Химия ЕГЭ — решения заданий ФИПИ с ответами

Запишем уравнение реакции синтеза аммиака:$$\mathrm{N_2 + 3H_2 \rightarrow 2NH_3}$$

Найдём количество вещества азота при нормальных условиях:$$n(\mathrm{N_2}) = \dfrac{V(\mathrm{N_2})}{V_m} = \dfrac{44{,}8}{22{,}4} = 2\ \text{моль}$$

Запишем уравнение реакции алюминия с соляной кислотой:$$2\mathrm{Al} + 6\mathrm{HCl} \rightarrow 2\mathrm{AlCl_3} + 3\mathrm{H_2}$$

Найдём количество вещества выделившегося водорода при н.у.:$$n(\mathrm{H_2}) = \frac{V(\mathrm{H_2})}{V_m} = \frac{6{,}72}{22{,}4} = 0{,}3\ \text{моль}$$

Массовая доля чистого лития в техническом образце составляет $100\% - 30\% = 70\%$. Найдём массу лития:$$m(\mathrm{Li}) = 40 \cdot 0{,}70 = 28\ \text{г}$$

Запишем уравнение реакции лития с водой:$$2\mathrm{Li} + 2\mathrm{H_2O} \rightarrow 2\mathrm{LiOH} + \mathrm{H_2}$$

Записываем уравнение разложения нитрата аммония:$$\mathrm{NH_4NO_3 \rightarrow N_2O + 2H_2O}$$

Вычисляем количество вещества нитрата аммония:$$n(\mathrm{NH_4NO_3}) = \dfrac{m}{M} = \dfrac{64}{80} = 0{,}8\ \text{моль}$$

Записываем уравнение реакции:$$2\mathrm{H_2S} + \mathrm{SO_2} \rightarrow 3\mathrm{S} + 2\mathrm{H_2O}$$

Находим количество вещества образовавшейся серы:$$n(\mathrm{S}) = \dfrac{m(\mathrm{S})}{M(\mathrm{S})} = \dfrac{24}{32} = 0{,}75\ \text{моль}$$

Запишем уравнение реакции нейтрализации:$$\mathrm{H_2SO_4 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O}$$

Вычислим количество вещества гидроксида натрия. Его молярная масса равна 40 г/моль:$$n(\mathrm{NaOH})=\frac{120}{40}=3\ \text{моль}$$

Запишем уравнение разложения нитрата аммония:$$\mathrm{NH_4NO_3} \rightarrow \mathrm{N_2O} + 2\mathrm{H_2O}$$

Найдём количество вещества оксида азота (I) при нормальных условиях:$$n(\mathrm{N_2O}) = \dfrac{V}{V_m} = \dfrac{17{,}92}{22{,}4} = 0{,}8\ \text{моль}$$

Записываем уравнение реакции:$$\mathrm{Na_2CO_3 + 2CH_3COOH \rightarrow 2CH_3COONa + CO_2 + H_2O}$$

Находим количество вещества уксусной кислоты. Её молярная масса равна $60$ г/моль:$$n(\mathrm{CH_3COOH}) = \frac{m}{M} = \frac{24}{60} = 0{,}4\ \text{моль}$$

Выбираем перманганат натрия, нитрит натрия и серную кислоту. В кислой среде фиолетовый перманганат восстанавливается до практически бесцветных ионов $\mathrm{Mn^{2+}}$, а нитрит окисляется до нитрата. Раствор остаётся бесцветным, осадок…

Определяем изменения степеней окисления: марганец восстанавливается от $+7$ до $+2$, а азот окисляется от $+3$ до $+5$.$$\mathrm{Mn^{+7} + 5e^- \rightarrow Mn^{+2}};\quad \mathrm{N^{+3} - 2e^- \rightarrow N^{+5}}$$

Бурый газ — диоксид азота $\mathrm{NO_2}$. Азот в азотной кислоте имеет степень окисления $+5$, а в $\mathrm{NO_2}$ — $+4$, поэтому азот восстанавливается.$$\mathrm{N^{+5} + e^- \rightarrow N^{+4}}$$

В $\mathrm{Fe(OH)_2}$ железо имеет степень окисления $+2$. При образовании соли $\mathrm{Fe(NO_3)_3}$ оно окисляется до $+3$.$$\mathrm{Fe^{+2} - e^- \rightarrow Fe^{+3}}$$

Из перечня выбираем азотную кислоту и фторид аммония: $\mathrm{HNO_3}$ и $\mathrm{NH_4F}$ являются сильными электролитами в водном растворе.

Ионы $\mathrm{H^+}$ и $\mathrm{F^-}$ образуют слабый электролит — фтороводородную кислоту $\mathrm{HF}$. Осадок и газ не образуются, поэтому видимых признаков реакции нет.$$\mathrm{H^+ + F^- \rightarrow HF}$$

Выбираем фосфин и серную кислоту. Фосфор в $\mathrm{PH_3}$ имеет степень окисления $-3$ и окисляется до $+5$ в $\mathrm{H_3PO_4}$. Сера в $\mathrm{H_2SO_4}$ восстанавливается с $+6$ до $+4$ в $\mathrm{SO_2}$.$$\mathrm{P^{-3} - 8e^- \rightarrow P^{+5}}$$

Составляем электронный баланс: один атом фосфора отдаёт восемь электронов, а четыре атома серы принимают по два электрона.$$\mathrm{P^{-3} - 8e^- \rightarrow P^{+5}};\quad \mathrm{4S^{+6} + 8e^- \rightarrow 4S^{+4}}$$

Выбираем перманганат калия и концентрированную соляную кислоту. В кислой среде перманганат-ион восстанавливается, а хлорид-ионы окисляются.

Определяем изменения степеней окисления марганца и хлора: марганец восстанавливается с $+7$ до $+2$, хлор окисляется с $-1$ до $0$.$$\mathrm{Mn^{+7} + 5e^- \rightarrow Mn^{+2}};\quad \mathrm{2Cl^- - 2e^- \rightarrow Cl_2}$$

Выбираем вещества $\mathrm{KClO_3}$, $\mathrm{Cr_2O_3}$ и $\mathrm{NaOH}$. В щелочной среде оксид хрома(III) может окисляться до хромата, а хлорат восстанавливаться до хлорида.$$\mathrm{Cr_2O_3 + KClO_3 + NaOH \rightarrow Na_2CrO_4 + KCl + H_2O}$$

Определяем изменения степеней окисления: хром повышает степень окисления с $+3$ до $+6$, а хлор понижает её с $+5$ до $-1$.$$\mathrm{Cr^{+3} - 3e^- \rightarrow Cr^{+6}};\quad \mathrm{Cl^{+5} + 6e^- \rightarrow Cl^{-1}}$$

Выбираем азотную кислоту как окислитель и фосфин как восстановитель. Реакция протекает в кислой среде, которую создаёт азотная кислота. Образующаяся фосфорная кислота находится в растворе, а оксид азота(II) бесцветен.

Определяем изменения степеней окисления: фосфор в фосфине окисляется от −3 до +5, азот в нитрат-ионе восстанавливается от +5 до +2.$$\mathrm{P^{-3} - 8e^- \rightarrow P^{+5}};\quad \mathrm{N^{+5} + 3e^- \rightarrow N^{+2}}$$

Выбираем сульфит аммония и хлор. Сульфит-ион окисляется до сульфат-иона, а хлор восстанавливается до хлорид-ионов. В реакции образуются соль — сульфат аммония — и кислота — соляная кислота.$$\mathrm{(NH_4)_2SO_3 + Cl_2 + H_2O \rightarrow (NH_4)_2SO_4 + 2HCl}$$

Определяем изменения степеней окисления: сера изменяет степень окисления с $+4$ до $+6$, хлор — с $0$ до $-1$.$$\mathrm{S^{+4} - 2e^- \rightarrow S^{+6}};\quad \mathrm{Cl_2^0 + 2e^- \rightarrow 2Cl^-}$$

Выбираем иодоводород $\mathrm{HI}$ и сульфат железа(III) $\mathrm{Fe_2(SO_4)_3}$. В реакции образуются простое вещество $\mathrm{I_2}$, соль $\mathrm{FeSO_4}$ и кислота $\mathrm{H_2SO_4}$.

Определяем изменения степеней окисления: иод в иодоводороде окисляется с $-1$ до $0$, а железо восстанавливается с $+3$ до $+2$.$$\mathrm{2I^{-1} - 2e^- \rightarrow I_2^0};\quad \mathrm{2Fe^{+3} + 2e^- \rightarrow 2Fe^{+2}}$$

Выбираем фосфин $\mathrm{PH_3}$ и азотную кислоту $\mathrm{HNO_3}$. Фосфор в фосфине имеет степень окисления $-3$, а в фосфорной кислоте — $+5$, поэтому фосфин окисляется.$$\mathrm{P^{-3} - 8e^- \rightarrow P^{+5}}$$

Азот в азотной кислоте имеет степень окисления $+5$, а в оксиде азота(II) — $+2$, поэтому азотная кислота восстанавливается с образованием газа $\mathrm{NO}$.$$\mathrm{N^{+5} + 3e^- \rightarrow N^{+2}}$$

Выбираем оксид хрома(III) $\mathrm{Cr_2O_3}$ и гипохлорит калия $\mathrm{KClO}$. В щелочной среде хром(III) окисляется до хромата $\mathrm{K_2CrO_4}$, а гипохлорит восстанавливается до хлорида калия.$$\mathrm{Cr^{+3}\rightarrow Cr^{+6}};\quad \mathrm{Cl^{+1}\rightarrow Cl^{-1}}$$

Составляем электронный баланс. Два атома хрома отдают шесть электронов, три атома хлора принимают шесть электронов.$$2\mathrm{Cr^{+3}}-6e^-\rightarrow2\mathrm{Cr^{+6}};\quad 3\mathrm{Cl^{+1}}+6e^-\rightarrow3\mathrm{Cl^{-1}}$$

Йод в простом веществе имеет степень окисления $0$. В реакции диспропорционирования часть атомов йода восстанавливается до $-1$ с образованием иодоводородной кислоты, а часть окисляется до $+5$ с образованием йодноватой кислоты.$$\mathrm{I_2}+\mathrm{H_2O}\rightarrow\mathrm{HI}+\mathrm{HIO_3}$$

Расставляем коэффициенты методом электронного баланса.$$\mathrm{I^0}-5e^-\rightarrow\mathrm{I^{+5}}\quad(2\ \mathrm{I}:10e^-);\qquad \mathrm{I^0}+1e^-\rightarrow\mathrm{I^{-1}}\quad(10\ \mathrm{I}:10e^-)$$