Одна из самых важных тем для подготовки к ЕГЭ и ОГЭ по химии - это характерные свойства классов неорганических веществ. На этом материале построен каркас этих двух экзаменов.
Возможно, эта тема покажется на первый взгляд очень простой и понятной, но не стоит её недооценивать. Химические свойства основных классов веществ, собранные в данной статье, помогут с легкостью решить задания тестовой части в блоке неорганической химии на ЕГЭ, а также решать 60% всех заданий ОГЭ, в том числе и задание 21 второй части.
В первую очередь необходимо понимать, что все неорганические вещества делятся на простые и сложные. Рассмотрим сначала свойства простых веществ.
Простые вещества
Простое вещество - это химическое вещество, которое состоит из атомов одного и того же химического элемента. Простые вещества существуют в свободном состоянии. Простые вещества разделяют на металлы и неметаллы.
Металлы
Металлы (Me) могут проявлять свойства только восстановителей, то есть могут только отдавать свои электроны, соответственно принимать степень окисления только положительную. Металлам присущи свойства, такие как металлический блеск, ковкость, тугоплавкость, а также в большинстве своем это твердые вещества (искл. Hg).
Металлы могут реагировать с окислителями (Рассмотрим свойства на примере Ca):
- неметаллами
- с кислородом с образованием оксидов.
- с другими неметаллами. В данных реакциях металлы образуют соответствующие бинарные соединения.
К примеру:
с галогенами - галогениды.
с серой - сульфиды
с азотом - нитриды
с углеродом и кремнием - карбиды и силициды соответственно.
с фосфором - фосфиды.
2. кислотами (кроме H₂SO₄(конц.), HNO₃)
Ca + 2HCl → CaCl₂ + H₂↑
3. с оксидами и солями менее активных металлов:
Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu
CuO + Pb → Cu + PbO
4. некоторыми другими окислителями (H₂SO₄(конц.), HNO₃, NO₂) - здесь все определяется по специфическим свойствам металла или самого окислителя.
Неметаллы
Неметаллы - группа элементов, которые обладают явными неметаллическими свойствами, выражающиеся в способности принимать электроны, т.е. преобладают окислительные свойства.
Несмотря на то что неметаллы являются немногочисленной группой элементов, именно они образуют огромный колорит неорганических веществ. Рассмотрим общие свойства неметаллов.
Для неметаллов характерны реакции в качестве окислителя:
1. с металлами.
Из этих 4-х уравнений хочется выделить последнее. Дело в том, что с азотом могут реагировать достаточно активно все металлы первой группы, к которым и относится литий. Однако лишь с литием реакция протекает без нагревания. Объяснить данный эффект можно за счет строения атома лития.
Маленький размер атома лития в целом влияют на появления "особых свойств" данного элемента. Вообще, эта тема настолько обширна, что и одной статьи будет недостаточно, однако перечислю основной критерий, объясняющий "аномальность" данной реакции. Необычность проявляется в прямой реакции с азотом без особых специальных условий; ни один другой щелочной металл не обладает этим свойством, а их нитриды получаются только за счет создания специальных условий: температуры и давления. Это связано с маленькими размерами атома этого металла и образования уникальной структуры нитрида лития, где один атом окружен двумя атомами азота ( с межъядерным расстоянием 0,194 нм.), то есть треть от всего количества атомов лития, а остальные - тремя атомами (с межъядерным расстоянием - 0,213 нм). Далее:
2. с водородом.
3. с неметаллами с меньшими значениями электроотрицательности.
4. Частный случай - горение сложных веществ.
В качестве восстановителя стоит отметь следующие пути протекания реакций:
6. реакции со фтором:
Фтор вообще является самым электроотрицательным элементом, то есть обладает максимальной способностью притягивать к себе электронную пару или, в случае ионной связи, забирать электроны, потому неудивительно, что большинство реакций будут протекать бурно, с мощным экзотермическим эффектом, к тому же для этого вовсе не нужны специальные условия, как излучение или нагревание. Собственно из этих примеров видно, что окисляется неметалл, реагируя со фтором, до максимальной степени окисления.
7. реакции с кислородом.
Некоторые примеры ОВР:
Предлагаю в этом разделе рассмотреть самые ужасные реакции ОВР неорганической химии, где есть в качестве одного из реагентов неметалл, которые встречаются школьникам и студентам и портят многим средний балл на экзаменах.
Реакции "неметалл + кислота-окислитель" протекают по принципе образования из неметаллы кислоты с максимальной степенью окисления неметалла и продукты восстановления самой кислоты. В реакции углерода с концентрированной серной кислотой получаются два кислотных оксида лишь по причине образования слабой угольной кислоты, которая распадается на углекислый газ и воду.
Тоже самое происходит и с другими неметаллами. Так фосфор реагирует абсолютно по той же схеме, при этом образуется устойчивая ортофосфорная кислота и продукты восстановления азотной кислоты.
Отдельно хочется рассмотреть реакцию серы с концентрированной серной кислотой. Сера здесь вступает в реакцию контрпропорционирования с серной кислотой, то есть вступает в реакцию в высшей и нулевой степенях окисления и преобразуется в серу с промежуточной степенью окисления (+4).
Далее очень частые ошибки совершаются в том числе моими учениками в ОВР с участием йода.
Здесь важно помнить, что йод проявляет меньше окислительных свойств, нежели остальные представители галогенов, потому возможности для окисления серы в степень окисления +6 конкретно в данной ситуации сводятся к нулю.
Известно образование при температуре волновой дуги дициана при реагировании азота и углерода. Эта реакция смущает на ЕГЭ частенько, особенно в задании второй части по неорганической химии (на момент 2023 года это задание 31).
Не менее важна реакция стоит отметить реакции оксида азота (I) и меди.
Известна реакция белого фосфора с горячими растворами щелочей. Например:
Однако в ЕГЭ приемлема и запись данного уравнения с обычным фосфором.
Хоть это уравнение ничего общего с реальностью не имеет, тем не менее в работах ЕГЭ такой вариант принимается, да и в целом популярнее первого.
Ну и последняя "причудливая реакция" с участием простых веществ.
Эта реакция хлора с хлоридом аммония с образованием трихлорида азота. Соединение эндотермично, а потому неустойчиво и крайне реакционноспособно. Представляет собой летучую жидкость с резким запахом. Небольшой нагрев или удар сопровождается взрывом с выделением большого количества.
На этом все! Следите за обновлениями на канале, также жду предложения по темам в комментариях.
