Задание 9: Взаимосвязь неорганических веществ

Типичная формулировка звучит так: «Задана следующая схема превращений веществ: $A \xrightarrow{X} B \xrightarrow{Y} C$. Определите, какие из указанных веществ являются веществами $X$ и $Y$». Далее приводится список из пяти веществ, пронумерованных цифрами от 1 до 5. Нужно выбрать два вещества — одно на роль $X$, другое на роль $Y$ — и записать их номера в виде двузначного числа в порядке XY.

…

Для уверенного решения задания 9 нужно держать в голове следующий набор фактов и определений.

• Простое вещество — состоит из атомов одного элемента: металлы ($Fe$, $Mg$, $Ca$, $Cu$), неметаллы ($N_2$, $C$, $S$, $P_4$, $Cl_2$).
• Оксид — соединение элемента с кислородом в степени окисления $-2$, общая формула $Э_xO_y$. Основные оксиды образуют металлы с невысокой степенью окисления ($CaO$, $MgO$, $FeO$), кислотные — неметаллы и металлы с высокой степенью окисления ($CO_2$, $P_2O_5$, $SO_3$).
• Основание (гидроксид) — соединение вида $Me(OH)_n$, например $Ca(OH)_2$, $Mg(OH)_2$; получается при взаимодействии активного металла или его оксида с водой.
• Кислота — соединение, диссоциирующее с образованием $H^+$, например $HCl$, $H_2SO_4$, $H_3PO_4$.
• Соль — продукт взаимодействия кислоты и основания (или другие реакции обмена), например $Ca_3(PO_4)_2$, $Fe_3O_4$ (можно рассматривать как смешанный оксид, фактически соль $Fe(FeO_2)_2$).
• Ряд активности металлов: чем левее металл, тем легче он вступает в реакции с кислотами, водой, вытесняет менее активные металлы из солей.
• Восстановители типичные для ЕГЭ: $H_2$, $C$, $CO$, активные металлы — используются для восстановления оксидов до простых веществ или низших оксидов.
• Реакции металлов с неметаллами: $Mg + N_2 \rightarrow Mg_3N_2$; $Fe + O_2 \rightarrow Fe_3O_4$ (при неполном сгорании железа образуется смешанный оксид).
• Гидролиз и взаимодействие солей с водой/кислотами/щелочами — часто используется как переходное звено между солью и гидроксидом или другой солью. …

1. Определите класс каждого вещества в основной схеме ($A$, $B$, $C$) — простое вещество, оксид, гидроксид, кислота или соль.
2. Проанализируйте изменение состава и степеней окисления при переходе от $A$ к $B$ и от $B$ к $C$. Задайте вопрос: что добавляется или отнимается (кислород, водород, катион металла, анион кислоты)?
3. Сформулируйте тип реакции для каждого шага: окисление, восстановление, реакция обмена, гидролиз, реакция соединения или разложения.
4. Просмотрите список предложенных веществ и определите класс каждого из них.
5. Подберите вещество, логически соответствующее типу реакции, отдельно для $X$ и отдельно для $Y$. Проверьте, что уравнение реакции реально можно составить и оно сбалансировано по массе и заряду. …