ОГЭ · Химия · Химия в жизни человека и безопасность (№1, 16)
Химия и окружающая среда. Безопасность в быту
Загрязнение воздуха и воды, кислотные дожди, парниковый эффект и правила безопасного обращения с бытовой химией. Это задание 16 и объяснения в части 2.
ℹ️ В первой части ОГЭ по химии (задания 1–19) ответ — это цифры, а задания 20–23 требуют развёрнутого решения; в задании 23 (химический эксперимент) ответ оформляют уравнениями и таблицей наблюдений с выводом. Вопросы ниже с ответом одним словом помечены как тренировочные: факты и термины из них нужны, но в такой форме на экзамене их не спрашивают.
- ⚠Пишут «приливать воду в кислоту» — правильно наоборот: кислоту тонкой струёй в воду
- ⚠Называют причиной кислотных дождей углекислый газ, а он вызывает парниковый эффект
- ⚠Смешивают хлорсодержащее средство с кислотным, не зная, что выделяется хлор
Химическое загрязнение
| Кислотные дожди | SO₂ и оксиды азота из выбросов растворяются в дождевой воде и образуют кислоты; губят леса, разрушают мрамор и известняк |
|---|---|
| Парниковый эффект | накопление CO₂ и метана в атмосфере задерживает тепло → потепление климата |
| Разрушение озонового слоя | фреоны разрушают озон, растёт поток ультрафиолета |
| Тяжёлые металлы | свинец, ртуть, кадмий накапливаются в организме и вызывают отравления |
| Загрязнение воды | нефтепродукты, смыв удобрений и стоки предприятий |
| Что делают | очистные сооружения, фильтры на трубах, переработка отходов, замена топлива, раздельный сбор мусора |
| Никогда | не пробовать вещества на вкус, не нюхать резко, не брать твёрдые вещества руками |
|---|---|
| Разбавление кислоты | кислоту приливают в воду, а не наоборот — иначе вода вскипает и брызги разлетаются |
| Нагревание | пробирку держат отверстием в сторону от себя и соседей, прогревают равномерно |
| Определение запаха | лёгким движением руки направляют пары к себе |
| Бытовая химия | нельзя смешивать хлорсодержащие средства с кислотными — выделяется ядовитый хлор; работать в перчатках и при проветривании |
| Хранение | в оригинальной упаковке, с этикеткой, отдельно от пищи и в недоступном для детей месте |
Первая помощь в химкабинете
- • смыть большим количеством воды (10–15 минут)
- • затем обработать раствором питьевой соды
- • сообщить учителю
- • смыть большим количеством воды
- • затем обработать слабым раствором борной или уксусной кислоты
- • при попадании в глаза — промыть и к врачу
Формулировка, которую ждут в ответах: оксид серы(IV) SO₂ и оксиды азота — причина кислотных дождей, углекислый газ CO₂ — причина парникового эффекта, а угарный газ CO опасен тем, что связывается с гемоглобином и лишает кровь способности переносить кислород.
Кислотные дожди: от заводской трубы до разрушенного памятника
Дождевая вода никогда не бывает нейтральной: в ней растворён углекислый газ воздуха, и pH обычной дождевой воды около 5,6. Кислотным дождь называют, когда кислотность заметно выше этой природной. Причина почти всегда одна — оксиды серы и азота в атмосфере.
Откуда они берутся, известно точно. Оксид серы(IV) SO₂ выделяется при сжигании угля и мазута: в природном топливе всегда есть примесь серы, и при горении она даёт сернистый газ. Второй источник — металлургия, обжиг сульфидных руд. Оксиды азота образуются в цилиндрах двигателей и в топках: при высокой температуре азот и кислород самого воздуха, обычно друг к другу безучастные, начинают соединяться.
Дальше в атмосфере идёт цепочка превращений, и каждое её звено можно записать уравнением. Сернистый газ растворяется в капле воды: SO₂ + H₂O = H₂SO₃, сернистая кислота. Часть его успевает окислиться кислородом воздуха: 2SO₂ + O₂ = 2SO₃ — серы 2 и 2, кислорода 4 + 2 = 6 и 6. А триоксид серы с водой даёт уже сильную серную кислоту: SO₃ + H₂O = H₂SO₄. Оксиды азота идут похожим путём: 4NO₂ + O₂ + 2H₂O = 4HNO₃ — азота 4 и 4, кислорода 8 + 2 + 2 = 12 и 12, водорода 4 и 4.
Последствия проявляются в трёх местах сразу.
Водоёмы. Закисление озера убивает икру и мальков раньше взрослой рыбы, поэтому водоём сначала выглядит благополучным, а через несколько лет оказывается пустым.
Почва и лес. Кислота вымывает из почвы кальций и магний и переводит в подвижную форму алюминий, ядовитый для корней. Хвойные страдают первыми — их иглы живут по нескольку лет и накапливают повреждения.
Камень. Мрамор и известняк — это карбонат кальция, и кислота его растворяет: CaCO₃ + H₂SO₄ = CaSO₄ + H₂O + CO₂↑ (кальция 1 и 1, углерода 1 и 1, серы 1 и 1, кислорода 3 + 4 = 7 и 4 + 1 + 2 = 7, водорода 2 и 2). Барельефы теряют черты, надписи на памятниках становятся нечитаемыми. То же самое, что в чайнике делает лимонная кислота с накипью, дождь делает со скульптурой — разница лишь в скорости.
Борются с этим фильтрами на трубах электростанций, где SO₂ связывают известью, переходом на топливо с низким содержанием серы и катализаторами в выхлопной системе автомобилей.
| Растворение SO₂ | SO₂ + H₂O = H₂SO₃ (сернистая кислота). Проверка: S 1 и 1, O 3 и 3, H 2 и 2 |
|---|---|
| Окисление до SO₃ | 2SO₂ + O₂ = 2SO₃ в атмосфере. Проверка: S 2 и 2, O слева 4 + 2 = 6 и справа 6 |
| Образование серной кислоты | SO₃ + H₂O = H₂SO₄. Проверка: S 1 и 1, O 4 и 4, H 2 и 2 |
| Оксиды азота | 4NO₂ + O₂ + 2H₂O = 4HNO₃. Проверка: N 4 и 4, O слева 8 + 2 + 2 = 12 и справа 12, H 4 и 4 |
| Разрушение мрамора | CaCO₃ + H₂SO₄ = CaSO₄ + H₂O + CO₂↑ — памятники и облицовка крошатся. Проверка: Ca 1 и 1, C 1 и 1, S 1 и 1, O 7 и 7, H 2 и 2 |
| Откуда берутся выбросы | сжигание угля и мазута с примесью серы, металлургия, выхлопные газы автомобилей (оксиды азота) |
Три разных явления, которые постоянно путают
Экологические вопросы задания 16 устроены так, что неверные варианты — это не выдумки, а перепутанные между собой верные утверждения. Поэтому три явления полезно развести раз и навсегда.
Парниковый эффект — это CO₂ и метан, и он не имеет отношения к кислотным дождям. Механизм такой: коротковолновое солнечное излучение свободно проходит сквозь атмосферу и нагревает поверхность Земли, а обратно земля излучает тепло уже в длинноволновом, инфракрасном диапазоне — и вот его углекислый газ и метан задерживают. Атмосфера работает как стекло теплицы: впускает, но не выпускает. Сам по себе парниковый эффект не зло, без него средняя температура планеты была бы около −18 °C. Проблема в его усилении: концентрация CO₂ растёт от сжигания угля, нефти и газа. При этом углекислый газ не ядовит, не имеет запаха и не поддерживает горение — им тушат пожары; растения при фотосинтезе его поглощают, а не выделяют.
Угарный газ CO — это отравление, а не климат. Его опасность в другом механизме: он связывается с гемоглобином крови прочнее кислорода, и кровь перестаёт переносить кислород к тканям. Человек при этом не чувствует ни запаха, ни раздражения — газ без цвета и запаха, и в этом главная беда. Образуется он при неполном сгорании топлива: в печи с закрытой раньше времени заслонкой, в гараже с работающим двигателем, в помещении с неисправной газовой колонкой.
Разрушение озонового слоя — это фреоны, и речь идёт об ультрафиолете. Озон O₃ в верхних слоях атмосферы поглощает жёсткое ультрафиолетовое излучение. Фреоны — газы, которыми заправляли холодильники и аэрозольные баллончики, — поднимаются вверх и там разрушают озон. Следствие — рост потока ультрафиолета, а значит и заболеваемости раком кожи. К потеплению климата это отношения не имеет: явления разные и вещества разные.
Проверьте себя по трём связкам: SO₂ и оксиды азота → кислотные дожди; CO₂ и метан → парниковый эффект; фреоны → озоновый слой; CO → отравление человека. Почти все неверные варианты задания 16 получаются перестановкой одного члена в этих парах.
| Что такое жёсткость | повышенное содержание в воде ионов Ca²⁺ и Mg²⁺ |
|---|---|
| Как заметить | мыло плохо пенится, на посуде и в чайнике накипь, на кранах белый налёт |
| Временная жёсткость | от гидрокарбонатов; снимается кипячением: Ca(HCO₃)₂ = CaCO₃↓ + H₂O + CO₂↑. Проверка: Ca 1 и 1, C 2 и 2, O 6 и 6, H 2 и 2 |
| Постоянная жёсткость | от сульфатов и хлоридов кальция; кипячением не убирается, добавляют соду: Na₂CO₃ + CaCl₂ = CaCO₃↓ + 2NaCl. Проверка: Na 2 и 2, C 1 и 1, O 3 и 3, Ca 1 и 1, Cl 2 и 2 |
| Чем удаляют накипь | кислотой: CaCO₃ + 2CH₃COOH = (CH₃COO)₂Ca + H₂O + CO₂↑ — поэтому при чистке шипит и выделяется газ. Проверка: Ca 1 и 1, C 5 и 5, H 8 и 8, O 7 и 7 |
| Чем вредна накипь | плохо проводит тепло: чайник греется дольше, а в котлах и трубах слой накипи приводит к перегреву и авариям |
Жёсткость воды: почему мыло не пенится, а в чайнике растёт камень
Дождевая вода мягкая, а вода из скважины или из-под крана — чаще жёсткая. Причина простая: просачиваясь сквозь известняк, вода растворяет его, и в ней накапливаются ионы кальция Ca²⁺ и магния Mg²⁺. Их содержание и называют жёсткостью.
Растворяется известняк не сам по себе — ему помогает углекислый газ, который всегда есть в почвенной воде: CaCO₃ + H₂O + CO₂ = Ca(HCO₃)₂. Считаем: кальция 1 и 1, углерода 1 + 1 = 2 и 2, кислорода 3 + 1 + 2 = 6 и 6, водорода 2 и 2. Получается гидрокарбонат кальция, растворимая соль, и именно она даёт временную жёсткость.
Временной её называют потому, что она снимается кипячением: Ca(HCO₃)₂ = CaCO₃↓ + H₂O + CO₂↑ (кальция 1 и 1, углерода 2 и 1 + 1 = 2, кислорода 6 и 3 + 1 + 2 = 6, водорода 2 и 2). Реакция обратна той, что шла в почве: карбонат снова выпадает — но уже на стенках чайника. Накипь — это в буквальном смысле тот же известняк, только перенесённый в посуду. Отсюда и способ её удаления: карбонат кальция растворяют кислотой, лимонной или уксусной, и налёт шипит и сходит.
Постоянная жёсткость создаётся сульфатами и хлоридами кальция и магния. Кипячением она не убирается, поэтому её снимают содой: Na₂CO₃ + CaCl₂ = CaCO₃↓ + 2NaCl (натрия 2 и 2, углерода 1 и 1, кислорода 3 и 3, кальция 1 и 1, хлора 2 и 2). Карбонат-ион связывает кальций в нерастворимый осадок, и его отфильтровывают.
Теперь про мыло. Мыло — это натриевая соль высшей карбоновой кислоты, и пенится именно она. Встречая в жёсткой воде ионы кальция, мыло превращается в кальциевую соль той же кислоты, а она нерастворима: вместо пены получаются серые хлопья, оседающие на ткани и на коже. Мыло расходуется впустую до тех пор, пока весь кальций не будет связан, — отсюда ощущение, что в жёсткой воде «мыло не работает».
И практический вред накипи, о котором спрашивают. Карбонат кальция плохо проводит тепло. В чайнике это просто дольше закипающая вода, а в промышленном котле слой накипи означает, что нагреватель отдаёт воде меньше тепла и перегревается сам — вплоть до аварии. Поэтому воду для котельных умягчают заранее.
| Отбеливатель + кислотное средство | самая опасная пара: NaClO + 2HCl = NaCl + Cl₂↑ + H₂O — выделяется ядовитый хлор. Проверка: Na 1 и 1, Cl 3 и 3, O 1 и 1, H 2 и 2 |
|---|---|
| Отбеливатель + аммиачное средство | образуются хлорамины — раздражают дыхательные пути и глаза |
| Сода + уксус в закрытой ёмкости | сама реакция безопасна, но CO₂ создаёт давление, и закрытую бутылку разрывает |
| Разные средства для труб | щелочное и кислотное вместе дают бурную реакцию нейтрализации с разбрызгиванием и разогревом |
| Общее правило | никогда не смешивать средства и не переливать их в пищевую тару; хранить в оригинальной упаковке с этикеткой |
| Если газ уже пошёл | выйти из помещения, широко проветрить, не вдыхать; при кашле и удушье вызвать врача |
Что делать при химической аварии дома или в кабинете
• 1. Кислота на кожу: смыть большим количеством воды 10–15 минут, затем обработать раствором питьевой соды.
• 2. Щёлочь на кожу: смыть водой, затем обработать слабым раствором борной или уксусной кислоты.
• 3. В глаза: промывать проточной водой не менее 15 минут, не тереть, сразу к врачу.
• 4. Разлилась ртуть из градусника: не собирать пылесосом и веником, собрать шприцем или скотчем в банку с водой, проветрить, вызвать специалистов.
• 5. Загорелся спирт или бензин: накрыть плотной тканью или засыпать песком, водой не тушить — горящая жидкость растечётся.
• 6. Во всех случаях сначала сообщить взрослому или учителю, а не пытаться справиться молча.
| Отстаивание | крупные нерастворимые частицы оседают на дно |
|---|---|
| Фильтрование | вода проходит через слой песка; в бытовых фильтрах — через активированный уголь, который поглощает примеси и запахи |
| Обеззараживание | хлорирование или озонирование убивает микроорганизмы |
| Кипячение | убивает микробы и снимает временную жёсткость, но не удаляет растворённые соли, нитраты и тяжёлые металлы |
| Дистилляция | перегонка: даёт практически чистую воду, но она невкусная и лишена нужных организму солей |
| Что нельзя делать | сливать в канализацию остатки бытовой химии, краски и лекарства — очистные сооружения на них не рассчитаны |
Разбор примера
Протокол опыта: различаем раствор соды и раствор магниевой соли
Задание 23. Выданы склянки № 1 и № 2 с растворами карбоната калия (K₂CO₃) и хлорида магния (MgCl₂), а также три реактива: соляная кислота HCl, раствор гидроксида натрия NaOH, раствор нитрата калия KNO₃. Выберите два реактива, составьте по три формы уравнения для каждого опыта, оформите наблюдения таблицей и сделайте вывод.
Показать решение по шагам
- 1. Выписываем ионы. Карбонат калия даёт 2K⁺ и CO₃²⁻; хлорид магния даёт Mg²⁺ и 2Cl⁻. Характерные ионы — карбонат и магний; калий и хлорид для распознавания бесполезны, осадков со школьными реактивами они не дают.
- 2. Строим решётку «три реактива на две склянки». Соляная кислота: с карбонатом — вскипание и выделение CO₂, с хлоридом магния — реакции нет. Гидроксид натрия: с карбонатом калия ничего (обе соли растворимы и обмена нет), с хлоридом магния — белый осадок Mg(OH)₂. Нитрат калия: ни с тем, ни с другим ничего, все возможные продукты растворимы.
- 3. Вывод по решётке: KNO₃ — лишний реактив. Берём HCl для карбоната и NaOH для магния: каждый даёт признак ровно с одной склянкой.
- 4. Опыт 1. Что берём: две пробирки, по 1–2 мл раствора из склянки № 1 и из склянки № 2, соляную кислоту. Что делаем: по каплям добавляем HCl в обе пробирки. Что наблюдаем: в пробирке с раствором из склянки № 1 — вскипание, выделяется бесцветный газ без запаха; в пробирке со склянкой № 2 — видимых изменений не происходит.
- 5. Уравнения опыта 1. Молекулярное: K₂CO₃ + 2HCl = 2KCl + H₂O + CO₂↑. Счёт атомов: калия 2 и 2, углерода 1 и 1, кислорода 3 и 1 + 2 = 3, водорода 2 и 2, хлора 2 и 2. Полное ионное: 2K⁺ + CO₃²⁻ + 2H⁺ + 2Cl⁻ = 2K⁺ + 2Cl⁻ + H₂O + CO₂↑. Сокращённое: CO₃²⁻ + 2H⁺ = H₂O + CO₂↑. Вода и углекислый газ на ионы не расписываются, калий и хлорид сокращаются как наблюдатели.
- 6. Опыт 2. Что берём: две чистые пробирки, по 1–2 мл раствора из каждой склянки, раствор гидроксида натрия. Что делаем: приливаем NaOH в обе пробирки. Что наблюдаем: со склянкой № 1 — видимых изменений не происходит; со склянкой № 2 — выпадает белый осадок.
- 7. Уравнения опыта 2. Молекулярное: MgCl₂ + 2NaOH = Mg(OH)₂↓ + 2NaCl. Счёт: магния 1 и 1, хлора 2 и 2, натрия 2 и 2, кислорода 2 и 2, водорода 2 и 2. Полное ионное: Mg²⁺ + 2Cl⁻ + 2Na⁺ + 2OH⁻ = Mg(OH)₂↓ + 2Na⁺ + 2Cl⁻. Сокращённое: Mg²⁺ + 2OH⁻ = Mg(OH)₂↓. Гидроксид магния нерастворим и остаётся формулой.
- 8. Таблица наблюдений. Строка «Опыт 1, реактив HCl»: склянка № 1 — вскипание, бесцветный газ без запаха; склянка № 2 — видимых изменений не происходит. Строка «Опыт 2, реактив NaOH»: склянка № 1 — видимых изменений не происходит; склянка № 2 — выпал белый осадок.
- 9. Строка ВЫВОД: в склянке № 1 — K₂CO₃, в склянке № 2 — MgCl₂.
- 10. Техника безопасности при этом опыте: растворы берут по 1–2 мл, реактив приливают по каплям и наблюдают за пробиркой сбоку, а не сверху; щёлочь на кожу попадать не должна, при попадании — смыть большим количеством воды и обработать слабым раствором борной или уксусной кислоты.
- 11. Оценивание: К1 — 2 балла (для обоих опытов записаны все три формы уравнения), К2 — 3 балла (обе строки таблицы заполнены для обеих склянок и сделан верный вывод). Итого 5 баллов.
Ответ: Реактивы HCl и NaOH; CO₃²⁻ + 2H⁺ = H₂O + CO₂↑ и Mg²⁺ + 2OH⁻ = Mg(OH)₂↓; в склянке № 1 — K₂CO₃, в склянке № 2 — MgCl₂
Разбор примера
Протокол опыта: различаем соль аммония и сульфат
Задание 23. Выданы склянки № 1 и № 2 с растворами хлорида аммония (NH₄Cl) и сульфата натрия (Na₂SO₄), а также три реактива: раствор гидроксида натрия NaOH (реакцию проводят при нагревании), раствор хлорида бария BaCl₂, соляная кислота HCl. Выберите два реактива, составьте по три формы уравнения для каждого опыта, оформите наблюдения таблицей и сделайте вывод.
Показать решение по шагам
- 1. Выписываем ионы. Склянка № 1 даёт NH₄⁺ и Cl⁻; склянка № 2 даёт 2Na⁺ и SO₄²⁻. Характерные ионы — аммоний и сульфат. Натрий и хлорид для распознавания бесполезны: со школьными реактивами они осадков не дают.
- 2. Строим решётку «три реактива на две склянки». NaOH при нагревании: с хлоридом аммония — резкий запах аммиака, с сульфатом натрия ничего (обе соли растворимы, обмена нет). BaCl₂: с хлоридом аммония ничего, с сульфатом натрия — белый осадок BaSO₄. HCl: ни с тем, ни с другим — все возможные продукты растворимы и летучих веществ не образуется.
- 3. Вывод по решётке: соляная кислота — лишний реактив. Берём NaOH для склянки № 1 и BaCl₂ для склянки № 2.
- 4. Опыт 1. Что берём: две пробирки, по 1–2 мл раствора из каждой склянки, раствор гидроксида натрия, держатель для пробирки, спиртовку, влажную индикаторную бумагу. Что делаем: приливаем к каждой пробе NaOH и осторожно нагреваем, затем подносим к отверстию влажную индикаторную бумагу. Что наблюдаем: из пробирки со склянкой № 1 идёт газ с резким запахом, индикаторная бумага синеет; со склянкой № 2 видимых изменений не происходит.
- 5. Уравнения опыта 1. Молекулярное: NH₄Cl + NaOH = NaCl + NH₃↑ + H₂O. Счёт атомов: азота 1 и 1, водорода 4 + 1 = 5 и 3 + 2 = 5, хлора 1 и 1, натрия 1 и 1, кислорода 1 и 1. Полное ионное: NH₄⁺ + Cl⁻ + Na⁺ + OH⁻ = Na⁺ + Cl⁻ + NH₃↑ + H₂O. Сокращённое: NH₄⁺ + OH⁻ = NH₃↑ + H₂O. Аммиак и вода на ионы не расписываются, натрий и хлорид сокращаются.
- 6. Почему в условии стоит «при нагревании». Без нагрева аммиак остаётся в растворе в виде гидрата NH₃ · H₂O, и запах почти не чувствуется. Нагрев выгоняет газ, и признак становится отчётливым. Пометка в условии — часть методики, а не примечание.
- 7. Опыт 2. Что берём: две чистые пробирки, по 1–2 мл раствора из каждой склянки, раствор хлорида бария. Что делаем: приливаем BaCl₂ в обе пробирки. Что наблюдаем: со склянкой № 1 видимых изменений не происходит; со склянкой № 2 выпадает белый осадок.
- 8. Уравнения опыта 2. Молекулярное: Na₂SO₄ + BaCl₂ = BaSO₄↓ + 2NaCl. Счёт: натрия 2 и 2, серы 1 и 1, кислорода 4 и 4, бария 1 и 1, хлора 2 и 2. Полное ионное: 2Na⁺ + SO₄²⁻ + Ba²⁺ + 2Cl⁻ = BaSO₄↓ + 2Na⁺ + 2Cl⁻. Сокращённое: Ba²⁺ + SO₄²⁻ = BaSO₄↓.
- 9. Таблица наблюдений. Строка «Опыт 1, реактив NaOH (при нагревании)»: склянка № 1 — газ с резким запахом, влажная индикаторная бумага синеет; склянка № 2 — видимых изменений не происходит. Строка «Опыт 2, реактив BaCl₂»: склянка № 1 — видимых изменений не происходит; склянка № 2 — выпал белый осадок.
- 10. Строка ВЫВОД: в склянке № 1 — NH₄Cl, в склянке № 2 — Na₂SO₄.
- 11. Техника безопасности. Аммиак раздражает дыхательные пути, поэтому нюхать его над отверстием пробирки нельзя: газ определяют влажной индикаторной бумагой, а если нужен запах — пары осторожно направляют к себе движением ладони. Пробирку при нагревании держат держателем, отверстием в сторону от себя и соседей, греют не дно в одной точке, а всю жидкость, водя пламенем. Щёлочь на кожу попадать не должна: при попадании смыть большим количеством воды и обработать слабым раствором борной кислоты.
- 12. Оценивание: К1 — 2 балла (для обоих опытов записаны все три формы уравнения), К2 — 3 балла (таблица заполнена для обеих склянок по обоим опытам и сделан верный вывод). Итого 5 баллов — самое дорогое задание работы.
Ответ: Реактивы NaOH (при нагревании) и BaCl₂; NH₄⁺ + OH⁻ = NH₃↑ + H₂O и Ba²⁺ + SO₄²⁻ = BaSO₄↓; в склянке № 1 — NH₄Cl, в склянке № 2 — Na₂SO₄
Разбор примера
Протокол опыта: осадок, который растворяется в избытке щёлочи
Задание 23. Выданы склянки № 1 и № 2 с растворами хлорида алюминия (AlCl₃) и карбоната калия (K₂CO₃), а также три реактива: раствор гидроксида натрия NaOH (приливают сначала по каплям, затем в избытке), соляная кислота HCl, раствор нитрата калия KNO₃. Выберите два реактива, составьте по три формы уравнения для каждого опыта, оформите наблюдения таблицей и сделайте вывод.
Показать решение по шагам
- 1. Выписываем ионы. Склянка № 1: Al³⁺ и 3Cl⁻. Склянка № 2: 2K⁺ и CO₃²⁻. Характерные ионы — алюминий и карбонат.
- 2. Решётка реактивов. NaOH: с хлоридом алюминия — белый осадок Al(OH)₃, который в избытке щёлочи растворяется; с карбонатом калия ничего. HCl: с хлоридом алюминия ничего (обмен не даёт ни осадка, ни газа, ни воды), с карбонатом калия — вскипание. KNO₃ — ни с тем, ни с другим: все продукты растворимы. Значит нитрат калия лишний, берём NaOH для склянки № 1 и HCl для склянки № 2.
- 3. Опыт 1. Что берём: две пробирки, по 1–2 мл раствора из каждой склянки, раствор гидроксида натрия, пипетку. Что делаем: приливаем NaOH сначала по каплям, отмечаем результат, затем добавляем щёлочь в избытке и отмечаем ещё раз. Что наблюдаем: в пробирке со склянкой № 1 сначала выпадает белый студенистый осадок, а при дальнейшем добавлении щёлочи он полностью растворяется, раствор становится прозрачным; со склянкой № 2 видимых изменений нет ни на первом, ни на втором шаге.
- 4. Уравнения опыта 1. Молекулярное: AlCl₃ + 3NaOH = Al(OH)₃↓ + 3NaCl. Полное ионное: Al³⁺ + 3Cl⁻ + 3Na⁺ + 3OH⁻ = Al(OH)₃↓ + 3Na⁺ + 3Cl⁻. Сокращённое: Al³⁺ + 3OH⁻ = Al(OH)₃↓.
- 5. Растворение осадка в избытке — это вторая реакция, и она объясняет, почему порядок добавления вынесен в условие: Al(OH)₃ + NaOH = Na[Al(OH)₄], сокращённо Al(OH)₃ + OH⁻ = [Al(OH)₄]⁻. Амфотерный гидроксид ведёт себя со щёлочью как кислота. Если щёлочь вылить сразу всю, осадок может и не показаться — и признак будет потерян. Поэтому реактив добавляют по каплям, наблюдая.
- 6. Опыт 2. Что берём: две чистые пробирки, по 1–2 мл раствора из каждой склянки, соляную кислоту. Что делаем: приливаем HCl по каплям в обе пробирки. Что наблюдаем: со склянкой № 1 видимых изменений не происходит; со склянкой № 2 — вскипание, выделяется бесцветный газ без запаха.
- 7. Уравнения опыта 2. Молекулярное: K₂CO₃ + 2HCl = 2KCl + H₂O + CO₂↑. Полное ионное: 2K⁺ + CO₃²⁻ + 2H⁺ + 2Cl⁻ = 2K⁺ + 2Cl⁻ + H₂O + CO₂↑. Сокращённое: CO₃²⁻ + 2H⁺ = H₂O + CO₂↑.
- 8. Таблица наблюдений. Строка «Опыт 1, реактив NaOH (по каплям, затем в избытке)»: склянка № 1 — выпал белый осадок, растворившийся в избытке щёлочи; склянка № 2 — видимых изменений не происходит. Строка «Опыт 2, реактив HCl»: склянка № 1 — видимых изменений не происходит; склянка № 2 — вскипание, бесцветный газ без запаха.
- 9. Строка ВЫВОД: в склянке № 1 — AlCl₃, в склянке № 2 — K₂CO₃.
- 10. Техника безопасности. Кислоту приливают по каплям и к пробирке не наклоняются: при вскипании брызги летят вверх. Пробирку держат сбоку, на уровне глаз, но не перед лицом. Соляная кислота на кожу попадать не должна: при попадании смыть большим количеством воды и обработать раствором соды. Остатки после опыта в исходные склянки не возвращают — сливают в ёмкость для отходов.
- 11. И общий приём, который стоит вынести из трёх разобранных протоколов. Реактив годится, только если даёт признак ровно с одной склянкой. Поэтому работу начинают не с выбора реактива, а с решётки: три реактива по строкам, две склянки по столбцам, в клетках — что будет видно. Лишний реактив становится очевиден сам, и это часть ответа: экзамен требует выбрать два из трёх, а не назвать все реакции, какие возможны.
Ответ: Реактивы NaOH и HCl; Al³⁺ + 3OH⁻ = Al(OH)₃↓ (растворяется в избытке щёлочи) и CO₃²⁻ + 2H⁺ = H₂O + CO₂↑; в склянке № 1 — AlCl₃, в склянке № 2 — K₂CO₃
Разбор примера
Разбор №16: что можно и чего нельзя смешивать дома
- • Из перечисленных суждений о безопасном обращении с бытовой химией выберите два верных.
- • Хлорсодержащий отбеливатель нельзя смешивать со средствами, содержащими кислоту.
- • Средство для чистки труб на основе щёлочи безопасно для кожи рук.
- • Работать с бытовой химией в закрытой ванной комнате безопаснее, чем при открытой форточке.
- • Накипь в чайнике удаляют кислотой — раствором лимонной или уксусной.
Показать решение по шагам
- 1. Задание 16 живёт не только в лаборатории: половина его формулировок — про быт. Разбираем каждое суждение через реакцию, которая за ним стоит.
- 2. 1) Отбеливатель на основе гипохлорита натрия NaClO при действии кислоты выделяет хлор: NaClO + 2HCl = NaCl + Cl₂↑ + H₂O. Хлор ядовит, и отравления при смешивании средств в замкнутой ванной — реальный, а не учебный случай. Суждение верно.
- 3. 2) Средства для труб содержат гидроксид натрия, часто в высокой концентрации. Щёлочь разрушает белки, а значит и кожу, причём ожог сначала почти не чувствуется — щёлочь не жжёт сразу, как кислота, и повреждение оказывается глубже, чем кажется. Работать надо в резиновых перчатках. Суждение неверно.
- 4. 3) Наоборот: пары любых едких средств должны уноситься, а не накапливаться. Закрытая ванная — это как раз та обстановка, в которой отравление наиболее вероятно. Правило то же, что в кабинете химии: пахучие и едкие вещества — в вытяжном шкафу или при открытом окне. Суждение неверно.
- 5. 4) Накипь — это в основном карбонат кальция CaCO₃. Кислота с ним реагирует: CaCO₃ + 2CH₃COOH = (CH₃COO)₂Ca + H₂O + CO₂↑, накипь вскипает и растворяется. Слабая органическая кислота при этом не портит металл. Суждение верно.
- 6. Верны суждения 1 и 4, ответ: 14.
- 7. Свод опасных сочетаний, о которых спрашивают. Хлорсодержащий отбеливатель + кислота — хлор Cl₂. Хлорсодержащий отбеливатель + средство с аммиаком — хлорамины, тоже ядовиты. Кислота + щёлочь в закрытой ёмкости — бурная нейтрализация с разогревом и разбрызгиванием. Марганцовка + глицерин — самовозгорание. Ни одно из этих сочетаний не «химический опыт», а бытовая авария.
- 8. И общее правило, которое стоит помнить вместо списка: бытовые средства не смешивают никогда, даже если оба «для одного и того же». Каждое рассчитано работать в одиночку, а смесь ведёт себя не как сумма двух средств, а как новое вещество — и обычно худшее.
Ответ: 14
Вопрос на проверку
Выброс какого газа в атмосферу является главной причиной кислотных дождей?
Ответить и проверить себя — после бесплатной регистрации.
Задание №для самопроверки в формате экзамена
Ответить и проверить себя — после бесплатной регистрации.
Задание №для самопроверки в формате экзамена
Ответить и проверить себя — после бесплатной регистрации.
Вопрос на проверку
Почему в чайнике с толстым слоем накипи вода закипает дольше?
Ответить и проверить себя — после бесплатной регистрации.
Задание №для самопроверки в формате экзамена
Ответить и проверить себя — после бесплатной регистрации.
Задание №для самопроверки в формате экзамена
Ответить и проверить себя — после бесплатной регистрации.
Задание №16 в формате экзамена
Ответить и проверить себя — после бесплатной регистрации.
Задание №23 в формате экзамена
Ответить и проверить себя — после бесплатной регистрации.