Задание 8 ЕГЭ по химии: свойства неорганических веществ

Что проверяет задание

Задание 8 проверяет знание химических свойств простых веществ и основных классов неорганических соединений: металлов, неметаллов, оксидов, кислот, оснований, солей. Требуется не просто вспомнить формулу, а понимать, как конкретное вещество ведёт себя в реакциях с разными реагентами и какие продукты при этом образуются.

Основная форма — установление соответствия: даны реагирующие вещества (или одно вещество) и набор возможных продуктов реакции (или реагентов), нужно правильно сопоставить буквы и цифры. Задание требует широкого охвата материала: окислительно-восстановительные реакции, кислотно-основные взаимодействия, специфические свойства азотной и серной кислот, поведение амфотерных веществ.

Как выглядит формулировка и сколько баллов

Типичная формулировка: «Установите соответствие между веществами, вступившими в реакцию, и продуктами их взаимодействия» или «между формулой простого вещества и формулами реагентов, с каждым из которых оно может взаимодействовать». Даются два столбца — обычно четыре позиции (А, Б, В, Г) в левом столбце и от пяти до шести вариантов в правом. Ответ записывается как последовательность цифр без пробелов и запятых, например 3514.

За полностью верный ответ даётся 2 балла, за одну ошибку — 1 балл, за две и более ошибки — 0 баллов. Это делает задание особенно чувствительным к внимательности: даже если три позиции из четырёх определены верно, при полном совпадении с эталоном засчитывается только частичный балл.

Что нужно знать

• Ряд активности металлов и его влияние на характер реакций с кислотами и солями.
• Классификация оксидов: основные, кислотные, амфотерные — и правило их взаимодействия друг с другом и с водой.
• Особые свойства азотной кислоты: $HNO_3$ разбавленная и концентрированная дают разные продукты восстановления в зависимости от активности металла и концентрации кислоты.
• Особые свойства концентрированной серной кислоты $H_2SO_4$: с активными металлами восстанавливается до $H_2S$, с металлами средней активности — до $S$, с малоактивными — до $SO_2$.
• Каталитическое и некаталитическое окисление аммиака: $$4NH_3+3O_2\rightarrow2N_2+6H_2O$$ $$4NH_3+5O_2\xrightarrow{Pt}4NO+6H_2O$$
• Превращение оксида азота(IV) в азотную кислоту в присутствии кислорода и воды: $$4NO_2+O_2+2H_2O\rightarrow4HNO_3$$
• Восстановление металлов из оксидов аммиаком или водородом при нагревании: $$2NH_3+3CuO\xrightarrow{t}3Cu+N_2+3H_2O$$
• Диспропорционирование галогенов в щелочной среде и окисление ими других веществ, например пероксида водорода: $$Cl_2+H_2O_2\rightarrow2HCl+O_2$$
• Свойства амфотерных веществ (кремний, алюминий, цинк, железо в некоторых степенях окисления) — взаимодействие и с кислотами, и со щелочами.
• Реакции простых веществ между собой: металл + неметалл, неметалл + неметалл, с учётом степеней окисления продуктов.
• Горение органических и элементоорганических соединений с образованием $CO_2$, $H_2O$ и, при наличии галогена, галогеноводорода.
• Взаимодействие металлов с растворами солей менее активных металлов (вытеснение по ряду активности).

Методы решения

Метод 1. Определение характера оксида или гидроксида. Сначала устанавливают, к какому классу относится вещество: основный, кислотный или амфотерный оксид/гидроксид. Это сразу отсекает половину неверных вариантов. Например, оксид кремния $SiO_2$ — кислотный, значит он реагирует со щелочами, но не с кислотами (кроме HF).

Метод 2. Правило продуктов восстановления азотной и серной кислот. Нужно помнить таблицу зависимости продукта от активности металла и концентрации кислоты. Мини-пример: железо с разбавленной $HNO_3$ при избытке кислоты образует нитрат железа(III), а не железа(II): $$Fe+4HNO_3(разб.)\rightarrow Fe(NO_3)_3+NO+2H_2O$$ а медь с концентрированной кислотой даёт бурый газ: $$Cu+4HNO_3(конц.)\rightarrow Cu(NO_3)_2+2NO_2+2H_2O$$

Метод 3. Анализ роли катализатора и температуры. Одно и то же вещество может давать разные продукты в зависимости от условий. Мини-пример: аммиак без катализатора горит до азота и воды, а с платиновым катализатором — до оксида азота(II) и воды. Наличие в условии символа катализатора над знаком реакции — ключевая подсказка.

Метод 4. Проверка по ряду активности и типу связи для простых веществ. Для простых веществ важно помнить, с какими классами соединений они реагируют: активные металлы — с водой, кислотами, некоторыми солями; неметаллы — друг с другом, со щелочами (галогены, кремний), с металлами. Мини-пример: кремний реагирует с щёлочью, выделяя водород: $$Si+2NaOH+H_2O\rightarrow Na_2SiO_3+2H_2\uparrow$$

Метод 5. Метод исключения по «невозможным» комбинациям. Если для какой-то буквы не удаётся сразу подобрать цифру, полезно проверить оставшиеся варианты методом исключения — после того как определены три однозначные пары, четвёртая часто остаётся единственно возможной автоматически.

Алгоритм решения по шагам

1. Прочитать все реагенты в левом столбце и определить класс каждого вещества (простое вещество, оксид, кислота, соль и т.д.).
2. Обратить внимание на условия реакции: наличие катализатора, температуры, концентрации кислоты, разбавленный или концентрированный раствор — эти детали часто решающие.
3. Для каждой буквы вспомнить характерную химическую логику (правило продуктов для данного класса реакций), а не пытаться угадать по внешнему сходству формул.
4. Сопоставить с вариантами правого столбца, проверяя баланс атомов и степеней окисления — черновая проверка уравнения избавляет от ошибок.
5. Отметить однозначные совпадения сразу, отложить сложные случаи на потом.
6. После заполнения всех позиций вернуться и проверить оставшиеся сложные буквы методом исключения — среди оставшихся цифр должна остаться ровно одна подходящая.
7. Записать ответ в требуемом порядке букв без пробелов и лишних символов.

Разбор примеров

Пример 1. Дано: А) $NH_3+O_2$ (без катализатора); Б) $NH_3+O_2$ с катализатором $Pt$; В) $NO_2+O_2+H_2O$; Г) $NH_3+CuO$ при нагревании. Продукты: 1 — $HNO_3$; 2 — $Cu, NO_2, H_2O$; 3 — $N_2, H_2O$; 4 — $Cu, N_2, H_2O$; 5 — $NO, H_2O$; 6 — $HNO_2, H_2$.

Шаг 1. А) Горение аммиака без катализатора — это простое окисление до наименее энергозатратного продукта, азота: $$4NH_3+3O_2\rightarrow2N_2+6H_2O$$ Совпадает с вариантом 3.

Шаг 2. Б) Наличие катализатора $Pt$ — прямое указание на промышленный каталитический процесс окисления аммиака до оксида азота(II): $$4NH_3+5O_2\xrightarrow{Pt}4NO+6H_2O$$ Это вариант 5.

Шаг 3. В) Оксид азота(IV) в присутствии избытка кислорода и воды окисляется до азотной кислоты — это стадия промышленного получения $HNO_3$: $$4NO_2+O_2+2H_2O\rightarrow4HNO_3$$ Совпадает с вариантом 1.

Шаг 4. Г) Аммиак при нагревании восстанавливает оксид меди(II) до металлической меди, сам окисляясь до азота: $$2NH_3+3CuO\xrightarrow{t}3Cu+N_2+3H_2O$$ Это вариант 4.

Итоговый ответ: АБВГ = 3514, что совпадает с эталоном.

Пример 2. Дано: А) $Fe$ и $HNO_3$ (разб.); Б) $Cu$ и $HNO_3$ (конц.); В) $Cl_2$ и $H_2O_2$; Г) $C_3H_5Cl$ и $O_2$. Продукты: 1 — $HCl, O_2$; 2 — $Cu(NO_3)_2, NO, H_2O$; 3 — $Cu(NO_3)_2, NO_2, H_2O$; 4 — $FeO, H_2O, N_2$; 5 — $CO_2, H_2O, HCl$; 6 — $Fe(NO_3)_3, NO, H_2O$.

Шаг 1. А) Железо с разбавленной азотной кислотой при достаточном количестве кислоты окисляется до степени +3, кислота восстанавливается до $NO$: $$Fe+4HNO_3(разб.)\rightarrow Fe(NO_3)_3+NO+2H_2O$$ Это вариант 6.

Шаг 2. Б) Медь с концентрированной азотной кислотой даёт характерный бурый газ $NO_2$: $$Cu+4HNO_3(конц.)\rightarrow Cu(NO_3)_2+2NO_2+2H_2O$$ Это вариант 3.

Шаг 3. В) Хлор — сильный окислитель, окисляет пероксид водорода до кислорода, сам восстанавливаясь до хлороводорода: $$Cl_2+H_2O_2\rightarrow2HCl+O_2$$ Это вариант 1.

Шаг 4. Г) Горение хлорсодержащего органического вещества в кислороде даёт углекислый газ, воду и хлороводород: $$4C_3H_5Cl+11O_2\rightarrow12CO_2+8H_2O+4HCl$$ Это вариант 5.

Итоговый ответ: АБВГ = 6315, совпадает с эталоном.

Пример 3. Дано простое вещество и набор реагентов, с каждым из которых оно взаимодействует: А) $Br_2$; Б) $Si$; В) $N_2$; Г) $Fe$. Варианты: 1 — $H_2SO_4, KOH, H_2$; 2 — $KOH, Cu, SO_2$; 3 — $Li, O_2, H_2$; 4 — $O_2, NaOH, Mg$; 5 — $HCl, CuSO_4, O_2$.

Шаг 1. А) Бром как галоген реагирует со щёлочью (диспропорционирование), с медью (образуя бромид меди) и с $SO_2$ в водной среде (окислительно-восстановительная реакция с образованием бромоводородной и серной кислот). Это набор 2.

Шаг 2. Б) Кремний реагирует с кислородом при нагревании (образуя $SiO_2$), со щёлочью с выделением водорода и с активными металлами (образуя силициды, например с магнием). Это набор 4.

Шаг 3. В) Азот реагирует с активными металлами (образуя нитриды, например с литием), с кислородом при высокой температуре и с водородом (синтез аммиака). Это набор 3.

Шаг 4. Г) Железо реагирует с соляной кислотой, вытесняет медь из раствора сульфата меди и окисляется кислородом. Это набор 5.

Итоговый ответ: АБВГ = 2435, совпадает с эталоном.

Типичные ошибки и ловушки

• Игнорирование условий реакции: катализатор, температура и концентрация кислоты меняют продукт полностью, а не частично.
• Путаница между разбавленной и концентрированной азотной или серной кислотой — это разные наборы продуктов восстановления.
• Автоматическое применение «стандартной» степени окисления металла без учёта избытка или недостатка окислителя (например, для железа с кислотами часто нужно определить, образуется соль +2 или +3).
• Забывание амфотерного характера некоторых простых веществ и оксидов, из-за чего упускаются варианты реакции со щёлочью.
• Невнимательность к формулировке: «может взаимодействовать» подразумевает подбор реагентов из готового набора, а не составление собственного уравнения — нужно проверить весь набор целиком, а не одну реакцию.
• Ошибки при подсчёте баланса при проверке уравнения — из-за этого можно принять неверный, но похожий по составу вариант.
• Спешка при переносе цифр в ответ: порядок должен строго соответствовать порядку букв в условии.

Как готовиться

Составьте таблицу характерных реакций для каждого класса неорганических веществ: простые вещества (металлы и неметаллы), оксиды всех типов, кислоты, основания, соли. Отдельно выучите таблицу продуктов восстановления азотной и серной кислоты в зависимости от активности металла и концентрации кислоты — это самая частая ловушка задания.

Решайте задания на соответствие систематически, а не хаотично: после каждой решённой задачи выписывайте уравнение реакции полностью и проверяйте баланс атомов и зарядов. Обращайте внимание на подсказки в условии — наличие катализатора, температуры, слова «разбавленная» или «концентрированная» — и тренируйтесь замечать их сразу при первом чтении.

Периодически возвращайтесь к пройденным темам: свойства амфотерных веществ, качественные реакции галогенов, окисление аммиака. Регулярный разбор ошибок и повторение теоретических блоков — самый надёжный способ довести навык решения этого задания до автоматизма.