Задание 21 ОГЭ по химии: решения ФИПИ с ответами по шагам

При нагревании карбонат аммония разлагается с образованием аммиака, углекислого газа и воды.$$\mathrm{(NH_4)_2CO_3 \xrightarrow{t} 2NH_3 + CO_2 + H_2O}$$

Аммиак взаимодействует с хлороводородом. Поэтому промежуточным веществом можно выбрать хлорид аммония: $X = \mathrm{NH_4Cl}$.$$\mathrm{NH_3 + HCl \rightarrow NH_4Cl}$$

При взаимодействии азота с водородом образуется аммиак, поэтому $X = \mathrm{NH_3}$.$$\mathrm{N_2 + 3H_2 \rightarrow 2NH_3}$$

Аммиак взаимодействует с серной кислотой с образованием сульфата аммония.$$\mathrm{2NH_3 + H_2SO_4 \rightarrow (NH_4)_2SO_4}$$

При нагревании гидроксид алюминия разлагается с образованием оксида алюминия и воды.$$\mathrm{2Al(OH)_3 \xrightarrow{t} Al_2O_3 + 3H_2O}$$

Оксид алюминия реагирует с серной кислотой с образованием сульфата алюминия. Следовательно, $X = \mathrm{Al_2(SO_4)_3}$.$$\mathrm{Al_2O_3 + 3H_2SO_4 \rightarrow Al_2(SO_4)_3 + 3H_2O}$$

Основной оксид кальция при взаимодействии с водой образует растворимое основание — гидроксид кальция. Следовательно, $X = \mathrm{Ca(OH)_2}$.$$\mathrm{CaO + H_2O \rightarrow Ca(OH)_2}$$

Гидроксид кальция взаимодействует с углекислым газом с образованием карбоната кальция и воды.$$\mathrm{Ca(OH)_2 + CO_2 \rightarrow CaCO_3\downarrow + H_2O}$$

При нагревании гидроксид железа(III) разлагается с образованием оксида железа(III) и воды.$$2\mathrm{Fe(OH)_3} \xrightarrow{t} \mathrm{Fe_2O_3}+3\mathrm{H_2O}$$

Оксид железа(III) реагирует с серной кислотой. Образуется сульфат железа(III), поэтому $X=\mathrm{Fe_2(SO_4)_3}$.$$\mathrm{Fe_2O_3}+3\mathrm{H_2SO_4}\rightarrow\mathrm{Fe_2(SO_4)_3}+3\mathrm{H_2O}$$

Оксид бария реагирует с соляной кислотой с образованием хлорида бария.$$\mathrm{BaO + 2HCl \rightarrow BaCl_2 + H_2O}$$

Чтобы получить вещество, которое при действии азотной кислоты выделяет углекислый газ, выберем карбонат бария. Его можно получить реакцией обмена хлорида бария с карбонатом натрия; образующийся карбонат бария выпадает в осадок.$$\mathrm{BaCl_2 + Na_2CO_3 \rightarrow BaCO_3\downarrow + 2NaCl}$$

Фосфор(V) оксид является кислотным оксидом. При взаимодействии с водой он образует ортофосфорную кислоту, поэтому $X = \mathrm{H_3PO_4}$.$$\mathrm{P_2O_5 + 3H_2O \rightarrow 2H_3PO_4}$$

Для получения фосфата калия проведём реакцию нейтрализации ортофосфорной кислоты избытком гидроксида калия.$$\mathrm{H_3PO_4 + 3KOH \rightarrow K_3PO_4 + 3H_2O}$$

При сгорании серы в кислороде образуется оксид серы(IV), поэтому $X = \mathrm{SO_2}$.$$\mathrm{S + O_2 \rightarrow SO_2}$$

Оксид серы(IV) взаимодействует с гидроксидом натрия с образованием сульфита натрия.$$\mathrm{SO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_3 + H_2O}$$

При окислении оксида фосфора(III) кислородом образуется оксид фосфора(V), поэтому $X = \mathrm{P_2O_5}$.$$\mathrm{2P_2O_3 + 3O_2 \rightarrow 2P_2O_5}$$

Высший оксид фосфора реагирует с гидроксидом калия с образованием фосфата калия.$$\mathrm{P_2O_5 + 6KOH \rightarrow 2K_3PO_4 + 3H_2O}$$

Натрий взаимодействует с водой с образованием гидроксида натрия, поэтому $X=\mathrm{NaOH}$.$$2\mathrm{Na}+2\mathrm{H_2O}\rightarrow2\mathrm{NaOH}+\mathrm{H_2}\uparrow$$

Гидроксид железа(III) можно получить реакцией обмена между хлоридом железа(III) и гидроксидом натрия.$$\mathrm{FeCl_3}+3\mathrm{NaOH}\rightarrow\mathrm{Fe(OH)_3}\downarrow+3\mathrm{NaCl}$$

Восстановим оксид железа(III) угарным газом при нагревании. Образуются железо и углекислый газ.$$\mathrm{Fe_2O_3 + 3CO \xrightarrow{t} 2Fe + 3CO_2}$$

Железо реагирует с хлором с образованием хлорида железа(III), поэтому $X = \mathrm{FeCl_3}$.$$\mathrm{2Fe + 3Cl_2 \rightarrow 2FeCl_3}$$

В качестве промежуточного вещества можно выбрать оксид натрия $\mathrm{Na_2O}$, получаемый при взаимодействии натрия с кислородом.$$4\mathrm{Na}+\mathrm{O_2}\rightarrow2\mathrm{Na_2O}$$

Оксид натрия реагирует с соляной кислотой. В результате образуются хлорид натрия и вода.$$\mathrm{Na_2O}+2\mathrm{HCl}\rightarrow2\mathrm{NaCl}+\mathrm{H_2O}$$

При взаимодействии серы с кислородом образуется оксид серы(IV), поэтому $\mathrm{X = SO_2}$.$$\mathrm{S + O_2 \rightarrow SO_2}$$

Оксид серы(IV) взаимодействует с гидроксидом натрия с образованием сульфита натрия.$$\mathrm{SO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_3 + H_2O}$$

Щёлочь превращают в хлорид калия реакцией нейтрализации соляной кислотой.$$\mathrm{KOH + HCl \rightarrow KCl + H_2O}$$

Вещество $X$ должно при нагревании разлагаться с выделением кислорода и образованием хлорида калия. Это хлорат калия $\mathrm{KClO_3}$.$$\mathrm{2KClO_3 \xrightarrow{t^\circ} 2KCl + 3O_2\uparrow}$$

Из азота можно получить аммиак взаимодействием азота с водородом. Следовательно, $X = \mathrm{NH_3}$.$$\mathrm{N_2 + 3H_2 \rightarrow 2NH_3}$$

Аммиак взаимодействует с серной кислотой с образованием сульфата аммония.$$\mathrm{2NH_3 + H_2SO_4 \rightarrow (NH_4)_2SO_4}$$

Выбираем вещество $X$ — хлорид железа(III), который можно получить прямым взаимодействием железа с хлором.$$2\mathrm{Fe}+3\mathrm{Cl_2}\rightarrow2\mathrm{FeCl_3}$$

Из раствора хлорида железа(III) осаждаем гидроксид железа(III) раствором щёлочи.$$\mathrm{FeCl_3}+3\mathrm{NaOH}\rightarrow\mathrm{Fe(OH)_3}\downarrow+3\mathrm{NaCl}$$

При взаимодействии натрия с водой образуется гидроксид натрия, поэтому $X = \mathrm{NaOH}$.$$2\mathrm{Na} + 2\mathrm{H_2O} \rightarrow 2\mathrm{NaOH} + \mathrm{H_2}\uparrow$$

Гидроксид натрия реагирует с серной кислотой с образованием сульфата натрия.$$2\mathrm{NaOH} + \mathrm{H_2SO_4} \rightarrow \mathrm{Na_2SO_4} + 2\mathrm{H_2O}$$

Восстановим оксид железа(III) угарным газом при нагревании. Образуются железо и углекислый газ.$$\mathrm{Fe_2O_3 + 3CO \xrightarrow{t} 2Fe + 3CO_2}$$

Железо взаимодействует с хлором с образованием хлорида железа(III), поэтому $X = \mathrm{FeCl_3}$.$$\mathrm{2Fe + 3Cl_2 \rightarrow 2FeCl_3}$$

В качестве вещества $X$ выберем хлорид меди(II), который можно получить нейтрализацией гидроксида меди(II) соляной кислотой.$$\mathrm{Cu(OH)_2 + 2HCl \rightarrow CuCl_2 + 2H_2O}$$

Хлорид меди(II) взаимодействует с нитратом серебра. Образуется нитрат меди(II), а ионы хлора осаждаются в виде хлорида серебра.$$\mathrm{CuCl_2 + 2AgNO_3 \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2AgCl\downarrow}$$

Хлорид меди(II) получают взаимодействием меди с хлором.$$\mathrm{Cu + Cl_2 \rightarrow CuCl_2}$$

Чтобы перейти от $\mathrm{CuCl_2}$ к веществу $X$, восстановим ионы меди(II) более активным металлом, например железом. В результате образуется металлическая медь, поэтому $X = \mathrm{Cu}$.$$\mathrm{Fe + CuCl_2 \rightarrow FeCl_2 + Cu}$$