Задание 12 ОГЭ по химии: признаки и условия протекания реакций

Что проверяет задание

Задание 12 ОГЭ по химии проверяет умение соотносить пару реагирующих веществ с внешним признаком, который сопровождает их взаимодействие. Проверяется не абстрактное знание уравнений, а способность быстро определить тип реакции (обмена, замещения, нейтрализации, разложения) и вспомнить, что при этом видно глазами: выпадает осадок определённого цвета, выделяется газ с запахом или без, происходит растворение осадка или признаков реакции нет вовсе.

Фактически это задание на сопоставление (обычно формат «установите соответствие»), где даётся список из трёх пар веществ и список из четырёх признаков реакции. Три признака подходят к трём парам, один — лишний, для отвлечения внимания. Задание требует знания качественных реакций на катионы и анионы, свойств кислот, оснований и солей, а также умения быстро писать уравнения в ионном виде.

Как выглядит формулировка и сколько баллов

Типичная формулировка: «Установите соответствие между реагирующими веществами и признаком протекающей между ними реакции. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца». Слева — три пары формул веществ (обозначены буквами А, Б, В), справа — четыре варианта признаков (обозначены цифрами 1–4). Ответ записывается как последовательность трёх цифр без пробелов, например «421».

За полностью верный ответ на такое задание дают 2 балла. Если допущена одна ошибка (например, верно определены два соответствия из трёх, а третье неверно), обычно ставят 1 балл — правило частичного оценивания указано в критериях к конкретному варианту, но чаще всего при полном несовпадении хотя бы одной пары балл снижается. Поэтому важно проверять все три пары, а не ограничиваться двумя очевидными.

Что нужно знать

Для успешного решения нужно держать в голове набор фактов о качественных реакциях и типичных признаках взаимодействия веществ.

• Реакция нейтрализации кислоты щёлочью визуально признаков не имеет: $HCl + NaOH \rightarrow NaCl + H_2O$ — раствор остаётся прозрачным.
• Выделение бесцветного газа без запаха — признак выделения $CO_2$ или $H_2$: $CaCO_3 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + H_2O + CO_2\uparrow$.
• Выделение газа с резким запахом — признак выделения $NH_3$ (аммиак, запах нашатыря) или $SO_2$ (запах жжёной спички): $2NH_4Cl + Ca(OH)_2 \rightarrow CaCl_2 + 2H_2O + 2NH_3\uparrow$.
• Выделение бурого газа с неприятным запахом — признак выделения $NO_2$, характерного для взаимодействия малоактивных металлов с концентрированной азотной кислотой: $Cu + 4HNO_3(\text{конц.}) \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2NO_2\uparrow + 2H_2O$.
• Осадки различаются по цвету и внешнему виду — это ключевой признак для качественных реакций на катионы:
• синий осадок $Cu(OH)_2$ — признак реакции на ион $Cu^{2+}$ со щёлочью;
• бурый (красно-коричневый) осадок $Fe(OH)_3$ — признак реакции на ион $Fe^{3+}$ со щёлочью;
• белый творожистый осадок $AgCl$ — признак реакции на хлорид-ион с раствором нитрата серебра;
• бесцветный студенистый осадок $H_2SiO_3$ (кремниевая кислота) — признак взаимодействия силикатов с кислотами;
• жёлтый осадок $Ag_3PO_4$ — признак реакции фосфатов с нитратом серебра.
• Растворение осадка — признак реакции амфотерного гидроксида с кислотой или щёлочью: $Zn(OH)_2 + 2HNO_3 \rightarrow Zn(NO_3)_2 + 2H_2O$.
• Видимые признаки реакции отсутствуют — вариант, который часто выбирают для реакций обмена без осадка и газа, например, реакции нейтрализации сильной кислоты сильным основанием.
• Реакция протекает только если выполняется хотя бы одно условие: образуется осадок, выделяется газ, образуется слабый электролит (вода) — правило необратимости ионных реакций.

Методы решения

Метод 1. Определение типа реакции по классам веществ. Сначала нужно понять, к какому классу относится каждое вещество (кислота, основание, соль, амфотерный гидроксид), а затем предположить тип реакции — обмена, нейтрализации или окислительно-восстановительная. Пример: $K_2SO_3$ (соль слабой кислоты) и $H_2SO_4$ (сильная кислота) — это реакция обмена, при которой слабая кислота вытесняется сильной, значит выделится газ $SO_2$.

Метод 2. Запись ионного уравнения для проверки образования осадка или газа. Если записать реакцию в ионном виде и увидеть, что образуется нерастворимое соединение или слабый электролит, это подтверждает видимый признак. Пример: $Ag^+ + Cl^- \rightarrow AgCl\downarrow$ — образование белого осадка подтверждается таблицей растворимости.

Метод 3. Использование таблицы растворимости для солей и оснований. Нужно помнить, какие гидроксиды и соли растворимы, а какие выпадают в осадок, и знать цвет типичных нерастворимых соединений. Пример: гидроксид железа(III) $Fe(OH)_3$ нерастворим и имеет бурый цвет — при добавлении щёлочи к раствору соли железа(III) выпадает бурый осадок.

Метод 4. Анализ окислительно-восстановительных реакций металлов с кислотами-окислителями. Концентрированная азотная кислота с малоактивными металлами (медь, серебро) даёт бурый газ $NO_2$, а с разбавленной — бесцветный газ $NO$ (без запаха, буреет на воздухе). Пример: $Cu + 4HNO_3(\text{конц.}) \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2NO_2\uparrow + 2H_2O$.

Метод 5. Метод исключения через анализ «лишнего» признака. Так как вариантов признаков всегда на один больше, чем пар веществ, полезно сначала определить самые очевидные соответствия, а оставшееся сопоставить методом исключения — это экономит время и снижает риск ошибки.

Алгоритм решения по шагам

1. Прочитать все три пары веществ и определить класс каждого вещества (кислота, основание, соль, оксид, металл, амфотерный гидроксид).
2. Для каждой пары написать (хотя бы в уме) уравнение реакции — молекулярное или ионное — и определить продукты.
3. Проверить, есть ли среди продуктов газ, нерастворимый осадок или слабый электролит (вода).
4. Если образуется осадок — определить его цвет и внешний вид по таблице растворимости и типовым качественным реакциям.
5. Если выделяется газ — определить, есть ли запах, есть ли цвет (бурый газ $NO_2$ выделяется характерным образом).
6. Сопоставить полученный признак с предложенными вариантами, начиная с самых однозначных пар (например, реакции с концентрированной азотной кислотой на медь почти всегда дают бурый газ).
7. Для оставшихся пар применить метод исключения — если два соответствия уже найдены, третье определяется автоматически среди оставшихся вариантов.
8. Записать ответ в требуемом порядке — цифры соответствуют буквам А, Б, В без пробелов и разделителей.

Разбор примеров

Пример 1.

Условие: сопоставить пары веществ А) $NaOH(\text{тв.})$ и $NH_4Cl(\text{тв.})$; Б) $Cu$ и $HNO_3(\text{конц.})$; В) $CaCO_3$ и $HNO_3(\text{конц.})$ с признаками: 1) выделение бесцветного газа без запаха; 2) выделение бурого газа с неприятным запахом; 3) выпадение синего осадка; 4) выделение бесцветного газа с резким запахом.

Шаг 1. Пара А: твёрдая щёлочь и твёрдая соль аммония при нагревании (или трении) реагируют с выделением аммиака: $2NaOH + 2NH_4Cl \rightarrow 2NaCl + 2H_2O + 2NH_3\uparrow$. Аммиак — бесцветный газ с резким запахом. Это признак 4.

Шаг 2. Пара Б: медь с концентрированной азотной кислотой даёт классическую реакцию с выделением бурого газа: $Cu + 4HNO_3(\text{конц.}) \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2NO_2\uparrow + 2H_2O$. Признак — выделение бурого газа с неприятным запахом, это признак 2.

Шаг 3. Пара В: карбонат кальция реагирует с азотной кислотой (в том числе концентрированной) с выделением углекислого газа: $CaCO_3 + 2HNO_3 \rightarrow Ca(NO_3)_2 + H_2O + CO_2\uparrow$. Углекислый газ — бесцветный без запаха, это признак 1.

Синего осадка (признак 3) в этих реакциях не образуется — это отвлекающий вариант, характерный для реакции меди со щёлочью.

Итоговый ответ: А-4, Б-2, В-1, то есть 421.

Пример 2.

Условие: А) $K_2SO_3$ и $H_2SO_4$; Б) $HNO_3$ и $Zn(OH)_2$; В) $K_3PO_4$ и $AgNO_3$. Признаки: 1) выделение газа; 2) образование осадка; 3) растворение осадка; 4) видимые признаки отсутствуют.

Шаг 1. Пара А: сульфит калия — соль слабой и летучей кислоты $H_2SO_3$, при действии сильной серной кислоты вытесняется слабая кислота, которая распадается на воду и газ: $K_2SO_3 + H_2SO_4 \rightarrow K_2SO_4 + H_2O + SO_2\uparrow$. Это признак 1 — выделение газа.

Шаг 2. Пара Б: гидроксид цинка — амфотерный гидроксид, нерастворимый в воде (твёрдый осадок), при действии кислоты он растворяется: $Zn(OH)_2 + 2HNO_3 \rightarrow Zn(NO_3)_2 + 2H_2O$. Видимый эффект — исчезновение (растворение) осадка, это признак 3.

Шаг 3. Пара В: фосфат калия и нитрат серебра — реакция обмена, в результате которой образуется нерастворимый жёлтый фосфат серебра: $K_3PO_4 + 3AgNO_3 \rightarrow Ag_3PO_4\downarrow + 3KNO_3$. Это признак 2 — образование осадка.

Итоговый ответ: А-1, Б-3, В-2, то есть 132.

Пример 3.

Условие: А) $FeCl_3$ и $AgNO_3$; Б) $FeCl_3$ и $NaOH$; В) $Na_2SiO_3$ и $HCl(\text{р-р})$. Признаки: 1) образование белого творожистого осадка; 2) образование бурого осадка; 3) выделение газа; 4) образование бесцветного студенистого осадка.

Шаг 1. Пара А: хлорид железа(III) содержит хлорид-ион, который с нитратом серебра даёт классический белый творожистый осадок хлорида серебра: $FeCl_3 + 3AgNO_3 \rightarrow Fe(NO_3)_3 + 3AgCl\downarrow$. Это признак 1.

Шаг 2. Пара Б: хлорид железа(III) с щёлочью даёт нерастворимый гидроксид железа(III) бурого цвета: $FeCl_3 + 3NaOH \rightarrow Fe(OH)_3\downarrow + 3NaCl$. Это признак 2.

Шаг 3. Пара В: силикат натрия при действии соляной кислоты образует нерастворимую кремниевую кислоту, которая выпадает в виде бесцветного студенистого (гелеобразного) осадка: $Na_2SiO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2SiO_3\downarrow$. Это признак 4. Газ (признак 3) здесь не выделяется — это отвлекающий вариант.

Итоговый ответ: А-1, Б-2, В-4, то есть 124.

Типичные ошибки и ловушки

• Путаница между бурым газом $NO_2$ и бесцветным газом $NO$: важно помнить, что концентрированная азотная кислота с металлами даёт именно бурый газ, а разбавленная — бесцветный, буреющий на воздухе.
• Ошибочное отнесение цвета осадка: гидроксид меди(II) — синий, гидроксид железа(III) — бурый (красно-коричневый), гидроксид железа(II) — зеленоватый. Эти цвета часто путают между собой.
• Забывание о растворении осадка как отдельном признаке: если амфотерный гидроксид уже находится в осадке и добавляется кислота или избыток щёлочи, признаком будет не образование, а растворение осадка.
• Невнимание к агрегатному состоянию реагентов: реакция твёрдой щёлочи с твёрдой солью аммония идёт по-другому, чем реакция в растворе — обязательно учитывать пометки «тв.», «конц.», «р-р» в условии.
• Выбор варианта «видимые признаки отсутствуют» без проверки: иногда кажется, что реакция нейтрализации не даёт эффектов, но нужно убедиться, что не образуется малорастворимый продукт.
• Пропуск проверки третьей пары после того, как найдены два очевидных соответствия — метод исключения работает только если первые два вывода верны, поэтому стоит перепроверять хотя бы одно уравнение полностью.
• Путаница между белым творожистым осадком $AgCl$ и белым мелкокристаллическим осадком $BaSO_4$ или бесцветным студенистым осадком кремниевой кислоты — эти три белых осадка различаются по консистенции и обязательно упоминаются в условии именно с такими эпитетами.

Как готовиться

Для успешной подготовки к этому заданию стоит составить и выучить компактную таблицу качественных реакций: катион или анион — реагент — признак (цвет осадка или запах газа). Полезно отдельно выписать все распространённые газы с их характеристиками: $CO_2$ и $H_2$ — бесцветные без запаха, $NH_3$ и $SO_2$ — с резким запахом, $NO_2$ — бурый с неприятным запахом, $H_2S$ — с запахом тухлых яиц.

Стоит регулярно решать задания из открытого банка ФИПИ и разборы прошлых лет — они помогают увидеть, какие именно пары веществ чаще всего встречаются в реальных вариантах ОГЭ, а какие признаки являются «стандартными ловушками». Полезно тренироваться писать не только молекулярные, но и ионные уравнения — это ускоряет определение того, какой продукт будет нерастворимым или газообразным.

Хорошая практика — заниматься по карточкам: на одной стороне пара веществ, на другой — ожидаемый признак и уравнение реакции. Такой формат тренирует быстрое узнавание типовых сочетаний без необходимости каждый раз писать полное уравнение. Дополнительно рекомендуется отрабатывать задания с амфотерными гидроксидами (алюминий, цинк) — они часто вызывают трудности из-за двойственного поведения по отношению к кислотам и щелочам.