Задание 6. Химические свойства простых веществ и оксидов. ЕГЭ 2021 по химии

Кремний Si - неметалл с малой электроотрицательностью, не реагирует с неметаллами, кроме самых активных, с кислотами, кроме плавиковой (фтороводородной), из представленных не реагирует с серной кислотой и водородом.

Оксид железа (II) умеет гореть (у железа есть устойчивая степень окисления +3, которая повыше, чем +2), а также можно восстановить железо из оксида водородом.

С щелочами не способны реагировать основные и несолеобразующие оксиды. В данном списке это $K_2O$ (основный) и $N_2O$ (несолеобразующий). Угарный газ, несмотря на то, что он несолеобразующий, все-таки способен реагировать с сильно концентрированными растворами некоторых щелочей в жёстких условиях.

$Н_2$ - водород - неметалл, хороший восстановитель, способен восстанавливать металлы из их оксидов.

КОН - гидроксид калия - сильное основание, реагирует с кислотами, кислотными и амфотерными оксидами.

$Н_2S$ - сероводород - слабая кислота, реагирует с основаниями, основными и амфотерными оксидами.

Среди предложенных веществ есть два амфотерных оксида металлов - ZnO и $Fe_2O_3$.

Оксид цинка ZnO — амфотерный оксид. Амфотерные оксиды реагируют с кислотами, щелочами, оксидами и карбонатами активных металлов с образованием солей и могут участвовать в окислительно-восстановительных реакциях.

1) $ZnO + O_2 ≠$

Цинк в этом соединении имеет высшую степень окисления и не может реагировать с окислителями.

Вывод: ответ неверный, взаимодействие со вторым веществом рассматривать не будем.

2) $ZnO + H_2 = Zn + H_2O$

Восстановление мало- и среднеактивных металлов из оксидов с помощью водорода при нагревании — способ получения металлов.

$ZnO + H_2S = ZnS + H_2O$

Взаимодействие оксида цинка с сероводородом возможно, потому что образуются малорастворимый сульфид цинка и вода.

Вывод: ответ правильный.

3) $ZnO + К_2O = К_2ZnO_2$ (цинкат калия)

$ZnO + 2HCl = ZnCl_2 + H_2O$

Вывод: правильные ответы (2, 3) найдены, оставшиеся варианты ответов рассматривать не будем.

Бром — активный неметалл. Бром способен: 1) реагировать с металлами и менее активными, чем бром, неметаллами; 2) вытеснять менее активные неметаллы из их соединений; 3) вступать в реакции диспропорционирования; 4) окислять сложные вещества.

Составляем уравнения возможных реакций:

1) $Br_2 + 6KOH = 5KBr + KBrO_3 + 3H_2O$ (при нагревании) или $Br_2 + 2KOH = KBr + KBrO + H_2O$ (без нагревания)

2) $Br_2 + NaCl ≠$ (менее активный галоген, расположенный ниже в Периодической таблице, не вытесняет более активный, расположенный выше, из его соединений, потому что окислительная активность уменьшается в группе сверху вниз).

3) $Br_2 + 2LiI = I_2 + 2LiBr$

4) $Br_2 + H_2 = 2HBr$

5) $Br_2 + N_2 ≠$ (азот реагирует из неметаллов с водородом, кислородом и фтором).

Вывод: правильные ответы 2, 5.

Водород будет восстанавливаться из соединений, в которых он имеет степень окисления +1, некоторыми сильными восстановителями.

1) Водород из кислот могут вытеснять металлы, расположенные в ряду активности левее $H_2$, или, другими словами, катион $H^+$ окисляет более активные металлы. Проверяем по ряду активности: … $H_2$ … Ag … .

Вывод: Ag + HCl ≠, водород не выделяется.

2) Так как железо более активный металл, чем медь (в ряду активности …Fe …$H_2$ …Cu), то реакция возможна: $Fe + CuSO_4 = FeSO_4 + Cu$

Вывод: водород не выделяется.

3) Алюминий — активный металл и способен восстанавливать катионы водорода $H^+$.

На воздухе алюминий покрыт защитной пассивирующей оксидной плёнкой, которая растворяется в щелочах ($Al_2O_3$ и $Al(OH)_3$ — амфотерные вещества). Поэтому реакция протекает: $2Al + 2NaOH + 6H_2O = 2Na[Al(OH)_4] + 3H_2↑$

Вывод: водород выделяется.

4) Азотная кислота $HNO_3$ проявляет окислительные свойства не за счёт катиона водорода $H^+$, а за счёт $N^{+5}$, и продукты восстановления (в зависимости от условий реакции и восстановителя) — соединения азота в более низких степенях окисления — $N^{+4}O_2, N^{+2}O, N_2^{+1}O, N_2^{0}$ или даже $N^{–3}H_4NO_3$.

$P + 5HNO_3 = H_3PO_4 + 5NO_2 + H_2O$

Вывод: водород не выделяется.

5) Взаимодействие раскалённого угля с водяным паром — способ получения смеси угарного газа и водорода: $C + H_2O → CO + H_2$

Вывод: водород выделяется.

Кислота и гидроксид не реагируют с водородом потому, что в них уже присутствует водород. С оксидом серы водород не реагирует. Водород восстанавливает металлы из их оксидов (кроме активных) и реагирует с простыми веществами.

Хлор может реагировать со слабыми кислотами, с щелочами, с металлами и с неметаллами, кроме углерода, азота, кислорода и инертных газов. Есть щелочь, фосфор и кислота, но серная кислота сильная, поэтому реакция не протекает.

Железо является металлом средней активности, поэтому его оксид при взаимодействии с $HNO_3$ дает $NO$, так как не может дальше окислить азот, а из оксидов металлов получаются нитраты, но не в той же степени окисления, а в более высокой из-за того, что это ОВР.

Два основных оксида реагировать не могут, свинец никак не может реагировать с оксидом железа, а с водой оксид железа не реагирует, так как он амфотерный.