Галогены. Задания из ЕГЭ 2021 по Химии с объяснениями

Задание № 1 (Тестовая часть):

Установите соответствие между названием вещества и реагентами, с каждым из которых оно может взаимодействовать.

А) азот
Б) цинк
В) бром
Г) кальций

Формулы реагентов:

1) O₂, HCl, H₂SiO₄
2) H₂, Mg, Ca(OH)₂
3) MnCl₂, N₂, O₂
4) O₂, Ca, Li
5) NaOH, O₂, CuSO₄.

Решение:

Данное задание входит в тестовую часть в качестве вопроса № 8, который требует знаний химических свойств простых и сложных веществ в неорганической химии.

Учитывая, что этот урок посвящен теме "Галогены", предлагаю вспомнить и изучить свойства этой группы элементов, которые находятся в VII A группе.

Итак, начнем: первый элемент в списке - азот.

Азот.

N₂ - это неметалл, входит в состав воздуха, является бесцветным газом, без запаха, реагирует:
- с литием на воздухе (без нагревания) с образованием азида лития (Li₃N);
- с кальцием (при нагревании), в итоге можно получить Ca₃N₂;
- с кислородом (электрический разряд, около 3000 С) - образуется NO.

Подходит пункт 4.

Цинк.

Далее идет цинк, это переходный металл (его соединения проявляют амфотерные свойства), достаточно хрупкий, в чистом виде имеет серебристо - белый цвет, реагирует:
- с растворами кислот (HCl) - происходит замещение цинка на водород в кислоте. Однако, с кремниевой кислотой реакция не идет;
- с щелочами (NaOH), образуя гидроксоцинкаты;
- с сульфатом меди (выделяется чистая медь и сульфат цинка).

Выбираем пункт 5.

Бром.

Бром - это галоген, который проявляет кислотные свойства, является дымящей красно - коричневой жидкостью, токсичен; реагирует:
- с водородом;
- с металлами (Ca, Mg);
- с щелочами (Ca(OH)₂), причем в этой реакции образуются соли брома - CaBr₂ и Ca(BrO)₂.

Подходит вариант 2.

Кальций.

Последний химический элемент в списке - кальций, это активный металл, который активно реагирует:
- с неметаллами (галогены, O₂, H₂, N₂);
- с водой;
- с кислотами;
- с солями (замещение катиона более слабого металла, по сравнению с кальцием).

Здесь подходит вариант 3.

Ответ: 4523.

Задание № 2 (Тестовая часть):

Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами, которые преимущественно образуются при взаимодействии этих веществ.

РЕАГИРУЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА:

А) Cl₂ и KOH (хол. р-р)
Б) Cl₂ и KOH (гор. р-р)
В) KClO₃ → (t C)
Г) KClO₃ → (t, MnO₂)

ПРОДУКТЫ РЕАКЦИИ:

1) KCl и H₂O;
2) KCl, KClO и H₂O;
3) KCl, KClO₂ и H₂O;
4) KCl, KClO₃ и H₂O;
5) KCl и O₂;
6) KCl и KClO₄.

Решение:

Это задание № 9 тестовой части ЕГЭ по Химии, в котором нужно установить исходные вещества в соответствии с продуктами реакции.

1) Cl₂ и KOH (хол. р-р) → KCl + KClO + H₂O (хлорид калия, гипохлорит калия, вода).
2) Cl₂ и KOH (гор. р-р) → KCl, KClO₃ и H₂O (хлорид калия, хлорат калия (бертолетова соль), вода).
3) KClO₃ → (t C) → термическое разложение (400 С) бертолетовой соли приводит к образованию KClO₄ и KCl (перхлората калия, хлорида калия).
4) KClO₃ → (t, MnO₂) → термическое каталитическое разложение (200 С) хлората калия образует KCl и O₂ (хлорид калия и кислород).

Ответ: 2465.

Задание № 3 (Тестовая часть):

Задана следующая схема превращения веществ:

I₂ → (X)→KI→ (Y)→I₂

Определите, какие из указанных веществ являются веществами X и Y.

1) KOH;
2) KCl;
3) Cl_2;
4) HCl;
5) KClO₄.

Решение:

Первая реакция проста на первый взгляд, нам нужно из чистого йода получить йодид калия. Однако, это не простая реакция соединения или замещения, это ОВР - йод меняет свою степень окисления с 0 до -1 в присутствии щелочи:

I2 + 2KOH (разб.) = KI + KIO + H2O (0 C)

Так как это задание достаточно легкое, здесь не указаны условия протекания этой реакции, и не сказано, какие вещества дополнительно образуются в качестве продуктов реакции. Поэтому, первое звено цепочки решено, вещество X = KOH.

Следующая реакция - как из йодида калия получить чистый йод. Эта реакция знакома многим - галогены вытесняют более слабые галогены из сложных веществ (реакция замещения). В данном случае нам нужен галоген, который стоит в 7А подгруппе выше йода; это может быть бром, хлор, фтор; из вариантов ответа подходит хлор. Вещество Y = Cl₂.

2KI + Cl₂ = 2KCl + I₂

Ответ: 13

Задание № 4 (Тестовая часть):

Установите соответствие между реагентами и схемами превращения элемента хлора.

РЕАГЕНТЫ:

А) хлор и аммиак
Б) хлористая кислота и бромоводород
В) хлорноватистая кислота и сернистый ангидрид
Г) хлор и бромоводород

СХЕМЫ ПРЕВРАЩЕНИЯ:

1) Cl⁰ → Cl⁺¹;
2) Cl⁰ → Cl^-1;
3) Cl⁺¹ → Cl⁰;
4) Cl⁺³ → Cl^-1;
5) Cl⁺⁷ → Cl^-1;
6) Cl⁺¹ → Cl^-1.

Решение:

Данное задание относится в 21 вопросу в ЕГЭ, для его выполнения необходимо знать химические реакции и изменение степеней окисления.

Итак, первые исходные вещества - хлор и аммиак, эту реакцию я уже писала в теме "Аммиак".
8NH₃ + 3Cl₂ = N₂ + 6NH₄Cl - степень окисления хлора: Cl⁰ → Cl^-1

Вторая пара веществ - хлористая кислота и бромоводород;
Хлористая кислота (HClO₂) в свободном виде не выделена, существует только в растворах, способна вступать в реакции
- с щелочами,
- с галогеноводородами (HCl, HI, HBr)
Реакция между этими реагентами выглядит так:
HClO₂ + 4HBr = HCl + 2Br₂ + 2H₂O - степень окисления хлора: Cl⁺³ → Cl^-1

Следующие реагенты - хлорноватистая кислота и сернистый ангидрид.
Хлорноватистая кислота (HClO) в свободном виде не выделена, слабая кислота, разлагается на свету, сильный окислитель, реагирует:
- с галогеноводородами;
- с гидратом аммиака (NH₃ * H₂O);
- с щелочами.
Это нестандартная реакция между кислотой и кислотным оксидом, поэтому ее надо запомнить:
HClO + SO₂ + H₂O = HCl + H₂SO₄ - степень окисления хлора: Cl⁺¹ → Cl^-1

Четвертая пара продуктов реакции - хлор и бромоводород; это простая реакция замещения, в результате которой хлор вытесняет бром и встает на его место, образуя хлороводород и выделяется бром:
Cl₂ + 2HBr = 2HCl + Br₂ - степень окисления хлора: Cl⁰ → Cl^-1

Ответ: 2462

Задание № 5 (Тестовая часть):

Установите соответствие между названием вещества и возможным электролитическим способом его получения:

НАЗВАНИЕ ВЕЩЕСТВА:

А) кислород
Б) фтор
В) калий
Г) водород

ПОЛУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОЛИЗОМ:

1) раствора AuCl₃
2) раствора CuBr₂
3) расплава NaF
4) расплава KCl
5) раствора KF.

Решение:

Для начала хочу акцентировать внимание на некоторых важных особенностях процессов электролиза в растворах и расплавах:

1) Щелочные металлы (K, Na) выделяются в чистом виде в процессе электролиза ТОЛЬКО в расплаве (на катоде);
2) Металлы (в растворе), стоящие в ряду активности
ДО H₂ (K, Li, Na, Ca) → выделяется H₂,
ДО H₂ (Al, Zn, Cr, Fe, Ni, Sn, Pb) → возможно выделение Ме и H₂,
ПОСЛЕ H₂ (Сu, Ag, Au, Pt, Hg) → выделяется Ме;
3) Галогены в процессе электролиза выделяются на аноде в чистом виде (кроме фтора);
4) Кислородсодержащие анионы и фтор в процессе электролиза выделяют кислород.

Итак, кислород выделяется в результате электролиза раствора KF;
- фтор выделяется в расплаве NaF;
- калий в результате электролиза расплава KCl;
- водород - в процессе электролиза раствора KF.

Ответ: 5345

Задание № 6 (Тестовая часть):

Установите соответствие между формулой соли и типом ее гидролиза.

ФОРМУЛА СОЛИ:

А) FeCl₃
Б) BaS
В) KF
Г) ZnSO₄

ТИП ГИДРОЛИЗА:

1) по катиону
2) по аниону
3) по катиону и по аниону
4) гидролиз не происходит

Решение:

Вопросы по теме "Гидролиз" являются достаточно легкими, нужно только знать силу кислот и оснований, а также принцип процесса нейтрализации.

Первое вещество - хлорид железа (III), это соль, которая образована слабым основанием и сильной кислотой, гидролиз по катиону, среда кислая;

Второе вещество - сульфид бария, эта соль образована сильным основанием и слабой кислотой, гидролиз по аниону, среда щелочная;

Третье вещество - фторид калия, она образована сильным основанием и слабой кислотой (плавиковая кислота (HF) несмотря на наличие самого электроотрицательного неметалла в составе, сильной кислотой не является), гидролиз по аниону, среда щелочная;

Далее по списку - сульфат цинка, здесь соль образована слабым основанием и сильной кислотой, гидролиз по катиону, среда кислая.

Ответ: 1221

Задание № 7 (Часть 2):

Для выполнения заданий 30, 31 используйте следующий перечень веществ: нитрат калия, йодид калия, хлорид бария, серная кислота, йод, фторид серебра. Допустимо использование водных растворов веществ.

30. Из предложенного перечня веществ выберите вещества, между которыми окислительно - восстановительная реакция протекает с выделением ядовитого газа с неприятным запахом. В этой реакции наблюдается образование осадка темного цвета.

31. Из предложенного перечня веществ выберите среднюю соль и вещество, которое вступает с ней в реакцию ионного обмена с образованием творожистого осадка желтого цвета.

Решение:

30. В условии даны два эффекта реакции ОВР - выделение ядовитого газа с неприятным запахом и образование темного осадка.
Учитывая, что здесь не сказано о цвете газа, у нас есть выбор из двух бесцветных газов - аммиака и сероводорода, но среди веществ в задании нет соединений азота, поэтому берем H₂S.
К тому же, выпал осадок темного цвета - темных осадков много, среди них чистый йод, который выделяется при взаимодействии солей йода с сильными кислотами.
В итоге пишем реакцию:
8KI + 5H₂SO₄ = 4I₂↓ + 4K₂SO₄ + 4H₂O + H₂S↑ - я сразу уравняла ее и не стану оформлять электронный баланс, так как ученик сдающий ЕГЭ знает, как это делать.

31. В этом задании нужно выбрать среднюю соль и вещество, в итоге должен образоваться творожистый осадок желтого цвета.
Нам даны несколько солей, среди которых
- йодид калия и нитрат калия, которые не дают осадков (так как все соли калия растворимы);
- хлорид бария, который может давать осадки, но не желтого цвета;
- фторид серебра - то вещество, которое нам нужно (соль йодид серебра представляет собой желтый творожистый осадок):
KI + AgF = AgI↓ + KF - осталось оформить ее в ионно - обменном виде и задание готово.

Задание № 8 (Часть 2):

Для выполнения заданий 30, 31 используйте следующий перечень веществ: гидроксид магния, аммиак, хлорид железа (III), фосфат кальция, хлор, бромид калия. Допустимо использование водных растворов веществ.

30. Из предложенного перечня веществ выберите вещества, между которыми протекает окислительно - восстановительная реакция с изменением цвета и выделением газа.

31. Из предложенного перечня веществ выберите среднюю соль и вещество, водный раствор которого вступает с этой солью в реакцию ионного обмена.

Решение:

30. В данном задании есть два газа, которые идеально подходят к параметрам условия - аммиак и хлор; они реагируют друг с другом с выделением чистого азота и хлорида аммония:
3Cl₂ + 8NH₃ = N₂ + 6NH₄Cl - в этой реакции происходит изменение цвета (хлор - желто-зеленый газ, азот - бесцветный).

31. Для решения этого задания рассмотрим все вещества:
- гидроксид магния (нерастворимое вещество), не подходит;
- фосфат кальция (нерастворимое вещество), не подходит;
- бромид калия (растворимое вещество), не подходит (все соли калия растворимы!);
- хлорид железа (III) (растворимое вещество), подходит - при взаимодействии с основанием дает осадок в виде гидроксида железа (III).

Но вот вопрос - разве в перечне есть основание? Есть - это гидроксид аммония (NH₄OH, или NH₃ * H₂O).

Если внимательно прочитать условие, то там написано "Допустимо использование водных растворов веществ", этим мы и воспользуемся (водный раствор аммиака это и есть гидроксид аммония):
FeCl₃ + 3NH₃ * H₂O = 3NH₄Cl + Fe(OH)₃ ↓ - выделяется бурый осадок гидроксида железа (III).
!Не забывай про правильное оформление ионно - обменного процесса

На сегодня все!