ЕГЭ по химии, задание 32 (2018). Рекомендации, советы, упражнения.
учебно-методическое пособие по химии (11 класс) на тему

Овчинникова Ольга Валентиновна.

Можно присылать мне вопросы и решения на почту olgvo2007@yandex.ru.

Текстовое задание 32 (2018)

Задание 32 (2018) представлено 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 (немного шуточном) приведены примеры неправильного понимания.

Словарь непонятных терминов.

1. Навеска – это просто некоторая порция вещества определенной массы (её взвесили НА ВЕСАХ). Она не имеет никакого 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 РАСТВОР, прошедший через фильтр.

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 на дне сосуда; оно не истратилось полностью или вообще не прореагировало. Например, если смесь нескольких металлов обработали кислотой, а один из металлов не прореагировал – его могут назвать ОСТАТКОМ.

  Если ТВЕРДОЕ вещество при нагревании разложилось или прореагировало ЧАСТИЧНО, то ОСТАТОК содержит смесь: твердых продуктов реакции и той части исходного вещества, которая не вступила в реакцию.

12. Насыщенный раствор – это раствор, в котором при данной температуре концентрация вещества максимально возможная.

    Для кислот и щелочей также используют термин «концентрированный» раствор. 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 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.

 В реальном задании будет 4 последовательных реакции.

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:

 Li + N2 = Li3N

2. При взаимодействии нитридов с водой образуется аммиак:

Li3N + H2O = LiOH + NH3

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:

NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4

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

(NH4)2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + NH4Cl

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:

  NH4Cl + NaNO2 (нагревание) = N2 + H2O

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:

10Al + 36HNO3 =10 Al(NO3)3 + 3N2 + 18H2O

(не забудьте при составлении электронного баланса учесть, что молекула азота двухатомная)

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:

2Al(NO3)3 + 3Na2CO3 + 3H2O = 2Al(OH)3↓ + 3CO2↑ + 6NaNO3

3. Осадок- гидроксид алюминия, при нагревании разлагается на оксид и воду:

Al(OH)3 –t→ Al2O3 + H2O

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)

NaNO3 + NH4Cl = N2O + H2O + NaCl

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

N2O + NH3 = N2 + H2O

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:

Al2O3 + Na2CO3 = NaAlO2 + CO2

2. Алюминат натрия при растворении в воде образует гидроксокомплекс:

NaAlO2 + H2O = 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:

Na[Al(OH)4] + SO2  = NaHSO3 + Al(OH)3

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

NaHSO3 + Br2 + H2O = NaHSO4 + HBr

5. Полученный раствор содержит гидросульфат калия и бромоводородную кислоту. При добавлении щелочи нудно учесть взаимодействие с ней обоих веществ:

NaHSO4 + NaOH = Na2SO4 + H2O

HBr + NaOH = NaBr + H2O

А теперь – пишем реакции самостоятельно:

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:

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:

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

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

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

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:

2. При растворении в воде полученной смеси растворяются оксид магния и силицид магния, образуется гидроксид магния и силан:

3. Силан при сгорании образует оксид кремния:

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

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

Задания для самостоятельной работы. (4 реакции)

1. Нитрат меди прокалили, полученный твёрдый осадок растворили в  серной кислоте. Через раствор пропустили сероводород, полученный чёрный осадок 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.

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 щелочи.

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.

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, затем растворили в соляной кислоте, при этом выделился газ. К полученному раствору  добавили  избыток щёлочи до полного растворения образующегося осадка. Этот раствор выпарили и прокалили.

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, раствором 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 раствору прибавили пероксид водорода. Получился раствор желтого цвета, который при добавлении кислоты приобретает оранжевый цвет.