С какими веществами реагирует раствор гидроксида натрия?

Оксид углерода(IV)

Гидроксид алюминия

Какие продукты образуются при нагревании нитрата калия?

Нитрит калия и кислород

Оксид калия, оксид азота(IV) и кислород

Калий, оксид азота(IV) и кислород

Оксид калия и азот

Основы неорганической химии (повторение)

Что нужно знать до

Если что-то из этого забылось, начни оттуда — так будет понятнее.

Химические реакции (повторение)

Коротко о главном

Все неорганические вещества связаны между собой: металл превращается в основный оксид, затем в основание, неметалл — в кислотный оксид и кислоту, а встречаются оба ряда в соли. Зная, с чем реагирует каждый класс, можно предсказать почти любую реакцию из ОГЭ.

\text{металл} \rightarrow \text{основный оксид} \rightarrow \text{основание} \rightarrow \text{соль} \leftarrow \text{кислота} \leftarrow \text{кислотный оксид} \leftarrow \text{неметалл}

Подробное объяснение

Представьте, что вы перед экзаменом открываете задание: «Реагирует ли сульфат меди с нитратом цинка?» Учить наизусть тысячи реакций не нужно. Достаточно знать характер вещества — металл это или неметалл, оксид какого типа, кислота или основание — и несколько правил.

Простые вещества

Металлы — восстановители. Их активность показывает ряд напряжений: чем левее металл, тем он активнее.

С неметаллами реагируют почти все металлы: $\mathrm{2Fe + 3Cl_2 \rightarrow 2FeCl_3}$ .
С водой при обычных условиях — щелочные и щелочноземельные металлы, получаются щёлочь и водород.
С кислотами (кроме азотной и концентрированной серной) — только металлы до водорода: выделяется $\mathrm{H_2}$ .
С растворами солей — более активный металл вытесняет менее активный: $\mathrm{Fe + CuSO_4 \rightarrow FeSO_4 + Cu}$ .
Алюминий и цинк реагируют и со щелочами — это амфотерные металлы.

Неметаллы — чаще окислители. Они реагируют с металлами, с кислородом и водородом, более активный галоген вытесняет менее активный из соли: $\mathrm{Cl_2 + 2KBr \rightarrow 2KCl + Br_2}$ .

Оксиды

Основные ( $\mathrm{Na_2O}$ , $\mathrm{CaO}$ , $\mathrm{CuO}$ ) реагируют с кислотами и кислотными оксидами. С водой — только оксиды щелочных и щелочноземельных металлов.
Кислотные ( $\mathrm{CO_2}$ , $\mathrm{SO_3}$ , $\mathrm{P_2O_5}$ ) реагируют со щелочами и основными оксидами, большинство — с водой ( $\mathrm{SiO_2}$ — нет).
Амфотерные ( $\mathrm{ZnO}$ , $\mathrm{Al_2O_3}$ ) реагируют и с кислотами, и со щелочами, а с водой — нет.

Основания, кислоты, соли

Щёлочи реагируют с кислотами, кислотными оксидами, амфотерными оксидами и гидроксидами, с растворами солей — если выпадает осадок или выделяется аммиак. Нерастворимые основания реагируют только с кислотами и разлагаются при нагревании: $\mathrm{Cu(OH)_2 \rightarrow CuO + H_2O}$ .

Кислоты реагируют с металлами до водорода, основными и амфотерными оксидами, основаниями, солями. Азотная и концентрированная серная кислоты — окислители: водород с металлами они не выделяют.

Соли в растворе реагируют с металлами (более активными), щелочами, кислотами и другими солями. Обменная реакция идёт, только если образуется осадок, газ или вода — это главное правило задач «возможна ли реакция». При нагревании многие соли разлагаются: карбонаты — на оксид и $\mathrm{CO_2}$ , нитраты — по-разному в зависимости от активности металла.

Генетические ряды

Цепочки превращений в ОГЭ почти всегда строятся по генетическим рядам — металла ( $\mathrm{Ca \rightarrow CaO \rightarrow Ca(OH)_2}$ ) и неметалла ( $\mathrm{P \rightarrow P_2O_5 \rightarrow H_3PO_4}$ ). Вещества соседних рядов реагируют между собой и дают соль.

Два ряда превращений: Ca → CaO → Ca(OH)₂ и P → P₂O₅ → H₃PO₄. Пунктир соединяет оксиды и гидроксиды двух рядов, оба ряда сходятся в соли Ca₃(PO₄)₂. — Вещества ряда металла реагируют с веществами ряда неметалла, и оба ряда приводят к соли.

Качественные реакции

Ионы узнают по заметному признаку: $\mathrm{SO_4^{2-}}$ — белый осадок с $\mathrm{Ba^{2+}}$ ; $\mathrm{Cl^-}$ — белый творожистый осадок с $\mathrm{Ag^+}$ ; $\mathrm{CO_3^{2-}}$ — газ с кислотой; $\mathrm{Cu^{2+}}$ — голубой осадок со щёлочью; $\mathrm{Fe^{3+}}$ — бурый осадок со щёлочью; $\mathrm{NH_4^+}$ — запах аммиака при нагревании со щёлочью. $\mathrm{CO_2}$ мутит известковую воду, кислород зажигает тлеющую лучинку.

Как решать задачи

Определите класс каждого вещества и его характер (основный, кислотный, амфотерный; активность металла).
Проверьте, по какому правилу может идти реакция; для обмена — будет ли осадок, газ или вода.
Запишите уравнение и расставьте коэффициенты, проверьте число атомов.
В расчётной задаче найдите массу чистого вещества ( $m = m_{\text{р-ра}} \cdot w$ ), затем количество вещества $$n = m/M$$ или $$n = V/V_m$$ .
Перейдите к искомому веществу по коэффициентам уравнения и найдите его массу или объём.

Разобранные примеры

База

Цепочка превращений серы

Условие

Напишите уравнения реакций для цепочки S → SO₂ → SO₃ → H₂SO₄ → BaSO₄.

Решение

\mathrm{S + O_2 \xrightarrow{t} SO_2}

\mathrm{2SO_2 + O_2 \xrightarrow{t,\ \text{кат.}} 2SO_3}

\mathrm{SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4}

\mathrm{H_2SO_4 + BaCl_2 \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2HCl}

Это генетический ряд неметалла: простое вещество, оксиды, кислота, соль.

Ответ: S + O₂ → SO₂; 2SO₂ + O₂ → 2SO₃; SO₃ + H₂O → H₂SO₄; H₂SO₄ + BaCl₂ → BaSO₄↓ + 2HCl

Средний

Масса осадка по раствору

Условие

К 50 г раствора хлорида натрия с массовой долей 11,7 % добавили избыток раствора нитрата серебра. Какая масса осадка образовалась?

Дано

$m_{\text{р-ра}} = 50$ г
$w(\mathrm{NaCl}) = 11{,}7\,\%$

Найти

$m(\mathrm{AgCl})$

Решение

\mathrm{NaCl + AgNO_3 \rightarrow AgCl\downarrow + NaNO_3}

$m(\mathrm{NaCl}) = 50 \cdot 0{,}117 = 5{,}85$ г; $n(\mathrm{NaCl}) = \dfrac{5{,}85}{58{,}5} = 0{,}1$ моль.

По уравнению $n(\mathrm{AgCl}) = n(\mathrm{NaCl}) = 0{,}1$ моль; $M(\mathrm{AgCl}) = 108 + 35{,}5 = 143{,}5$ г/моль.

$m(\mathrm{AgCl}) = 0{,}1 \cdot 143{,}5 = 14{,}35$ г.

Ответ: 14,35 г

Сложный

Определяем растворы одним реактивом

Условие

В трёх пробирках находятся растворы хлорида аммония, хлорида железа(III) и карбоната натрия. Как распознать их с помощью одного реактива?

Решение

Берём раствор щёлочи $\mathrm{NaOH}$ и добавляем в каждую пробирку.

Бурый осадок — хлорид железа(III): $\mathrm{Fe^{3+} + 3OH^- \rightarrow Fe(OH)_3\downarrow}$
Видимых изменений нет, но при нагревании появляется запах аммиака, влажная лакмусовая бумажка синеет — хлорид аммония: $\mathrm{NH_4^+ + OH^- \xrightarrow{t} NH_3\uparrow + H_2O}$
Никаких изменений и при нагревании — карбонат натрия.

Ответ: Раствором NaOH: бурый осадок — FeCl₃, запах аммиака при нагревании — NH₄Cl, без изменений — Na₂CO₃

Типичные ошибки

Пишут, что медь вытесняет водород из соляной кислоты

Почему неверно

Медь стоит в ряду напряжений после водорода и не может его вытеснить. Запись $\mathrm{Cu + 2HCl \rightarrow CuCl_2 + H_2}$ — неверная.

Как правильно

Перед записью реакции металла с кислотой найдите металл в ряду напряжений. Медь, серебро, ртуть, золото с соляной и разбавленной серной кислотами не реагируют. С азотной и концентрированной серной медь реагирует, но выделяется не водород, а $\mathrm{NO_2}$ , $\mathrm{NO}$ или $\mathrm{SO_2}$ .

Считают, что натрий вытесняет медь из раствора её соли

Почему неверно

Натрий активнее меди, но в растворе он прежде всего реагирует с водой. Получаются щёлочь и водород, а щёлочь уже осаждает $\mathrm{Cu(OH)_2}$ — металлическая медь не выделяется.

Как правильно

Правило вытеснения металлов из растворов солей применяют только к металлам, которые не реагируют с водой (от магния и правее). Для натрия пишут две реакции: $\mathrm{2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2\uparrow}$ и $\mathrm{CuSO_4 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + Na_2SO_4}$ .

В расчёт подставляют массу раствора вместо массы вещества

Почему неверно

В реакцию вступает только растворённое вещество, вода в растворе в ней не участвует. Если поделить на молярную массу всю массу раствора, ответ получится в несколько раз больше.

Как правильно

Сначала найдите массу вещества: $m = m_{\text{р-ра}} \cdot w$ (массовую долю — в долях единицы, 10 % = 0,1). Только потом считайте количество вещества.

Проверь себя

Ответь на вопросы — после каждого ответа появится пояснение.

Проверь себя по всему разделу

Задачи для тренировки

От простых к сложным. Подсказку, решение и ответ открывай, только когда попробовал сам.

База Задача 1

Какая масса углекислого газа выделится при полном разложении 10 г карбоната кальция?

Подсказка

Уравнение CaCO₃ → CaO + CO₂; из 1 моль карбоната получается 1 моль газа.

Решение

Дано

$m(\mathrm{CaCO_3}) = 10$ г

Найти

$m(\mathrm{CO_2})$

\mathrm{CaCO_3 \xrightarrow{t} CaO + CO_2\uparrow}

$n(\mathrm{CaCO_3}) = \dfrac{10}{100} = 0{,}1$ моль, $n(\mathrm{CO_2}) = 0{,}1$ моль.

$m(\mathrm{CO_2}) = 0{,}1 \cdot 44 = 4{,}4$ г.

Ответ

4,4 г

База Задача 2

С какими из веществ реагирует разбавленная соляная кислота: медь, цинк, оксид меди(II), углекислый газ, гидроксид натрия, нитрат серебра? Напишите уравнения возможных реакций.

Подсказка

Кислота реагирует с металлами до водорода, основными оксидами, основаниями и солями, если образуется осадок или газ.

Решение

Медь стоит после водорода — не реагирует. $\mathrm{CO_2}$ — кислотный оксид, с кислотой не реагирует. Остальные реакции идут:

\mathrm{Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2\uparrow}

\mathrm{CuO + 2HCl \rightarrow CuCl_2 + H_2O}

\mathrm{NaOH + HCl \rightarrow NaCl + H_2O}

\mathrm{AgNO_3 + HCl \rightarrow AgCl\downarrow + HNO_3}

Ответ

С цинком, оксидом меди(II), гидроксидом натрия и нитратом серебра

Средний Задача 3

Напишите уравнения превращений: Ca → CaO → Ca(OH)₂ → CaCO₃ → CaCl₂.

Подсказка

Это генетический ряд металла; последний шаг — карбонат с сильной кислотой.

Решение

\mathrm{2Ca + O_2 \rightarrow 2CaO}

\mathrm{CaO + H_2O \rightarrow Ca(OH)_2}

\mathrm{Ca(OH)_2 + CO_2 \rightarrow CaCO_3\downarrow + H_2O}

\mathrm{CaCO_3 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + H_2O + CO_2\uparrow}

Ответ

2Ca + O₂ → 2CaO; CaO + H₂O → Ca(OH)₂; Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃↓ + H₂O; CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂↑

Средний Задача 4

Какой объём водорода (н. у.) выделится при растворении 6,5 г цинка в избытке соляной кислоты?

Подсказка

n(Zn) = n(H₂), объём газа V = n · 22,4 л/моль.

Решение

Дано

$m(\mathrm{Zn}) = 6{,}5$ г

Найти

$V(\mathrm{H_2})$

\mathrm{Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2\uparrow}

$n(\mathrm{Zn}) = \dfrac{6{,}5}{65} = 0{,}1$ моль, $n(\mathrm{H_2}) = 0{,}1$ моль.

$V(\mathrm{H_2}) = 0{,}1 \cdot 22{,}4 = 2{,}24$ л.

Ответ

2,24 л

Сложный Задача 5

К 200 г раствора хлорида бария с массовой долей 5,2 % добавили избыток серной кислоты. Найдите массу осадка.

Подсказка

Сначала найдите массу хлорида бария в растворе, M(BaCl₂) = 208 г/моль, M(BaSO₄) = 233 г/моль.

Решение

Дано

$m_{\text{р-ра}} = 200$ г
$w(\mathrm{BaCl_2}) = 5{,}2\,\%$

Найти

$m(\mathrm{BaSO_4})$

\mathrm{BaCl_2 + H_2SO_4 \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2HCl}

$m(\mathrm{BaCl_2}) = 200 \cdot 0{,}052 = 10{,}4$ г; $n = \dfrac{10{,}4}{208} = 0{,}05$ моль.

$n(\mathrm{BaSO_4}) = 0{,}05$ моль; $m = 0{,}05 \cdot 233 = 11{,}65$ г.

Ответ

11,65 г

Сложный Задача 6

В трёх пробирках без подписей — растворы хлорида натрия, карбоната натрия и сульфата натрия. Как с помощью двух реактивов определить каждый раствор? Напишите сокращённые ионные уравнения.

Подсказка

Карбонат выдаёт себя газом с кислотой, сульфат — белым осадком с ионами бария.

Решение

Во все пробирки добавляем соляную кислоту. Где бурно выделяется газ — карбонат натрия: $\mathrm{CO_3^{2-} + 2H^+ \rightarrow H_2O + CO_2\uparrow}$
В две оставшиеся пробирки (новые порции растворов) добавляем раствор хлорида бария. Белый осадок — сульфат натрия: $\mathrm{Ba^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4\downarrow}$
Где изменений нет — хлорид натрия. Для подтверждения можно добавить нитрат серебра: выпадет белый творожистый осадок $\mathrm{AgCl}$ .

Ответ

HCl — газ в пробирке с Na₂CO₃; BaCl₂ — белый осадок с Na₂SO₄; в третьей — NaCl

Для родителя

Как объяснить за 5 минут. Нарисуйте две «лестницы»: слева металл → основный оксид → основание, справа неметалл → кислотный оксид → кислота. Внизу обе лестницы сходятся в соль. Объясните, что «левые» вещества реагируют с «правыми», а вещества одной лестницы между собой обычно нет. Дома можно показать признак реакции обмена: капните уксус на пищевую соду — выделится углекислый газ.

Вопросы для проверки понимания: 1) Почему цинк реагирует с соляной кислотой, а медь — нет? 2) Когда реакция между двумя солями в растворе возможна? 3) Как узнать, что в пробирке сульфат, а не хлорид?

На что обратить внимание. В ОГЭ много заданий «выберите вещество, которое реагирует с…» — ребёнок должен сначала назвать класс и характер вещества, а не угадывать. В расчётных задачах проверьте, что он находит массу вещества в растворе и расставляет коэффициенты до счёта.

Где в учебниках

Учебник	Параграф	Упражнения
Химия. 9 класс (Габриелян, Остроумов, Сладков)	§ 41	1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12