Итоговое повторение: неорганическая химия

Цели урока

• Повторить классификацию, номенклатуру и химические свойства оксидов, оснований, кислот, амфотерных гидроксидов и солей.
• Закрепить умения составлять уравнения реакций, отражающих генетическую связь между классами неорганических соединений.
• Обобщить знания о качественных реакциях на катионы и анионы, применяемых для идентификации веществ.
• Отработать решение заданий ЕГЭ: №5 (классификация и номенклатура), №6–8 (химические свойства), №9 (генетическая связь), №24 (качественные реакции), №31 (взаимосвязь неорганических веществ, цепочки превращений).

Зачем это нужно на ЕГЭ

Неорганическая химия занимает центральное место в заданиях части 1 и 2:

• №5 – классификация и номенклатура неорганических веществ (оксиды, основания, кислоты, соли).
• №6–8 – химические свойства основных классов, в том числе специфические свойства отдельных веществ (амфотерность, взаимодействие концентрированной серной и азотной кислот с металлами и др.).
• №9 – генетическая связь неорганических веществ (цепочки превращений, выбор реагентов).
• №24 – качественные реакции на неорганические вещества (катионы и анионы), распознавание веществ.
• №31 – составление уравнений реакций в соответствии с заданной схемой (взаимосвязь неорганических веществ, часто с участием окислительно-восстановительных процессов).

Без чёткого понимания свойств каждого класса и умения записывать уравнения реакций вы не сможете получить высокий балл за эти задания.

Теория

1. Классификация неорганических веществ

1.1 Простые и сложные вещества

• Простые – металлы ($Na, Mg, Al, Fe$) и неметаллы ($Cl_2, S, N_2, P, C$).
• Сложные – оксиды, основания, кислоты, соли.

1.2 Оксиды

• Основные ($Na_2O, CaO, FeO$) – реагируют с кислотами и кислотными оксидами.
• Кислотные ($CO_2, SO_3, P_2O_5$) – реагируют с основаниями и основными оксидами.
• Амфотерные ($Al_2O_3, ZnO, Cr_2O_3$) – реагируют и с кислотами, и с основаниями.
• Несолеобразующие ($CO, NO, N_2O$) – не дают солей.

1.3 Гидроксиды

• Основания – растворимые (щёлочи: $NaOH, KOH, Ba(OH)_2$) и нерастворимые ($Cu(OH)_2, Fe(OH)_3$).
  Реагируют с кислотами, кислотными оксидами, солями (по правилу обмена).
• Кислоты – сильные ($HCl, H_2SO_4, HNO_3$) и слабые ($H_2S, H_2CO_3, H_3PO_4$).
  Общие свойства: взаимодействие с металлами (до $H_2$), основными оксидами, основаниями, солями.
• Амфотерные гидроксиды ($Al(OH)_3, Zn(OH)_2, Cr(OH)_3$) – реагируют и с кислотами, и с щелочами.

1.4 Соли

• Средние (нормальные) – $NaCl, CaCO_3$.
• Кислые – $NaHCO_3, KH_2PO_4$ (содержат $H^+$).
• Основные – $Cu_2(OH)_2CO_3$ (содержат $OH^-$).
• Двойные – $KAl(SO_4)_2$ (два разных катиона).
• Смешанные – $Ca(OCl)Cl$ (разные анионы).

2. Химические свойства основных классов

2.1 Оксиды

2.2 Основания

• Растворимые основания (щёлочи):
  • с кислотами: $NaOH + HCl \rightarrow NaCl + H_2O$
  • с кислотными оксидами: $2NaOH + CO_2 \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O$
  • с солями (если образуется осадок или газ): $2NaOH + CuSO_4 \rightarrow Cu(OH)_2 + Na_2SO_4$
• Нерастворимые основания разлагаются при нагревании: $Cu(OH)_2 \xrightarrow{t} CuO + H_2O$.

2.3 Кислоты

• Общие свойства (для разбавленных кислот):
  1. С металлами (до $H_2$): $Mg + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + H_2$
  2. С основными оксидами: $CuO + 2HCl \rightarrow CuCl_2 + H_2O$
  3. С основаниями: $H_2SO_4 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O$
  4. С солями (если выделяется газ или осадок): $H_2SO_4 + BaCl_2 \rightarrow BaSO_4 + 2HCl$
• Особые свойства концентрированной $H_2SO_4$ (окислитель):
  • С медью: $Cu + 2H_2SO_4(\text{конц}) \rightarrow CuSO_4 + SO_2 + 2H_2O$
  • С железом, алюминием на холоде – пассивация.
• Особые свойства $HNO_3$ (конц. и разб.) – всегда окислитель, $H_2$ не выделяется.
  Пример с разб. $HNO_3$: $3Cu + 8HNO_3(\text{разб}) \rightarrow 3Cu(NO_3)_2 + 2NO + 4H_2O$
  Пример с конц. $HNO_3$: $Cu + 4HNO_3(\text{конц}) \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2NO_2 + 2H_2O$

2.4 Амфотерные гидроксиды

• С кислотами: $Al(OH)_3 + 3HCl \rightarrow AlCl_3 + 3H_2O$
• С щелочами: $Al(OH)_3 + NaOH \rightarrow Na[Al(OH)_4]$ (тетрагидроксоалюминат натрия) или при сплавлении $NaAlO_2$.

2.5 Соли

• С металлами (более активный вытесняет менее активный): $Fe + CuSO_4 \rightarrow FeSO_4 + Cu$
• С кислотами (если образуется газ/осадок): $CaCO_3 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + CO_2 + H_2O$
• С основаниями (если образуется осадок): $FeCl_3 + 3NaOH \rightarrow Fe(OH)_3 + 3NaCl$
• С другими солями (если образуется осадок): $AgNO_3 + NaCl \rightarrow AgCl + NaNO_3$
• Разложение при нагревании: $CaCO_3 \xrightarrow{t} CaO + CO_2$; $2KNO_3 \xrightarrow{t} 2KNO_2 + O_2$

3. Генетическая связь неорганических веществ

Генетический ряд металла:

$$Me \rightarrow MeO \rightarrow Me(OH) \rightarrow \text{соль}$$

Генетический ряд неметалла:

$$NonMe \rightarrow NonMeO \rightarrow \text{кислота} \rightarrow \text{соль}$$

Пример для кальция:

$$Ca \xrightarrow{O_2} CaO \xrightarrow{H_2O} Ca(OH)_2 \xrightarrow{CO_2} CaCO_3$$

Пример для серы:

$$S \xrightarrow{O_2} SO_2 \xrightarrow{O_2} SO_3 \xrightarrow{H_2O} H_2SO_4 \xrightarrow{NaOH} Na_2SO_4$$

В заданиях №9 и №31 часто предлагаются цепочки, включающие ОВР и реакции ионного обмена.

4. Качественные реакции на катионы и анионы

4.1 Катионы

4.2 Анионы

Примеры решения заданий ЕГЭ

Пример задания №5 (классификация и номенклатура)

Условие: Установите соответствие между формулой вещества и его классом/группой:

1. $KHSO_4$
2. $Na_2O_2$
3. $Cr(OH)_3$
4. $Fe_3O_4$
   А) оксид, Б) кислая соль, В) амфотерный гидроксид, Г) пероксид.

Решение:

• $KHSO_4$ – кислая соль (Б).
• $Na_2O_2$ – пероксид (Г).
• $Cr(OH)_3$ – амфотерный гидроксид (В).
• $Fe_3O_4$ – смешанный оксид (FeO·Fe₂O₃) – оксид (А).

Ответ: 1-Б, 2-Г, 3-В, 4-А.

Пример задания №6 (свойства неорганических веществ)

Условие: В реакции с концентрированной серной кислотой медь выступает в роли:

1. окислителя, 2) восстановителя, 3) и окислителя, и восстановителя, 4) не участвует в ОВР.
   Напишите уравнение реакции.

Решение:

$$Cu + 2H_2SO_4(\text{конц}) \rightarrow CuSO_4 + SO_2 + 2H_2O$$

Медь повышает степень окисления от 0 до +2 – отдаёт электроны, значит, является восстановителем.

Ответ: 2 (восстановитель).

Пример задания №7 (свойства оксидов и гидроксидов)

Условие: Выберите вещества, с которыми реагирует оксид алюминия:

1. $HCl$, 2) $NaCl$, 3) $KOH$ (сплавление), 4) $CO_2$, 5) $H_2O$.

Решение:
$Al_2O_3$ – амфотерный оксид.
Реагирует с $HCl$ (основные свойства) и с $KOH$ (кислотные свойства).
С $NaCl$, $CO_2$, $H_2O$ не реагирует.

Ответ: 1, 3.

Пример задания №8 (свойства солей)

Условие: Установите соответствие между формулой соли и продуктом её термического разложения:

1. $KNO_3$
2. $Cu(NO_3)_2$
3. $AgNO_3$
   А) $KNO_2 + O_2$
   Б) $CuO + NO_2 + O_2$
   В) $Ag + NO_2 + O_2$

Решение:

• $KNO_3$ (щелочной металл) → $KNO_2 + O_2$ (А).
• $Cu(NO_3)_2$ (тяжёлый металл) → $CuO + NO_2 + O_2$ (Б).
• $AgNO_3$ (благородный металл) → $Ag + NO_2 + O_2$ (В).

Ответ: 1-А, 2-Б, 3-В.

Пример задания №9 (генетическая связь)

Условие: В схеме превращений $FeCl_2 \xrightarrow{X} Fe(OH)_2 \xrightarrow{Y} FeSO_4$ веществами X и Y являются:

1. $X - O_2$, $Y - H_2SO_4$
2. $X - NaOH$, $Y - H_2SO_4$
3. $X - H_2O$, $Y - SO_3$
4. $X - NaOH$, $Y - SO_2$

Решение:
$FeCl_2 + 2NaOH \rightarrow Fe(OH)_2 + 2NaCl$ (X – $NaOH$).
$Fe(OH)_2 + H_2SO_4 \rightarrow FeSO_4 + 2H_2O$ (Y – $H_2SO_4$).

Ответ: 2.

Пример задания №24 (качественные реакции)

Условие: В трёх пробирках находятся растворы $NaCl$, $NaBr$, $NaI$. Как их различить, используя один реагент? Напишите уравнения реакций.

Решение:
Реагент – раствор $AgNO_3$.

• $NaCl + AgNO_3 \rightarrow AgCl↓$ (белый осадок)
• $NaBr + AgNO_3 \rightarrow AgBr↓$ (светло-жёлтый)
• $NaI + AgNO_3 \rightarrow AgI↓$ (жёлтый)

Ответ: $AgNO_3$.

Пример задания №31 (цепочка превращений)

Условие: Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
$Cr \rightarrow CrCl_3 \rightarrow Cr(OH)_3 \rightarrow KCrO_2 \rightarrow Cr_2(SO_4)_3$

Решение:

1. $2Cr + 3Cl_2 \xrightarrow{t} 2CrCl_3$
2. $CrCl_3 + 3NaOH \rightarrow Cr(OH)_3↓ + 3NaCl$
3. $Cr(OH)_3 + KOH \rightarrow KCrO_2 + 2H_2O$ (сплавление или конц. щёлочь)
4. $2KCrO_2 + 4H_2SO_4 \rightarrow Cr_2(SO_4)_3 + K_2SO_4 + 4H_2O$ (среда кислая, амфотерность)

Ответ: уравнения записаны выше.

Вопросы для самопроверки

1. К какому классу относится $NaHCO_3$? Напишите уравнение его диссоциации.
2. Приведите пример амфотерного оксида и напишите его реакции с $HCl$ и $NaOH$ (в растворе).
3. Какие продукты образуются при сплавлении $Al_2O_3$ с $Na_2CO_3$?
4. С помощью каких реакций можно отличить $Na_2SO_4$ от $Na_2SO_3$?
5. Закончите уравнение реакции: $Fe_2O_3 + H_2 \xrightarrow{t} \ldots$ . Укажите окислитель.
6. Напишите молекулярное и ионное уравнение взаимодействия $Zn(OH)_2$ с $KOH$.
7. Предложите способ распознавания $NH_4Cl$, $KCl$, $AlCl_3$ без использования дополнительных реактивов.
8. Составьте генетический ряд фосфора (неметалл) → соль.

Краткий конспект

• Классы неорганических веществ: оксиды (основные, кислотные, амфотерные, несолеобразующие), гидроксиды (основания, кислоты, амфотерные), соли (средние, кислые, основные, двойные, смешанные).
• Химические свойства каждого класса определяются их кислотно-основным характером и окислительно-восстановительной способностью. Важно помнить особые свойства $H_2SO_4$ (конц.) и $HNO_3$ (конц./разб.), а также амфотерность $Al$, $Zn$, $Cr$ и их соединений.
• Генетическая связь отражает превращения простых веществ в оксиды, гидроксиды/кислоты и соли. Цепочки часто включают ОВР (горение, взаимодействие с кислотами-окислителями) и реакции ионного обмена.
• Качественные реакции позволяют идентифицировать катионы (по осадкам, окраске пламени, окраске растворов) и анионы (по осадкам, выделению газов). Таблица растворимости и ряд напряжений металлов – обязательные инструменты.

Что изучать дальше

После повторения неорганической химии переходите к следующему блоку:

• Урок 74 «Итоговое повторение: органическая химия» — гомологи, изомеры, функциональные группы, свойства всех классов, цепочки превращений.
• Урок 75 «Итоговое повторение: химия и жизнь, экология, производство» — задание 25.
• Урок 77 «Практикум по решению расчётных задач разных типов».
• Урок 78 «Итоговый практикум: полные варианты ЕГЭ».

Убедитесь, что вы умеете писать уравнения реакций для любых неорганических превращений, различаете типы оксидов и гидроксидов, применяете качественные реакции. При необходимости вернитесь к урокам 21–34.