Задание 30 ЕГЭ по химии: решения ФИПИ с ответами по шагам

Выбираем растворимые электролиты: сульфат алюминия и гидроксид натрия. При их взаимодействии образуется нерастворимый гидроксид алюминия, поэтому реакция ионного обмена идёт до конца.$$\mathrm{Al_2(SO_4)_3 + NaOH \rightarrow Al(OH)_3\downarrow + Na_2SO_4}$$

Расставляем коэффициенты в молекулярном уравнении.$$\mathrm{Al_2(SO_4)_3 + 6NaOH \rightarrow 2Al(OH)_3\downarrow + 3Na_2SO_4}$$

Выбираем водные растворы нитрата цинка и сульфита натрия. В результате обмена образуется малорастворимый сульфит цинка, поэтому реакция ионного обмена протекает.$$\mathrm{Zn(NO_3)_2 + Na_2SO_3 \rightarrow ZnSO_3\downarrow + 2NaNO_3}$$

Записываем полное ионное уравнение, расписывая растворимые сильные электролиты на ионы. Сульфит цинка остаётся в виде осадка.$$\mathrm{Zn^{2+} + 2NO_3^- + 2Na^+ + SO_3^{2-} \rightarrow ZnSO_3\downarrow + 2Na^+ + 2NO_3^-}$$

Выбираем сероводород и нитрат меди(II). В растворе присутствуют ионы $\mathrm{Cu^{2+}}$, которые образуют с сероводородом нерастворимый сульфид меди(II).$$\mathrm{H_2S + Cu(NO_3)_2 \rightarrow CuS\downarrow + 2HNO_3}$$

Составляем полное ионное уравнение: сероводород является слабым электролитом и не расписывается на ионы, а растворимые сильные электролиты расписываются.$$\mathrm{H_2S + Cu^{2+} + 2NO_3^- \rightarrow CuS\downarrow + 2H^+ + 2NO_3^-}$$

Выбираем фторид аммония и нитрат кальция. В растворе между ионами $\mathrm{Ca^{2+}}$ и $\mathrm{F^-}$ образуется малорастворимый фторид кальция, поэтому реакция ионного обмена протекает до конца.$$\mathrm{NH_4F} + \mathrm{Ca(NO_3)_2}$$

Молекулярное уравнение реакции:$$2\mathrm{NH_4F} + \mathrm{Ca(NO_3)_2} \rightarrow \mathrm{CaF_2}\downarrow + 2\mathrm{NH_4NO_3}$$

Кислой солью из предложенного перечня является гидрофосфат калия $\mathrm{K_2HPO_4}$, поскольку в составе кислотного остатка $\mathrm{HPO_4^{2-}}$ сохраняется атом водорода.

В качестве второго вещества выбираем хлороводород $\mathrm{HCl}$, водный раствор которого содержит ионы $\mathrm{H^+}$ и $\mathrm{Cl^-}$. При взаимодействии не образуются осадок, газ или вода, поэтому видимых признаков реакции нет.$$\mathrm{K_2HPO_4 + HCl \rightarrow KH_2PO_4 + KCl}$$

Выбираем нитрит калия и гидросульфат аммония. В растворах этих веществ присутствуют ионы $\mathrm{NO_2^-}$ и $\mathrm{NH_4^+}$, взаимодействие которых приводит к образованию слабых электролитов.

Молекулярное уравнение реакции:$$\mathrm{KNO_2 + NH_4HSO_4 \rightarrow KHSO_4 + NH_3 \cdot H_2O + HNO_2}$$

В водном растворе сульфат аммония диссоциирует на ионы аммония и сульфат-ионы, а гидроксид калия — на ионы калия и гидроксид-ионы.$$\mathrm{(NH_4)_2SO_4 \rightarrow 2NH_4^+ + SO_4^{2-}};\quad \mathrm{KOH \rightarrow K^+ + OH^-}$$

Ионы аммония взаимодействуют с гидроксид-ионами с образованием слабого электролита и газа — аммиака, поэтому реакция ионного обмена возможна.$$\mathrm{NH_4^+ + OH^- \rightarrow NH_3\uparrow + H_2O}$$

Выбираем гидроксид магния и серную кислоту: реакция протекает за счёт взаимодействия основания с кислотой и образования воды.$$\mathrm{Mg(OH)_2 + H_2SO_4 \rightarrow MgSO_4 + 2H_2O}$$

Записываем полное ионное уравнение. Слаборастворимый гидроксид магния и воду на ионы не расписываем, а растворимые сильные электролиты расписываем.$$\mathrm{Mg(OH)_2 + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow Mg^{2+} + SO_4^{2-} + 2H_2O}$$

Карбонат аммония и ацетат кальция относятся к одному классу — солям. В растворе они диссоциируют с образованием ионов $\mathrm{CO_3^{2-}}$ и $\mathrm{Ca^{2+}}$, из которых образуется малорастворимый карбонат кальция.$$\mathrm{(NH_4)_2CO_3 + Ca(CH_3COO)_2 \rightarrow CaCO_3\downarrow + 2NH_4CH_3COO}$$

Записываем полное ионное уравнение, представив растворимые сильные электролиты в виде ионов.$$\mathrm{2NH_4^+ + CO_3^{2-} + Ca^{2+} + 2CH_3COO^- \rightarrow CaCO_3\downarrow + 2NH_4^+ + 2CH_3COO^-}$$

Кислой солью из предложенного перечня является гидросульфат натрия, поскольку в составе соли сохраняется атом водорода кислотного остатка.$$\mathrm{NaHSO_4}$$

Выбираем нитрат бария. При взаимодействии сульфат-ионов с ионами бария образуется нерастворимый сульфат бария.$$\mathrm{Ba^{2+}+SO_4^{2-}\rightarrow BaSO_4\downarrow}$$

Выбираем гидроксид стронция и дигидрофосфат натрия. В результате реакции образуется малорастворимый фосфат стронция.$$\mathrm{Sr(OH)_2} и \mathrm{NaH_2PO_4}$$

Составляем и уравниваем молекулярное уравнение реакции.$$3\mathrm{Sr(OH)_2}+2\mathrm{NaH_2PO_4}\rightarrow\mathrm{Sr_3(PO_4)_2}\downarrow+2\mathrm{NaOH}+4\mathrm{H_2O}$$

Определяем степени окисления элементов, изменяющих степень окисления. В ион-ионе $\mathrm{IO_3^-}$ иод имеет степень окисления $+5$, а в молекуле $\mathrm{I_2}$ — $0$. В $\mathrm{SO_3^{2-}}$ сера имеет степень окисления $+4$, а в…$$\mathrm{I^{+5} \rightarrow I^0;\quad S^{+4} \rightarrow S^{+6}}$$

Составляем электронный баланс. Два атома иода принимают десять электронов, а пять атомов серы отдают десять электронов.$$\mathrm{2I^{+5} + 10e^- \rightarrow I_2^0;\quad 5S^{+4} - 10e^- \rightarrow 5S^{+6}}$$

Определяем степени окисления элементов, которые изменяются. Хром в $\mathrm{Cr_2(SO_4)_3}$ имеет степень окисления $+3$, а в $\mathrm{Na_2CrO_4}$ — $+6$. Бром в $\mathrm{Br_2}$ имеет степень окисления $0$, а в $\mathrm{NaBr}$ — $-1$.$$\mathrm{Cr^{+3} \rightarrow Cr^{+6}},\quad \mathrm{Br^0 \rightarrow Br^{-1}}$$

Составляем электронный баланс: два атома хрома отдают шесть электронов, а три молекулы брома принимают шесть электронов.$$2\mathrm{Cr^{+3}} - 6e^- \rightarrow 2\mathrm{Cr^{+6}};\quad 3\mathrm{Br_2} + 6e^- \rightarrow 6\mathrm{Br^-}$$

Сульфат натрия и гидрокарбонат бария относятся к классу солей. В растворе они диссоциируют на ионы.$$\mathrm{Na_2SO_4 \rightarrow 2Na^+ + SO_4^{2-}};\quad \mathrm{Ba(HCO_3)_2 \rightarrow Ba^{2+} + 2HCO_3^-}$$

Ионы бария и сульфат-ионы образуют нерастворимый белый сульфат бария. Газ при этой реакции не выделяется.$$\mathrm{Ba^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4\downarrow}$$

Из перечня выбираем гидрокарбонат магния и серную кислоту. При взаимодействии гидрокарбоната с кислотой выделяется углекислый газ. Сульфат магния растворим в воде, поэтому осадок не образуется.

Записываем молекулярное уравнение реакции и расставляем коэффициенты.$$\mathrm{Mg(HCO_3)_2 + H_2SO_4 \rightarrow MgSO_4 + 2CO_2\uparrow + 2H_2O}$$

Выберем нитрит магния и сульфат железа(II). В водном растворе они диссоциируют на ионы:$$\mathrm{Mg(NO_2)_2 \rightarrow Mg^{2+} + 2NO_2^-};\quad \mathrm{FeSO_4 \rightarrow Fe^{2+} + SO_4^{2-}}$$

Формально ионы обмениваются, образуя нитрит железа(II) и сульфат магния. Оба продукта растворимы в воде, поэтому видимых признаков реакции нет.$$\mathrm{Mg(NO_2)_2 + FeSO_4 \rightarrow MgSO_4 + Fe(NO_2)_2}$$

Выбираем хлорид хрома(II) и силикат натрия. При смешивании растворов образуется нерастворимый гидроксид хрома(II).$$\mathrm{CrCl_2 + Na_2SiO_3 + 2H_2O \rightarrow Cr(OH)_2\downarrow + H_2SiO_3\downarrow + 2NaCl}$$

Составляем полное ионное уравнение, представляя растворимые сильные электролиты в виде ионов.$$\mathrm{Cr^{2+} + 2Cl^- + 2Na^+ + SiO_3^{2-} + 2H_2O \rightarrow Cr(OH)_2\downarrow + H_2SiO_3\downarrow + 2Na^+ + 2Cl^-}$$

Выбираем растворы хромата натрия и серной кислоты. В кислой среде хромат-ионы переходят в дихромат-ионы с образованием воды.$$2\mathrm{Na_2CrO_4} + \mathrm{H_2SO_4} \rightarrow \mathrm{Na_2Cr_2O_7} + \mathrm{Na_2SO_4} + \mathrm{H_2O}$$

Записываем полное ионное уравнение, диссоциируя растворимые сильные электролиты.

Выбираем сульфит калия и серную кислоту. При их взаимодействии образуется нестойкая сернистая кислота, которая разлагается с выделением газа.$$\mathrm{H_2SO_3 \rightarrow SO_2\uparrow + H_2O}$$

Записываем молекулярное уравнение реакции.$$\mathrm{K_2SO_3 + H_2SO_4 \rightarrow K_2SO_4 + SO_2\uparrow + H_2O}$$

Выбираем сильные электролиты: сульфат железа(II) и карбонат аммония. Оба вещества растворимы в воде и диссоциируют на ионы.$$\mathrm{FeSO_4 \rightarrow Fe^{2+} + SO_4^{2-}};\quad \mathrm{(NH_4)_2CO_3 \rightarrow 2NH_4^+ + CO_3^{2-}}$$

При обмене между ионами железа(II) и карбонат-ионами образуется нерастворимый карбонат железа(II).$$\mathrm{Fe^{2+} + CO_3^{2-} \rightarrow FeCO_3\downarrow}$$