Неорганика для ЕГЭ по химии: что учить наизусть

Таблица растворимости на экзамене лежит перед вами, ряд напряжений металлов тоже, и вопрос «что учить наизусть» от этого заметно меняется: список того, что нужно держать в голове, оказывается короче, чем в тетради у среднего одиннадцатиклассника. Состав выдаваемых материалов сверьте по спецификации 2027 года, но если он прежний, то зубрить растворимость, положение металлов в ряду и атомные массы незачем. Время должно уходить туда, где таблица молчит.

А молчит она о многом: что остаётся от соли после нагревания, какой кислотой и в какой концентрации действуют на металл, что получается, когда хлор пропускают через щёлочь. Каждый такой факт отдельная строка, вывести его из соседних нельзя. Тем неорганика и отличается от физики, где разделы курса держатся на нескольких законах, а остальное считается. Здесь считать нечего, есть список, и вся подготовка сводится к тому, чтобы сделать его коротким и своим.

Что можно не учить и что выучить списком

Растворимость конкретной соли, положение металла в ряду напряжений, значения атомных масс. Всё это выдаётся, и трудность в другом: пользоваться выданным нужно быстро, потому что к таблице вы обратитесь на экзамене десятки раз. На работу с ней хватит нескольких занятий в начале осени, и тренировать там стоит скорость поиска: назвали вещество и сразу показали пальцем клетку.

Зубрёжка растворимости, по-моему, худший способ израсходовать октябрь. Она даёт ощущение работы и не прибавляет ни одного балла: растворимость на экзамене проверяется по таблице за три секунды, а продукт разложения по таблице не найти.

Зато есть несколько коротких списков, которые таблицами не покрыты и которые проще выучить один раз, чем выводить каждый раз. Несолеобразующие оксиды: CO, NO, N2O (иногда к ним относят и SiO). Амфотерные оксиды: BeO, ZnO, Al2O3, Cr2O3. Щёлочи, то есть растворимые основания: гидроксиды лития, натрия, калия, рубидия, цезия и три гидроксида щёлочноземельных металлов, кальция, стронция и бария. Сильные кислоты, которые нужно отличать от слабых: соляная, бромоводородная, иодоводородная, серная, азотная, хлорная. Каждый список занимает строку, а ошибка в нём ломает всё задание, потому что от класса вещества зависит, с чем оно вообще реагирует.

Нагревание: что остаётся после разложения

Это самый богатый на факты участок, и он же самый скучный. Нитраты разлагаются по трём схемам, зависящим от положения металла в ряду напряжений. Нитраты щелочных и щёлочноземельных металлов (левее магния) дают нитрит и кислород, нитраты от магния до меди включительно дают оксид металла, диоксид азота и кислород, нитраты тех, что правее меди, дают сам металл. Нитрат лития, хотя литий и щелочной металл, ведёт себя по второй схеме: это одно из исключений, которое любят вставлять в задания.

• 2KNO3 = 2KNO2 + O2
• 2Cu(NO3)2 = 2CuO + 4NO2 + O2
• 2AgNO3 = 2Ag + 2NO2 + O2
• NH4NO2 = N2 + 2H2O
• (NH4)2Cr2O7 = N2 + Cr2O3 + 4H2O

Последние две строки стоят отдельно, потому что соли аммония с окисляющим анионом разлагаются иначе, чем остальные аммонийные соли: хлорид аммония при нагревании распадается на аммиак и хлороводород и снова собирается на холодном стекле, а нитрит и дихромат превращают аммиак в азот. Нитрат аммония при осторожном нагревании даёт оксид азота(I) и воду, при сильном взрывается.

Отдельная короткая группа, которую школьники выучивают в девятом классе и к одиннадцатому теряют: вещества, при разложении дающие кислород. Это перманганат калия (2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2), бертолетова соль в присутствии оксида марганца(IV) (2KClO3 = 2KCl + 3O2), пероксид водорода (2H2O2 = 2H2O + O2) и оксид ртути(II) (2HgO = 2Hg + O2). Перманганат здесь самый коварный: продуктов три, и из них два твёрдых.

С карбонатами проще. Карбонаты металлов, кроме щелочных, дают оксид и углекислый газ, гидрокарбонаты превращаются в карбонаты (2NaHCO3 = Na2CO3 + CO2 + H2O), нерастворимые гидроксиды теряют воду. Гидроксид меди(II) при этом чернеет, гидроксид железа(III) становится бурым оксидом, и цвет, как ни странно, тоже факт для запоминания.

Азотная и серная кислоты: от чего зависит продукт

Серная кислота, разбавленная, ведёт себя как обычная кислота. Концентрированная и азотная любой концентрации окисляют за счёт своего кислотообразующего элемента, и вместо водорода выделяется оксид азота или серы. Какой именно, зависит от металла и от концентрации: чем активнее металл и чем разбавленнее кислота, тем глубже восстанавливается азот.

• Cu + 4HNO3(конц.) = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
• 3Cu + 8HNO3(разб.) = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
• 4Mg + 10HNO3(очень разб.) = 4Mg(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
• Cu + 2H2SO4(конц.) = CuSO4 + SO2 + 2H2O
• S + 2H2SO4(конц.) = 3SO2 + 2H2O

Концентрированная серная кислота работает ещё и на солях. Из твёрдого хлорида она вытесняет хлороводород (NaCl + H2SO4 = NaHSO4 + HCl), а бромиды окисляет до брома: 2KBr + 2H2SO4(конц.) = K2SO4 + Br2 + SO2 + 2H2O. Иодиды она окисляет ещё глубже, вплоть до сероводорода, и граница между «вытеснила» и «окислила» проходит по восстановительной силе галогенид-иона. Эту границу полезно запомнить как порядок: хлорид только вытесняется, бромид окисляется до брома, иодид до иода и дальше.

На холоде концентрированные азотная и серная кислоты не трогают железо, алюминий и хром (металл покрывается плёнкой оксида, это называется пассивацией), золото и платина не растворяются в них вообще. На эти «не реагирует» легко попасться: писать в них нечего, и ученик, привыкший к тому, что реакция должна быть, пишет её. Как эти факты работают в заданиях второй части, видно на цепочках превращений.

Амфотерность: раствор или сплавление

Алюминий, цинк, бериллий и хром в степени окисления +3 дают амфотерные оксиды и гидроксиды, а сами алюминий и цинк растворяются в щёлочи с выделением водорода.

• 2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na[Al(OH)4] + 3H2
• Zn + 2NaOH + 2H2O = Na2[Zn(OH)4] + H2
• Cr(OH)3 + 3NaOH = Na3[Cr(OH)6]

В растворе образуется гидроксокомплекс, при сплавлении простая соль-алюминат (Al2O3 + Na2CO3 = 2NaAlO2 + CO2), и слова «раствор» и «сплавление» в условии нужно читать как часть вопроса. Для хрома добавляется ещё одно: в щелочной среде хром(III) легко окисляется до хромата, а эта реакция разобрана в статье про окислительно-восстановительные реакции.

Хром в этом ряду самый капризный: в степени окисления +2 его соединения сильные восстановители, в +3 амфотерны, а в +6 это оксид CrO3, хроматы и дихроматы, которые переходят друг в друга при смене среды. Железо(III) соседствует с ним в таблице и тянет за собой ложную аналогию: гидроксид железа(III) со щёлочью в растворе в школьных заданиях не реагирует, а при сплавлении даёт феррит. Школьники, выучившие правило «амфотерность — это алюминий, цинк, хром», пишут для железа лишнюю реакцию, и в этом, по-моему, главная потеря на теме.

Неметаллы в щёлочи

Хлор в холодной щёлочи и в горячей даёт разные продукты, и так же ведёт себя бром. Кремний растворяется в щёлочи с выделением водорода, а сера в щёлочи сама себя и окисляет, и восстанавливает.

• Cl2 + 2KOH(холодный) = KCl + KClO + H2O
• 3Cl2 + 6KOH(горячий) = 5KCl + KClO3 + 3H2O
• Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2
• 3S + 6KOH = 2K2S + K2SO3 + 3H2O

Четвёртая строка выпадает из памяти раньше остальных, хотя ничего сложного в ней нет: элемент один, а продуктов два, и ученик останавливается, не понимая, куда девать вторую половину атомов.

Как собрать карточки: образец на железе

Готовая таблица «все реакции всех веществ» бесполезна по той же причине, по которой бесполезна чужая тетрадь с конспектами: запоминается только то, что вы составили сами. Заведите карточку на каждое вещество-перекрёсток, то есть такое, через которое проходит много реакций: железо, медь, алюминий, хром, марганец, азотная кислота, сера, хлор. На карточке три-четыре строки: степени окисления, с чем реагирует, что получается при нагревании, чем отличить.

Образец, железо. Оно даёт две степени окисления, и карточка строится вокруг выбора между ними. Слабые окислители (соляная и разбавленная серная кислоты, сера, раствор соли меди) переводят железо в +2: Fe + 2HCl = FeCl2 + H2. Сильные (хлор, бром, горячая концентрированная азотная кислота) переводят в +3: 2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3. Обратный ход тоже стоит в карточке: соли железа(III) сами окислители и отбирают электроны у меди, иодид-иона и самого железа, поэтому 2FeCl3 + Cu = 2FeCl2 + CuCl2, 2FeCl3 + 2KI = 2FeCl2 + I2 + 2KCl и 2FeCl3 + Fe = 3FeCl2. Гидроксид железа(II) на воздухе буреет: 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3. И последняя строка про окалину, железо с кислородом и водяным паром даёт смешанный оксид: 3Fe + 4H2O(пар) = Fe3O4 + 4H2, а он в кислоте растворяется как смесь двух солей: Fe3O4 + 8HCl = FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O.

Всё это помещается на одной стороне листа, и такая карточка за пару вечеров превращает железо из темы, которой боятся, в тему, которую пролистывают. Оборот карточки отдайте под опознание вещества: его удобно заполнять по статье про качественные реакции, а общую картину экзамена сверять с разбором структуры ЕГЭ по химии. Как вторая часть строится вокруг этих фактов, показано в обзоре что входит во вторую часть ЕГЭ по физике и химии, повторять его здесь незачем.

Начать поиск:

• репетиторы по химии для подготовки к ЕГЭ
• все репетиторы для подготовки к ЕГЭ

Вопросы и ответы

Как понять, какие реакции учить, а какие вывести? Выводятся те, где вы можете назвать причину: кислота вытесняет более слабую, активный металл вытесняет менее активный, осадок или газ уводят реакцию вправо. Не выводятся продукты разложения, продукты кислот-окислителей и поведение амфотерных веществ в щёлочи, их учат. Простая проверка: если на вопрос «почему именно это вещество получилось» вы отвечаете «так положено», факт идёт на карточку.

Хватит ли ряда напряжений, чтобы предсказывать реакции металлов? С разбавленными кислотами и растворами солей хватит. С азотной кислотой и концентрированной серной он ничего не говорит: медь стоит правее водорода и всё же в них растворяется.

Что учить раньше, неорганику или органику? Неорганику: она ближе к программе восьмого и девятого классов, поэтому пробелы в ней находятся быстро и закрываются до зимы. Органика устроена как система связей между классами, и знакомиться с ней удобнее, когда неорганические классы уже привычны, иначе в голове сразу слишком много нового. Теоретические основы идут перед обеими, как и в плане из разбора структуры экзамена.