ЕГЭ-11

Занятия по подготовке к ЕГЭ - понедельник 15.15 каб.23

Задание 32.

Пример 1: Продукт взаимодействия лития с азотом обработали водой. Полученный газ пропустили через раствор серной кислоты до прекращения химических реакций. Полученный раствор обработали хлоридом бария. Раствор профильтровали, а фильтрат смешали с раствором нитрита натрия и нагрели.

Решение:

1. Литий реагирует с азотом при комнатной температуре, образуя твёрдый нитрид лития:
   6Li + N₂ = 2Li₃N
2. При взаимодействии нитридов с водой образуется аммиак:
   Li₃N + 3H₂O = 3LiOH + NH₃
3. Аммиак реагирует с кислотами, образуя средние и кислые соли. Слова в тексте «до прекращения химических реакций» означают, что образуется средняя соль, ведь первоначально получившаяся кислая соль далее будет взаимодействовать с аммиаком и в итоге в растворе будет сульфат аммония:
   2NH₃ + H₂SO₄ = (NH₄)₂SO₄
4. Обменная реакция между сульфатом аммония и хлоридом бария протекает с образованием осадка сульфата бария:
   (NH₄)₂SO₄ + BaCl₂ = BaSO₄ + 2NH₄Cl
5. После удаления осадка фильтрат содержит хлорид аммония, при взаимодействии которого с раствором нитрита натрия выделяется азот, причём эта реакция идёт уже при 85 градусах:

NH4Cl + NaNO2	t°	N2 + 2H2O + NaCl
	→

Пример 2: Навеску алюминия растворили в разбавленной азотной кислоте, при этом выделялось газообразное простое вещество. К полученному раствору добавили карбонат натрия до полного прекращения выделения газа. Выпавший осадок отфильтровали и прокалили, фильтрат упарили, полученный твёрдый остаток сплавили с хлоридом аммония. Выделившийся газ смешали с аммиаком и нагрели полученную смесь.

Решение:

1. Алюминий окисляется азотной кислотой, образуя нитрат алюминия. А вот продукт восстановления азота может быть разным, в зависимости от концентрации кислоты. Но надо помнить, что при взаимодействии азотной кислоты с металлами не выделяется водород! Поэтому простым веществом может быть только азот:
   10Al + 36HNO₃ = 10Al(NO₃)₃ + 3N₂ + 18H₂O

Al0 − 3e = Al3+	|	10
2N+5 + 10e = N20		3

2. Если к раствору нитрата алюминия добавить карбонат натрия, то идёт процесс взаимного гидролиза (карбонат алюминия не существует в водном растворе, поэтому катион алюминия и карбонат-анион взаимодействуют с водой). Образуется осадок гидроксида алюминия и выделяется углекислый газ:
   2Al(NO₃)₃ + 3Na₂CO₃ + 3H₂O = 2Al(OH)₃↓ + 3CO₂↑ + 6NaNO₃
3. Осадок — гидроксид алюминия, при нагревании разлагается на оксид и воду:

2Al(OH)3	t°	Al2O3 + 3H2O
	→

4. В растворе остался нитрат натрия. При его сплавлении с солями аммония идёт окислительно-восстановительная реакция и выделяется оксид азота (I) (такой же процесс происходит при прокаливании нитрата аммония):
   NaNO₃ + NH₄Cl = N₂O + 2H₂O + NaCl
5. Оксид азота (I) — является активным окислителем, реагирует с восстановителями, образуя азот:
   3N₂O + 2NH₃ = 4N₂ + 3H₂O

Пример 3: Оксид алюминия сплавили с карбонатом натрия, полученное твёрдое вещество растворили в воде. Через полученный раствор пропускали сернистый газ до полного прекращения взаимодействия. Выпавший осадок отфильтровали, а к профильтрованному раствору прибавили бромную воду. Полученный раствор нейтрализовали гидроксидом натрия.

Решение:

1. Оксид алюминия — амфотерный оксид, при сплавлении со щелочами или карбонатами щелочных металлов образует алюминаты:
   Al₂O₃ + Na₂CO₃ = 2NaAlO₂ + CO₂
2. Алюминат натрия при растворении в воде образует гидроксокомплекс:
   NaAlO₂ + 2H₂O = Na[Al(OH)₄]
3. Растворы гидроксокомплексов реагируют с кислотами и кислотными оксидами в растворе, образуя соли. Однако, сульфит алюминия в водном растворе не существует, поэтому будет выпадать осадок гидроксида алюминия. Обратите внимание, что в реакции получится кислая соль — гидросульфит калия:
   Na[Al(OH)₄] + SO₂ = NaHSO₃ + Al(OH)₃
4. Гидросульфит калия является восстановителем и окисляется бромной водой до гидросульфата:
   NaHSO₃ + Br₂ + H₂O = NaHSO₄ + 2HBr
5. Полученный раствор содержит гидросульфат калия и бромоводородную кислоту. При добавлении щелочи нужно учесть взаимодействие с ней обоих веществ:

NaHSO₄ + NaOH = Na₂SO₄ + H₂O
HBr + NaOH = NaBr + H₂O

Пример 4: Сульфид цинка обработали раствором соляной кислоты, полученный газ пропустили через избыток раствора гидроксида натрия, затем добавили раствор хлорида железа (II). Полученный осадок подвергли обжигу. Полученный газ смешали с кислородом и пропустили над катализатором.

Решение:

1. Сульфид цинка реагирует с соляной кислотой, при этом выделяется газ — сероводород:
   ZnS + HCl = ZnCl₂ + H₂S
2. Сероводород — в водном растворе реагирует со щелочами, образуя кислые и средние соли. Поскольку в задании говорится про избыток гидроксида натрия, следовательно, образуется средняя соль — сульфид натрия:
   H₂S + NaOH = Na₂S + H₂O
3. Сульфид натрия реагирует с хлоридом двухвалентного железа, образуется осадок сульфида железа (II):
   Na₂S + FeCl₂ = FeS + NaCl
4. Обжиг — это взаимодействие твёрдых веществ с кислородом при высокой температуре. При обжиге сульфидов выделяется сернистый газ и образуется оксид железа (III):
   FeS + O₂ = Fe₂O₃ + SO₂
5. Сернистый газ реагирует с кислородом в присутствии катализатора, образуя серный ангидрид:
   SO₂ + O₂ = SO₃

Пример 5: Оксид кремния прокалили с большим избытком магния. Полученную смесь веществ обработали водой. При этом выделился газ, который сожгли в кислороде. Твёрдый продукт сжигания растворили в концентрированном растворе гидроксида цезия. К полученному раствору добавили соляную кислоту.

Решение:

1. При восстановлении оксида кремния магнием образуется кремний, который реагирует с избытком магния. При этом получается силицид магния:

SiO₂ + Mg = MgO + Si
Si + Mg = Mg₂Si

Можно записать при большом избытке магния суммарное уравнение реакции:
SiO₂ + Mg = MgO + Mg₂Si

2. При растворении в воде полученной смеси растворяется силицид магния, образуется гидроксид магния и силан (окисд магния реагирует с водой только при кипячении):
   Mg₂Si + H₂O = Mg(OH)₂ + SiH₄
3. Силан при сгорании образует оксид кремния:
   SiH₄ + O₂ = SiO₂ + H₂O
4. Оксид кремния — кислотный оксид, он реагирует со щелочами, образуя силикаты:
   SiO₂ + CsOH = Cs₂SiO₃ + H₂O

5. При действии на растворы силикатов кислот, более сильных, чем кремниевая, она выделяется в виде осадка:
   Cs₂SiO₃ + HCl = CsCl + H₂SiO₃