Задание 8 ОГЭ по химии: свойства простых веществ и оксидов

Что проверяет задание

Задание 8 проверяет умение предсказывать, с какими веществами вступит в реакцию заданное простое вещество или оксид. Для этого нужно знать классификацию оксидов (основные, кислотные, амфотерные), общие правила их взаимодействия друг с другом, с кислотами и щелочами, а также свойства металлов и неметаллов — активность металлов, окислительно-восстановительные способности неметаллов с переменной степенью окисления. Задание не требует полного уравнения реакции, но без умения его составить правильный ответ не найти — рассуждать «на глаз» здесь не получится.

Как выглядит формулировка и сколько баллов

Типичная формулировка: «Какие два из перечисленных веществ вступают в реакцию с... (название оксида или простого вещества)?» Далее даётся список из пяти веществ, из которых нужно выбрать ровно два номера. Ответ записывается как последовательность двух цифр без пробелов (порядок цифр не важен, например, 35 и 53 — оба варианта верны).

За полностью верный ответ (оба номера совпадают с эталоном) начисляется 2 балла. Если указан только один верный номер из двух или добавлен лишний — 1 балл. Полностью неверный ответ или отсутствие ответа — 0 баллов. Такая система заставляет проверять каждый вариант из списка, а не угадывать пару целиком.

Что нужно знать

• Оксиды делятся на основные (образованы металлами с низкой степенью окисления, например $Na_2O$, $CaO$), кислотные (образованы неметаллами или металлами в высокой степени окисления, например $CO_2$, $SO_3$, $Mn_2O_7$) и амфотерные (проявляют двойственные свойства: $Al_2O_3$, $ZnO$, $BeO$, $Cr_2O_3$, а также в рамках школьной программы часто и $Fe_2O_3$).
• Основный оксид реагирует с кислотами и кислотными оксидами: $MgO + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + H_2O$; $CaO + CO_2 \rightarrow CaCO_3$.
• Кислотный оксид реагирует с основаниями (щелочами) и основными оксидами: $SO_3 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_4 + H_2O$; $CO_2 + CaO \rightarrow CaCO_3$.
• Амфотерный оксид реагирует и с кислотами, и со щелочами: $Al_2O_3 + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2O$; $Al_2O_3 + 2NaOH \xrightarrow{t} 2NaAlO_2 + H_2O$.
• Оксиды между собой реагируют только по принципу «противоположный + противоположный»: кислотный с основным, амфотерный практически с обоими типами. Кислотный с кислотным, основный с основным обычно не взаимодействуют.
• Соли, как правило, не вступают в реакцию с оксидами напрямую (нет общего механизма обмена), поэтому такие варианты в тестах чаще всего являются «ловушками».
• Металлы реагируют с кислотами по ряду активности: металлы до водорода вытесняют его из разбавленных кислот (кроме азотной и концентрированной серной), металлы после водорода — нет: $Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2\uparrow$.
• Металлы реагируют с неметаллами, образуя бинарные соединения: $2Na + Cl_2 \rightarrow 2NaCl$.
• Неметаллы реагируют с кислородом, образуя оксиды: $S + O_2 \rightarrow SO_2$.
• Элементы с переменной степенью окисления (например, сера в $SO_2$, где степень окисления $+4$) могут проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства в зависимости от партнёра по реакции.

Методы решения

1. Метод определения характера оксида. Сначала классифицируют заданный оксид — кислотный, основный или амфотерный, а затем ищут партнёров «противоположного знака». Пример: дан $SO_3$ (кислотный оксид) — он будет реагировать с основаниями и основными/амфотерными оксидами, но не с кислотными оксидами и не с кислотами.

2. Метод ряда активности металлов. Если дано простое вещество-металл, сверяют его положение в ряду активности с кислотой или солью-партнёром. Пример: дан цинк, из списка есть соляная кислота и хлорид меди(II) — цинк реагирует с обоими, так как стоит левее водорода и левее меди: $Zn + CuCl_2 \rightarrow ZnCl_2 + Cu$.

3. Метод анализа окислительно-восстановительных свойств. Применяется, когда элемент оксида имеет промежуточную степень окисления и может как повышать её, так и понижать. Пример: сера в $SO_2$ имеет степень окисления $+4$ и способна окисляться кислородом до $+6$: $2SO_2 + O_2 \xrightarrow{t,\ кат} 2SO_3$.

4. Метод исключения «ловушек». Для каждого варианта задают вопрос: «Есть ли общее правило, разрешающее эту реакцию?» Если правила нет (например, соль + оксид без особых условий), вариант исключается. Пример: нитрат натрия и оксид серы(VI) — реакции обмена между солью и оксидом не существует, вариант отбрасывается.

5. Метод проверки уравнением. После отбора кандидатов полезно мысленно (или на черновике) записать уравнение реакции и проверить, получается ли осмысленный продукт (соль, вода, газ, осадок). Если продукт не образуется логично — реакция маловероятна.

Алгоритм решения по шагам

1. Определить тип заданного вещества: простое вещество (металл/неметалл) или оксид, и если оксид — его характер (кислотный, основный, амфотерный).
2. Сформулировать правило, с какими классами веществ реагирует это вещество.
3. Пройтись по всем пяти вариантам списка и для каждого решить: подходит он под правило или нет.
4. Для металлов сверить положение в ряду активности; для оксидов с переменной валентностью учесть возможные окислительно-восстановительные реакции.
5. Из оставшихся кандидатов выбрать ровно два, при необходимости проверив реакцию уравнением.
6. Записать номера выбранных веществ в виде ответа (порядок не имеет значения).

Разбор примеров

Пример 1. Условие: какие два вещества реагируют с оксидом серы(VI) $SO_3$: 1) $NaNO_3$; 2) $Cl_2$; 3) $Al_2O_3$; 4) $SiO_2$; 5) $NaOH$.

Шаг 1. $SO_3$ — типичный кислотный оксид (сера в степени окисления $+6$).

Шаг 2. Кислотный оксид реагирует с основаниями и с основными/амфотерными оксидами, но не с другими кислотными оксидами и не с солями.

Шаг 3. Проверяем варианты:

• $NaNO_3$ — соль, реакции с оксидом нет, исключаем.
• $Cl_2$ — простое вещество-неметалл, с оксидами серы не реагирует, исключаем.
• $Al_2O_3$ — амфотерный оксид, реагирует с кислотными оксидами: $Al_2O_3 + 3SO_3 \rightarrow Al_2(SO_4)_3$. Подходит.
• $SiO_2$ — кислотный оксид, с другим кислотным оксидом не взаимодействует, исключаем.
• $NaOH$ — щёлочь, классическая реакция с кислотным оксидом: $2NaOH + SO_3 \rightarrow Na_2SO_4 + H_2O$. Подходит.

Шаг 4. Ответ: вещества 3 и 5 (соответствует эталону 35|53).

Пример 2. Условие: какие два вещества реагируют с оксидом серы(IV) $SO_2$: 1) $NaOH$; 2) $C$ (углерод); 3) $O_2$; 4) $FeCl_2$; 5) $CuS$.

Шаг 1. $SO_2$ — кислотный оксид, но сера в нём имеет промежуточную степень окисления $+4$, поэтому возможны и обменные, и окислительно-восстановительные реакции.

Шаг 2. Проверяем варианты:

• $NaOH$ — щёлочь, реагирует как с любым кислотным оксидом: $SO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_3 + H_2O$. Подходит.
• $C$ — при нагревании углерод восстанавливает серу из $SO_2$ до простого вещества, широко известная реакция в металлургии: $SO_2 + C \xrightarrow{t} CO_2 + S$. Подходит.
• $O_2$ — сера окисляется до $+6$, это основа промышленного получения серной кислоты: $2SO_2 + O_2 \xrightarrow{t,\ кат} 2SO_3$. Подходит.
• $FeCl_2$ — соль, прямой реакции с оксидом нет, исключаем.
• $CuS$ — сульфид, с $SO_2$ не реагирует в обычных условиях, исключаем.

Шаг 3. Здесь подошли сразу три вещества (1, 2 и 3), поэтому верной считается любая пара из них — отсюда несколько допустимых вариантов ответа: 13, 12, 23. Это особый случай, когда оксид проявляет свойства сразу по нескольким направлениям (кислотные и окислительно-восстановительные), и составители допускают несколько правильных комбинаций.

Пример 3. Условие: какие два вещества реагируют с оксидом железа(III) $Fe_2O_3$: 1) $Cu(OH)_2$; 2) $MgCl_2$; 3) $H_2SO_4$; 4) $NaOH$; 5) $Al_2O_3$.

Шаг 1. $Fe_2O_3$ в школьной программе ОГЭ рассматривается как амфотерный оксид (аналогично $Al_2O_3$ и $ZnO$), то есть он реагирует и с кислотами, и со щелочами.

Шаг 2. Проверяем варианты:

• $Cu(OH)_2$ — нерастворимое основание, реакции с оксидом металла нет, исключаем.
• $MgCl_2$ — соль, прямой реакции с оксидом нет, исключаем.
• $H_2SO_4$ — кислота, типичная реакция для амфотерного/основного оксида: $Fe_2O_3 + 3H_2SO_4 \rightarrow Fe_2(SO_4)_3 + 3H_2O$. Подходит.
• $NaOH$ — щёлочь, амфотерный оксид реагирует при сплавлении: $Fe_2O_3 + 2NaOH \xrightarrow{t} 2NaFeO_2 + H_2O$. Подходит.
• $Al_2O_3$ — оксид, реакции оксид+оксид без участия воды или расплава практически не идёт в рамках школьной программы, исключаем.

Шаг 3. Ответ: вещества 3 и 4 (соответствует эталону 34|43).

Типичные ошибки и ловушки

• Путаница между кислотным и основным характером оксида — важно чётко помнить, что оксиды неметаллов почти всегда кислотные, а оксиды типичных металлов — основные.
• Забывание про амфотерные оксиды: $Al_2O_3$, $ZnO$, $BeO$, $Cr_2O_3$ и (в программе ОГЭ) $Fe_2O_3$ реагируют и с кислотами, и со щелочами — это часто становится ключом к правильному ответу.
• Ошибочное предположение, что соли реагируют с оксидами напрямую — такой реакции в школьной химии, как правило, нет, и такие варианты в заданиях — типичные отвлекающие элементы.
• Игнорирование окислительно-восстановительных свойств оксидов с промежуточной степенью окисления элемента (сера в $SO_2$, азот в $NO_2$) — такие оксиды могут реагировать с восстановителями или окислителями помимо стандартных кислотно-основных партнёров.
• Неверная оценка активности металла: важно помнить порядок ряда активности и то, что металлы после водорода не вытесняют его из кислот.
• Забывание условий реакции (нагревание, катализатор, сплавление) — некоторые реакции амфотерных оксидов со щелочами идут только при сплавлении, а не в растворе.
• Механическое запоминание пар без понимания правила — при изменении формулировки задания (другой оксид или вещество) неправильно перенесённое правило приводит к ошибке.

Как готовиться

Составьте и выучите наизусть таблицу классификации оксидов с примерами: какие оксиды кислотные, какие основные, какие амфотерные. Отдельно запомните список амфотерных веществ и оксидов, которые чаще всего встречаются в заданиях. Повторите ряд активности металлов и правила его применения для реакций с кислотами и солями.

Регулярно решайте задания из открытого банка ФИПИ по этой теме, разбирая каждый вариант ответа отдельно, а не угадывая пару целиком. Для сложных случаев (как с $SO_2$, где подходит больше двух веществ) полезно прописывать уравнение реакции для каждого варианта — это помогает увидеть логику составителей и не запутаться.

Полезно вести собственный список типичных реакций с примерами уравнений — основный+кислота, кислотный+щёлочь, амфотерный+кислота/щёлочь, металл+кислота, металл+соль, неметалл+кислород. Регулярное повторение таких блоков закрепляет автоматизм при решении задания на экзамене.