πЕГЭ · ИИ-репетитор12 предметов · задания ФИПИ
Главная → Химия → Курс теории → №7

№7. Свойства неорганических веществ: с какими реагентами реагирует вещество

Задание №7 — соответствие между веществом и набором реагентов, с которыми оно реагирует. Решается оно знанием свойств классов неорганических веществ: кислот, оснований, оксидов, солей и амфотерных гидроксидов. Балл теряют из-за невнимательности к условиям — концентрации кислоты, раствор или сплавление, наличие катализатора.

Начнём с того, как устроено задание. Даны четыре вещества под буквами А, Б, В, Г и пять пронумерованных наборов реагентов, в каждом наборе по три вещества. Нужно поставить каждому веществу в соответствие номер набора, все реагенты которого с ним реагируют. Главная особенность: набор подходит только целиком. Если хотя бы один реагент из набора с веществом не реагирует, набор сразу отпадает, и именно на этом построены все ловушки.

Чтобы решать быстро, держи в голове свойства пяти больших групп. Кислоты реагируют с металлами до водорода, с основными и амфотерными оксидами, с основаниями и амфотерными гидроксидами, с солями более слабых или летучих кислот. Основания реагируют с кислотными и амфотерными оксидами, с кислотами и с солями, если получается осадок или газ. Основные оксиды реагируют с водой (только у щелочных и щёлочноземельных металлов), с кислотами и кислотными оксидами. Кислотные оксиды реагируют с водой, щелочами и основными оксидами. Амфотерные оксиды и гидроксиды ведут себя двояко: и с кислотами, и со щелочами.

Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2 (газ) · CaO + SO3 → CaSO4 · SO2 + 2NaOH → Na2SO3 + H2O

Класс веществаС чем реагируетПример реакции
Кислота (HCl, H2SO4)металлы до водорода, основные и амфотерные оксиды, основания, амфотерные гидроксиды, соли слабых кислотZn + H2SO4 → ZnSO4 + H2
Щёлочь (NaOH, Ba(OH)2)кислотные и амфотерные оксиды, кислоты, растворы солей, кремний, алюминийAl(OH)3 + NaOH → Na[Al(OH)4]
Основный оксид (CaO, FeO)вода (для активных металлов), кислоты, кислотные оксидыFeO + 2HCl → FeCl2 + H2O
Кислотный оксид (SO2, P2O5)вода, щёлочи, основные оксидыP2O5 + 3Ca(OH)2 → Ca3(PO4)2 + 3H2O
Амфотерный гидроксид (Al(OH)3, Cr(OH)3)кислоты с образованием соли, растворы щелочей с образованием гидроксокомплекса, сплавление со щелочами с образованием мета-солиCr(OH)3 + 3KOH → K3[Cr(OH)6]
Соль (Na2CO3, NaHSO4)кислота или щёлочь сильнее исходной, более активный металл, другие соли с образованием осадкаNaHSO4 + NaOH → Na2SO4 + H2O

Отдельно запомни правило «сильное вытесняет слабое». Реакция ионного обмена идёт до конца в трёх случаях: образуется осадок, выделяется газ или получается вода. В реакциях замещения более активный металл вытесняет менее активный из его соли или оксида, более активный галоген вытесняет менее активный из галогенида, сильная кислота вытесняет слабую и летучую из её соли. А металлы, стоящие в ряду напряжений после водорода, с кислотами-неокислителями (HCl, разбавленная H2SO4) водород не выделяют вовсе.

2KI + Cl2 → 2KCl + I2 · Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu · CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 (газ) + H2O

Второе узкое место — условия. Характер кислоты зависит от концентрации: разбавленная азотная кислота восстанавливается до NO, концентрированная — до NO2, а концентрированная серная кислота реагирует даже с медью и серебром. Амфотерный гидроксид в растворе щёлочи даёт растворимый гидроксокомплекс, а при сплавлении — безводную соль мета-формы. Кремний и алюминий растворяются в щелочах с выделением водорода, а хлор в щёлочи диспропорционирует, давая сразу две соли.

РеагентС чем реагируетЧто получается
H2SO4 (конц.)Cu, C, S, Fe — при нагреванииCuSO4 + SO2 + H2O; с углеродом SO2 и CO2
HNO3 (конц.)почти все металлы, кроме Au и Ptнитрат металла, NO2, вода
HNO3 (разб.)металлы, кроме Au и Pt; железо окисляется до +3нитрат металла, NO, вода
Cl2 + KOH (раствор)диспропорционирование галогенаKCl + KClO + H2O
NaOH (раствор) + Si или Alкремний и амфотерный металлNa2SiO3 или Na[Al(OH)4] и водород
CsOH или KOH (сплавление) + Cr(OH)3амфотерный гидроксидбезводный метахромит CsCrO2 или KCrO2

Типичные ошибки. 1) Считают набор подходящим, если с веществом реагируют два реагента из трёх. Правило жёсткое: реагировать должны все три. 2) Забывают, что неметаллы в промежуточных степенях окисления проявляют двойственность, и удивляются, когда одной цифре соответствуют два вещества. 3) Не замечают условия: путают раствор щёлочи и сплавление, из-за чего вместо гидроксокомплекса пишут мета-соль. 4) Приписывают оксиду кремния реакцию с водой — SiO2 в воде не растворяется, ему нужны щёлочь, фтороводород или восстановитель. 5) Считают, что медь и серебро реагируют с соляной кислотой, хотя эти металлы стоят после водорода. 6) Забывают, что железо с азотной кислотой любой концентрации даёт соединения железа со степенью окисления +3, а не +2.

Проверь себя

  1. Почему набор реагентов считается неподходящим, даже если два реагента из трёх с веществом реагируют?
  2. С какими веществами реагирует амфотерный гидроксид и чем отличается продукт в растворе щёлочи от продукта при сплавлении?
  3. Почему медь не выделяет водород из соляной кислоты, но растворяется в концентрированной серной?
  4. Назови три признака, по которым определяют, что реакция ионного обмена идёт до конца.
  5. Может ли одна и та же цифра встретиться в ответе дважды и в каком случае это происходит?

Показательные решения

Разбор из банка: простые вещества и наборы реагентов
Установите соответствие между простым веществом и реагентами, с каждым из которых оно может реагировать: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой. Название вещества А) азот; Б) иод; В) графит; Г) железо. Реагенты 1. KNO₃, CO₂, Au; 2. Cl₂, KOH, SiO₂; 3. Ca, O₂, H₂; 4. HCl, Fe₂O₃, S; 5. NaOH, HNO₃, H₂; 6. H₂SO₄, CO, Ca (OH)₂. Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам: A | Б | В | Г
Решение по шагам
  1. Даны четыре простых вещества — N2, I2, C (графит) и Fe — и пять наборов реагентов. Нужно понять, с какими наборами каждое вещество реагирует полностью, и записать четыре цифры подряд.
  2. Начинаем с азота. Это неметалл в промежуточной степени окисления 0: он может и окисляться, и восстанавливаться, поэтому реагирует и с металлами, и с неметаллами. Ему подходит набор 3, где собраны партнёры обоих типов.
  3. Иод — тоже неметалл с двойственной окислительно-восстановительной способностью, но как галоген он сильный окислитель: реагирует с водородом и металлами, с восстановителями, с водой, а с сильными окислителями (хлором и кислотами-окислителями) сам окисляется. Это набор 5.
  4. Углерод (графит) снова неметалл, который может и окисляться, и восстанавливаться: он восстанавливает металлы из их оксидов, а с неметаллами-окислителями горит. Ему подходит тот же набор 3, и повтор цифры в ответе совершенно нормален.
  5. Железо — металл: оно реагирует с кислотами, с окислителями, вытесняет менее активные металлы из солей и восстанавливает соединения железа со степенью окисления +3. Это набор 4.
  6. Проверка: в каждом выбранном наборе не должно остаться ни одного реагента, с которым вещество не реагирует, — именно так отсеиваются похожие соседние наборы.
  7. Ответ: 3534 — цифры идут строго в порядке букв А, Б, В, Г, причём цифра 3 стоит дважды.

Ответ: 3534

Официальное решение из банка ФИПИ

Установим соответствие. А) N₂ — неметалл, обладает свойствами восстановителя и окислителя: реагирует с простыми веществами металлами и неметаллами — 3. Б) I₂ — неметалл, обладает свойствами восстановителя и окислителя: реагирует с водородом, металлами, с восстановителями, с водой, также может реагировать и с сильными окислителями (хлором и кислотами окислителями) — 5. В) С (графит) — неметалл, обладает свойствами восстановителя и окислителя, поэтому может реагировать и с металлами, и с неметаллами — 3. Г) Fe — простое вещество, металл: обладает всеми типичными свойствами металлов, а также может восстанавливать соединения железа (3) — 4. Ответ: 3534.

Разбор из банка: амфотерный гидроксид и условия реакции
Установите соответствие между исходными веществами и основным продуктом их взаимодействия: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой. ФОРМУЛЫ ВЕЩЕСТВ А) Cr (OH)₃ + CsOH (водн. р-р); Б) Cr (OH)₃ + Cs₂O→ сплавл.; В) Cr (OH)₃ + KOH→ сплавл.; Г) Cr (OH)₃ + K₂CO₃→ сплавл.. ПРОДУКТ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ 1. CsCrO₂; 2. Cs₃ [ Cr (OH)₆ ]; 3. KCrO₂; 4. K₃ [ Cr (OH)₆ ]. Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам: A | Б | В | Г
Решение по шагам
  1. Даны четыре реакции гидроксида хрома (III): с CsOH в водном растворе, с Cs2O при сплавлении, с KOH при сплавлении и с K2CO3 при сплавлении. Нужно сопоставить каждую с формулой продукта.
  2. Cr(OH)3 — амфотерный гидроксид, он реагирует и с кислотами, и со щелочами. Продукт зависит не только от реагента, но и от условий, поэтому сначала отмечаем, в каком состоянии идёт реакция.
  3. Позиция А: реакция в водном растворе щёлочи, значит образуется растворимый гидроксокомплекс. Все шесть гидроксогрупп остаются в составе частицы, а катион берётся из щёлочи — это цезий. Продукт Cs3[Cr(OH)6], вариант 2.
  4. Позиции Б и В: при сплавлении вода удаляется и получается безводная соль — метахромит, где на один атом хрома приходится два атома кислорода. Катион соответствует взятому щелочному металлу: с Cs2O выходит CsCrO2 (вариант 1), с KOH — KCrO2 (вариант 3).
  5. Позиция Г: карбонат калия при сплавлении играет роль основного реагента, а углекислый газ уходит. Катион снова калий, значит продукт — тот же метахромит KCrO2, вариант 3.
  6. Проверка: ни в одном продукте не появился «чужой» катион — где цезий, там цезиевые соли, где калий, там калиевые. В позициях В и Г цифра повторяется, потому что продукт один и тот же.
  7. Ответ: 2133.

Ответ: 2133

Официальное решение из банка ФИПИ

Установим соответствие. А) Cr (OH)₃ + CsOH (водн. р-р) 2. Cs₃ [ Cr (OH)₆ ]. Б) Cr (OH)₃ + Cs₂O→ сплавл. 1. CsCrO₂. В) Cr (OH)₃ + KOH→ сплавл. 3. KCrO₂. Г) Cr (OH)₃ + K₂CO₃→ сплавл. 3. KCrO₂. Ответ: 2133.

Разбор из банка: четыре оксида и их наборы реагентов
Установите соответствие между названиями оксидов и перечнем веществ, с которыми они могут взаимодействовать: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой. НАЗВАНИЕ ОКСИДА A) оксид кремния(IV); Б) оксид азота(IV); B) оксид бария; Г) оксид железа(II). ВЕЩЕСТВА 1. Al, HNO₃, СО; 2. FeO, СO₂, Н₂O; 3. С, КОН, HF (газ); 4. NaOH, Н₂O, СаО; 5. Н₂O, SO₃, Н₃РO₄; 6. Н₂O, HNO₃, Са (ОН)₂. Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам: A | Б | В | Г
Решение по шагам
  1. Даны четыре оксида: SiO2, NO2, BaO и Fe2O3. Для каждого нужно найти набор реагентов, с которыми он реагирует полностью.
  2. Оксид кремния (IV) — кислотный оксид, но в воде он не растворяется, поэтому набор с водой сразу исключаем. Зато он реагирует со щелочами, его восстанавливает углерод, а с фтороводородом получается летучий SiF4. Это набор 3.
  3. Оксид азота (IV) — кислотный оксид, он реагирует со щёлочью и с основным оксидом, а с водой диспропорционирует, давая сразу две кислоты. Это набор 4.
  4. Оксид бария — основный оксид щёлочноземельного металла, поэтому реагирует и с водой, и с кислотными оксидами, и с кислотами. Это набор 5.
  5. Оксид железа (II) — тоже основный оксид, значит растворяется в кислоте; кроме этого железо из него восстанавливают алюминий и оксид углерода (II). Это набор 1.
  6. Проверка: у каждого выбранного набора нет «лишнего» реагента — например, для SiO2 набор, где есть вода, не подошёл бы, хотя щёлочь в нём была бы уместна.
  7. Ответ: 3451.

Ответ: 3451

Официальное решение из банка ФИПИ

Установим соответствие. А) Оксид кремния (IV) — кислотный оксид, не растворимый в воде, поэтому для него характерны реакции с щелочами. Углерод — это восстановитель, способный восстановить оксид кремния (IV) до простого вещества. Фтористый водород реагирует с ним, образуя летучий фторид кремния. Б) Оксид азота (IV) — кислотный оксид, поэтому реагирует с щелочью, основным оксидом, водой. B) Оксид бария — основный оксид, соответствующий щелочи, поэтому реагирует с водой, кислотным оксидом и кислотой. Г) Оксид железа (II) как основный оксид реагирует с кислотой; алюминий и оксид углерода (II) восстанавливают железо из его оксида. Ответ: 3451.

Открыть раздел в тренажёре

← Все разделы курса по химии · Решать задания №7