Slider

Задача С2 на ЕГЭ по химии. Особенности и подводные камни

Автор статьи — профессиональный репетитор О. В. Овчинникова.

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.

  1. Навеска — это просто некоторая порция вещества определенной массы (её взвесили на весах). Она не имеет отношения к навесу над крыльцом :-)
  2. Прокалить — нагреть вещество до высокой температуры и греть до окончания химических реакций. Это не «смешивание с калием» и не «прокалывание гвоздём».
  3. «Взорвали смесь газов» — это значит, что вещества прореагировали со взрывом. Обычно для этого используют электрическую искру. Колба или сосуд при этом не взрываются!
  4. Отфильтровать — отделить осадок от раствора.
  5. Профильтровать — пропустить раствор через фильтр, чтобы отделить осадок.
  6. Фильтрат — это профильтрованный раствор.
  7. 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.
  8. Выпаривание — это удаление из раствора воды и летучих веществ без разложения содержащихся в растворе твёрдых веществ.
  9. Упаривание — это просто уменьшение массы воды в растворе с помощью кипячения.
  10. 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 :-)
  11. 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.
  12. 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.

  1. 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:

  1. Литий реагирует с азотом при комнатной температуре, образуя твёрдый нитрид лития:

    \rm 6Li + N2 = 2Li_3N

  2. При взаимодействии нитридов с водой образуется аммиак:

    \rm Li_3N + 3H_2O = 3LiOH + NH_3

  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:

    \rm 2NH_3 + H_2SO_4 = (NH_4)_2SO_4

  4. Обменная реакция между сульфатом аммония и хлоридом бария протекает с образованием осадка сульфата бария:

    \rm (NH_4)_2SO_4 + BaCl_2 = BaSO_4 + 2NH_4Cl

  5. После удаления осадка фильтрат содержит хлорид аммония, при взаимодействии которого с раствором нитрита натрия выделяется азот, причём эта реакция идёт уже при 85 градусах:
    \rm NH_4Cl + NaNO_2 \xrightarrow{t^{\circ}} N_2 + 2H_2O + NaCl
  1. 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:

  1. 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:

    \rm 10Al + 36HNO_3 = 10Al(NO_3)_3 + 3N_2 + 18H_2O

    \rm \left.\begin{matrix}Al^0 - 3e = Al^{3+}& \\ 2N^{+5} + 10e = N_2^0\end{matrix}\right|\left.\begin{matrix}10& \\ 3\end{matrix}\right.

  2. 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:

    \rm 2Al(NO_3)_3 + 3Na_2CO_3 + 3H_2O = 2Al(OH)_3\downarrow + 3CO_2\uparrow + 6NaNO_3

  3. Осадок — гидроксид алюминия, при нагревании разлагается на оксид и воду:
    \rm 2Al(OH)_3 \xrightarrow{t^{\circ}} Al_2O_3 + 3H_2O
  4. 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):

    \rm NaNO_3 + NH_4Cl = N_2O + 2H_2O + NaCl

  5. Оксид азота (I) — является активным окислителем, реагирует с восстановителями, образуя азот:

    \rm 3N_2O + 2NH_3 = 4N_2 + 3H_2O

  1. 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:

  1. Оксид алюминия — амфотерный оксид, при сплавлении со щелочами или карбонатами щелочных металлов образует алюминаты:

    \rm Al_2O_3 + Na_2CO_3 = 2NaAlO_2 + CO_2

  2. Алюминат натрия при растворении в воде образует гидроксокомплекс:

    \rm NaAlO_2 + 2H_2O = Na[Al(OH)_4]

  3. 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:

    \rm Na[Al(OH)_4] + SO_2 = NaHSO_3 + Al(OH)_3

  4. Гидросульфит калия является восстановителем и окисляется бромной водой до гидросульфата:

    \rm NaHSO_3 + Br_2 + H_2O = NaHSO_4 + 2HBr

  5. Полученный раствор содержит гидросульфат калия и бромоводородную кислоту. При добавлении щелочи нужно учесть взаимодействие с ней обоих веществ:
    \rm NaHSO_4 + NaOH = Na_2SO_4 + H_2O

    \rm HBr + NaOH = NaBr + H_2O

  1. 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:

  1. Сульфид цинка реагирует с соляной кислотой, при этом выделяется газ — сероводород:

    \rm ZnS + HCl = ZnCl_2 + H_2S

  2. 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:

    \rm H_2S + NaOH = Na_2S + H_2O

  3. Сульфид натрия реагирует с хлоридом двухвалентного железа, образуется осадок сульфида железа (II):

    \rm Na_2S + FeCl_2 = FeS + NaCl

  4. Обжиг — это взаимодействие твёрдых веществ с кислородом при высокой температуре. При обжиге сульфидов выделяется сернистый газ и образуется оксид железа (III):

    \rm FeS + O_2 = Fe_2O_3 + SO_2

  5. Сернистый газ реагирует с кислородом в присутствии катализатора, образуя серный ангидрид:

    \rm SO_2 + O_2 = SO_3

  1. 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:

  1. При восстановлении оксида кремния магнием образуется кремний, который реагирует с избытком магния. При этом получается силицид магния:
    \rm SiO2 + Mg = MgO + Si

    \rm Si + Mg = Mg_2Si

    Можно записать при большом избытке магния суммарное уравнение реакции:

    \rm SiO_2 + Mg = MgO + Mg_2Si

  2. При растворении в воде полученной смеси растворяется силицид магния, образуется гидроксид магния и силан (окисд магния реагирует с водой только при кипячении):

    \rm Mg_2Si + H_2O = Mg(OH)_2 + SiH_4

  3. Силан при сгорании образует оксид кремния:

    \rm SiH_4 + O_2 = SiO_2 + H_2O

  4. Оксид кремния — кислотный оксид, он реагирует со щелочами, образуя силикаты:

    \rm SiO_2 + CsOH = Cs_2SiO_3 + H_2O

  5. При действии на растворы силикатов кислот, более сильных, чем кремниевая, она выделяется в виде осадка:

    \rm Cs_2SiO_3 + HCl = CsCl + H_2SiO_3

Задания С2 из вариантов ЕГЭ по химии для самостоятельной работы.

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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.
  6. 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.
  7. 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.
  8. 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.
  9. (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.
  10. (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:

  1. \bf Cu(NO_3)_2 \xrightarrow{} CuO \xrightarrow{} CuSO_4 \xrightarrow{} CuS \xrightarrow{} CuO \xrightarrow{} Cu(NO_3)_2
    \rm 2Cu(NO_3)_2 = 2CuO + 4NO_2 + O_2

    \rm CuO + H_2SO_4 = CuSO_4 + H_2O

    \rm CuSO_4 + H_2S = CuS + H_2SO_4

    \rm 2CuS + 3O_2 = 2CuO + 2SO_2

    \rm CuO + 2HNO_3 = Cu(NO_3)_2 + H_2O

  2. \bf Ca_3(PO_4)_2 \xrightarrow{} P \xrightarrow{} P_2O_5 \xrightarrow{} Na_3PO_4 \xrightarrow{} Ba_3(PO_4)_2 \xrightarrow{} BaHPO_4 или \bf Ba(H_2PO_4)_2
    \rm Ca_3(PO_4)_2 + 5C + 3SiO_2 = 3CaSiO_3 + 2P + 5CO

    \rm 4P + 5O_2 = 2P_2O_5

    \rm P_2O_5 + 6NaOH = 2Na_3PO_4 + 3H_2O

    \rm 2Na_3PO_4 + 3BaCl_2 = Ba_3(PO_4)_2 + 6NaCl

    \rm Ba_3(PO_4)_2 + 4H_3PO_4 = 3Ba(H_2PO_4)_2

  3. \bf Cu \xrightarrow{} NO_2 \xrightarrow{} HNO_3 \xrightarrow{} Zn(NO_3)_2 \xrightarrow{} Na_2[Zn(OH)_4]
    \rm Cu + 4HNO_3 = Cu(NO_3)_2 + 2NO_2 + 2H_2O

    \rm 4NO_2 + O_2 + 2H_2O = 4HNO_3

    \rm ZnO + 2HNO_3 = Zn(NO_3)_2 + H_2O

    \rm Zn(NO_3)_2 + 4NaOH = Na_2[Zn(OH)_4] + 2NaNO_3

  4. \bf NaCl \xrightarrow{} HCl \xrightarrow{} BaCl_2 \xrightarrow{} BaSO_4 \xrightarrow{} BaS \xrightarrow{} H_2S
    \rm 2NaCl + H_2SO_4 = 2HCl + Na_2SO_4

    \rm 2HCl + Ba(OH)_2 = BaCl_2 + 2H_2O

    \rm BaCl_2 + K_2SO_4 = BaSO_4 + 2KCl

    \rm BaSO_4 + 4C = BaS + 4CO

    \rm BaS + 2HCl = BaCl_2 + H_2S

  5. \bf Al_2S_3 \xrightarrow{} H_2S \xrightarrow{} PbS \xrightarrow{} PbSO_4 или \bf Al_2S_3 \xrightarrow{} AlCl_3 \xrightarrow{} Al(OH)_3
    \rm Al_2S_3 + 6HCl = 3H_2S + 2AlCl_3

    \rm AlCl_3 + 3NH_3 + 3H_2O = Al(OH)_3 + 3NH_4Cl

    \rm H_2S + Pb(NO_3)_2 = PbS + 2HNO_3

    \rm PbS + 4H_2O_2 = PbSO_4 + 4H_2O

  6. \bf Al \xrightarrow{} Al_2S_3 \xrightarrow{} Al(OH)_3 \xrightarrow{} K[Al(OH)_4] \xrightarrow{} KAlO_2 \xrightarrow{} AlCl_3
    \rm 2Al + 3S = Al_2S_3

    \rm Al_2S_3 + 6H_2O = 3H_2S + 2Al(OH)_3

    \rm Al(OH)_3 + KOH = K[Al(OH)_4]

    \rm K[Al(OH)_4] = KAlO_2 + 2H_2O

    \rm KAlO_2 + 4HCl = KCl + AlCl_3 + 2H_2O

  7. \bf KI \xrightarrow{} I_2 \xrightarrow{} HI \xrightarrow{} AgI
    или
    \bf KI \xrightarrow{} I_2 \xrightarrow{} Na_2SO_4 \xrightarrow{} BaSO_4
    \rm 2KI + Cl_2 = 2KCl + I_2

    \rm I_2 + Na_2SO_3 + H_2O = 2HI + Na_2SO_4

    \rm BaCl_2 + Na_2SO_4 = BaSO_4 + 2NaCl

    \rm HI + AgNO_3 = AgI + HNO_3

  8. \bf Cr_2O_3 \xrightarrow{} KCrO_2 \xrightarrow{} K[Cr(OH)_4] \xrightarrow{} K_2CrO_4 \xrightarrow{} K_2Cr_2O_7 \xrightarrow{} Cr_2(SO_4)_3
    \rm Cr_2O_3 + 2KOH = 2KCrO_2 + H_2O

    \rm 2KCrO_2 + 3H2O-2 + 2KOH = 2K_2CrO_4 + 4H_2O

    \rm 2K_2CrO_4 + H_2SO_4 = K_2Cr_2O_7 + K_2SO_4 + H_2O

    \rm K_2Cr_2O_7 + 3H_2S + 4H_2SO_4 = 3S + Cr_2(SO_4)_3 + K_2SO_4 + 7H_2O

  9. \bf Al \xrightarrow{} K[Al(OH)_4] \xrightarrow{} Al(OH)_3 \xrightarrow{} Al_2O_3 \xrightarrow{} NaAlO_2
    \rm 2Al + 2KOH + 6H_2O = 2K[Al(OH)_4] + 3H_2

    \rm K[Al(OH)_4] + CO_2 = KHCO_3 + Al(OH)_3

    \rm 2Al(OH)_3 \xrightarrow{t^{\circ}} Al_2O_3 + 3H_2O

    \rm Al_2O_3 + Na_2CO_3 = 2NaAlO_2 + CO_2

  10. \bf Si \xrightarrow{} K_2SiO_3 \xrightarrow{} H_2SiO_3 \xrightarrow{} SiO_2 \xrightarrow{} CaSiO_3
    \rm Si + 2KOH + H_2O = K_2SiO_3 + 2H_2

    \rm K_2SiO_3 + 2HCl = H_2SiO_3 + 2KCl

    \rm H_2SiO_3 \xrightarrow{t^{\circ}} H_2O + SiO_2

    \rm SiO_2 + CaCO_3 = CaSiO_3 + CO_2

Читаем дальше: Задачи на сплавы и смеси на ЕГЭ по химии.
Задача С5 на ЕГЭ по химии. Определение формул органических веществ.

Интенсивная подготовка

Бесплатные пробные ЕГЭ

Расписание курсов

Звоните нам: 8 (800) 775-06-82 (бесплатный звонок по России)
                       +7 (495) 984-09-27 (бесплатный звонок по Москве)

Или нажмите на кнопку «Узнать больше», чтобы заполнить контактную форму. Мы обязательно Вам перезвоним.

Полный онлайн-курс подготовки к ЕГЭ по математике. Структурировано. Четко. Без воды. Сдай ЕГЭ на 100 баллов!

Смотреть

Для нормального функционирования и Вашего удобства, сайт использует файлы cookies. Это совершенно обычная практика.Продолжая использовать портал, Вы соглашаетесь с нашей Политикой конфиденциальности.

Позвоните мне

Все поля обязательны для заполнения

Отправить