Разбор и решение задания
Cтроение атома и электронные оболочки:
Первое задание в ОГЭ по химии проверяет знания в области строения атома и строения электронных оболочек атомов первых 20 элементов Периодической системы Менделеева. Поэтому для успешного решения первого задания нам потребуются знания в этой области. Что же нам необходимо знать?
Все атомы состоят из ядра и электронной оболочки. Ядро поэтому так и называется, так как оно расположено в самом центре и очень-очень маленькое. Ядро заряжено положительно. Положительный заряд ядру придают протоны - положительно заряженные элементарные частицы. Один протон несет в себе заряд +1. Таким образом, сколько в ядре протонов, таков и заряд ядра. Заряд ядра, а следовательно и количество протонов показывает нам порядковый номер элемента в таблице Менделеева. Если порядковый номер 2, то заряд ядра равен двум - это ядро гелия - второго элемента в периодической таблице.
Порядковый номер элемента показывает также и количество электронов в электронной оболочке. Электронная оболочка окружает ядро и компенсирует положительный заряд ядра отрицательными зарядами электронов. Более того, электронная оболочка обуславливает протекания всех химических реакций - именно изменение состава электронной оболочки и её конфигураций объясняет природу химических реакций. Как и ядро, оболочка состоит из элементарных частиц - электронов. Электроны, в отличии от протонов, несут заряд -1 - электронная оболочка заряжена отрицательно. Но кроме этого, есть еще одно важное отличие электрона от протона - протон имеет вес 1, а электрон не имеет веса (на самом деле это не так, но для решения задач нам не понадобятся знания о массах элементарных частиц).
Суммарный заряд атома нейтрален, отсюда следует, что количество протонов равно количеству электронов.
Электроны в оболочке расположены упорядочено - слоями. Количество слое определяет номер периода в периодической таблице.
Число слоев определяется номер периода, в котором стоит элемент.
В первом периоде может быть максимально два электрона, во втором - восемь, в третьем - восемь. Заполнение электронных оболочек первых трех периодов идет постепенно - сначала полностью заполняется первый, потом полностью второй и третий.
Число свободных неспаренных электронов определяется по формуле 8-n, где n – номер группы, в которой стоит химический элемент.
На этом теоретический экскурс окончен и мы можем приступить к разбору типовых заданий.
В атоме калия распределение электронов по электронным слоям соответствует ряду чисел:
2; 8; 6; 38; 8; 2; 22; 8; 12; 8; 8; 1
Так как элемент калий стоит в 4-м периоде, в главной подгруппе 1-ой группе, его порядковый номер 19. Следовательно, 19 электронов распределены по 4-м слоям. На первом слое 2 электрона, на втором 8, на третьем восемь, и на четвертый остается один, значит схема строения:
2; 8; 8; 1
Ответ: 4
Сколько электронов содержит атом алюминия?
2713143
У алюминия порядковый номер 13, а значит и электронов у него 13.
Ответ: 2
Число протонов в атоме равно
числу электроновотносительной атомной массечислу нейтроновзаполненных электронных слоев
Из вышеизложенного мною материала количество протонов равно количеству электронов.
Ответ: 1
Число заполняющихся электронных слоёв в атоме равно
порядковому номеру элементаномеру группызаряду ядра атоманомеру периода
Число заполняющихся электронных слоев равно номеру периода.
Ответ: 4
Для элементов главных подгрупп число электронов во внешнем электронном слое атома равно
числу нейтроновномеру периодазаряду ядра атоманомеру группы
В главных подгруппах (знаки элементов стоят слева в ячейке таблицы) число электронов во внешнем слое равно номеру группы.
Ответ: 4
Атомы азота и фтора имеют одинаковое
значение радиусов атомовзначение зарядов ядер атомовчисло электронов во внешнем электронном слоечисло заполненных электронных слоёв
Так как азот и фтор стоят в одном периоде, значит у них одинаковое число электронных слоев. К слову, не бывает разных элементов с одинаковыми радиусами атомов, значениями зарядов ядер.
Ответ: 4
Атомы углерода и кремния имеют одинаковое
число нейтронов в ядре атомазначение относительной атомной массычисло протонов в ядре атомачисло валентных электронов
Так как углерод и кремний находятся в одной группе (четвертой), то у них одинаковое число валентных электронов.
Ответ: 4
Схема распределения электронов по электронным слоям 2, 8, 7 соответствует атому
хлорафторакислородасеры
Суммарное число электронов:
2 + 8 + 7 = 17
Находим 17 элемент - это хлор.
Ответ: 1
№2
Закономерности в таблице Д.И. Менделеева
Второе задание проверяет наши с вами знания о закономерностях в таблице Менделеева. Будь то зависимость радиусов атомов в периоде или группе, увеличение или уменьшение электроотрицательности, высших степеней окисления и других физических и химических параметров - все это отражается во втором вопросе ОГЭ. Итак, приступим к рассмотрению этих свойств.
Физический смысл порядкового номера:
порядковый номер равен числу протонов и электронов и заряду ядра
Физический смысл номера периода:
номер периода равен числу заполняемых электронных слоёв
Физический смысл номера группы:
номер главной подгруппы равен числу электронов на внешнем слое (валентных электронов)
В периоде слева направо ⇒
Увеличивается:
Заряд ядра атомаЭлектротрицательностьНеметаллические свойстваЧисло валентных электроновВысшая степень окисленияКислотные свойства гидроксидов, образованные элементамиНе меняется число электронных слоев
Уменьшается:
Радиус атомаЛегкость отдачи электронаМеталлические свойстваОсновные свойства гидроксидов, образованные элементами
Основные свойства соединений (оксидов, гидроксидов) уменьшаются, сменяются амфотерными, кислотные свойства (оксидов, кислородных кислот) увеличиваются.
В группе сверху вниз ⇓
Увеличивается:
Заряд ядра атома;Радиус атомаЛегкость отдачи электронаМеталлические свойстваОсновные свойства гидроксидов, образованные элементамиЧисло электронных слоев
Основные свойства соединений (оксидов, гидроксидов) увеличиваются, кислотные свойства соединений (оксидов, кислородных кислот) уменьшаются;
Кислотные свойства бескислородных кислот увеличиваются.
Уменьшается:
ЭлектроотрицательностьНеметаллические свойстваКислотные свойства соединений (оксидов, кислородных кислот) уменьшаются
Не меняется число валентных электронов и степень окисления химических элементов в одной группе.
Теперь можно рассмотреть типовые задания.
В ряду химичeских элементов Si – P – S
Увеличивается число валентных электронов в атомахУменьшается число валентных электронов в атомахУменьшается число протонов в ядрах атомовУвеличиваются радиусы атомов
Решение: смотрим в периодическую систему элементов - элементы стоят в 3-м периоде слева направо, а это означает из нашего курса теории, что увеличивается число валентных электронов. Число протонов увеличивается соответственно, а значит третий вариант не подходит. Радиусы атомов уменьшаются, и четвертый ответ также неверен.
Ответ: 1
№3
Химическая связь и строение молекул
Рассмотрим третье задание в ОГЭ по химии - А3. В данном задании нас проверяют на знания строения молекул и химической связи - поэтому вспомним немного теории по этому материалу.
Вспоминаем классификацию простых веществ. Вещества делятся на металлы и неметаллы. Если провести диагональную линию от бора до астата в таблице Менделеева, то слева остаются металлы, справа - неметаллы. Деление довольно условное, но в школьном курсе мы руководствуемся именно этим.
Металлы
Итак, металлы образуют между атомами металлическую связь и формируют металлическую кристаллическую решетку, в узлах которой лежат ионны металлов, между узлами - ионами металлов распределен электронный газ - электроны. В данной системе нельзя сказать, какому конкретно иону принадлежит электрон - они распределены равномерно между всеми ионами. Именно этим и объясняется электропроводность металлов - электроны подвижны и распределение и движение зарядов происходит легко.
Неметаллы
Неметаллы располагаются справа от проведенной линии (кроме синих клеток на этой таблице - синие клетки это металлы). Неметаллы образуют друг с другом ковалентную связь. Если два атома неметалла представлены одним элементом, например атом хлора и еще один атом хлора образуют молекулу Cl2 - то это неполярная ковалентная связь. Если же атомы разные - то это ковалентная полярная связь - так как электронная плотность не может распределиться равномерным образом между двумя разными элементами (HCl, H2O, CO, P2O5, SO3). Молекулярная решетка в большинстве случаев молекулярная - H2, Cl2, O2, O3, S8, P4. В особых случаях - атомная - C, Si.
Аллотропия
Аллотропия - явление, образования одним элементом нескольких простых веществ:
углерод – алмаз, графит, карбин, фуллеренкислород – кислород O2 и озон O3фосфор- белый, красный, черныйолово – серое и белоесера – пластическая и кристаллическая
То есть атомы одного элемента могут объединяться по-разному - из-за этого возникают новые или другие свойства.
Теперь разберем несколько примеров:
Какое из указанных веществ имеет ковалентную полярную связь?
CH4S8CuOZn
Решение: ковалентная полярная связь образуется между разными атомами неметалла, следовательно ответ CH4.В оставшихся веществах тип химической связи:
S8 ковалентная неполярнаяCuO – ионнаяZn – металлическая
Веществами с ионной и ковалентной полярной связью являются соответственно
Сероводород и фторид цезияХлорид натрия и кислородФосфид кальция и оксид азота(IV)Кислород и озон
Решение: для упрощения составим формулы веществ
H2S - связь образуется между двумя разными элементами неметаллами, значит это ковалентная полярная связь, CsF – связь образуется между металлом и неметаллом - связь ионная.NaCl - металл и неметалл- ионная связь. O2 - вещество образовано двумя одинаковыми элементами неметаллами – ковалентная неполярная связь.Ca3P2 вещество образовано между элементами металлом и неметаллом- ионная связь. NO2 два разных элемента неметалла – ковалентная полярная связь.O2 и O3 оба вещества образованы двумя одинаковыми элементами неметаллами – связь ковалентная неполярная.
Ответ: 3
Степень окисления и валентностьРассмотрим задание №4 в ОГЭ по химии или вопрос А4. Он посвящен валентности химических элементов и степени окисления. Понятия довольно похожи и многие школьники в них путаются. Тем не менее, разница в этих понятиях есть, и я изложил их в сравнительной таблице:
Степень окисленияВалентность
Условный заряд атома в молекуле, вычисленный исходя из предположения,
что все связи в молекуле – ионные.
Число химических связей, которые образует атом в химическом соединении.
Имеет знак – она может быть отрицательной, нулевой или положительной.
Записывается арабскими цифрами.
Пример -1, +3
Валентность не имеет знака!
Записывается римскими цифрами.
Пример V
Правила подсчета:
Степень окисления элемента в составе простого вещества принимается равной нулю; если вещество в атомарном состоянии, то степень окисления его атомов также равна нулю.Ряд элементов проявляют в соединениях постоянную степень (пример фтор (-1), щелочные металлы (+1), щелочноземельные металлы, бериллий, магний и цинк (+2), алюминий (+3)).Кислород, как правило, проявляет степень окисления -2 (исключения: пероксид Н2О2(-1) и фторид кислорода OF2 (+2)).Водород в соединениях с металлами (в гидридах) проявляет степень окисления -1, как правило, +1(кроме SiH4, B2H6).Алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов в молекуле должна быть равной нулю, а в сложном ионе – заряду этого иона.
Валентные возможности атома определяются числом:
Неспаренных электронов.Неподелённых электронных пар.Вакантных валентных пар.
Примеры: Н –водород IА группа, имеет 1 валентный электрон, образует 1 ковалентную связь с каким-либо другим атомом. Валентность I.
Высшая степень окисления равна номеру группы элемента в Периодической системе - пример: сера – элемент VI группы главной подгруппы высшая степень окисления +6.
Правило не распространяется на элементы I группы побочной подгруппы, степени окисления которых обычно превышают +1, а также на элементы побочной подгруппы VIII группы.
Не проявляют своих высших степеней окисления, равных номеру группы, элементы кислород и фтор.
Рассмотрим примеры задач:
Степени окисления фосфора в соединениях K3PO4 и Mg3P2 соответственно равны:
+5 и -3+5 и +3+3 и +5+2 и -3
Решение:
Определяем у каждого элемента степень окисления, используя указанные выше правила:
K3PO4
у калия К степень окисления равна +1, так как он стоит в 1 группе и является щелочным металлом:
+1•3= +3
Кислород О имеет степень окисления -2, значит:
-2 •4 = -8
Так как в сумме должен получиться 0, то степень окисления фосфора равна +5.
Mg3P2
у магния Mg степень окисления равна +2, так как он стоит во второй группе:
+2 • 3=+6
в сумме должно быть 0, значит фосфор имеет степень окисления -3 (так как его два атома в молекуле).
Ответ: 1
Максимальная валентность атома фосфора:
+5V+4IV
Решение:
Так как валентность не имеет знака и обозначается римскими цифрами, то первый и третий варианты не подходят. Вспоминаем, что максимальная валентность равна номер группы - у фосфора пятая группа, значит валентность пять, и ответ - 2.
Ответ: 2
Классификация веществ
Перейдем к рассмотрению задания №5 в ОГЭ по химии или А5. Данный вопрос посвящен классификации веществ в химии, в нем рассматриваются основные классы неорганических веществ и номенклатура. Вопрос довольно ёмкий, поэтому я составил схемы, которые будут способствовать лучшему понимаю.
Итак, как мы уже с Вами разобрали в предыдущем вопросе А3, вещества бывают простые и сложные. Простые состоят из атомов одного элемента - сложные из атомов различных элементов. Простые вещества в свою очередь делятся на металлы и неметаллы. У сложных веществ больше классов - оксиды, кислоты, основания, щелочи.
Классификация оксидов
Рассмотрим классификацию оксидов. Оксиды - это соединения кислорода с другими элементами. В зависимости от того, с каким элементом кислород образует соединение, оксиды делятся на основные, кислотные и амфотерные. Основные оксиды образуют металлы в степенях окисления +1 и +2, кислотные оксиды - неметаллы, переходные металлы или металлы с валентностью +3 или +4 образуют амфотерные оксиды. Из всех правил есть исключения, но о них в другой раз. К тому же в ОГЭ и ЕГЭ данные исключения не фигурируют.
Классификация гидроксидов
Гидроксиды - продукты соединения оксидов с водой. В зависимости от того, какой был оксид, гидроксиды делятся на основания, кислоты и амфотерные основания. Основные оксиды образуют основания, кислотные, соответственно, кислоты, амфотерные оксиды образуют амфотерные основания - вещества, проявляющие свойства и кислот и оснований. В свою очередь основания делятся на растворимые - щелочи, и нерастворимые.
Классификация кислот
Кислоты имеют различные классификации. Существуют кислородсодержащие и бескислородные кислоты. Отличие первых от вторых состоит в том, что первые содержат в своей молекуле кислород, а вторые состоят только из элемента и водорода (HCl, например). Бескислородные кислоты образуются непосредственно при взаимодействии элемента (Cl2) и водорода (H2), в то время как кислородсодержащие кислоты образуются взаимодействием оксидов с водой.
Классификация по основности подразумевает количество протонов, отдаваемое молекулой кислоты при полной диссоциации. Одноосновные кислоты диссоциируют с образованием одного протона, двухосновные - двух, и так далее.
Классификация по степени диссоциации показывает, насколько легко проходит диссоциация (отрыв протона от молекулы кислоты). В зависимости от этого различают сильные и слабые кислоты.
Классификация солей
Соли делятся на средние, кислые и основные. В кислых солях присутствует протон, в основных - гидрокси-группа. Кислые соли представляют собой продукт взаимодействия избытка кислоты с основанием, основные соли - наоборот - продукт взаимодействия избытка основания с кислотой.
Подведем небольшой итог по пройденной теме.
Оксиды – сложные вещества, состоящие из двух химических элементов, один из которых - кислород.
Основания – это сложные вещества, состоящие из ионов металла и гидроксид-ионов.
Кислоты – это сложные вещества, состоящие из ионов водорода и кислотных остатков.
Соли – это сложные вещества, состоящие из ионов металла и кислотных остатков.
Теперь рассмотрим типовое задание из ОГЭ.
Гидроксиду натрия соответствует формула
NaHNaOHNaHCO3Na2CO3
Решение.
Рассмотрим каждый случай. NaH представляет собой соединение металла натрия с водородом - такие соединения носят названия гидриды, но не гидроксиды. NaOH образовано катионом металла - натрия и гидроксо- группой. Это и является гидроксидом натрия согласно классификации. NaHCO3 - кислая соль - гидрокарбонат натрия. Она образована остатком угольной кислоты и катионом натрия. Na2CO3 - средняя соль - карбонат натрия.
Ответ: 2.
Химические реакции
Вопрос №6 в ОГЭ по химии, или А6, посвящён химическим реакциям. На эту тему можно написать многое, но я постараюсь ограничится кратким руководством. Итак, в данном вопросе нас ждут следующие пункты:
Химическая реакцияУсловия и признаки протекания химических реакцийХимические уравненияСохранение массы веществ при химических реакцияхКлассификация химических реакций по различным признакам: числу и составу исходных и полученных веществ, изменению степеней окисления химических элементов, поглощению и выделению энергии
Не будем вдаваться в подробности определений химических реакций, а воспользуемся самым популярным определением:
Химическая реакция — превращение одного или нескольких исходных веществ в другие вещества, при которых ядра атомов не меняются и образуются новые химические вещества.
Практически любая химическая реакция выражается химическим уравнением - оно показывает сколько молекул исходных веществ необходимо затратить, чтобы получить продукт. Таким образом, химическое уравнение - это условная запись химической реакции с помощью химических формул и знаков.
Сформулируем основные правила записи химических уравнений:
Основные правила для записи уравнения:
химическое уравнение составляют на основании закона сохранения массы веществ, поэтому число атомов каждого элемента в левой и правой частях уравнения должно быть равно друг другусоставление схемы реакции - для этого необходимо правильно записать формулы всех исходных веществ и соединить их знаком плюс, правильно записать формулы продуктов реакциивычислить число атомов одного из элементов в левой части уравнения и сравнить с числом атомов этого элемента в правой, если эти числа не равны, то изменить уравнивающие коэффициенты перед формулами веществ и повторить этот шаг для каждого элемента в уравнении реакцииобязательно выполнить проверку правильности уравнивания, повторно сравнив количество атомов элементовКлассификация химических реакций
Перейдем к рассмотрению классификации химических реакций.
Классификация по типу превращений
Реакция соединения - химическая реакция, в результате которой из двух или большего числа исходных веществ образуется только одно новое.
Пример - получение сульфида серы из серы и меди:
Cu+S => CuS
Реакция разложения - химическая реакция, в результате которой из одного вещества образуется несколько новых веществ. В реакции данного типа вступают только сложные соединения, а их продуктами могут быть как сложные, так и простые вещества.
Пример - разложение карбоната кальция:
CaCO3 => CaO + CO2
Реакция замещения - химическая реакция,в результате которой атомы одного элемента, входящие в состав простого вещества, замещают атомы другого элемента в его сложном соединении. Как следует из определения, в таких реакциях одно из исходных веществ должно быть простым, а другое сложным.
Типичный пример - вытеснение более активным металлом менее активного из раствора его соли:
Zn + FeSO4 => ZnSO4 + Fe
Реакции обмена - реакция, в результате которой два сложных вещества обмениваются своими составными частями.
Типовые примеры - реакции осаждения либо нейтрализации:
HCl + KOH => KCl + H2O
Классификация по изменению степени окисления
Реакция может проходить как с изменением степени окисления атомов элементов, так и без. В первом случае реакции называются окислительно-восстановительными (ОВР). Хочу сразу отметить, что не бывает отдельно окислительных или восстановительных реакций. В реакции всегда присутствует и окислитель, и восстановитель.
Пример ОВР - окисление меди серой, приведен чуть выше.
Классификация по тепловому эффекту
Реакции могут либо отдавать тепло, либо забирать его.
Если реакция идет с выделением тепла - то её называют экзотермической (экзо - наружу).
Если наоборот, реакция идет с поглощением тепла - то её называют эндотермической (эндо - внутрь).
Количество теплоты, которое выделяется или поглощается при химической реакции, называют тепловым эффектом. Его обозначают буквой Q («ку») и выражают в кДж.
Экзотермическая: C + O2 = CO2 + QЭндотермическая: CaCO3 = CaO + CO2 - Q
Теперь разберем примеры задач.
Сумма коэффициентов в уравнении реакции между оксидом кальция и водой равна:
6534
Составим уравнение реакции:
CaO + H2O = Ca(OH)2
Расставляем коэффициенты: кальция в правой и левой части по одному атому, водорода и кислорода в правой и левой части по два атома, следовательно, коэффициенты не нужны, если коэффициент не стоит перед формулой, значит понимаем, что коэффициент 1, сумма будет 3.
Ответ: 3
Электролитическая диссоциация
Задание №7 в ОГЭ по химии, или А7 посвящено теме электролитической диссоциации. В данном вопросе мы разберем понятия электролитов и неэлектролитов, а также примеры задач по электролитической диссоциации.
Итак, электролиты - вещества, расплавы или растворы которых проводят электрический ток из-за диссоциации на ионы. Типичными электролитами являются кислоты, основания, соли.
Слабые электролиты — степень диссоциации меньше единицы (то есть диссоциируют не полностью) и уменьшается с ростом концентрации. Примеры - вода, плавиковая кислота...
Сила электролита зависит во многом от растворителя. Этим свойством пользуются в органической химии при подборе условий синтеза.
Неэлектролиты — вещества, в молекулах которых имеются только ковалентные неполярные или малополярные связи.
Разберем примеры решения задач по данной теме.
Из демонстрационного варианта 2016 года:
Одинаковое число молей катионов и анионов образуется при полной диссоциации в водном растворе 1 моль
H2SO4(NH4)2SBaCl2CuSO4
При диссоциации серной кислоты образуется два моля катионов и один моль аниона:
H2SO4 = 2 H+ + SO42-
Аналогично ситуация обстоит и в растворе сульфида аммония:
(NH4)2S = 2 NH4+ + S2-
В растворе хлорида бария ситуация обратная - два моля аниона и один моль катиона:
BaCl2 = Ba2+ + 2Cl-
Раствор сульфата меди удовлетворяет нашему условию:
CuSO4 = Cu2+ + SO42-
Ответ: 4
Реакции ионного обмена
Перейдем к рассмотрению реакций ионного обмена в задании №8 ОГЭ по химии, или А8. Тематика задания сформулирована следующим образом:
реакции ионного обменаусловия их осуществления
Итак, начнем с определений:
Реакция ионного обмена - одна из видов химических реакций, продуктами которой являются вода, газ или осадок.
Иначе говоря, вещества обмениваются ионами только тогда, когда образуется либо газ, покидающий реакционную смесь, либо малорастворимое вещество - осадок или вода. Более профессиональным языком можно сказать, что движущей силой реакции ионного обмена является образование продукта иного агрегатного или фазового состояния в сравнении с реагентами.
На практике чаще всего мы сталкиваемся с реакциями в растворах, в результате которых образуется осадок, либо газ, либо вода. Чаще всего это реакции обмена.
Пример - реакция карбоната натрия и серной кислоты с выделением углекислого газа:
Na2CO3 + H2SO4 → Na2SO4 + CO2↑ +H2O
В ионом виде:
2Na+ + CO32- + 2H+ + SO42- → 2Na+ + SO42- + CO2↑ + H2O
В сокращенном ионном виде:
CO32- + 2H+ → CO2↑ + H2O
Для успешного решения задач нам необходимо запомнить следующие правила:
используем таблицу растворимости: если видим, что продукт (то, что слева в уравнении) нерастворим, то реакция идет.если видим в левой части газ (CO2, H2S, SO2 - типичные для ионного обмена), реакция идет.если видим воду (H2O), реакция идет.
В целом, вопрос несложный, поэтому перейдем к рассмотрению задач...
Газ выделяется при взаимодействии
MgCl2 и Ba(NO3)2Na2CO3 и CaCl2NH4Cl и NaOHCuSO4 и KOH
Рассмотрим каждый случай.
MgCl2 + Ba(NO3)2 = Mg(NO3)2 + BaCl2
Na2CO3 + CaCl2 = 2 NaCl + CaCO3
Карбонат кальция нерастворим, реакция ионного обмена идет, но газа в продуктах в ней нет, поэтому этот вариант нам не подходит.
NH4Cl + NaOH = NH4OH + NaCl
NH4OH можно записать как NH3 и H2O, особенно актуально это для щелочной среды, в ней всегда выделяется аммиак!
NH4Cl + NaOH = NH3 + H2O + NaCl
Аммиак - газ, да еще и ядовитый, поэтому этот вариант нам подходит.
CuSO4 + 2 KOH = Cu(OH)2 + K2SO4
Гидроксид меди нерастворим, но газа здесь не наблюдается.
Ответ: 3
Химические свойства металлов и неметаллов
Задание №10 ОГЭ по химии посвящено реакционной способности химических веществ - металлов и неметаллов.
Химические свойства металлов
Для ОГЭ нам достаточно следующих знаний:
металлы реагируют с неметаллами всегдаметаллы реагируют с кислотамиметаллы реагируют с кислородомХимические свойства неметалловнеметаллы реагируют с металламинеметаллы реагируют с водородомнеметаллы реагируют с кислородом
Для решения задания №9 этого более чем достаточно, поэтому перейдем к примерам...
Не реагируют друг с другом
хлор и водородкислород и кальцийазот и водажелезо и сера
Рассмотрим каждый вариант.
Хлор и водород. Реагируют, причем со взрывом! Хотя водород и является не совсем металлом, с неметаллами он реагирует.
Кислород и кальций - типичный неметалл и металл. Реагируют с образованием оксида кальция.
Азот и вода. Азот довольно инертный газ и реагирует только с некоторыми щелочными металлами на воздухе. С водой в реакцию не вступает.
Железо и сера - металл и неметалл - реагируют с образованием сульфида железа (2).
Ответ: 3
С водой при комнатной температуре реагирует
СuAgСаHg
Значит, нам подходит только кальций.
Ответ: 3
Какой из указанных металлов проявляет наибольшую химическую активность в реакции с водой?
кальцийалюминийсвинецжелезо
Опять смотрим в ряд напряжений и находим металл, расположенный левее всего из нашего списка - это кальций.
Ответ: 1
В реакцию с соляной кислотой вступает каждый из двух металлов:
Hg и AgFe и ZnАu и СuZn и Ag
Ищем ту пару, где оба металла расположены до водорода - это железо и цинк.
Ответ: 2
Химические свойства оксидов
Задание №10 ОГЭ по химии посвящено реакционной способности химических веществ - оксидов.
Химические свойства оксидовоксиды реагируют с водойосновные оксиды реагируют с кислотамикислотные оксиды реагируют с основаниямиамфотерные металлы и их оксиды - цинк и алюминий - реагируют и с кислотами, и с основаниямиоснования реагируют как с кислотами, так и с амфотерными основаниями (цинк и алюминий)кислоты реагируют как с основаниями, так и с амфотерными основаниями (цинк и алюминий)
Многие варианты построены на свойстве амфотерности, поэтому про алюминий и цинк необходимо помнить всегда. Теперь разберем несколько примеров...
Оксид цинка реагирует с каждым из двух веществ:
Na2O и H2OSiO2 и AgNaOH и HClHNO3 и O2
Оксид цинка - амфотерный оксид, реагирует как с кислотами, так и с основаниями.
Тем не менее, рассмотрим каждый вариант.
Na2O и H2O
(на самом деле при сплавлении он реагирует с образованием цинката натрия - Na2ZnO2 - но про это потом)
С водой оксиды реагируют, и оксид цинка не исключение. Но первый вариант нам все равно не подходит.
SiO2 и Ag
Оксид цинка должен реагировать с оксидом кремния при сплавлении, а вот с серебром нет - оно менее активно, чем цинк в ряде напряжений металлов ->
NaOH и HCl
Оксид цинка амфотерен и реагирует как с кислотой (соляной), так и с гидроксидом натрия (едким натром). Данный вариант ответа нам подходит.
HNO3 и O2
С азотной кислотой все в порядке - она реагирует с оксидом цинка, а вот кислород нет - он уже и так окислил цинк до оксида.
Ответ: 3
Химические свойства кислот и оснований
В 11 задании продолжается тема химических свойств, на этот раз уже кислот и оснований.
Напомню, что кислоты - это химические соединения, диссоциирующие на протоны (H+). Примеры простейших кислот - соляная (HCl), серная (H2SO4), азотная (HNO3).
Основания же - вещества, диссоциирующие на гидроксид ионы (OH-). Простейшими примерами являются едкий калий и натрий (KOH и NaOH). Едкими их называют, кстати, неспроста. Они действительно разъедают и щиплют при попадании на кожу. Поэтому опасность их не стоит недооценивать.
Итак, перейдем к рассмотрению химических свойств данных классов.
Химические свойства кислот
Классификацию кислот мы рассматривали в . Я рекомендую перед дальнейшем изучением химических свойств вспомнить классификацию кислот для общего понимания.
Итак, перейдем к рассмотрению свойств кислот:
реакция с основными оксидами: в качестве примера приведена реакция оксида кальция с соляной кислотой. В данной реакции продуктами являются соль - хлорид кальция, которым посыпают дороги в гололёд, и вода, которую мы пьем каждый день.реакция с амфотерными оксидами, например оксидом цинка:реакция кислот со щелочами носит название нейтрализации. Как пример, приведена реакция едкого натра с соляной кислотой, продуктами являются соль (в данном примере поваренная) и вода.обменные реакции с солями, если в результате реакции образуется нерастворимое вещество либо газ. В качестве примера приведена реакция хлорида бария с серной кислотой, в результате которой образуется осадок сульфата бария и летучий хлороводород.реакция с нерастворимыми основаниями, например гидроксида меди с серной кислотой:вытеснение слабых кислот из растворов их солей, например солей фосфорной кислоты хлороводородной кислотой:реакция с металлами, стоящими в ряду напряжений до водорода - пример - реакция магния с соляной кислотой:Химические свойства оснований
Перед изучением химических свойств оснований, полезно вспомнить классификацию оснований из .
Итак, перейдем к разбору химических свойств оснований:
вышеприведенная реакция с кислотами - реакция нейтрализацииреакция с амфотерными основаниями, например, гидроксидом цинка и алюминия:реакция с кислотными оксидами с образованием соли и воды. Пример - реакция едкого натрия с оксидом кремния (травление стекла):обменные реакции с солями, если образуется осадок или газ (аммиак). Пример - реакция гидроксида бария с сульфатом натрия:
Теперь мы можем перейти к разбору типовых заданий.
В реакцию с соляной кислотой вступает:
нитрат серебранитрат бариясереброоксид кремния
Рассмотрим каждый случай:
Соляная кислота и нитрат серебра. Так как нитрат серебра - соль, обменная реакция возможна, если продукт реакции осадок либо газ. В качестве продукта может образоваться азотная кислота (растворима) и хлорид серебра (нерастворим - белый творожистый осадок). Значит, реакция возможна и ответ нам подходит.Нитрат бария и соляная кислота. Продукты данной реакции обмена растворимы (азотная кислота и хлорид бария), поэтому реакция не идет.Серебро стоит в ряду напряжений после водорода, поэтому не реагирует с кислотами-неокислителями.Оксид кремния - кислотный оксид и с кислотами не реагирует.
Ответ: 1
Химические свойства солей
Итак, начнем разбирать 12 задание из теста ОГЭ по химии на тему химические свойства средних солей.
Данное задание проще предыдущих. Если вы освоили , то Вы с лёгкостью разберетесь с решением 12 задания.
Напомню, что соли - вещества образованные ионом металла и кислотным остатком:
Основная масса заданий основана на обменных реакциях, о которых я упоминал в химических свойствах кислот и оснований. Если в результате реакции образуется осадок, либо газ, либо вода - то реакция идет. Также соли реагируют с металлами, стоящими левее металла, входящего в состав соли - то есть более активного.
На этом теоретический экскурс окончен, мы можем разобрать типовое задание из ОГЭ.
Среди веществ: NaCl, Na2S, Na2SO4 – в реакцию с раствором Cu(NO3)2 вступает(-ют):
только Na2SNaCl и Na2SNa2S и Na2SO4NaCl и Na2SO4
Для решения нам понадобится таблица растворимости:
Посмотрим, как может прореагировать NaCl с нитратом меди:
NaCl + Cu(NO3)2 = 2 NaNO3 + Cu(Cl)2
Хлорид меди растворим, нитрат натрия тоже, значит данная реакция не идёт.
Рассмотрим реакцию сульфида натрия с нитратом меди:
Na2S + Cu(NO3)2 = 2 NaNO3 + CuS
Нитрат натрия растворим, а сульфид меди - осадок, поэтому реакция идет.
Сульфат натрия с нитратом меди:
Na2SO4 + Cu(NO3)2 = 2 NaNO3 + CuSO4
Сульфат меди растворим, а значит реакция не идет.
Выбираем правильный ответ - 1.
Ответ: 1
Чистые вещества и смеси, правила безопасной работы в школьной лаборатории, лабораторная посуда и оборудование
13 задание ОГЭ по химии посвящено понятиям чистые вещества и смеси, правилам работы в школьной лаборатории и химической посуде и оборудованию.
Итак, приступим к теоретическому введению.
Чистые вещества (или индивидуальные вещества) - вещества, которые состоят из молекул или атомов одного вида.
Смеси - системы, состоящие из двух и более веществ.
На многих сайтах и общеобразовательных порталах, даже на википедии до моей правки, смеси определяют как вещество, состоящее из нескольких веществ. Это в корне не верно. Вещество само по себе чистое вещество. А система из нескольких веществ называется смесью. Мои слова подтверждаются в англоязычной литературе и интернете, а на российских ресурсах возникает путаница.
Правила работы в школьной лаборатории
Общие правила:
Работать в лаборатории необходимо в халате, а при проведении опытов с особо опасными веществами использовать респиратор, защитные очки и перчатки. Волосы должны быть убраны. (последний пункт особенно актуален для девушек)Учащиеся могут находиться в химическом кабинете только в присутствии учителя.Пребывание учащихся в помещении лаборантской запрещается.Присутствие посторонних лиц в кабинете химии во время эксперимента допускается только с разрешения учителя.Не допускается нахождение учащихся в кабинете химии во время его проветривания. (так как его проветривают от вредных газов!)Учащимся запрещается бегать по кабинету, шуметь и устраивать игры.Перед работой необходимо внимательно выслушать инструктаж учителя.В кабинете химии запрещается принимать пищу и напитки.Учащимся запрещается бегать самостоятельно проводить опыты, не предусмотренные в работе.Запрещается самостоятельно устранять неполадки в оборудовании.По окончании практической работы учащиеся должны помыть руки с мылом. Требования при работе с веществами:Щелочь и кислота моментально прожгут одежду и кожу.Наливать и насыпать вещества нужно только над столом.Наливать и насыпать вещества можно через воронку, кончик воронки должен касаться стенки пробирки.Твердые сыпучие реактивы запрещено брать руками. Их измельчение производится с помощью пестика в ступке.Химические вещества нельзя пробовать на вкус.При определении запаха запрещается наклоняться над пробиркой. Нужно легкими движениями руки направить пар или газ к носу и осторожно вдыхать.При разбавлении концентрированных кислот и щелочей небольшими порциями приливать кислоту (или концентрированный раствор щелочи) в воду, а не наоборот.При встряхивании пробирки ее отверстие нельзя закрывать пальцем.Перед нагреванием заполнять пробирку жидкостью более чем на 1/3 часть. Необходимо начинать со слабого нагревания сосуда. Пробирку нагревайте сначала всю, а только затем ту часть, где находится вещество.Отверстие пробирки при нагревании направлять от себя и других.В ходе нагревания заглядывать в сосуд и наклоняться над ним.Запрещается вносить в кабинет и выносить из кабинета вещества и оборудование.Запрещается излишек реактива ссыпать (выливать) обратно в банку (склянку).Запрещается выливать в канализацию отработанные растворы. Остатки собираются в специально предназначенную посуду.Требования при работе с нагревательными элементами: Гасить спиртовку необходимо только накрывая пламя колпачком или крышкой.Запрещается зажигать одну спиртовку от другой.Запрещается передавать зажженную спиртовку.Запрещается оставлять без присмотра нагревательные приборы.Лабораторная посудапробирки (проведение опытов)конические колбы (проведение опытов и хранение растворов веществ)круглодонные колбы (перегонка жидкостей) воронки (фильтрование неоднородных растворов)аппарат Киппа (собирание газов)колба Вюрца (отделение жидкостей с различной температурой кипения)кристаллизатор (охлаждение веществ)эксикатор (хранение токсичных или «влаголюбивых» веществ)Мерная посуда:
мензуркамерная пробиркамерный цилиндрмерный стакан
Оборудование для взвешивания:
технические весыэлектронные весыОборудование для нагрева:
штатив для пробироклабораторный штатив ( для закрепления химического оборудования)ложечка для сжигания сухих веществтигельные щипцы (для удерживания химической посуды)ручной держатель для пробирокфарфоровая ступка (для размельчения сухих веществ)тигли и фарфоровые чашки (для нагревания веществ до высокой температуры)спиртовкаСтепень окисления химических элементов. Окислитель и восстановитель. ОВР.
В 14 задании нам потребуются знания об окислении и восстановлении, понятия окислитель и восстановитель, окислительно-восстановительная реакция.
Степень окисления - условная величина, показывающая заряд атома в молекуле.
Степень окисления никогда не показывает реальный заряд атома - это условная величина, принимаемая нами для удобства рассчетов химических реакций.
Чтобы определить степень окисления атома в молекуле, следует пользоваться следующими правилами:
степень окисления водорода всегда +1 (исключение - гидриды металлов)степень окисления кислорода всегда -2 (исключения - пероксиды и фториды)степень окисления металлов первой группы +1, второй +2, алюминия +3
Окислитель - это атом или ион в молекуле, который забирает электроны.
Восстановитель - это атом или ион в молекуле, который отдает электроны.
Окислитель в ходе реакции восстанавливается, а восстановитель наоборот - окисляется!
Наиболее часто встречающимися окислителями являются кислоты, соли и оксиды с максимально положительной степенью окисления входящего в них элемента.кислоты: HNO3, H2SO4, HClO4, H2Cr2O7соли: KСlO4, KClO3, KNO3, KMnO4, K2Cr2O7оксиды: PbO2, Mn2O7, CrO3, N2O5активные неметаллы – фтор, хлор, кислород, озонНаиболее часто встречающиеся восстановители:металлывещества с минимально возможной (отрицательной) степенью окисления неметалла
- водородные соединения: NН3, HI, HBr, H2S
- соли: KI, NaBr, K2SСоставление окислительно-восстановительной реакции (ОВР)Основное правило, которым мы должны руководствоваться при составлении ОВР:
Количество электронов, отданное восстановителем, равно количеству электронов, принятых окислителем.
Именно этот факт позволяет уравнять химическую реакцию. Разберем это на примере типового задания.
Сера является окислителем в реакции:
H2S + I2 = S + 2HI3S + 2Al = Al2S32SO2 + О2 = 2SO3S + 3NO2 = SO3 + 3NOРаспишем первое уравнение:
H2S + I2 = S + 2HI
Исходные вещества:
степень окисления серы в молекуле сероводорода равен -2, так как водород всегда +1степень окисления йода 0, так как это простое вещество
Продукты реакции:
степень окисления серы 0, простое веществостепень окисления йода -1, так как водород +1
Анализируем:
сера поменяла степень окисления с -2 до 0, значит отдала электроны (целых два на один атом :-)) - значит она восстановитель (но сама сера окислилась!)йод поменял степень окисления с 0 до -1, значит он принял электроны - окислитель (но сам по себе йод восстановился!)Перейдем ко второй реакции:
3S + 2Al = Al2S3
Исходные вещества:
степень окисления серы 0, простое веществостепень окисления алюминия 0, так как это тоже простое вещество
Продукты реакции:
степень окисления алюминия (из моих правил вверху) +3степень окисления серы -2
Анализируем:
сера из нулевой степени окисления стала -2, значит забрала электроны и восстановилась, но сама сера - окислительалюминий отдал электроны и окислился - он восстановительТретья реакция:
2SO2 + О2 = 2SO3
Исходные вещества:
степень окисления серы +4, так как у кислорода заряд -2, и их два атомастепень окисления кислорода 0, так как это простое вещество
Поскольку реагирует кислород и образуется оксид, можно догадаться, что сера здесь выступает восстановителем и окисляется, докажем это:
Продукты реакции:
степень окисления серы +6степень окисления кислорода -2
Анализируем:
сера отдала последние два электрона и окислилась, являясь восстановителемкислород забрал электроны и восстановился, являясь окислителемПоследняя реакция:
S + 3NO2 = SO3 + 3NO
Исходные вещества:
степень окисления серы 0, так как это простое веществостепень окисления азота +4, так как у кислорода -2, и их два атома
Продукты реакции:
степень окисления серы +6, так как у кислорода степень окисления -2, и их три атома в молекулестепень окисления азота +2, так как у кислорода -2
Анализируем:
сера отдала 6 электронов и окислилась, являясь восстановителемазот забрал электроны (+4 -> +2) и восстановился, являясь окислителемОтвет: 2
Массовая доля химического элемента
В 15 задании ОГЭ по химии речь пойдет о массовой доли химического элемента в веществе (молекуле). А именно, данное задание направлено на вычисление массовой доли. Вспомним основные понятия.
Молекулярная масса — масса молекулы, выраженная в атомных единицах массы.
Массовая доля (ω) химического элемента — отношение относительной атомной массы данного элемента с учетом всех его атомов в молекуле к относительной молекулярной массе вещества.
В формульном выражении это выглядит следующим образом:
ω(э) – массовая доля элементаAr(э) – относительная атомная масса элементаn – число атомов элемента э в молекуле веществаMr – относительная молекулярная масса вещества
Задание совсем несложное, поэтому рассмотрим его сразу на типовом примере.
На какой диаграмме распределение массовых долей элементов отвечает количественному составу фосфата аммония?
В данном задании необходимо точно вычислить массовую долю одного из элементов, затем найти нужное значение на диаграмме и выбрать данный вариант ответа.
Найдем массовую долю фосфора в фосфате аммония. Для этого найдем молекулярную массу фосфата аммония:
Mr ((NH4)3PO4) = (14+4) • 3 + 31 + 16 • 4 = 149
Массовая доля фосфора:
w(P) = 31 / 149 • 100% = 20,8% = 21%
Значение 21% встречается на 4 диаграмме, значит ответ 4.
Ответ: 4