Задание 9 ОГЭ по химии: химические свойства простых и сложных веществ

Что проверяет задание

Задание 9 проверяет умение соотносить реагирующие вещества с продуктами их взаимодействия. По сути это проверка знания химических свойств основных классов неорганических веществ: металлов, оксидов, кислот, оснований и солей. Экзаменуемый должен понимать, какой тип реакции произойдёт между двумя конкретными веществами, и уметь предсказать состав продуктов, не составляя уравнение реакции полностью «с нуля», а сопоставляя логику превращения с предложенными вариантами.

Задание построено на классических реакциях школьного курса: обмен, замещение, взаимодействие кислот с оксидами, основаниями, металлами и солями. Особое внимание уделяется случаям, где реакция протекает неоднозначно (например, серная кислота разной концентрации ведёт себя по-разному с металлами) — такие ловушки составители заданий используют часто.

Как выглядит формулировка и сколько баллов

Типичная формулировка: «Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами(-ами) их взаимодействия: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой». Даются три пары реагентов (А, Б, В) и пять вариантов продуктов (1–5), из которых нужно выбрать три подходящих — по одному на каждую пару.

Ответ записывается как последовательность трёх цифр без пробелов, например «145», где каждая цифра соответствует букве А, Б, В по порядку.

Задание оценивается в 2 балла при полностью правильном ответе. Если верно указано только два соответствия из трёх, начисляется 1 балл. При одном верном соответствии или полностью неверном ответе баллы не начисляются. Так как задание допускает частичный балл, важно не пропускать ни одну позицию, даже если уверенности в ответе нет — есть смысл указать наиболее вероятный вариант.

Что нужно знать

• Классы неорганических веществ: оксиды (основные, кислотные, амфотерные), кислоты, основания (щёлочи и нерастворимые), соли — и их типичные реакции.
• Ряд активности металлов: $Li, K, Ba, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Ni, Sn, Pb, H_2, Cu, Hg, Ag, Pt, Au$ — определяет, вытесняет ли металл водород из кислот и другие металлы из солей.
• Реакция обмена: соль + кислота, соль + соль, соль + основание, кислота + основание — идёт до конца, если образуется осадок, газ или слабый электролит (вода).
• Реакция нейтрализации: $\text{кислота} + \text{основание} \rightarrow \text{соль} + H_2O$.
• Взаимодействие оксида металла с кислотой: $\text{MeO} + \text{кислота} \rightarrow \text{соль} + H_2O$.
• Взаимодействие основания с кислотой (в том числе нерастворимого): $\text{Me(OH)}_n + \text{кислота} \rightarrow \text{соль} + H_2O$.
• Взаимодействие активного металла с кислотой (кроме концентрированных $HNO_3$ и $H_2SO_4$): $\text{Me} + \text{кислота} \rightarrow \text{соль} + H_2$.
• Особый случай — концентрированная серная кислота с металлами: $Cu + 2H_2SO_4(\text{конц.}) \rightarrow CuSO_4 + SO_2 + 2H_2O$ (водород не выделяется, образуется $SO_2$, а не $H_2$).
• Разбавленная серная кислота реагирует с активными металлами обычным способом, выделяя водород: $Mg + H_2SO_4(\text{разб.}) \rightarrow MgSO_4 + H_2$.
• Вытеснение слабой (летучей или нерастворимой) кислоты сильной из её соли: $Na_2S + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + H_2S$ — сероводородная кислота слабее серной и улетучивается.
• Взаимодействие кислотного оксида с водой и щёлочью/карбонатом при насыщении избытком $CO_2$: $Na_2CO_3 + CO_2 + H_2O \rightarrow 2NaHCO_3$ — образуется кислая соль, а не обычная реакция обмена.
• Взаимодействие двух растворимых солей: реакция идёт, если образуется нерастворимый осадок, например $Na_2CO_3 + CaCl_2 \rightarrow CaCO_3\downarrow + 2NaCl$.
• Металл с неметаллом (сера, кислород, галогены) образует соответствующее бинарное соединение: $Mg + H_2S \rightarrow MgS + H_2$ (вытеснение водорода из сероводородной кислоты активным металлом).
• Закон сохранения массы: суммарная масса и количество атомов каждого элемента слева и справа уравнения должны совпадать — это главный инструмент проверки правильности подобранного продукта.

Методы решения

Метод классификации по парам классов веществ. Сначала определите, к каким классам относятся оба реагента в паре, и вспомните типовую реакцию для этой комбинации классов (кислота+оксид, кислота+основание, соль+соль и т.д.). Пример: пара $H_2SO_4 + MgO$ — это кислота и основной оксид, значит будет реакция обмена с образованием соли и воды: $MgSO_4 + H_2O$.

Метод анализа силы кислот и оснований. Если в паре встречаются соль и кислота, проверьте, какая кислота сильнее и является ли продукт (кислота или газ) более летучим или менее растворимым, чем исходная. Пример: $Na_2S + H_2SO_4$ — серная кислота сильнее сероводородной, поэтому вытесняет её из соли: $Na_2SO_4 + H_2S$.

Метод учёта особых условий реакции (концентрация, избыток). Обратите внимание на пометки «конц.», «разб.», «избыток» — они меняют тип продукта. Пример: медь с разбавленной серной кислотой не реагирует вообще, а с концентрированной горячей даёт $CuSO_4 + SO_2 + H_2O$, а не водород.

Метод проверки баланса атомов (материальный баланс). После предположения о продукте посчитайте число атомов каждого элемента в реагентах и в предполагаемых продуктах — они должны совпадать. Пример: для $Na_2CO_3 + CaCl_2$ атомы натрия (2), кальция (1), хлора (2), углерода (1), кислорода (3) должны сохраниться в продуктах $2NaCl + CaCO_3$ — баланс подтверждает верность выбора.

Метод исключения по составу элементов. Если продукт содержит элемент, которого не было ни в одном из реагентов, такой вариант отбрасывается сразу. Пример: если среди вариантов есть $MgH_2 + S$ для пары $Mg + H_2S$, то этот вариант не подходит, так как реального механизма образования гидрида магния и серы в данной реакции нет — верный продукт $MgS + H_2$.

Алгоритм решения по шагам

1. Прочитайте условие каждой пары реагентов (А, Б, В) и определите класс каждого вещества: металл, оксид, кислота, основание или соль.
2. Вспомните типовую реакцию для этой комбинации классов веществ (используйте раздел «Что нужно знать»).
3. Мысленно (или на черновике) составьте продукты реакции, опираясь на закон сохранения массы: количество атомов каждого элемента должно совпасть.
4. Сравните полученный набор продуктов с предложенными вариантами 1–5. Ищите точное совпадение состава веществ.
5. Отметьте использованный номер варианта и не применяйте его повторно к другой букве, если условие не допускает совпадений (обычно все три ответа разные).
6. Проверьте всю тройку соответствий на согласованность: если продукт содержит элемент, отсутствующий в реагентах, — это ошибка, вернитесь к шагу 2.
7. Запишите итоговый ответ как последовательность трёх цифр в порядке А, Б, В.

Разбор примеров

Пример 1. Условие: А) $Na_2CO_3 + HCl$; Б) $Na_2CO_3 + CO_2 + H_2O$; В) $Na_2CO_3 + CaCl_2$. Варианты продуктов: 1) $NaCl + CO_2 + H_2O$; 2) $NaHCO_3 + HCl$; 3) $NaOH + NaHCO_3$; 4) $NaHCO_3$; 5) $NaCl + CaCO_3$.

Шаг 1. Для А: карбонат натрия и соляная кислота — реакция обмена соли с сильной кислотой. Слабая угольная кислота неустойчива и разлагается на $CO_2$ и $H_2O$. Уравнение: $Na_2CO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + CO_2 + H_2O$. Это соответствует варианту 1.

Шаг 2. Для Б: карбонат натрия, избыток углекислого газа и вода — классическая реакция образования кислой соли: $Na_2CO_3 + CO_2 + H_2O \rightarrow 2NaHCO_3$. Продукт — только гидрокарбонат натрия, что соответствует варианту 4.

Шаг 3. Для В: две растворимые соли, $Na_2CO_3$ и $CaCl_2$, реагируют с образованием нерастворимого осадка карбоната кальция: $Na_2CO_3 + CaCl_2 \rightarrow CaCO_3\downarrow + 2NaCl$. Это вариант 5.

Итог: А-1, Б-4, В-5. Ответ: 145.

Пример 2. Условие: А) $H_2SO_4 + MgO$; Б) $H_2SO_4 + Mg(OH)_2$; В) $Mg + H_2S$. Варианты продуктов: 1) $MgSO_4 + H_2O$; 2) $MgSO_4 + H_2$; 3) $MgS + H_2O$; 4) $MgH_2 + S$; 5) $MgS + H_2$.

Шаг 1. Для А: кислота реагирует с основным оксидом — типичная реакция обмена с образованием соли и воды: $H_2SO_4 + MgO \rightarrow MgSO_4 + H_2O$. Это вариант 1.

Шаг 2. Для Б: кислота реагирует с основанием — реакция нейтрализации: $H_2SO_4 + Mg(OH)_2 \rightarrow MgSO_4 + 2H_2O$. Продукты те же по составу, что и в шаге 1 — это тоже вариант 1.

Шаг 3. Для В: активный металл магний взаимодействует с сероводородом. Магний вытесняет водород из слабой сероводородной кислоты, образуя сульфид магния и водород: $Mg + H_2S \rightarrow MgS + H_2$. Это вариант 5. Проверка баланса: слева 1 Mg, 2 H, 1 S; справа 1 Mg, 1 S в $MgS$ и 2 H в $H_2$ — совпадает.

Итог: А-1, Б-1, В-5. Ответ: 115.

Пример 3. Условие: А) $H_2SO_4(\text{конц.}) + Cu$; Б) $H_2SO_4(\text{разб.}) + Na_2S$; В) $H_2SO_3 + Na_2O$. Варианты продуктов: 1) $CuSO_4 + H_2$; 2) $CuSO_4 + H_2O + SO_2$; 3) $Na_2SO_4 + H_2$; 4) $Na_2SO_4 + H_2S$; 5) $Na_2SO_3 + H_2O$.

Шаг 1. Для А: медь стоит после водорода в ряду активности, поэтому с разбавленной серной кислотой не реагирует. Но с концентрированной горячей серной кислотой медь окисляется, а кислота восстанавливается до сернистого газа: $Cu + 2H_2SO_4(\text{конц.}) \rightarrow CuSO_4 + SO_2 + 2H_2O$. Значит, вариант с выделением водорода (1) неверен — правильный ответ вариант 2.

Шаг 2. Для Б: сульфид натрия — соль слабой и летучей сероводородной кислоты. Более сильная серная кислота вытесняет её из соли: $Na_2S + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + H_2S$. Это вариант 4.

Шаг 3. Для В: сернистая кислота реагирует с основным оксидом натрия — реакция обмена с образованием соли и воды: $H_2SO_3 + Na_2O \rightarrow Na_2SO_3 + H_2O$. Это вариант 5.

Итог: А-2, Б-4, В-5. Ответ: 245.

Типичные ошибки и ловушки

• Путаница между разбавленной и концентрированной серной кислотой: с металлами средней и низкой активности (медь, серебро) концентрированная кислота не выделяет водород, а даёт $SO_2$ или $H_2S$ в зависимости от активности металла.
• Забывание, что медь, серебро и другие металлы после водорода в ряду активности не реагируют с разбавленными кислотами вообще — нельзя автоматически выбирать вариант с $H_2$.
• Неучёт избытка реагента: реакция карбоната с углекислым газом и водой при избытке $CO_2$ даёт кислую соль, а не обычную соль и углекислый газ.
• Ошибочный выбор продукта, содержащего элемент, отсутствующий среди реагентов (например, гидрид металла там, где его быть не может).
• Невнимательность к состоянию веществ (осадок, газ) — реакция обмена между двумя солями идёт только при образовании нерастворимого продукта.
• Путаница между силой кислот при вытеснении: не всякая кислота вытесняет любую другую из соли — вытесняется только более слабая или более летучая кислота более сильной.
• Механическое совпадение цифр без проверки баланса — иногда предложенные варианты по составу похожи, но количество атомов не совпадает.

Как готовиться

Повторите таблицу растворимости солей и оснований — без неё невозможно определить, идёт реакция обмена до конца или нет. Выучите ряд активности металлов наизусть, включая положение водорода: это база для предсказания взаимодействия металлов с кислотами и солями.

Отдельно проработайте особые случаи серной и азотной кислоты в разных концентрациях — эти реакции регулярно встречаются в заданиях открытого банка ФИПИ и часто становятся ловушкой. Составьте для себя короткую таблицу: металл — концентрированная кислота — продукт, чтобы не путаться на экзамене.

Решайте задания из открытого банка ФИПИ по этой теме систематически: сначала разбирайте каждую пару реагентов письменно, составляя полное уравнение реакции с проверкой коэффициентов, а затем сравнивайте с ответом. Постепенно переходите к устному определению типа реакции без записи полного уравнения — это экономит время на экзамене.

Обращайте внимание на формулировки с уточнениями «конц.», «разб.», «избыток», «недостаток» — именно они чаще всего определяют правильный вариант ответа среди похожих по составу продуктов. Регулярная тренировка на разнообразных комбинациях классов веществ (оксид-кислота, соль-соль, металл-кислота, кислота-основание) формирует устойчивый навык быстрого распознавания типа реакции и её продуктов.