Решения заданий ФИПИ ОГЭ по химии: «Качественный анализ и безопасность» — с ответами

Для различения $\mathrm{LiNO_3}$ и $\mathrm{KOH}$ используют фенолфталеин. В щелочной среде фенолфталеин приобретает малиновую окраску, поэтому подходит реактив 4.

Для различения $\mathrm{NaCl}$ и $\mathrm{MgCl_2}$ добавляют $\mathrm{NaOH}$. С хлоридом магния образуется белый осадок гидроксида магния.$$\mathrm{MgCl_2 + 2NaOH \rightarrow Mg(OH)_2\downarrow + 2NaCl}$$

К меди добавляют растворы кислот. С соляной кислотой реакция не идёт, а с азотной кислотой медь реагирует с выделением оксида азота и образованием нитрата меди.$$\mathrm{3Cu + 8HNO_3 \rightarrow 3Cu(NO_3)_2 + 2NO\uparrow + 4H_2O}$$

Карбонат калия реагирует с нитратом бария с образованием белого осадка карбоната бария. Сульфат натрия также взаимодействует с ионами бария, поэтому по наличию осадка и дальнейшим признакам различают растворы; в данной паре подходящим…$$\mathrm{Ba(NO_3)_2 + K_2CO_3 \rightarrow BaCO_3\downarrow + 2KNO_3}$$

Для различения $\mathrm{KHCO_3}$ и $\mathrm{KHSO_4}$ добавляем соляную кислоту. Гидрокарбонат реагирует с кислотой с выделением углекислого газа, а для $\mathrm{KHSO_4}$ такого признака нет.

Для различения $\mathrm{BaCl_2}$ и $\mathrm{KNO_3}$ добавляем фосфат натрия. В растворе хлорида бария образуется белый осадок фосфата бария, а с нитратом калия осадок не образуется.

Газ $\mathrm{SO_2}$ растворяется в воде с образованием сернистой кислоты, поэтому раствор имеет кислую реакцию. Азот $\mathrm{N_2}$ с водой не реагирует и не изменяет окраску лакмуса.$$\mathrm{SO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2SO_3}$$

Аммиак взаимодействует с водой с образованием щелочной среды, а водород с водой не реагирует. Поэтому эти газы можно различить лакмусом.$$\mathrm{NH_3 + H_2O \rightleftharpoons NH_4OH}$$

Проверим пару А. При добавлении азотной кислоты к сульфиту выделяется углекислый по запаху газ — диоксид серы, а сульфат с азотной кислотой видимых признаков реакции не даёт.$$\mathrm{K_2SO_3 + 2HNO_3 \rightarrow 2KNO_3 + H_2O + SO_2\uparrow}$$

Проверим пару Б. Хлорид бария реагирует с сульфатом меди(II) с образованием белого осадка сульфата бария, а с нитратом меди(II) осадок не образуется.$$\mathrm{CuSO_4 + BaCl_2 \rightarrow BaSO_4\downarrow + CuCl_2}$$

Пару $\mathrm{HCl}$ и $\mathrm{Ca(OH)_2}$ можно различить фенолфталеином: раствор $\mathrm{Ca(OH)_2}$ имеет щелочную реакцию и окрашивает фенолфталеин в малиновый цвет, а $\mathrm{HCl}$ — нет.

При добавлении $\mathrm{Ca(OH)_2}$ к раствору $\mathrm{K_2SO_4}$ образуется малорастворимый сульфат кальция, а с раствором $\mathrm{BaCl_2}$ такой признак не наблюдается.$$\mathrm{K_2SO_4 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaSO_4\downarrow + 2KOH}$$

К растворам $\mathrm{CaCl_2}$ и $\mathrm{MgSO_4}$ добавляем $\mathrm{BaCl_2}$. Сульфат-ионы реагируют с ионами бария с образованием белого осадка сульфата бария, а с раствором $\mathrm{CaCl_2}$ видимого осадка не образуется.$$\mathrm{Ba^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4\downarrow}$$

Железо реагирует с раствором $\mathrm{AgNO_3}$: серебро выделяется в виде металла. С раствором $\mathrm{ZnSO_4}$ железо не реагирует, так как цинк активнее железа.$$\mathrm{Fe + 2AgNO_3 \rightarrow Fe(NO_3)_2 + 2Ag\downarrow}$$

К растворам $\mathrm{NaNO_3}$ и $\mathrm{KCl}$ добавляем $\mathrm{AgNO_3}$. С хлорид-ионами образуется белый осадок $\mathrm{AgCl}$, а с нитрат-ионами реакции нет.$$\mathrm{Ag^+ + Cl^- \rightarrow AgCl\downarrow}$$

К растворам $\mathrm{LiOH}$ и $\mathrm{NaOH}$ добавляем $\mathrm{K_3PO_4}$. Ионы $\mathrm{Li^+}$ образуют малорастворимый фосфат лития, а соединения натрия остаются в растворе.$$\mathrm{3LiOH + K_3PO_4 \rightarrow Li_3PO_4\downarrow + 3KOH}$$

В пару А входят $\mathrm{HF}$ и $\mathrm{HNO_3}$. Медь реагирует с азотной кислотой, но не даёт аналогичного признака с плавиковой кислотой в данных условиях.$$\mathrm{Cu + 4HNO_3(conc.) \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2NO_2\uparrow + 2H_2O}$$

В пару Б входят $\mathrm{HCl}$ и $\mathrm{HI}$. При добавлении нитрата серебра образуются осадки хлорида и иодида серебра разного цвета.$$\mathrm{Ag^+ + Cl^- \rightarrow AgCl\downarrow;\quad Ag^+ + I^- \rightarrow AgI\downarrow}$$

В растворе аммиака создаётся щелочная среда, поэтому фенолфталеин приобретает малиновую окраску. Раствор $\mathrm{KCl}$ нейтрален и окраски не изменяет.

При добавлении раствора $\mathrm{Na_3PO_4}$ к раствору $\mathrm{Al(NO_3)_3}$ образуется осадок фосфата алюминия, а с раствором $\mathrm{KNO_3}$ видимых изменений нет.

Для различения $\mathrm{Na_2CO_3}$ и $\mathrm{Na_2SO_4}$ добавим раствор $\mathrm{MgCl_2}$. Карбонат-ионы образуют осадок карбоната магния, а сульфат натрия в этих условиях видимого осадка не образует.$$\mathrm{Na_2CO_3 + MgCl_2 \rightarrow MgCO_3\downarrow + 2NaCl}$$

Для различения $\mathrm{NaNO_3}$ и $\mathrm{Ba(NO_3)_2}$ добавим $\mathrm{K_3PO_4}$. Ионы бария образуют нерастворимый фосфат бария, тогда как нитрат натрия видимой реакции не даёт.$$\mathrm{3Ba(NO_3)_2 + 2K_3PO_4 \rightarrow Ba_3(PO_4)_2\downarrow + 6KNO_3}$$

Алюминий реагирует с раствором гидроксида калия с образованием растворимого алюмината и выделением водорода, тогда как магний в обычных условиях с раствором щёлочи не взаимодействует заметно. Поэтому А — 1.$$2\mathrm{Al}+2\mathrm{KOH}+6\mathrm{H_2O}\rightarrow2\mathrm{K[Al(OH)_4]}+3\mathrm{H_2}\uparrow$$

Аммиак растворяется в воде и создаёт щелочную среду, поэтому фенолфталеин окрашивается в малиновый цвет. Водород не изменяет окраску индикатора. Поэтому Б — 4.$$\mathrm{NH_3+H_2O\rightleftharpoons NH_4^++OH^-}$$

Для различения $\mathrm{Ca(OH)_2}$ и $\mathrm{NaOH}$ пропускают углекислый газ. С известковой водой образуется осадок карбоната кальция, а с раствором гидроксида натрия наблюдается другая реакция.$$\mathrm{Ca(OH)_2 + CO_2 \rightarrow CaCO_3\downarrow + H_2O}$$

В паре $\mathrm{Na_2SO_4}$ и $\mathrm{H_2SO_4}$ серная кислота создаёт кислую среду и изменяет окраску метилоранжа, а раствор сульфата натрия — нет.$$\mathrm{H_2SO_4 \rightarrow 2H^+ + SO_4^{2-}}$$

Для пары А добавляем соляную кислоту. Карбонат натрия реагирует с кислотой с выделением углекислого газа, а при подкислении силиката натрия образуется кремниевая кислота.$$\mathrm{Na_2CO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2O + CO_2\uparrow}$$

Для пары Б добавляем фосфат калия. Ионы лития образуют малорастворимый фосфат лития, тогда как соли калия растворимы.$$\mathrm{3Li_2CO_3 + 2K_3PO_4 \rightarrow 6Li_3PO_4\downarrow + 3CO_2\uparrow}$$

К растворам $\mathrm{H_2SO_4}$ и $\mathrm{HNO_3}$ добавляют $\mathrm{Ba(NO_3)_2}$. Сульфат-ионы образуют белый осадок сульфата бария, а нитрат-ионы осадка не образуют.$$\mathrm{H_2SO_4 + Ba(NO_3)_2 \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2HNO_3}$$

Хлор окисляет бромид-ионы до брома, поэтому растворы $\mathrm{MgBr_2}$ и $\mathrm{MgCl_2}$ различаются по реакции с $\mathrm{Cl_2}$.$$\mathrm{Cl_2 + 2MgBr_2 \rightarrow 2MgCl_2 + Br_2}$$

К растворам $\mathrm{K_2CO_3}$ и $\mathrm{K_2SiO_3}$ добавляем $\mathrm{HBr}$. Карбонат реагирует с кислотой с выделением углекислого газа, а силикат образует малорастворимую кремниевую кислоту.$$\mathrm{K_2CO_3 + 2HBr \rightarrow 2KBr + H_2O + CO_2\uparrow}$$

К растворам $\mathrm{Ba(NO_3)_2}$ и $\mathrm{KCl}$ добавляем $\mathrm{Na_2SO_4}$. В первом растворе образуется белый осадок сульфата бария, а с хлоридом калия видимых изменений нет.$$\mathrm{Ba(NO_3)_2 + Na_2SO_4 \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2NaNO_3}$$

К раствору $\mathrm{HBr}$ добавление $\mathrm{AgNO_3}$ приводит к образованию жёлтого осадка бромида серебра, а с азотной кислотой такой осадок не образуется.$$\mathrm{HBr + AgNO_3 \rightarrow AgBr\downarrow + HNO_3}$$

Гидроксид алюминия амфотерен и растворяется в растворе щёлочи, а гидроксид магния в этих условиях не растворяется.$$\mathrm{Al(OH)_3 + KOH \rightarrow K[Al(OH)_4]}$$

Для пары А добавляем железо. Железо реагирует с разбавленной серной кислотой, но не реагирует с сульфатом лития.$$\mathrm{Fe + H_2SO_4 \rightarrow FeSO_4 + H_2\uparrow}$$

Для пары Б добавляем раствор гидроксида натрия. Образуются осадки гидроксида цинка и гидроксида магния; гидроксид цинка растворяется в избытке щёлочи, а гидроксид магния — нет.$$\mathrm{Zn(OH)_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2[Zn(OH)_4]}$$

Алюминий реагирует с раствором $\mathrm{KOH}$, образуя растворимый алюминат, а магний в этих условиях не растворяется. Поэтому пару $\mathrm{Mg}$ и $\mathrm{Al}$ различают реактивом 4.$$\mathrm{2Al + 2KOH + 6H_2O \rightarrow 2K[Al(OH)_4] + 3H_2}$$

Железо реагирует с соляной кислотой с выделением водорода, а серебро с разбавленной $\mathrm{HCl}$ не реагирует. Поэтому пару $\mathrm{Fe}$ и $\mathrm{Ag}$ различают реактивом 1.$$\mathrm{Fe + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2}$$

Фенолфталеин окрашивается в щелочной среде. Поэтому он позволяет различить нейтральный раствор $\mathrm{LiCl}$ и щелочной раствор $\mathrm{NaOH}$.$$\mathrm{NaOH} + \text{фенолфталеин} \rightarrow \text{малиновая окраска}$$

При добавлении $\mathrm{KOH}$ к раствору $\mathrm{MgCl_2}$ образуется осадок гидроксида магния, а с $\mathrm{NaCl}$ реакции нет.$$\mathrm{MgCl_2 + 2KOH \rightarrow Mg(OH)_2\downarrow + 2KCl}$$