Задание 21 ЕГЭ по химии

1. 1. Шаг 1: Вспоминаем, что определяет силу. Сильный электролит в растворе диссоциирует практически нацело, и в уравнении ставят обычную стрелку. Слабый диссоциирует частично, равновесие смещено влево, и ставят знак ⇄.
2. 2. Шаг 2: Сильные кислоты — короткий список: HCl, HBr, HI, HNO₃, H₂SO₄, HClO₄, HMnO₄. Значит, HNO₃ → H⁺ + NO₃⁻ — сильный.
3. 3. Шаг 3: Слабые кислоты — всё остальное: CH₃COOH ⇄ CH₃COO⁻ + H⁺, H₂SO₃ ⇄ H⁺ + HSO₃⁻ (по первой ступени; вторая идёт ещё хуже). Обе слабые.
4. 4. Шаг 4: Основания. Щёлочи сильны: NaOH → Na⁺ + OH⁻. А гидрат аммиака слаб: NH₃·H₂O ⇄ NH₄⁺ + OH⁻ — именно поэтому раствор аммиака пахнет и даёт лишь слабощелочную реакцию.
5. 5. Шаг 5: Соли. Растворимые соли — сильные электролиты: K₂SO₄ → 2K⁺ + SO₄²⁻. А BaSO₄ нерастворим: в растворе его практически нет, и электролитом его не считают — в ионных уравнениях он пишется молекулой.
6. 6. Шаг 6: C₂H₅OH — вообще не электролит: связь O—H в спирте почти не ионизируется в воде, раствор ток не проводит. Это отличает спирт от кислоты, хотя группа —OH есть у обоих.
7. 7. Шаг 7: Итог. Сильные: HNO₃, NaOH, K₂SO₄. Слабые: CH₃COOH, NH₃·H₂O, H₂SO₃. Не электролиты (или практически нерастворимы): BaSO₄, C₂H₅OH. Практическое следствие: в ионных уравнениях ионами пишут только первую группу, всё остальное — молекулами, и именно это правило решает задание 30.

Ответ: Сильные: HNO₃, NaOH, K₂SO₄. Слабые: CH₃COOH, NH₃·H₂O, H₂SO₃. BaSO₄ нерастворим, этанол — не электролит.

1. 1. Шаг 1: Записываем диссоциацию сульфата алюминия: Al₂(SO₄)₃ → 2Al³⁺ + 3SO₄²⁻. Из одной формульной единицы получается пять ионов: два катиона и три аниона.
2. 2. Шаг 2: Значит, из 0,20 моль соли: n(Al³⁺) = 0,20 · 2 = 0,40 моль, n(SO₄²⁻) = 0,20 · 3 = 0,60 моль. Всего 1,00 моль ионов.
3. 3. Шаг 3: Проверка через множитель: 0,20 · 5 = 1,00 моль — сходится. Быстрый способ: количество ионов равно количеству соли, умноженному на число ионов в формуле.
4. 4. Шаг 4: Вторая часть. CaCl₂ → Ca²⁺ + 2Cl⁻ — три иона на единицу, значит 0,10 · 3 = 0,30 моль.
5. 5. Шаг 5: KNO₃ → K⁺ + NO₃⁻ — два иона на единицу, значит 0,10 · 2 = 0,20 моль.
6. 6. Шаг 6: Суммарно 0,50 моль ионов. Складывать можно, потому что ионы разных солей друг с другом не реагируют: осадка между Ca²⁺, Cl⁻, K⁺ и NO₃⁻ не образуется, все четыре соли растворимы.
7. 7. Шаг 7: Оговорка, о которой надо помнить: такой расчёт годится только для сильных электролитов, диссоциирующих нацело. Для слабой кислоты (например, уксусной) количество ионов было бы во много раз меньше её количества, и посчитать его без константы диссоциации нельзя.

Ответ: Из 0,20 моль Al₂(SO₄)₃ — 1,00 моль ионов. В смеси хлорида кальция и нитрата калия — 0,50 моль ионов.

1. 1. Шаг 1: Электропроводность раствора определяется числом ионов в нём: чем их больше, тем лучше раствор проводит ток. Значит, надо для каждого вещества оценить, сколько ионов оно даёт.
2. 2. Шаг 2: Сахароза — не электролит: молекулярное вещество, в растворе распадается на молекулы, а не на ионы. Ионов ноль, раствор ток не проводит. Это самый низкий уровень.
3. 3. Шаг 3: Уксусная кислота — слабый электролит: CH₃COOH ⇄ CH₃COO⁻ + H⁺, и равновесие сильно смещено влево. При обычных концентрациях диссоциирует лишь малая доля молекул, ионов мало, проводимость слабая.
4. 4. Шаг 4: Хлорид натрия — сильный электролит, диссоциирует нацело и даёт два иона на формульную единицу: NaCl → Na⁺ + Cl⁻. Проводимость заметная.
5. 5. Шаг 5: Сульфат алюминия — тоже сильный электролит, но даёт пять ионов: Al₂(SO₄)₃ → 2Al³⁺ + 3SO₄²⁻. Ионов в два с половиной раза больше, чем у хлорида натрия, да ещё и заряды выше. Проводимость наибольшая.
6. 6. Шаг 6: Порядок возрастания: сахароза < уксусная кислота < хлорид натрия < сульфат алюминия.
7. 7. Шаг 7: Что этот опыт доказывает исторически. Именно измерения электропроводности привели Аррениуса к теории электролитической диссоциации: растворы одних веществ проводят ток, других — нет, и различие объясняется распадом на ионы. А аномально высокая проводимость солей с многозарядными ионами стала одним из доводов в пользу того, что ионы существуют в растворе сами по себе, а не создаются током.

Ответ: Сахароза < уксусная кислота < хлорид натрия < сульфат алюминия. Порядок определяется числом ионов: не электролит, слабый электролит, сильный с двумя ионами, сильный с пятью.

1. 1. Шаг 1: Na₂SO₄ — растворимая соль, значит сильный электролит. Распад полный, стрелка одна: Na₂SO₄ → 2Na⁺ + SO₄²⁻.
2. 2. Шаг 2: Проверяем баланс зарядов: слева 0, справа 2 · (+1) + (−2) = 0. Сходится. Заряд сульфат-иона равен −2, потому что он остался от двухосновной кислоты.
3. 3. Шаг 3: H₂S — сероводородная кислота, её нет в списке сильных, значит слабый электролит. Распад частичный и ступенчатый, знак обратимости обязателен: H₂S ⇌ H⁺ + HS⁻, затем HS⁻ ⇌ H⁺ + S²⁻.
4. 4. Шаг 4: Ba(OH)₂ — щёлочь, сильный электролит: Ba(OH)₂ → Ba²⁺ + 2OH⁻.
5. 5. Шаг 5: Общий принцип: сильный электролит — одна стрелка, слабый — знак равновесия и ступени по одной. Ошибка «H₂S → 2H⁺ + S²⁻» сразу выдаёт два непонимания: и что кислота слабая, и что ступени идут по очереди.

Ответ: Na₂SO₄ → 2Na⁺ + SO₄²⁻; H₂S ⇌ H⁺ + HS⁻, HS⁻ ⇌ H⁺ + S²⁻; Ba(OH)₂ → Ba²⁺ + 2OH⁻.

1. 1. Формальный обмен даёт Al₂(CO₃)₃ и NaCl. Но карбонат алюминия — соль слабого основания Al(OH)₃ и слабой кислоты H₂CO₃, то есть соль, у которой гидролизуются оба иона.
2. 2. Катион Al³⁺ связывает из воды OH⁻ и высвобождает H⁺; анион CO₃²⁻ связывает H⁺ и высвобождает OH⁻. Ионы H⁺ и OH⁻ соединяются в воду, и равновесие каждого из двух процессов сдвигается вправо до конца: гидролиз становится необратимым.
3. 3. Продукты необратимого гидролиза — нерастворимое основание и слабая кислота. Угольная кислота в водном растворе тут же распадается: H₂CO₃ → H₂O + CO₂↑. Значит выпадает Al(OH)₃ и выделяется газ.
4. 4. Молекулярное уравнение: 2AlCl₃ + 3Na₂CO₃ + 3H₂O → 2Al(OH)₃↓ + 3CO₂↑ + 6NaCl. Обрати внимание на воду в левой части — без неё уравнение не уравняется, и это самая частая ошибка при записи совместного гидролиза.
5. 5. Сокращённое ионное: 2Al³⁺ + 3CO₃²⁻ + 3H₂O → 2Al(OH)₃↓ + 3CO₂↑. Ионы Na⁺ и Cl⁻ остаются в растворе и в сокращённое уравнение не входят.
6. 6. Тот же механизм работает для пар Al³⁺/Fe³⁺/Cr³⁺ с CO₃²⁻, HCO₃⁻, S²⁻, SO₃²⁻, SiO₃²⁻. Поэтому карбонат алюминия, сульфид железа(III), карбонат хрома(III) в водном растворе не существуют и в заданиях «какое вещество нельзя получить реакцией обмена» это и есть правильный ответ. Для сульфидов вместо CO₂ выделяется H₂S: 2Al³⁺ + 3S²⁻ + 6H₂O → 2Al(OH)₃↓ + 3H₂S↑.

Ответ: 2AlCl₃ + 3Na₂CO₃ + 3H₂O → 2Al(OH)₃↓ + 3CO₂↑ + 6NaCl; сокращённое: 2Al³⁺ + 3CO₃²⁻ + 3H₂O → 2Al(OH)₃↓ + 3CO₂↑; карбонат алюминия не существует в растворе из-за необратимого совместного гидролиза