πЕГЭ · ИИ-репетитор12 предметов · задания ФИПИ
Главная → Химия → Курс теории → №6

№6. Металлы и неметаллы: как выбрать вещества, которые реагируют

Задание №6 качественное: дан перечень веществ, и нужно выбрать те, которые вступают в реакцию, или установить соответствие между исходными веществами и продуктами. Решение опирается на ряд активности металлов, таблицу растворимости и знание амфотерности — угадывать здесь нельзя, каждую пару нужно проверять.

Металлы — элементы, атомы которых легко отдают электроны, поэтому в реакциях они восстановители. Их активность сравнивают по электрохимическому ряду напряжений: каждый металл вытесняет из растворов солей те металлы, которые стоят правее него, и не вытесняет стоящие левее. Металлы, стоящие в ряду до водорода, реагируют с разбавленными кислотами с выделением водорода, а стоящие после водорода с такими кислотами не реагируют.

ряд активности: Li, K, Ba, Ca, Na, Mg, Al, Zn, Cr, Fe, Ni, Sn, Pb, H2, Cu, Hg, Ag, Pt, Au

Группа металловГде стоят в ряду активностиС чем реагируютПример реакции
Самые активныеLi, K, Ba, Ca, Naс водой уже при обычных условиях и бурно с кислотами2Na + 2H2O → 2NaOH + H2↑
Средней активностиMg, Al, Zn, Cr, Fe, Ni, Sn, Pbс разбавленными кислотами и с растворами солей менее активных металловZn + 2HCl → ZnCl2 + H2↑
МалоактивныеCu, Hg, Ag, Pt, Auс кислотами-неокислителями не реагируют, растворяются в кислотах-окислителяхCu + 2H2SO4 (конц.) → CuSO4 + SO2↑ + 2H2O

Отдельная группа — амфотерные металлы: Be, Zn, Al, Cr. Они и их оксиды и гидроксиды реагируют и с кислотами, и со щелочами. Цинк растворяется в избытке щёлочи с выделением водорода и образованием комплексной соли, а его гидроксид растворяется в щёлочи без газа. Гидроксид магния, наоборот, в щёлочи не растворяется, и это часто используется как различие в задании.

Zn + 2NaOH + 2H2O → Na2[Zn(OH)4] + H2↑

Zn(OH)2 + 2NaOH → Na2[Zn(OH)4]

Неметаллы в реакциях чаще окислители, но могут быть и восстановителями. Типичные реакции неметаллов: с металлами (2Na + Cl2 → 2NaCl), с водородом (H2 + Cl2 → 2HCl), с кислородом (S + O2 → SO2), друг с другом. Более активный галоген вытесняет менее активный из его солей: хлор вытесняет бром и иод, а иод хлор не вытесняет.

Cl2 + 2KI → 2KCl + I2

Трудовая часть задания — реакции ионного обмена. Обмен идёт до конца, если образуется осадок, газ или вода. Отбирая пару веществ, проверяй два условия: исходные вещества должны быть растворимы, а один из продуктов — нет. Например, BaCl2 + Na2SO4 → BaSO4↓ (белый осадок) + 2NaCl; Cu(NO3)2 + 2NaOH → Cu(OH)2↓ (голубой осадок) + 2NaNO3; Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + H2O + CO2↑.

Типичные ошибки. 1) Считают, что любой металл вытесняет водород из любой кислоты: медь, серебро и золото с соляной и разбавленной серной кислотой не реагируют. 2) Забывают проверить растворимость: сульфат бария и хлорид серебра нерастворимы, поэтому исходными растворами быть не могут. 3) Не учитывают, что очень активные металлы (Na, K) с растворами солей реагируют иначе: сначала они взаимодействуют с водой. 4) Путают роли веществ в задании на соответствие и меняют цифры местами: сначала определяют вещество Х, затем Y. 5) Забывают про амфотерность: гидроксиды цинка и алюминия растворяются в щёлочи, а гидроксид магния — нет. 6) Записывают лишние цифры: в ответе должно быть ровно столько цифр, сколько позиций в задании.

Проверь себя

  1. Почему натрий не вытесняет медь из раствора сульфата меди так же просто, как это делает цинк?
  2. С какими из веществ — HCl, NaOH, CuSO4 — реагирует цинк и почему?
  3. Почему реакция BaCl2 + Na2SO4 идёт до конца, а BaCl2 + NaCl не идёт?
  4. Как по ряду активности определить, вытеснит ли один металл другой из раствора его соли?
  5. Какие из гидроксидов — Al(OH)3, Mg(OH)2, Fe(OH)3 — растворяются в избытке щёлочи? Объясни выбор.

Показательные решения

Разбор из банка: металл вытесняет металл из раствора соли
В пробирку с раствором соли Х добавили несколько кусочков металла Y. В результате реакции наблюдали растворение кусочков металла Y и выделение другого металла. Из предложенного перечня выберите вещества X и Y, которые могут вступать в описанную реакцию: 1. Au; 2. KCl; 3. AgNO₃; 4. Fe; 5. NaOH. Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам: X | Y
Решение по шагам
  1. В основе задания реакция замещения: нужно подобрать пару веществ, при взаимодействии которых выделяется металл. Ответ — две цифры: сначала номер вещества Х, затем номер вещества Y.
  2. Замещение идёт, если металл Y стоит в ряду активности левее металла, входящего в состав соли X. Проверяем пары по ряду напряжений.
  3. Подходит пара «нитрат серебра и железо»: железо стоит левее серебра, поэтому оно вытесняет серебро из раствора его соли.
  4. Записываем уравнение: 2AgNO3 + Fe → Fe(NO3)2 + 2Ag↓. Серебро выделяется в виде осадка, а железо переходит в раствор в степени окисления +2.
  5. Отбрасываем остальные пункты: свободный металл солью не является, а с солями очень активных металлов выделения серебра не будет.
  6. Значит, Х — это AgNO3 под номером 3, а Y — это Fe под номером 4.
  7. Ответ: 34.

Ответ: 34

Официальное решение из банка ФИПИ

Указанные вещества вступают в реакцию: 2AgNO₃ + Fe = Fe (NO₃)₂ + 2Ag↓. Здесь Х — AgNO₃, а Y — Fe. Ответ: 34.

Разбор из банка: осадок в реакции ионного обмена
В пробирку с раствором соли соляной кислоты Х добавили раствор соли Y. В результате реакции наблюдали выпадение осадка. Из предложенного перечня выберите вещества X и Y, которые могут вступать в описанную реакцию: 1. AgCl; 2. BaCl₂; 3. Fe (NO₃)₂; 4. NaCl; 5. ZnSO₄. Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам: X | Y
Решение по шагам
  1. Здесь нужна пара веществ, которые при сливании растворов дают осадок, то есть реакция ионного обмена должна идти до конца.
  2. Обмен идёт до конца, если один из продуктов нерастворим, поэтому просматриваем возможные сочетания катионов и анионов перечня по таблице растворимости.
  3. Сульфат-ион с ионом бария даёт нерастворимый сульфат бария BaSO4 — белый осадок, который не растворяется даже в кислотах.
  4. Записываем уравнение: BaCl2 + ZnSO4 → ZnCl2 + BaSO4↓.
  5. Отбрасываем неподходящие варианты: хлорид серебра сам нерастворим, значит исходным раствором быть не может, а нитрат железа и хлорид натрия осадка ни с одним партнёром не дают.
  6. Получается, Х — это BaCl2 под номером 2, а Y — это ZnSO4 под номером 5.
  7. Ответ: 25.

Ответ: 25

Официальное решение из банка ФИПИ

Указанные вещества вступают в реакцию: BaCl₂ + ZnSO₄ = ZnCl₂ + BaSO₄↓. Здесь Х — BaCl₂, а Y — ZnSO₄. Ответ: 25.

Разбор из банка: амфотерный гидроксид и раствор щёлочи
В пробирку с нерастворимым соединением Х добавили раствор Y. В результате реакции наблюдали растворение осадка. Из предложенного перечня выберите вещества X и Y, которые могут вступать в описанную реакцию: 1. NaOH; 2. Zn (OH)₂; 3. Mg (OH)₂; 4. BaCl₂; 5. NH₄NO₃. Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам: X | Y
Решение по шагам
  1. В условии сказано, что осадок растворяется при добавлении раствора щёлочи, значит речь об амфотерном гидроксиде.
  2. Амфотерные гидроксиды (Zn(OH)2, Al(OH)3, Be(OH)2, Cr(OH)3) реагируют со щелочами с образованием комплексных солей, а основания вроде Mg(OH)2 и Fe(OH)3 в щёлочи не растворяются.
  3. Подходит гидроксид цинка Zn(OH)2 — это вещество Х под номером 2.
  4. Раствор щёлочи — вещество Y, это гидроксид натрия NaOH под номером 1.
  5. Записываем уравнение: Zn(OH)2 + 2NaOH → Na2[Zn(OH)4]. Осадок растворяется, образуется тетрагидроксоцинкат натрия.
  6. Проверка: гидроксид магния Mg(OH)2 в щёлочи не растворяется, поэтому в этой роли он не подходит.
  7. Ответ: 21.

Ответ: 21

Официальное решение из банка ФИПИ

Указанные вещества вступают в реакцию: Zn (OH)₂ + 2NaOH = Na₂ [ Zn (OH)₄ ]. Здесь Х — Zn (OH)₂, а Y — NaOH. Ответ: 21.

Открыть раздел в тренажёре

← Все разделы курса по химии · Решать задания №6