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

Выбираем растворы нитрата бария и сульфата аммония. В результате реакции образуется малорастворимый сульфат бария, поэтому реакция ионного обмена протекает.$$\mathrm{Ba(NO_3)_2 + (NH_4)_2SO_4 \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2NH_4NO_3}$$

Записываем полное ионное уравнение, представив растворимые сильные электролиты в виде ионов.$$\mathrm{Ba^{2+} + 2NO_3^- + 2NH_4^+ + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2NH_4^+ + 2NO_3^-}$$

Выбираем соли силикат калия $\mathrm{K_2SiO_3}$ и гидрокарбонат кальция $\mathrm{Ca(HCO_3)_2}$, поскольку при обмене их ионов образуется малорастворимый силикат кальция.

Записываем молекулярное уравнение реакции.$$\mathrm{K_2SiO_3 + Ca(HCO_3)_2 \rightarrow CaSiO_3\downarrow + 2KHCO_3}$$

Из перечня выбираем силикат калия и серную кислоту. При их взаимодействии образуется малорастворимая кремниевая кислота.$$\mathrm{K_2SiO_3 + H_2SO_4 \rightarrow K_2SO_4 + H_2SiO_3\downarrow}$$

Записываем полное ионное уравнение, расписывая сильные электролиты на ионы. Кремниевая кислота остаётся в молекулярной форме.$$\mathrm{2K^+ + SiO_3^{2-} + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow 2K^+ + SO_4^{2-} + H_2SiO_3\downarrow}$$

Выбираем азотную кислоту и ацетат серебра. В водных растворах эти вещества диссоциируют с образованием ионов $\mathrm{H^+}$, $\mathrm{NO_3^-}$, $\mathrm{Ag^+}$ и $\mathrm{CH_3COO^-}$.

Молекулярное уравнение реакции:$$\mathrm{AgCH_3COO + HNO_3 \rightarrow AgNO_3 + CH_3COOH}$$

Выбираем ацетат магния и фосфат калия. В водных растворах они диссоциируют на ионы, а при их взаимодействии образуется нерастворимый фосфат магния.$$\mathrm{Mg(CH_3COO)_2}\rightarrow\mathrm{Mg^{2+}}+2\mathrm{CH_3COO^-};\quad \mathrm{K_3PO_4}\rightarrow3\mathrm{K^+}+\mathrm{PO_4^{3-}}$$

Записываем молекулярное уравнение реакции и расставляем коэффициенты.$$3\mathrm{Mg(CH_3COO)_2}+2\mathrm{K_3PO_4}\rightarrow\mathrm{Mg_3(PO_4)_2}\downarrow+6\mathrm{CH_3COOK}$$

Амфотерный гидроксид образуется при взаимодействии раствора нитрата цинка с раствором гидроксида натрия.$$\mathrm{Zn(NO_3)_2 + NaOH \rightarrow Zn(OH)_2\downarrow + NaNO_3}$$

Расставляем коэффициенты в молекулярном уравнении.$$\mathrm{Zn(NO_3)_2 + 2NaOH \rightarrow Zn(OH)_2\downarrow + 2NaNO_3}$$

Из перечня выбираем гидрокарбонат магния и серную кислоту. При взаимодействии гидрокарбонатов с кислотами выделяется углекислый газ, а растворимый сульфат магния осадка не образует.

Молекулярное уравнение реакции:$$\mathrm{Mg(HCO_3)_2 + H_2SO_4 \rightarrow MgSO_4 + 2CO_2\uparrow + 2H_2O}$$

Кислой солью является гидрокарбонат калия $\mathrm{KHCO_3}$, поскольку в составе его кислотного остатка содержится атом водорода. В качестве второго вещества выбираем раствор гидроксида кальция $\mathrm{Ca(OH)_2}$.

В результате реакции образуются карбонат кальция — осадок — и карбонат калия, то есть две соли.$$2\mathrm{KHCO_3}+\mathrm{Ca(OH)_2}\rightarrow\mathrm{CaCO_3}\downarrow+\mathrm{K_2CO_3}+2\mathrm{H_2O}$$

Для выделения газа без образования осадка можно использовать сульфит аммония и бромоводород. Сульфит-ион взаимодействует с ионами водорода с образованием сернистого газа и воды.$$\mathrm{SO_3^{2-} + 2H^+ \rightarrow SO_2\uparrow + H_2O}$$

Записываем молекулярное уравнение реакции.$$\mathrm{(NH_4)_2SO_3 + 2HBr \rightarrow 2NH_4Br + SO_2\uparrow + H_2O}$$

Белым осадком является нерастворимый гидроксид магния $\mathrm{Mg(OH)_2}$. Он растворяется при взаимодействии с бромоводородной кислотой $\mathrm{HBr}$.

Записываем молекулярное уравнение реакции нейтрализации:$$\mathrm{Mg(OH)_2 + 2HBr \rightarrow MgBr_2 + 2H_2O}$$

Выбираем фторид серебра и ацетат кальция: оба вещества являются электролитами и в растворе диссоциируют на ионы.$$\mathrm{AgF \rightarrow Ag^+ + F^-};\quad \mathrm{Ca(CH_3COO)_2 \rightarrow Ca^{2+} + 2CH_3COO^-}$$

При обмене ионами образуется малорастворимый фторид кальция, поэтому реакция ионного обмена протекает до конца.$$2\mathrm{AgF} + \mathrm{Ca(CH_3COO)_2} \rightarrow \mathrm{CaF_2}\downarrow + 2\mathrm{AgCH_3COO}$$

Недостающими веществами являются серная кислота $\mathrm{H_2SO_4}$ и фосфорная кислота $\mathrm{H_3PO_4}$, поскольку в продуктах присутствует $\mathrm{K_2SO_4}$, а фосфор должен окислиться.

Определяем изменения степеней окисления: фосфор окисляется с $+3$ до $+5$, а йод восстанавливается с $+5$ до $0$.$$\mathrm{P^{+3} - 2e^- \rightarrow P^{+5}};\quad \mathrm{2I^{+5} + 10e^- \rightarrow I_2^0}$$

Из перечня выбираем ацетат серебра, который в водном растворе диссоциирует с образованием ионов $\mathrm{Ag^+}$, и хромат калия, раствор которого окрашен в жёлтый цвет.$$\mathrm{CH_3COOAg}\rightarrow\mathrm{Ag^+}+\mathrm{CH_3COO^-};\quad \mathrm{K_2CrO_4}\rightarrow 2\mathrm{K^+}+\mathrm{CrO_4^{2-}}$$

Ионы серебра и хромат-ионы образуют малорастворимый кирпично-красный хромат серебра.$$2\mathrm{Ag^+}+\mathrm{CrO_4^{2-}}\rightarrow\mathrm{Ag_2CrO_4}\downarrow$$

Выбираем хлороводород и гидрофосфат аммония. При их взаимодействии не образуются осадок, газ или вода; происходит протонирование гидрофосфат-иона.$$\mathrm{HCl + (NH_4)_2HPO_4 \rightarrow NH_4H_2PO_4 + NH_4Cl}$$

Записываем полное ионное уравнение, диссоциируя растворимые сильные электролиты.$$\mathrm{H^+ + Cl^- + 2NH_4^+ + HPO_4^{2-} \rightarrow 2NH_4^+ + H_2PO_4^- + Cl^-}$$

Выбираем растворимые вещества: сульфат аммония и гидроксид калия. При их взаимодействии образуются аммиак и вода, поэтому реакция ионного обмена протекает до конца.

Составляем молекулярное уравнение реакции.$$\mathrm{(NH_4)_2SO_4 + 2KOH \rightarrow K_2SO_4 + 2NH_3\uparrow + 2H_2O}$$

Определяем степени окисления элементов. В $\mathrm{CrCl_3}$ хром имеет степень окисления $+3$, а в $\mathrm{K_2CrO_4}$ — $+6$. Хром окисляется.$$\mathrm{Cr^{+3} - 3e^- \rightarrow Cr^{+6}}$$

Молекулярный хлор имеет степень окисления $0$, а в хлориде калия хлор имеет степень окисления $-1$. Хлор восстанавливается.$$\mathrm{Cl_2^0 + 2e^- \rightarrow 2Cl^{-1}}$$

Слабое основание образуется при взаимодействии ионов аммония с гидроксид-ионами. Поэтому выбираем сульфат аммония и гидроксид калия.$$\mathrm{(NH_4)_2SO_4 + KOH}$$

Составляем молекулярное уравнение реакции обмена.$$\mathrm{(NH_4)_2SO_4 + 2KOH \rightarrow K_2SO_4 + 2NH_4OH}$$

Выбираем гидроксид алюминия и серную кислоту. Реакция возможна, поскольку образуется вода — слабый электролит.$$\mathrm{Al(OH)_3}+\mathrm{H_2SO_4}\rightarrow\mathrm{Al_2(SO_4)_3}+\mathrm{H_2O}$$

Расставляем коэффициенты в молекулярном уравнении.$$2\mathrm{Al(OH)_3}+3\mathrm{H_2SO_4}\rightarrow\mathrm{Al_2(SO_4)_3}+6\mathrm{H_2O}$$

Выбираем ацетат стронция и сульфат аммония. В результате реакции образуется малорастворимый сульфат стронция, поэтому реакция ионного обмена протекает до конца.$$\mathrm{Sr(CH_3COO)_2 + (NH_4)_2SO_4 \rightarrow SrSO_4\downarrow + 2NH_4CH_3COO}$$

Записываем полное ионное уравнение, диссоциируя растворимые сильные электролиты.$$\mathrm{Sr^{2+} + 2CH_3COO^- + 2NH_4^+ + SO_4^{2-} \rightarrow SrSO_4\downarrow + 2NH_4^+ + 2CH_3COO^-}$$

Выбираем растворы хлорида хрома(III) и гидроксида калия. В результате реакции образуется нерастворимый гидроксид хрома(III), поэтому реакция ионного обмена протекает до конца.$$2\mathrm{CrCl_3} + 6\mathrm{KOH} \rightarrow 2\mathrm{Cr(OH)_3}\downarrow + 6\mathrm{KCl}$$

Записываем полное ионное уравнение, расписывая сильные электролиты на ионы.$$2\mathrm{Cr^{3+}} + 6\mathrm{Cl^-} + 6\mathrm{K^+} + 6\mathrm{OH^-} \rightarrow 2\mathrm{Cr(OH)_3}\downarrow + 6\mathrm{K^+} + 6\mathrm{Cl^-}$$