Задание 7 ОГЭ по химии: простые и сложные вещества, классы соединений

Что проверяет задание

Задание 7 проверяет базовое умение работать с химической формулой вещества и правильно классифицировать его. Проверяются три навыка одновременно:

• отличать простое вещество от сложного по формуле;
• определять принадлежность сложного вещества к классу — оксид (основный, кислотный, амфотерный), кислота, основание (в том числе амфотерный гидроксид) или соль;
• называть вещество по формуле, в том числе указывать степень окисления элемента с переменной валентностью (например, «оксид азота (IV)»).

Задание не требует расчётов, но требует точного знания определений и умения быстро анализировать состав формулы.

Как выглядит формулировка и сколько баллов

В задании даются одна или две химические формулы (иногда — названия веществ словами) и четыре варианта ответа, из которых нужно выбрать один верный. Формулировки бывают трёх типов:

• «Вещества, формулы которых… являются соответственно…» — нужно определить классы двух веществ;
• «Формулам… соответствуют названия…» — нужно назвать вещества, включая степень окисления;
• «…являются соответственно…» с прямым указанием, простое или сложное вещество перед вами.

За верный ответ даётся 1 балл, задание оценивается по принципу «всё или ничего» — частичного балла нет.

Что нужно знать

• Простое вещество состоит из атомов одного химического элемента: $O_2$, $Fe$, $S$, $N_2$.
• Сложное вещество состоит из атомов двух и более разных элементов: $H_2O$, $NaCl$, $CaCO_3$.
• Оксид — сложное вещество из двух элементов, один из которых кислород в степени окисления $-2$: $CaO$, $CO_2$, $Al_2O_3$.
• Основный оксид образован металлом с постоянной низкой степенью окисления ($+1$, $+2$, реже $+3$ у некоторых) и реагирует с кислотами, образуя соль и воду: $Na_2O$, $CaO$, $MgO$.
• Кислотный оксид образован неметаллом или металлом в высокой степени окисления, реагирует с щелочами: $SO_3$, $CO_2$, $P_2O_5$.
• Амфотерный оксид проявляет двойственные свойства — реагирует и с кислотами, и со щелочами. Ключевые представители: $ZnO$, $Al_2O_3$, $BeO$, $Cr_2O_3$, $SnO$, $PbO$.
• Кислота содержит атомы водорода, способные замещаться на металл, и кислотный остаток: $HCl$, $H_2SO_4$, $HNO_3$.
• Основание состоит из металла и одной или нескольких гидроксогрупп $OH$: $NaOH$, $Ca(OH)_2$.
• Амфотерный гидроксид — гидроксид металла, образующего амфотерный оксид: $Zn(OH)_2$, $Al(OH)_3$, $Cr(OH)_3$.
• Соль состоит из катиона металла (или аммония) и анионного кислотного остатка: $Na_2SO_4$, $CaCO_3$, $KNO_3$.
• Степень окисления кислорода в оксидах и большинстве соединений равна $-2$, водорода — $+1$ (кроме гидридов).
• Правило электронейтральности: сумма степеней окисления всех атомов в формуле равна нулю.
• Название оксида с переменной валентностью записывается как «оксид + название элемента + степень окисления римской цифрой в скобках»: $NO_2$ — оксид азота (IV).

Методы решения

Метод 1. Подсчёт числа разных элементов. Смотрим на формулу: если в ней один вид атомов — вещество простое, если два и больше — сложное. Пример: $O_3$ — один элемент (кислород), значит простое вещество; $CaCO_3$ — три элемента, значит сложное.

Метод 2. Анализ состава для определения класса. Если в формуле два элемента и один из них кислород — это оксид. Если есть водород и кислотный остаток без металла — кислота. Если есть металл и группа $OH$ — основание. Если есть металл и кислотный остаток (не $OH$) — соль. Пример: $K_2SO_4$ — металл калий и кислотный остаток $SO_4^{2-}$, значит соль.

Метод 3. Проверка по списку амфотерных веществ. Оксиды и гидроксиды металлов $Zn$, $Al$, $Be$, $Cr$ (в степени окисления $+3$), $Sn$, $Pb$ (в некоторых степенях окисления) — амфотерные, а не основные. Эти формулы стоит запомнить наизусть, так как их часто путают с основными. Пример: $Al(OH)_3$ — не основание, а амфотерный гидроксид.

Метод 4. Вычисление степени окисления через уравнение электронейтральности. Обозначаем неизвестную степень окисления как $x$, кислороду присваиваем $-2$, водороду $+1$, составляем уравнение суммы зарядов с учётом числа атомов, равное нулю, и решаем относительно $x$. Пример: для $N_2O_5$ уравнение $2x + 5\cdot(-2) = 0$, отсюда $x = +5$, то есть оксид азота (V).

Метод 5. Сопоставление структуры формулы с общими шаблонами классов. Оксид — $Э_mO_n$; кислота — $H_aКО$; основание — $Me(OH)_b$; соль — $Me_cКО_d$. Сравнивая формулу с шаблоном, быстро определяем класс без развёрнутого анализа. Пример: $Fe_2(SO_4)_3$ соответствует шаблону соли $Me_c(КО)_d$.

Алгоритм решения по шагам

1. Прочитать формулу и определить, сколько разных химических элементов входит в её состав.
2. Если элемент один — вещество простое, ответ найден.
3. Если элементов два и больше — определить класс по составу: наличие кислорода без водорода и других остатков указывает на оксид; наличие водорода и кислотного остатка — на кислоту; наличие группы $OH$ у металла — на основание; наличие металла и кислотного остатка (не $OH$) — на соль.
4. Проверить, не входит ли элемент в список амфотерных (Zn, Al, Be, Cr(III), Sn, Pb) — если да, класс не «основный оксид/основание», а «амфотерный оксид/гидроксид».
5. Если требуется название с указанием степени окисления, составить уравнение электронейтральности и найти неизвестную степень окисления.
6. Сопоставить полученный результат с предложенными вариантами ответа и выбрать совпадающий.

Разбор примеров

Пример 1. Условие: вещества с формулами $ZnO$ и $Na_2SO_4$ являются соответственно:

1. амфотерным оксидом и солью
2. основным оксидом и кислотой
3. основным оксидом и основанием
4. амфотерным гидроксидом и солью

Шаг 1. Рассмотрим $ZnO$: два элемента — цинк и кислород, значит это оксид. Цинк входит в список металлов, образующих амфотерные оксиды, поэтому $ZnO$ — амфотерный оксид, а не основный.

Шаг 2. Рассмотрим $Na_2SO_4$: содержит металл натрий и кислотный остаток $SO_4^{2-}$ — это соль (сульфат натрия).

Шаг 3. Сопоставляем с вариантами: «амфотерный оксид и соль» соответствует варианту 1.

Ответ: 1.

Пример 2. Условие: формулам $NO_2$ и $Cu(OH)_2$ соответствуют названия:

1. оксид азота (I) и гидроксид меди (I)
2. оксид азота (II) и гидроксид меди (I)
3. оксид азота (II) и гидроксид меди (II)
4. оксид азота (IV) и гидроксид меди (II)

Шаг 1. Определим степень окисления азота в $NO_2$. Кислороду присваиваем $-2$, атомов кислорода два, значит суммарный заряд кислорода $-4$. По правилу электронейтральности: $x + (-4) = 0$, отсюда $x = +4$. Название — оксид азота (IV).

Шаг 2. Определим степень окисления меди в $Cu(OH)_2$. Группа $OH$ имеет заряд $-1$, их две, суммарный заряд $-2$. Уравнение: $x + (-2) = 0$, отсюда $x = +2$. Название — гидроксид меди (II).

Шаг 3. Сравниваем с вариантами: сочетание «оксид азота (IV) и гидроксид меди (II)» есть в варианте 4.

Ответ: 4.

Пример 3. Условие: карбонат кальция и оксид калия являются соответственно:

1. простым и сложным веществами
2. простыми веществами
3. сложным и простым веществами
4. сложными веществами

Шаг 1. Записываем формулы словесных названий. Карбонат кальция — $CaCO_3$: в составе три разных элемента (кальций, углерод, кислород), значит это сложное вещество.

Шаг 2. Оксид калия — $K_2O$: в составе два разных элемента (калий, кислород), значит это тоже сложное вещество.

Шаг 3. Оба вещества сложные, поэтому подходит вариант, где указано «сложными веществами» без уточнения простого.

Ответ: 4.

Типичные ошибки и ловушки

• Путают амфотерные оксиды и гидроксиды с основными. $ZnO$, $Al_2O_3$, $Cr(OH)_3$ часто ошибочно называют основными — важно заучить список исключений наизусть.
• Неверно считают степень окисления кислорода или водорода. В большинстве соединений кислород $-2$, водород $+1$, но в пероксидах ($H_2O_2$) кислород $-1$ — такие случаи редко встречаются в задании, но стоит помнить об исключениях.
• Забывают учитывать число атомов при составлении уравнения электронейтральности. Если в формуле два атома кислорода, их суммарный вклад $-4$, а не $-2$ — ошибка в подсчёте индексов приводит к неверной степени окисления.
• Путают класс вещества по внешнему виду формулы без анализа состава. Например, принимают $CaCO_3$ за оксид из-за наличия кислорода, не замечая кислотного остатка $CO_3^{2-}$.
• Не различают простое и сложное вещество, когда формула содержит индекс. $O_2$, $O_3$, $P_4$ — простые вещества, несмотря на индексы, так как элемент один.
• Ошибаются в названии оксидов и гидроксидов с переменной валентностью, не проверяя степень окисления через уравнение электронейтральности, а полагаясь на память.

Как готовиться

Для уверенного решения задания 7 нужна системная база, а не разовое зазубривание формул.

1. Составьте и выучите таблицу классов неорганических веществ с примерами по 3–4 формулы на каждый класс: простые вещества, основные оксиды, кислотные оксиды, амфотерные оксиды, кислоты, основания, амфотерные гидроксиды, соли.
2. Отдельно выпишите и заучите список амфотерных оксидов и гидроксидов: $ZnO$, $Al_2O_3$, $BeO$, $Cr_2O_3$, $SnO$, $PbO$ и соответствующие им гидроксиды. Это самая частая ловушка задания.
3. Потренируйтесь составлять уравнение электронейтральности для 10–15 разных формул с элементами переменной валентности (азот, сера, хлор, марганец, хром, железо), чтобы находить степень окисления быстро и без ошибок.
4. Решайте задания прошлых лет блоками по 10–15 штук, фиксируя, какие формулы вызвали затруднение, и повторно возвращайтесь к ним через день-два.
5. Проверяйте себя устно: увидев формулу, сразу называйте класс вещества и, если нужно, степень окисления элемента — скорость реакции важна на экзамене.
6. Регулярно повторяйте номенклатуру — названия кислотных остатков и соответствующих кислот и солей, чтобы не тратить время на их вспоминание во время экзамена.