Рассмотрим приемы выполнения заданий ЕГЭ по химии новых линий в 2022 году, разработанных ФИПИ.

Задания линии 5

В основе выполнения задания 5 лежит знание номенклатуры и классификации неорганических веществ.

При сохранении прежнего контролируемого элемента содержания претерпела изменения форма предъявления условия задания: в девяти пронумерованных ячейках таблицы размещены формулы и названия неорганических веществ. Важно заметить, что названия веществ могут быть как систематические, так и тривиальные. Вероятность встретить какое-либо тривиальное название вещества, которое не изучается в школьном курсе, отсутствует, а вот название, редко используемое в настоящее время, возможна.

Могут встретиться названия: щелочей – едкое кали, едкий натр, гашеная известь; солей – малахит и пирит, железный купорос и питьевая сода, нашатырь и калийная селитра; оксидов – веселящий газ, угарный газ, негашёная известь и др.

Для выполнения задания экзаменуемым необходимо установить соответствие между тремя указанными в условии классами/группами веществ и представителями этих классов, формулы/названия которых приведены в ячейках таблицы.

Выполнение данного задания может осуществляться разными способами. Можно начать с определения классов/групп всех веществ, приведённых в таблице.

Другой вариант – находить в таблице представителей только тех классов или групп веществ, которые указаны под буквами А, Б и В. Минус данного подхода заключается в необходимости трижды просматривать названия/формулы всех девяти веществ, указанных в ячейках. Только так можно быть уверенным, что задание выполнено верно.

Для отработки материала, востребованного при выполнении данного задания, можно использовать таблицу с тремя колонками, где приведены формулы и названия веществ, для которых активно используются тривиальные названия: поочерёдно закрывая колонки, проверять знание формул и/или названий. Возможно использование карточек, на одной стороне которой написана формула вещества, а на другой – его название (систематическое/тривиальное). Прокомментируем пример выполнения задания.

Пример 1.

Среди предложенных формул веществ, расположенных в пронумерованных ячейках, выберите формулу: А) оснóвного оксида; Б) кислой соли; В) щёлочи.

1 NaHSO₄
2 Ba(OH)₂
3 N₂O
4 серный ангидрид
5 силан
6 негашёная известь
7 Be(OH)₂
8 нашатырь
9 Cr(OH)₃

Запишите в таблицу номера ячеек, в которых расположены выбранные вещества, под соответствующими буквами.

          А Б В
Ответ:

А) Оксиды можно разделить на две группы: несолеобразующие и солеобразующие. В свою очередь, солеобразующие делятся на оснóвные, амфотерные и кислотные. Важное значение имеет химический характер элемента, образующего оксид, а также его степень окисления.

Кислотные оксиды образованы в основном неметаллами или металлами в высоких степенях окисления (+5, +6 и +7). Неметаллы в низкой степени окисления дают несолеобразующие оксиды, например N₂O, NO, CO. Металлы в степени окисления +1 и +2 образуют преимущественно оснóвные оксиды; исключение – амфотерные оксиды, к которым относятся ZnO, BeO, SnO, PbO и др. Амфотерными также являются оксиды металлов в степени окисления +3 и +4. В соответствии с этими правилами к оснóвным оксидам относится оксид кальция – негашеная известь – СаO (6).

Б) Кислые соли образуют только многоосно́вные кислоты при неполном замещении атомов водорода в молекуле кислоты. Среди представленных веществ кислой солью является гидросульфат кальция NaHSO₄ (1).

В) К щелочам относятся основания, образованные щелочными и щелочноземельными металлами. Щелочноземельным металлом является барий.

Следовательно, среди приведённых веществ основанием является только Ba(OH)₂. Таким образом, щёлочь – Ba(OH)₂ (2).

Ответ: 612

Задания линии 21

В заданиях линии 21 контролируется усвоение темы (раздела) – гидролиз солей; среда водных растворов: кислая, нейтральная, щелочная.

При выполнении задания можно опираться на контекст, который раскрывает основные понятия, используемые в задании (рН и молярная концентрация), и иллюстрирует сведения о среде растворов.

Первый шаг в выполнении данного задания предполагает анализ состава веществ по формулам и определение типа гидролиза у солей, приведённых в перечне.

Для осуществления этого шага рекомендуем учащимся составлять уравнение реакции гидролиза и подчёркивать тот ион, который подвергается гидролизу. Этот шаг поможет установить ионы, которые и определяют среду раствора. Её следует записать рядом с каждым веществом. В перечне веществ также могут находиться кислоты и/или щёлочи, определение среды в растворах которых, как правило, не вызывает затруднений.

Следует заметить, что соли, которые образованы слабым основанием и слабой кислотой, в заданиях 2022 г. не встречаются. Также не может встретиться и задание, в котором два вещества образованы разнозарядными катионами одного элемента, например CrCl₂ и CrCl₃. Не встречаются и задания, в которых приведены две кислые соли.

После того как вспомогательные записи, отражающие среду каждого из четырёх растворов веществ, сделаны, целесообразно подписать пронумерованные формулы под указанными в рамке пятью разновидностями среды растворов. Данный шаг помогает затем безошибочно перенести номера веществ в соответствующее поле с учётом требования условия: возрастания или уменьшения значения рН. Хотелось бы подчеркнуть, что в рамках апробации данного задания немало ошибок было допущено именно в результате невнимательного прочтения данного требования условия. Для устранения ошибок, связанных с отражением в ответе некоторой тенденции (возрастание/убывание, увеличение/уменьшение), подобные ключевые слова целесообразно подчёркивать. Приведем пример задания 21 и прокомментируем его решение.

Пример 2.

Для выполнения задания 21 используйте следующие справочные данные.

Концентрация (молярная, моль/л) показывает отношение количества растворённого вещества (n) к объёму раствора (V).
pH («пэ аш») – водородный показатель; величина, которая отражает концентрацию ионов водорода в растворе и используется для характеристики кислотности среды.

Шкала pH водных растворов электролитов

pH    0  1  2  3  4  5  6  7 8 9 10 11 12 13 14
      кислотная среда←↓→ щелочная среда
                        нейтральная
        сильно     слабо         слабо      сильно
        кислая     кислая      щелочная щелочная

Для веществ, приведённых в перечне, определите среду их водных растворов, имеющих одинаковую концентрацию (моль/л).

1) K₂SO₄
2) Fe(NO₃)₂
3) Na₂CO₃
4) НBrO₃

Запишите номера веществ в порядке возрастания значения pH их водных растворов.

Ответ: ☐ → ☐ → ☐ → ☐

Сначала определим характер среды растворов приведенных солей. Для получения правильного ответа установим природу кислот и оснований, которыми образованы эти соли.

1) K₂SO₄ образована сильным основанием и сильной серной кислотой, такие соли не подвергаются гидролизу. Среда раствора этой соли нейтральная, pH ~ 7.

2) Fe(NO3)2 образована слабым основанием и сильной азотной кислотой, такие соли
подвергаются гидролизу по катиону:

Fe²⁺ + H₂O ⇄ FeOH⁺ + H⁺

Среда раствора этой соли слабокислая, pH < 7.

3) Na₂CO₃ образована сильным основанием и слабой угольной кислотой, такие соли подвергаются гидролизу по аниону:

CO₃²⁻+ H₂O ⇄ HCO₃⁻ + OH⁻

Среда раствора этой соли слабощелочная, pH > 7.

4) НBrO₃ – сильная кислота. При одинаковой молярной концентрации вещества концентрация ионов водорода [H⁺] в растворе сильной кислоты будет больше, чем в растворе соли Fe(NO₃)₂. Следовательно, pH раствора НBrO3 меньше, чем pH раствора Fe(NO₃)₂ той же концентрации.

Расставим вещества в порядке возрастания значения pH их водных растворов:

4) НBrO₃ → 2) Fe(NO₃)₂ → 1) K₂SO₄ → 3) Na₂CO₃

Задания линии 23

В заданиях линии 23 контролируется усвоение темы – обратимые и необратимые химические реакции; химическое равновесие; расчёты количества вещества, массы вещества или объёма газов по известному количеству вещества, массе или объёму одного из участвующих в реакции веществ.

Именно новый акцент в условии задания, предусматривающий учёт количественной составляющей происходящих с веществами изменений, позволил с другой стороны посмотреть на состояние химического равновесия. Рассмотрим один  из вариантов решения данного задания.

Пример 3.

В реактор постоянного объёма поместили оксид серы(IV) и кислород.
В результате протекания обратимой реакции в реакционной системе

2SO_2(г) + О2(г) ⇄ 2SO_3(г)

установилось химическое равновесие. Используя данные, приведённые в таблице, определите исходную концентрацию SO₂ (X) и равновесную концентрацию O₂ (Y).

Реагент                                SO₂   O₂   SO₃
Исходная концентрация,
(моль/л)                                       0,6
Равновесная концентрация,
(моль/л)                               0,3           0,4

Выберите из списка номера правильных ответов:

1) 0,2 моль/л
2) 0,3 моль/л
3) 0,4 моль/л
4) 0,6 моль/л
5) 0,7 моль/л
6) 0,8 моль/л

Запишите выбранные номера в таблицу под соответствующими буквами.

            Х Y
Ответ: 

Добавим в приведённую таблицу ещё одну строку и впишем Х и Y в ячейки в соответствии с условием задания.

Реагент                                               SO₂    O₂     SO₃
Исходная концентрация, (моль/л)      Х       0,6
Прореагировало (моль/л) (–) /
Образовалось (моль/л) (+)
Равновесная концентрация, (моль/л) 0,3       Y    0,4

Рассмотрим оксид серы(VI). Его исходная концентрация равна 0 моль/л, так как соединения не было в исходной смеси. Поскольку объём реактора неизвестен, предположим, что он равен 1 л. Тогда в ходе реакции образовалось 0,4 моль SO₃.

Реагент                                               SO₂    O₂     SO₃
Исходная концентрация, (моль/л)                0,6     0
Прореагировало (моль/л) (–) /
Образовалось (моль/л) (+)                                 +0,4
Равновесная концентрация, (моль/л) 0,3              0,4

По уравнению реакции количество вещества образовавшегося SO₃ равно количеству вещества прореагировавшего сернистого газа (SO₂).

Реагент                                               SO₂    O₂     SO₃
Исходная концентрация, (моль/л)                0,6     0
Прореагировало (моль/л) (–) /
Образовалось (моль/л) (+)               –0,4             +0,4
Равновесная концентрация, (моль/л) 0,3                0,4

По уравнению реакции количество вещества прореагировавшего кислорода (О₂) в 2 раза меньше, чем количество вещества образовавшегося SO₃.

Реагент                                               SO₂    O₂     SO₃
Исходная концентрация, (моль/л)      0,7     0,6      0
Прореагировало (моль/л) (–) /
Образовалось (моль/л) (+)               –0,4    –0,2   +0,4
Равновесная концентрация, (моль/л) 0,3     0,4      0,4

Определяем исходную концентрацию SO₂ (Х). В начале реакции его концентрация была Х, но после того, как прореагировало 0,4 моль (в таблице –0,4), стало в состоянии равновесия – 0,3 моль/л: следовательно, исходная концентрация SO2 равна 0,7 моль/л.

Определяем равновесную концентрацию кислорода (Y): исходная была равна 0,6 моль/л, а израсходовано 0,2 моль/л, следовательно: 0,6 – 0,2 = 0,4 моль/л. Находим соответствующие значения в предложенных вариантах и записываем в поле ответа.

             Х Y
Ответ:  5 3

Как видно из представленного решения, применения новых понятий и навыков от экзаменуемых не требуется. Основная суть решения заключена в понимании количественных соотношений, которые отражены в уравнении реакции с помощью коэффициентов. Важную роль играет и логическое мышление, которое нужно продемонстрировать при анализе приведённых в таблице данных.

Задания линии 28

Задачи, расположенные в экзаменационном варианте на данной линии, предусматривают проверку умения выполнять: расчёты массы вещества или объёма газов по известному количеству вещества, массе или объёму одного из участвующих в реакции веществ; расчёты массовой или объёмной доли выхода продукта реакции от теоретически возможного; расчёты массовой доли (массы) химического соединения в смеси. Именно два последних вида расчёта являются основными в данных задачах.

Приведём пример решения задания 28, в котором требуется вычислить массовую долю выхода продукта (η) от теоретически возможного.

Задание 28-1.

При взаимодействии 11,2 г железа с избытком хлора получено 26 г соли. Определить выход продукта реакции в процентах от теоретически возможного. Запишите число с точностью до целых.

Ответ: __________________%

Решение:

1. Запишем уравнение протекающей реакции:

2Fe + 3Cl₂ = 2FeCl₃

2. Вычислим количество вещества железа и полученной соли:

n(Fe) = 11,2 г : 56 г/моль = 0,2 моль
n_практ. (FeCl3) = 26 г : 162,5 г/моль = 0,16 моль

3. По уравнению реакции: n_теор. (FeCl₃) = n(Fe) = 0,2 моль

4. Определим выход продукта реакции:
η(FeCl₃) = n_практ.(FeCl3) : n_теор.(FeCl3) ∙ 100% = 0,16 моль : 0,2 моль ∙ 100% = 80%

Ответ: 80 %

Расчёты в данной задаче могут быть выполнены и иным путём.

3. Известно, что по уравнению реакции: n_теор. (FeCl₃) = n(Fe) = 0,2 моль
После определения n(Fe) можно найти n(FeCl₃), которую теоретически можно было бы получить в результате реакции:
m_теор. (FeCl3) = 0,2 ∙ 162,5 г/моль = 32,5 г
И тогда ещё одним действием находим выход продукта реакции от теоретически возможного.

4. Определим выход продукта реакции:
η(FeCl₃) = m_практ.(FeCl₃) : m_теор.(FeCl₃) ∙ 100% = 26 : 32,5 моль ∙ 100% =80%

Приведём пример другого задания, в котором предусмотрены вычисления массы продукта реакции, с учётом примесей, содержащихся в техническом образце исходного вещества.

Задание 28-2.

Вычислите объём газа (н.у.), полученного действием избытка раствора соляной кислоты на 200 г технического сульфида цинка, в котором массовая доля несульфидных примесей составляет 3%. Запишите число с точностью до десятых.

Ответ: __________________л.

Решение:

1. Составим уравнение химической реакции:

ZnS + 2HCl = H₂S + ZnCl₂

2. Определим массу примесей в техническом сульфиде цинка:
m_(прим.) = m_(техн.) ∙ ω_(прим.)
m_(прим.) = 200 г ∙ 3 : 100 = 6 г

3. Вычислим массу и количество вещества чистого сульфида цинка:

m(ZnS) = 200 г − 6 г = 194 г
n(ZnS) = 194 г : 97 г/моль = 2 моль

4. По уравнению реакции: n(H₂S) = n(ZnS) = 2 моль

5. Вычислим объём сероводорода:

V(H₂S) = 2 моль ∙ 22,4 л/моль = 44,8 л

Ответ: 44,8 л.