Поделиться
Задание 32 егэ химия теория.pdf
Задание 32 на ЕГЭ по химии: реакции, подтверждающие взаимосвязь различных классов неорганических веществ
Задание 32 на ЕГЭ по химии (бывшее задание С2 «нового типа») содержит описание эксперимента, состоящего из последовательно проводимых химических реакций и лабораторных методов разделения продуктов реакций (мысленный эксперимент).
У многих учеников это задание вызывает сложности. В немалой степени это объясняется все более академическим характером преподавания химии в школах, когда изучению особенностей работы в лаборатории и собственно проведению лабораторных экспериментов выделяется недостаточное количество внимания.
В этой статье рассматриваются примеры задания 32 в ЕГЭ 2020 по химии, с подробным разбором и анализом решения.
Для выполнения этого задания необходимо хорошее понимание некоторых тем общей химии и химии элементов, а именно: основные классы неорганических веществ, химические свойства и получение оксидов, кислот, оснований и солей, и взаимосвязь между различными классами неорганических веществ; свойства простых веществ — металлов и неметаллов; гидролиз; электролиз; окислительновосстановительные реакции (ОВР), основные окислители и восстановители, и их превращения в разных условиях, основные типы ОВР, химия щелочных металлов и их соединений, щелочноземельных металлов и соединений, углерода, кремния, азота, фосфора, серы, галогенов.
Раствор, полученный при взаимодействии меди с концентрированной азотной кислотой, выпарили и осадок прокалили. Газообразные продукты реакции разложения полностью поглощены водой, а над твердым остатком пропустили водород. Напишите уравнения описанных реакций.
Анализ и решение.
«Ключевые слова» — концентрированная азотная кислота и медь.
Медь — малоактивный металл, проявляет свойства восстановителя.
Окислительные свойства азотной кислоты определяет азот в степени окисления +5, поэтому при взаимодействии как с металлами, так и с другими восстановителями выделяется не водород, а вещество, содержащее азот в более низких степенях окисления;
концентрированная азотная кислота растворяет малоактивные металлы и
восстанавливается до NO2 (уравнение 1).
«Ключевые слова» — … осадок прокалили. Нитраты металлов, находящихся в ряду
активности от магния до меди, разлагаются при нагревании на оксид металла, бурый газ и кислород (уравнение 2).
«Ключевые слова» — … пропустили водород. Восстановление оксидов металлов
водородом — один из способов получения металлов (уравнение 3).
«Ключевые слова» — Газообразные продукты… поглощены водой…. При разложении
нитрата меди выделяются NO2 и O2. Оксиду азота (IV) соответствуют азотистая и азотная кислоты, однако в присутствии окислителя — молекулярного кислорода в растворе
образуется только азотная кислота (уравнение 4).
1) Сu + 4HNO3 (конц) = Cu(NO3)2 + 2NO2↑ +2Н2O
2) 2Cu(NO3)2 = 2СuО + 4NO2↑ + O2↑
3) СuО + Н2 = Сu + Н2O
4) 4NO2 + O2+ 2Н2O = 4HNO3
2. Простое вещество, полученное при нагревании фосфата кальция с коксом и оксидом кремния, сплавили с металлическим кальцием. Продукт реакции обработали водой, а выделившийся газ собрали и пропустили через раствор соляной кислоты. Напишите уравнения описанных реакций.
Анализ и решение
«Ключевые слова» — … нагревании фосфата кальция с коксом и оксидом кремния … .
Первое из описанных превращений — промышленный способ получения фосфора
(уравнение 1).
«Ключевые слова» — Простое вещество … сплавили с кальцием.
Простое вещество, образовавшееся в первом превращении, — фосфор. Металлы (восстановители) взаимодействуют с неметаллами (окислителями) с образованием бинарных соединений (солей или оксидов) (уравнение 2).
«Ключевые слова» — Продукт … обработали водой …. При взаимодействии фосфида Са3Р2 с водой происходит гидролиз (уравнение 3) и образуются гидроксид кальция Са(ОН)2 и фоcфин РН3, газ с чесночным запахом.
«Ключевые слова» — … газ … раствор соляной кислоты. Фосфин, являясь аналогом аммиака, проявляет основные свойства и реагирует с кислотой с образованием соли фосфония РН4Сl (уравнение 4).
1) Са3(Р+5O4)2 + 5С0 + 3SiO2 = 3CaSiO3 + 2Р0 + 5C+2O↑
2) 2Р + ЗСа = Са3Р2
3) Са3Р2 + 6Н2O = 3Са(ОН)2 + 2РН3↑
4) РН3 + НСl = РН4Сl
Осадок, полученный при взаимодействии растворов хлорида железа (III) и нитрата серебра, отфильтровали. Фильтрат обработали раствором едкого кали. Выпавший осадок бурого цвета отделили и прокалили. Полученное вещество при нагревании реагирует c алюминием с выделением тепла и света. Напишите уравнения описанных реакций.
Анализ и решение.
Ключевые слова: «… взаимодействии растворов хлорида железа (III) и нитрата серебра…». При взаимодействии двух растворимых солей протекает реакция ионного обмена, если в продуктах реакции есть малодиссоциирующее вещество (газ, осадок, вода и др.). При взаимодействии нитрата серебра и хлорида железа (III) выпадает белый творожистый осадок хлорида серебра (уравнение 1).
Далее осадок отфильтровали. Фильтрование — способ разделения смесей, при котором нерастворимые в воде вещества не проходят через тонкую пористую перегородку (фильтр), а растворимые в воде вещества с растворителем (фильтрат) переходят в отдельную емкость.
При фильтровании данного в задании раствора в осадке остается нерастворимый в воде хлорид серебра, а в фильтрат уходит растворимая в воде соль — нитрат железа (III).
Далее, ключевые слова: «… фильтрат обработали раствором едкого кали.«. При взаимодействии нитрата железа (III) с гидроксидом калия KOH протекает обменная реакция, с образованием нерастворимого в воде осадка — гидроксида железа (III)(реакция
2).
Далее, ключевые слова: «Выпавший осадок бурого цвета отделили и прокалили«. Гидроксид железа (III) — нерастворимое в воде основание. Как правило, нерастворимые основания при прокаливании разлагаются на оксид металла и воду (реакция 3).
Далее «Полученное вещество при нагревании реагирует c алюминием с выделением тепла и света«. Данное описание соответствует окислительно-восстановительной реакции между оксидом железа (III) и алюминием. При нагревании смеси этих соединений происходит экзотермическая реакция восстановления железа до простого веществаметалла, при этом теплота выделяется также в форме света. Восстановление металлов из оксидов с помощью алюминия называют алюмотермией.
1) FeCl3 + 3AgNO3 = 3AgCl + Fe(NO3)3
2) Fe(NO3)3 + 3KOH = Fe(OH)3 + 3KNO3
3) 2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O
4) Fe2O3 + 2Al = Al2O3 + 2Fe
4. Вещество, полученное на катоде при электролизе расплава хлорида натрия, сожгли в кислороде. Полученный продукт последовательно обработали сернистым газом и раствором гидроксида бария. Напишите уравнения описанных реакций.
Анализ и решение.
Первая часть: «… при электролизе расплава хлорида натрия«. Электролиз — это химическая реакция, протекающая под действием тока. При электролизе расплавов солей на катоде происходит восстановление металлов до простых веществ, на аноде — окисление неметаллов до простых веществ (уравнение 1).
Далее, ключевые слова: «Вещество, полученное на катоде … сожгли в кислороде«. При электролизе расплава хлорида натрия на катоде выделяется металлический натрий. При сжигании простое вещество натрий образует преимущественно пероксид (уравнение 2). Ключевые слова: «Полученный продукт … обработали сернистым газом«. Пероксид
натрия, как и пероксид водорода, проявляет двойственные свойства, и может выступать и как окислитель, и как восстановитель. Сернистый газ SO2 — типичный восстановитель. При взаимодействии с сернистым газом кислород пероксида натрия выступает в качестве окислителя и восстанавливается до степени окисления -2 (уравнение 3). Подробнее про ОВР — в статье «Окислительно-восстановительные реакции».
Ключевые слова: » … Полученный продукт последовательно обработали сернистым газом и раствором гидроксида бария«. Сульфат натрия, полученный в предыдущей стадии, вступает в реакцию ионного обмена с гидроксидом бария с выпадением осадка сульфата бария (уравнение 4).
1) 2NaCl = 2Na + Cl2
2) 2Na + O2 = Na2O2
3) Na2O2 + SO2 = Na2SO4
Na2SO4 + Ba(OH)2 = NaOH + BaSO4
Продукты разложения хлорида аммония последовательно пропустили через нагретую трубку, содержащую оксид меди (II), а затем через склянку с оксидом фосфора (V).
Напишите уравнения описанных реакций.
Анализ и решение.
Ключевые слова: «Продукты разложения хлорида аммония…». Хлорид аммония —
соль, которая разлагается при нагревании твердой соли на газообразный аммиак и газ хлороводород (уравнение 1)
Далее, продукты разложения последовательно пропускают через нагретую трубку, содержащую оксид меди (II). Последовательно, значит, они реагируют по очереди. Оксид меди (II) — основный, при взаимодействии с кислотой HCl образует соль и воду (уравнение 2). Оксид меди (II) также проявляет окислительные свойства, при взаимодействии с аммиаком восстанавливается до простого вещества — меди, а аммиак окисляется также до простого вещества (уравнение 3). Подробнее про ОВР — в статье «Окислительно-восстановительные реакции».
Далее, продукты реакций 2 и 3 пропускают через емкость с оксидом фосфора (V). Анализируем возможность протекания химической реакции между веществами. Простое вещество медь химически малоактивно и не реагирует с кислотным оксидом фосфора. Простое вещество азот также химически малоактивно, с оксидом фосфора (V) не реагирует. Зато с кислотным оксидом фосфора (V) отлично реагируют пары воды с образованием орто-фосфорной кислоты (уравнение 4).
1) NH4Cl = NH3 + HCl
2) CuO + 2HCl = CuCl2 + H2O
3) 3CuO + 2NH3 = 3Cu + N2 + 3H2O
4) 3H2O + P2O5 = 2H3PO4
К нерастворимой в воде соли белого цвета, которая встречается в природе в виде широко
используемого в строительстве и архитектуре минерала, прилили раствор соляной
кислоты, в результате соль растворилась и выделился газ, при пропускании которого через известковую воду выпал осадок белого цвета; осадок растворился при дальнейшем пропускании газа. При кипячении полученного раствора выпадает осадок. Напишите уравнения описанных реакций.
Анализ и решение.
Из школьного курса химии хорошо известно, что нерастворимой в воде солью белого цвета, которая встречается в природе в виде широко используемого в строительстве и архитектуре минерала является карбонат кальция CaCO3. Нерастворимые соли растворяются под действием более сильных кислот, в данном случае, соляной кислоты (уравнение 1).
Образующийся газ пропускают через известковую воду Ca(OH)2. Углекислый газ — типичный кислотный оксид, который при взаимодействии с щелочью образует соль — карбонат кальция (уравнение 2). Далее осадок растворился при дальнейшем пропускании газа. Здесь рассматривается очень важное свойство: средние соли многоосновных кислот под действием избытка кислоты образуют более кислые соли. Карбонат кальция в избытке углекислого газа образует более кислую соль —
гидрокарбонат кальция Ca(HCO3)2, который хорошо растворим в воде (уравнение 3).
Свойства кислых солей в значительной степени складываются из свойств образующих кислые соли соединений. Свойства гидрокарбоната кальция определяются свойствами образующих его соединений — угольной кислоты H2CO3 и карбоната кальция. Несложно вывести, что при кипячении гидрокарбонат будет разлагаться на карбонат кальция (раздагается при более высоких температурах, порядка 1200 градусов Цельсия), углекислый газ и воду (уравнение 4).
1) CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2 + H2O
2) CO2 +Ca(OH)2 = CaCO3 + H2O
3) CaCO3 + H2O + CO2 = Ca(HCO3)2
Ca(HCO3)2 = CaCO3 + H2O + CO2
Вещество, полученное на аноде при электролизе раствора йодида натрия с инертными электродами, прореагировало с сероводородом. Образовавшееся твёрдое вещество сплавили с алюминием и продукт растворили в воде. Напишите уравнения описанных реакций.
Анализ и решение.
Электролиз раствора йодида натрия с инертными электродами описывается уравнением:
1. 2NaI + 2H2O = 2NaOH + H2 + I2
Более подробно про электролиз можно прочитать в соответствующей статье. При этом на аноде выделяется йод. Йод реагирует с сероводородом. При этом йод окислитель, а сера
— восстановитель:
2. I20 + H2S-2 = 2HI— + S0
При этом образовалась твердая сера. Сера реагирует с алюминием при сплавлении, образуя сульфид алюминия. Большинство неметаллов реагируют с металлами с образованием бинарных соединений:
3. 3S0 + 2Al0 = Al2+3S3-2
Продукт реакции алюминия с серой — сульфид алюминия — при растворении в воде необратимо распадается на гидроксид алюминия и сероводород:
4. Al2S3 + 12H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S
Такие реакции называют также реакциями необратимого гидролиза.
Сульфид хрома (III) обработали водой, при этом выделился газ и осталось нерастворимое вещество. К этому веществу прибавили раствор едкого натра и пропустили газообразный хлор, при этом раствор приобрёл жёлтое окрашивание. Раствор подкислили серной кислотой, в результате окраска изменилась на оранжевую; через полученный раствор пропустили газ, выделившийся при обработке сульфида водой, и цвет раствора изменился на зелёный. Напишите уравнения описанных реакций.
Анализ и решение.
Ключевые слова: «Сульфид хрома (III) обработали водой, при этом выделился газ и осталось нерастворимое вещество«. Сульфид хрома (III) под действием воды
разлагается на гидроксид и сероводород. Подробно реакции гидролиза таких соединений рассмотрены в статье «Гидролиз». (реакция 1) 1) Cr2S3 + 6H2O = 2Cr(OH)3 + 3H2S
Ключевые слова: «… прибавили раствор едкого натра и пропустили газообразный хлор, при этом раствор приобрёл жёлтое окрашивание«. Под действием хлора в щелочной среде хром +3 окисляется до хрома +6. Хром +6 образует кислотный оксид и гидроксид, в растворе едкого натрия образует устойчивую соль желтого цвета — хромат натрия (реакция 2).
2) 2Cr+3(OH)3 + 3Cl02 + 10NaOH = 2Na2Cr+6O4 + 6NaCl— + 8H2O
Далее, ключевые слова: «Раствор подкислили серной кислотой, в результате окраска изменилась на оранжевую«. Соли-хроматы в кислой среде переходят в
дихроматы. Желтый хромат натрия в кислой среде превращается в оранжевый дихромат натрия (реакция 3). Это не ОВР!
3) 2Na2CrO4 + H2SO4 = Na2Cr2O7 + Na2SO4 + H2O.
Далее: «… через полученный раствор пропустили газ, выделившийся при обработке сульфида водой, и цвет раствора изменился на зелёный«. Дихромат натрия — сильный окислитель, при взаимодействии с сероводородом восстанавливается до трехвалентной соли хрома. Соединения хрома (III) — амфотерные, в кислой среде образуют соли. Соли хрома (III) окрашивают раствор в зеленый цвет (реакция 4).
Na2Cr+62O7 + 3H2S-2 + 4H2SO4 = 3S0 + Cr+32(SO4)3 + Na2SO4 + 7H2O
В раствор, полученный при взаимодействии алюминия с разбавленной серной кислотой, по каплям добавляли раствор гидроксида натрия до образования осадка. Выпавший осадок белого цвета отфильтровали и прокалили. Полученное вещество сплавили с карбонатом натрия. Напишите уравнения описанных реакций.
Анализ и решение.
Разбавленная серная кислота при взаимодействии с металлами ведет себя, как обычная минеральная кислота. Металлы, находящиеся в ряду электрохимической активности левее водорода, при взаимодействии с минеральными кислотами вытесняют водород:
1. 2Al0 + 3H+2SO4 = Al+32(SO4)3 + 3H02
Далее, с гидроксидом натрия взаимодействует сульфат алюминия. В условии указано, что гидроксид натрия добавляли по каплям. Это значит, что гидроксид натрия был в недостатке, а сульфат алюминия -в значительном избытки. При таких условиях образуется осадок гидроксида алюминия:
2. Al2(SO4)3 + 6NaOH = 2Al(OH)3 + 3Na2SO4
Осадок белого цвета — гидроксид алюминия, нерастворимый в воде. При прокаливании нерастворимые гидроксиды разлагаются на воду и соответствующий оксид:
3. 2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O
Полученное вещество — оксид алюминия — сплавили с карбонатом натрия. В расплаве менее летучие оксиды вытесняют более летучие из солей. Карбонат — это соль, которой соответствует летучий оксид, углекислый газ. Соответственно, при сплавлении карбонатов щелочных металлов с твердыми оксидами (кислотными и амфотерными) образуется соль, соответствующая этому оксиду, и углекислый газ:
4. Al2O3 + Na2CO3 = 2NaAlO2 + CO2
Материалы на данной страницы взяты из открытых источников либо размещены пользователем в соответствии с договором-офертой сайта. Вы можете сообщить о нарушении.
