А
Химия·11 класскод 2.8·12 мин

Неорганические цепочки превращений: задание 32

Четыре уравнения по текстовому описанию эксперимента с обязательным указанием условий и продуктов, соответствующих концентрации реагента.

Тренировать тему

Задание 32 — это текст-описание эксперимента, из которого нужно извлечь четыре уравнения реакций. Каждое уравнение оценивается отдельно в 1 балл, максимум 4. Балл снимают за неверный продукт, за пропущенное условие и за нерасставленные коэффициенты, даже если химическая суть верна.

Что читать в тексте условия

Ключевые слова задают продукт: «концентрированная» и «разбавленная» кислота дают разные продукты восстановления; «прокалили» и «при нагревании» означают t°; «избыток» и «недостаток» щёлочи определяют, получится гидроксид или комплексная соль; «раствор» и «расплав» щёлочи дают тетрагидроксоалюминат или метаалюминат соответственно.

Цепочка меди: от металла к гидроксиду
Cu + 4HNO3(конц) = Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O
концентрированная азотная кислота даёт бурый NO2, водород не выделяется
2Cu(NO3)2 →t° 2CuO + 4NO2↑ + O2↑
разложение нитрата металла средней активности, условие t° обязательно
CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O
основный оксид растворяется в кислоте
CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2↓ + Na2SO4
голубой осадок, знак ↓ обязателен
Типовая цепочка задания 32, разложенная по шагам с условиями.

Связки, которые встречаются чаще всего

ЗадачаРеагент и условиеРезультат
Металл → сольразбавленная HCl (металл до H)соль + H2↑
Cu, Ag → сольконц. HNO3 или конц. H2SO4соль + NO2 или SO2, без H2
Нитрат → оксидпрокаливание, t°оксид + NO2 + O2 (для металлов между Mg и Cu)
Оксид амфотерный → комплексраствор NaOHNa2[Zn(OH)4], Na[Al(OH)4]
Оксид амфотерный → метасольсплавление с NaOH, t°NaAlO2, Na2ZnO2 + H2O
Соль → нерастворимое основаниераствор щёлочи в недостаткеосадок гидроксида
Сульфид → оксидобжиг в O2, t°оксид металла + SO2
Условия, без которых балл не ставят

Над стрелкой обязательно указывают: t° для разложения и сплавления, «электролиз» для электрохимических процессов, катализатор для контактного окисления SO2 и синтеза аммиака, hν для радикального хлорирования, концентрацию кислоты, если от неё зависит продукт. Знаки ↓ и ↑ ставятся у осадков и газов. Уравнение без коэффициентов считается незавершённым.

Что делать с амфотерным гидроксидом
Al(OH)3 (или Zn(OH)2)
+ кислота
Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O — ведёт себя как основание
+ раствор щёлочи
Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4] — комплексная соль
+ щёлочь, сплавление t°
Al(OH)3 + NaOH →t° NaAlO2 + 2H2O — метаалюминат
Три разных продукта в зависимости от реагента и условий — самое частое место потери балла.
Азотная кислота: концентрированная и разбавленная
Концентрированная HNO3
  • ·С Cu, Ag, Hg даёт NO2 — бурый газ
  • ·Пассивирует Fe, Al, Cr на холоду
  • ·Водород не выделяется никогда
  • ·Cu + 4HNO3 = Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O
Разбавленная HNO3
  • ·С малоактивными металлами даёт NO
  • ·С активными металлами — N2O, N2 или NH4NO3
  • ·Водород не выделяется
  • ·3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O
Продукт восстановления азота определяется концентрацией кислоты и активностью металла.
Задание 32 ЕГЭ. Разбор

Условие: медь растворили в концентрированной азотной кислоте. Полученный раствор упарили и прокалили. Твёрдый остаток растворили в разбавленной серной кислоте. К полученному раствору добавили раствор гидроксида натрия. Напишите уравнения четырёх описанных реакций. Решение. 1) Cu + 4HNO3(конц) = Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O. 2) 2Cu(NO3)2 →t° 2CuO + 4NO2↑ + O2↑. 3) CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O. 4) CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2↓ + Na2SO4. У первого уравнения указана концентрация, у второго — условие t°, у четвёртого — знак осадка. Все коэффициенты расставлены.

Ловушка ФИПИ: водород с азотной кислотой и разложение нитратов

Первая ошибка стоимостью в балл: записать Cu + HNO3 = Cu(NO3)2 + H2↑. Азотная кислота любой концентрации водород с металлами не даёт — восстанавливается азот, а не водород. Вторая: универсально писать разложение нитрата как «нитрит + кислород». Так разлагаются только нитраты щелочных и щёлочноземельных металлов; нитраты металлов от Mg до Cu дают оксид, NO2 и O2, а нитраты серебра и ртути — сам металл. Третья: получая амфотерный гидроксид, приливать избыток щёлочи — осадок растворится, и в тексте решения надо оговорить недостаток. Четвёртая: пропустить t° над стрелкой в реакции прокаливания.

Контроль каждого из четырёх уравнений
  • Из текста извлечены все ключевые слова: концентрация, нагревание, избыток, раствор или расплав
  • Продукт восстановления кислоты соответствует её концентрации и активности металла
  • Разложение нитрата выбрано по положению металла в ряду активности
  • Указаны условия над стрелкой: t°, кат., электролиз, hν
  • Расставлены коэффициенты и знаки ↓ и ↑
  • Продукт каждого шага действительно является исходным веществом следующего