЕГЭ по химии части С2.

(Подготовка к ЕГЭ по химии часть С2)

учитель химии

Романова Алёна Леонидовна

г. Братск

Закономерности, которые могут пригодиться при решении заданий части С2

Типичными затруднениями при выполнении этого задания бывают:

Неумение проанализировать возможность взаимодействия веществ (простых и сложных) с позиций принадлежности их к определенным классам неорганических соединений, а также с позиций возможности протекания окислительно-восстановительных реакций;

Незнание специфических свойств галогенов, фосфора и их соединений, кислот - окислителей, амфотерных оксидов и гидроксидов, восстановительных свойств сульфидов и галогенидов.

В данной работе представлены сведения о химических свойствах неорганических веществ. Д ля всех реакций указаны условия протекания, а так же рассмотрены некоторые частные случаи или особенности взаимодействия

1. Металл + Неметалл. В данное взаимодействие не вступают инертные газы. Чем выше электроотрицательность неметалла, тем с большим числом металлов он будет реагировать. Например, фтор реагирует со всеми металлами, а водород – только с активными. Чем левее в ряду активности металлов находится металл, тем с большим числом неметаллов он может реагировать. Например, золото реагирует только с фтором, литий – со всеми неметаллами.

2. Неметалл + неметалл. При этом более электроотрицательный неметалл выступает окислителем, менее ЭО – восстановителем. Неметаллы с близкой электроотрицательностью плохо взаимодействуют между собой, например, взаимодействие фосфора с водородом и кремния с водородом практически не возможно, так как равновесие этих реакций смещено в сторону образования простых веществ. Не реагируют с неметаллами гелий, неон и аргон, остальные инертные газы в жестких условиях могут реагировать с фтором. Не взаимодействуют кислород с хлором, бромом и йодом. Со фтором кислород может реагировать при низких температурах.

3. Металл + кислотный оксид. Металл восстанавливает неметалл из оксида. После этого избыток металла может реагировать с получившимся неметаллом. Например:

2 Mg + SiO 2 = 2 MgO + Si (при недостатке магния)

2 Mg + SiO 2 = 2 MgO + Mg 2 Si (при избытке магния)

4. Металл + кислота. Металлы, стоящие в ряду напряжений левее водорода, реагируют с кислотами с выделением водорода.

Исключение составляют кислоты – окислители (серная концентрированная и любая азотная), которые могут реагировать с металлами, стоящими в ряду напряжений правее водорода, в реакциях не выделяется водород, а получается вода и продукт восстановления кислоты.

Нужно обратить внимание на то, что при взаимодействии металла с избытком многоосновной кислоты может получиться кислая соль: Mg +2 H 3 PO 4 = Mg ( H 2 PO 4 ) 2 + H 2 .

Если продуктом взаимодействия кислоты и металла является нерастворимая соль, то металл пассивируется, так как поверхность металла защищается нерастворимой солью от действия кислоты. Например, действие разбавленной серной кислоты на свинец, барий или кальций.

5. Металл + соль. В растворе в данную реакцию вступают металл, стоящий в ряду напряжений правее магния, включая сам магний, но левее металла соли. Если металл активнее магния, то он реагирует не с солью, а с водой с образованием щелочи, которая в дальнейшем реагирует с солью. При этом исходная соль и получающаяся соль должны быть растворимыми. Нерастворимый продукт пассивирует металл.

Однако, из этого правила бывают исключения:

2FeCl 3 + Cu = CuCl 2 + 2FeCl 2 ;

2FeCl 3 + Fe = 3FeCl 2 . Так как железо имеет промежуточную степень окисления, то его соль в высшей степени окисления легко восстанавливается до соли в промежуточной степени окисления, окисляя даже менее активные металлы.

В расплавах ряд напряжений металлов не действует. Определить, возможна ли реакция между солью и металлом, можно только с помощью термодинамических расчетов. Например, натрий может вытеснить калий из расплава хлорида калия, так как калий более летучий: Na + KCl = NaCl + K (эту реакцию определяет энтропийный фактор). С другой стороны алюминий получали вытеснением из хлорида натрием: 3 Na + AlCl 3 = 3 NaCl + Al . Этот процесс экзотермический, его определяет энтальпийный фактор.

Возможен вариант, что соль при нагревании разлагается, и продукты ее разложения могут реагировать с металлом, например нитрат алюминия и железо. Нитрат алюминия разлагается при нагревании на оксид алюминия, оксид азота (IV ) и кислород, кислород и оксид азота будут окислять железо:

10Fe + 2Al(NO 3 ) 3 = 5Fe 2 O 3 + Al 2 O 3 + 3N 2

6. Металл + основный оксид. Также, как и в расплавах солей, возможность этих реакций определяется термодинамически. В качестве восстановителей часто используют алюминий, магний и натрий. Например: 8 Al + 3 Fe 3 O 4 = 4 Al 2 O 3 + 9 Fe реакция экзотермическая, энтальпийный фактор);2 Al + 3 Rb 2 O = 6 Rb + Al 2 O 3 (рубидий летучий, энтальпийный фактор).

7. Неметалл + основный оксид. Здесь возможно два варианта: 1) неметалл – восстановитель (водород, углерод): CuO + H 2 = Cu + H 2 O ; 2) неметалл – окислитель (кислород, озон, галогены): 4 FeO + O 2 = 2 Fe 2 O 3 .

8. Неметалл + основание. Как правило, реакция идет между неметаллом и щелочью. Не все неметаллы могут реагировать с щелочами: нужно помнить, что в это взаимодействие вступают галогены (по-разному в зависимости от температуры), сера (при нагревании), кремний, фосфор.

KOH + Cl 2 = KClO + KCl + H 2 O (на холоде)

6 KOH + 3 Cl 2 = KClO 3 + 5 KCl + 3 H 2 O (в горячем растворе)

6KOH + 3S = K 2 SO 3 + 2K 2 S + 3H 2 O

2KOH + Si + H 2 O = K 2 SiO 3 + 2H 2

3KOH + 4P + 3H 2 O = PH 3 + 3KPH 2 O 2

9. Неметалл + кислотный оксид . Здесь также возможно два варианта:

1) неметалл – восстановитель (водород, углерод):

СО 2 + С = 2СО;

2NO 2 + 4H 2 = 4H 2 O + N 2 ;

SiO 2 + C = CO 2 + Si. Если получившийся неметалл может реагировать с металлом, использованным в качестве восстановителя, то реакция пойдет дальше (при избытке углерода) SiO 2 + 2 C = CO 2 + Si С

2) неметалл – окислитель (кислород, озон, галогены):

2С O + O 2 = 2СО 2 .

С O + Cl 2 = СО Cl 2 .

2 NO + O 2 = 2 N О 2 .

10. Кислотный оксид + основный оксид . Реакция идёт, если получающаяся соль в принципе существует. Например, оксид алюминия может реагировать с серным ангидридом с образованием сульфата алюминия, но не может реагировать с углекислым газом, так как соответствующей соли не существует.

11. Вода + основный оксид . Реакция возможна, если образуется щелочь, то есть растворимое основание (или мало растворимое, в случае кальция). Если основание нерастворимое или мало растворимое, то идёт обратная реакция разложения основания на оксид и воду.

12. Основный оксид + кислота . Реакция возможна, если образующаяся соль существует. Если получающаяся соль нерастворима, то реакция может пассивироваться из-за перекрытия доступа кислоты к поверхности оксида. В случае избытка многоосновной кислоты возможно образование кислой соли.

13. Кислотный оксид + основание . Как правило, реакция идет между щелочью и кислотным оксидом. Если кислотный оксид соответствует многоосновной кислоте, может получиться кислая соль: CO 2 + KOH = KHCO 3 .

Кислотные оксиды, соответствующие сильным кислотам, могут реагировать и с нерастворимыми основаниями.

Иногда с нерастворимыми основаниями реагируют оксиды, соответствующие слабым кислотам, при этом может получиться средняя или основная соль (как правило, получается менее растворимое вещество): 2 Mg ( OH ) 2 + CO 2 = ( MgOH ) 2 CO 3 + H 2 O .

14. Кислотный оксид + соль. Реакция может идти в расплаве и в растворе. В расплаве менее летучий оксид вытесняет из соли более летучий. В растворе оксид, соответствующий более сильной кислоте, вытесняет оксид, соответствующий более слабой кислоте. Например, Na 2 CO 3 + SiO 2 = Na 2 SiO 3 + CO 2 , в прямом направлении эта реакция идет в расплаве, углекислый газ более летучий, чем оксид кремния; в обратном направлении реакция идет в растворе, угольная кислота сильнее кремниевой, к тому же оксид кремния выпадает в осадок.

Возможно соединение кислотного оксида с собственной солью, например, из хромата можно получить дихромат, и сульфата – дисульфат, из сульфита – дисульфит:

Na 2 SO 3 + SO 2 = Na 2 S 2 O 5

Для этого нужно взять кристаллическую соль и чистый оксид, или насыщенный раствор соли и избыток кислотного оксида.

В растворе соли могут реагировать с собственными кислотными оксидами с образованием кислых солей: Na 2 SO 3 + H 2 O + SO 2 = 2 NaHSO 3

15. Вода + кислотный оксид . Реакция возможна, если образуется растворимая или мало растворимая кислота. Если кислота нерастворимая или мало растворимая то идёт обратная реакция разложения кислоты на оксид и воду. Например, для серной кислоты характерна реакция получения из оксида и воды, реакция разложения практически не идёт, кремниевую кислоту нельзя получить из воды и оксида, но она легко разлагается на эти составляющие, а вот угольная и сернистая кислоты могут участвовать как в прямых, так и обратных реакциях.

16. Основание + кислота. Реакция идет, если хотя бы одно из реагирующих веществ растворимо. В зависимости от соотношения реагентов могут получаться средние, кислые и основные соли.

17. Основание + соль. Реакция идет, если оба исходные вещества растворимы, а в качестве продукта получается хотя бы один неэлектролит или слабый электролит (осадок, газ, вода).

18. Соль + кислота. Как правило, реакция идет, если оба исходные вещества растворимы, а в качестве продукта получается хотя бы один неэлектролит или слабый электролит (осадок, газ, вода).

Сильная кислота может реагировать с нерастворимыми солями слабых кислот (карбонатами, сульфидами, сульфитами, нитритами), при этом выделяется газообразный продукт.

Реакции между концентрированными кислотами и кристаллическими солями возможны, если при этом получается более летучая кислота: например, хлороводород можно получить действием концентрированной серной кислоты на кристаллический хлорид натрия, бромоводород и йодоводород – действием ортофосфорной кислоты на соответствующие соли. Можно действовать кислотой на собственную соль для получения кислой соли, например: BaSO 4 + H 2 SO 4 = Ba ( HSO 4 ) 2 .

19. Соль + соль. Как правило, реакция идет, если оба исходные вещества растворимы, а в качестве продукта получается хотя бы один неэлектролит или слабый электролит.

Особо обратим внимание на те случаи, когда образуется соль, которая в таблице растворимости показана прочерком. Здесь возможны 2 варианта:

1) соль не существует, потому что необратимо гидролизуется . Это большинство карбонатов, сульфитов, сульфидов, силикатов трехвалентных металлов, а так же некоторые соли двухвалентных металлов и аммония. Соли трехвалентных металлов гидролизуются до соответствующего основания и кислоты, а соли двухвалентных металлов – до менее растворимых основных солей.

Рассмотрим примеры:

2 FeCl 3 + 3 Na 2 CO 3 = Fe 2 ( CO 3 ) 3 + 6 NaCl (1)

Fe 2 (CO 3 ) 3 + 6H 2 O = 2Fe(OH) 3 + 3 H 2 CO 3

H 2 CO 3 разлагается на воду и углекислый газ, вода в левой и правой части сокращается и получается: Fe 2 ( CO 3 ) 3 + 3 H 2 O = 2 Fe ( OH ) 3 + 3 CO 2 (2)

Если теперь объединить (1) и (2) уравнения и сократить карбонат железа, мы получим суммарное уравнение, отражающее взаимодействие хлорида железа (III ) и карбоната натрия: 2 FeCl 3 + 3 Na 2 CO 3 + 3 H 2 O = 2 Fe (OH ) 3 + 3 CO 2 + 6 NaCl

CuSO 4 + Na 2 CO 3 = CuCO 3 + Na 2 SO 4 (1)

Подчеркнутая соль не существует из-за необратимого гидролиза:

2CuCO 3 + H 2 O = (CuOH) 2 CO 3 +CO 2 (2)

Если теперь объединить (1) и (2) уравнения и сократить карбонат меди, мы получим суммарное уравнение, отражающее взаимодействие сульфата (II ) и карбоната натрия:

2CuSO 4 + 2Na 2 CO 3 + H 2 O = (CuOH) 2 CO 3 + CO 2 + 2Na 2 SO 4

2) Соль не существует за счёт внутримолекулярного окисления-восстановления , таким солям относятся Fe 2 S 3 , FeI 3 , CuI 2 . Как только они получаются, тут же разлагаются: Fe 2 S 3 = 2 FeS + S ; 2 FeI 3 = 2 FeI 2 + I 2 ; 2 CuI 2 = 2 CuI + I 2

Например; FeCl 3 + 3 KI = FeI 3 + 3 KCl (1),

но вместо FeI 3 нужно записать продукты его разложения: FeI 2 + I 2.

Тогда получится: 2 FeCl 3 + 6 KI = 2 FeI 2 + I 2 + 6 KCl

Это не единственный вариант записи данной реакции, если йодид был в недостатке, то может получиться йод и хлорид железа (II ):

2 FeCl 3 + 2 KI = 2 FeCl 2 + I 2 + 2 KCl

В предложенной схеме ничего не сказано про амфотерные соединения и соответствующие им простые вещества. На них мы обратим особое внимание. Итак, амфотерный оксид в данной схеме может занять место и кислотного и основного оксидов, амфотерный гидроксид – место кислоты и основания. Нужно помнить, что, выступая в качестве кислотных, амфотерные оксиды и гидроксиды образуют в безводной среде обычные соли, а в растворах – комплексные соли:

Al 2 O 3 + 2 NaOH = 2 NaAlO 2 + H 2 O (спекание)

Al 2 O 3 + 2 NaOH + 3 H 2 O = 2 Na [ Al (OH ) 4 ] (в растворе)

Простые вещества, соответствующие амфотерным оксидам и гидроксидам, реагируют с растворами щелочей с образованием комплексных солей и выделением водорода: 2 Al + 2 NaOH + 6
Химические свойства неорганических веществ. Лидин Р.А. и др. 3-е изд., испр. - М.: Химия, 2000 - 480 с.