Цепочка химических превращений (составление уравнений)
Задание 21 — это задание второй части ОГЭ высокого уровня сложности. Оно оценивается в 4 балла и проверяет знание химических свойств неорганических веществ и умение составлять уравнения реакций, включая ионные.
1. О задании 21
В задании 21 вам предлагается схема химических превращений из трёх последовательных стадий. Ваша задача:
- Написать три молекулярных уравнения реакций.
- Для одной из реакций (указанной в условии) составить сокращённое ионное уравнение.
Часто в схеме неизвестно одно из промежуточных веществ (обозначено буквой X или Y). Вам предстоит догадаться, что это за вещество, чтобы цепочка имела химический смысл.
2. Подбор реагентов
Для успешного решения необходимо помнить основные классы неорганических соединений и их связи (как из одного получить другое):
| Тип генетического ряда | Пример цепочки |
|---|---|
| Ряд металла | Металл → Основный оксид → Основание → Соль |
| Ряд неметалла | Неметалл → Кислотный оксид → Кислота → Соль |
| Ряд амфотерного металла | Металл → Амфотерный оксид → Амфотерный гидроксид → Соль |
Советы по подбору реагентов:
- Чтобы из основания получить оксид, необходимо его нагреть: Cu(OH)2 → CuO + H2O.
- Чтобы из оксида получить соль, добавьте соответствующую кислоту (для основных) или щёлочь (для кислотных).
- Чтобы из соли получить другую соль, нужно подобрать вторую растворимую соль так, чтобы образовался осадок.
- Если нужно восстановить металл из оксида, используют H2, C, CO или более активный металл (например, Al).
3. Сокращённые ионные уравнения
Второе требование задания — составить сокращённое ионное уравнение для одной из реакций. Напомним основные правила:
- На ионы расписываются только сильные электролиты: растворимые соли, сильные кислоты (например, HCl, H2SO4, HNO3) и щёлочи (растворимые основания: NaOH, KOH, Ba(OH)2).
- Не расписываются на ионы: осадки (↓), газы (↑), вода (H2O), слабые кислоты (H2S, H2CO3, H2SO3 - они обычно сразу распадаются на газ и воду) и нерастворимые основания.
- Простые вещества (например, Cu, Cl2) и оксиды (например, CuO, SO2) на ионы также не расписываются!
Внимание: В бланк ответов нужно переписать только сокращённое ионное уравнение. Полное ионное уравнение можно писать на черновике для себя. Обязательно указывайте заряды ионов правильно (например, Ba2+, а не Ba+2, так как второй вариант - это степень окисления)!
4. Алгоритм выполнения
- Внимательно изучите предложенную схему превращений.
- Определите неизвестное вещество X, если оно есть. Проанализируйте, из чего оно получается и во что превращается.
- Запишите три молекулярных уравнения. Обязательно расставьте коэффициенты! (Без коэффициентов запись считается схемой и не оценивается).
- Выберите указанную в условии реакцию и напишите для неё сокращённое ионное уравнение (с правильными зарядами ионов и максимально сокращёнными коэффициентами).
- Проверьте, не забыли ли вы указать особые условия протекания реакций, если они критичны (например, температура).
5. Разбор типовых заданий
Давайте подробно разберем несколько примеров из реальных вариантов ОГЭ.
Пример 1: Схема с железом
Дана схема превращений:
Fe → FeCl2 → X → FeSO4
Напишите молекулярные уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить указанные превращения. Для второго превращения составьте сокращённое ионное уравнение.
Разбор и решение:
Реакция 1: Переход Fe → FeCl2. Железо реагирует с соляной кислотой с выделением водорода. (Внимание: реакция железа с газообразным хлором даст FeCl3, поэтому берем именно HCl!)
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑
Реакция 2: Переход FeCl2 → X. Нам нужно из соли получить вещество X, которое затем сможет стать сульфатом железа(II). Проще всего в качестве X выбрать нерастворимое основание. Добавляем любую щелочь (например, NaOH). Значит, X — это Fe(OH)2.
FeCl2 + 2NaOH → Fe(OH)2↓ + 2NaCl
Реакция 3: Переход Fe(OH)2 → FeSO4. Нерастворимое основание растворяем в серной кислоте (реакция нейтрализации).
Fe(OH)2 + H2SO4 → FeSO4 + 2H2O
Сокращенное ионное уравнение для второй реакции:
Полное (на черновике): Fe2+ + 2Cl− + 2Na+ + 2OH− → Fe(OH)2↓ + 2Na+ + 2Cl−
В чистовик пишем сокращенное:
Fe2+ + 2OH− → Fe(OH)2↓
Пример 2: Схема с медью
Дана схема превращений:
Cu(NO3)2 → Cu(OH)2 → X → CuCl2
Напишите молекулярные уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить указанные превращения. Для первого превращения составьте сокращённое ионное уравнение.
Разбор и решение:
Реакция 1: Cu(NO3)2 → Cu(OH)2. Из растворимой соли получаем нерастворимое основание (осадок) добавлением щелочи.
Cu(NO3)2 + 2KOH → Cu(OH)2↓ + 2KNO3
Реакция 2: Cu(OH)2 → X. При нагревании нерастворимые основания разлагаются на оксид и воду. Следовательно, X = CuO.
Cu(OH)2 → CuO + H2O (реакция идет при нагревании)
Реакция 3: CuO → CuCl2. Основный оксид переводим в соль с помощью кислоты.
CuO + 2HCl → CuCl2 + H2O
Сокращенное ионное уравнение для первой реакции:
Cu2+ + 2NO3− + 2K+ + 2OH− → Cu(OH)2↓ + 2K+ + 2NO3−
Убираем ионы, которые не изменились, и получаем:
Cu2+ + 2OH− → Cu(OH)2↓