Простые вещества в задании 6 (химия)

В рамках благотворительной деятельности в сфере российского образования наша академия продолжает публиковать разборы реальных заданий ЕГЭ и ОГЭ по химии. Сегодня нашего внимания удостоилось задание номер 6 в КИМах 2021 года ЕГЭ. Оно посвящено химическим свойствам простых веществ, т.е. состоящих из атомов одного элемента.

Чтобы решить задание ЕГЭ номер 6, нужно усвоить базовые представления о металлах и неметаллах. Так, зачастую понимание о том, что выраженные металл и неметалл вступают между собой в химическое взаимодействие, может спасти абитуриента от краха на ЕГЭ. Тестов подобного вида в банке ФИПИ предостаточно. Сегодня разберем произвольно выбранное упражнение.

Дан список из пяти веществ. Следует выбрать два соединения, каждое из которых реагирует с хлором и кальцием. Таким образом, одно и то же вещество из нижеприведенного перечня должно реагировать и с хлором, и с кальцием.

1. Фосфор.
2. Сульфат алюминия.
3. Хлороводород.
4. Вода.
5. Оксид фосфора(V).

КАРАУЛ, ИЛИ НЕ ВСЁ ПОТЕРЯНО?

Начнем с того, что откроем Периодическую таблицу и посмотрим, с чем придется иметь дело. Кальций — металл из второй группы (главная подгруппа), а хлор — неметалл (седьмая группа галогенов). Следовательно, реагировать с ними одновременно может химическое соединение, которое способно как отдавать, так и принимать электроны. При этом реакция может потребовать особых условий (повышенной температуры, давления или даже катализатора). Всё к услугам абитуриента, а на бумаге можно использовать даже самый дорогой катализатор!

Пройдемся по вариантам и порассуждаем. Фосфор — элемент пятой группы. Значит, его простое вещество (белый, красный, черный, металлический или, не приведи Иисусе, фосфорен) может быть как окислителем, так и восстановителем. С кальцием фосфор будет окислителем (привет, фосфид кальция), а с хлором — восстановителем (трихлорид фосфора является полезным для органиков веществом). Значит, вариант подходит.

Сульфат алюминия — вполне стабильное соединение, не склонное к различным сомнительным взаимодействиям. И даже его легкий гидролиз в водном растворе не изменяет наших представлений о ситуации. Едва ли сульфат алюминия сможет обнадежить хоть хлор, хоть кальций своим химическим выбором.

Хлороводород. Конечно, с молекулярным хлором ничего не получится. С кальцием же пройдет классическая реакция замещения и выделится водород, желательно в растворе. Так как возможна лишь одна реакция из двух, то вариант ответа (3) неверен.

Вода вообще реакционное соединение. Выраженная амфотерность ее свойств не подлежит сомнению. С кальцием быстро получится щелочь. А в случае хлора произойдет реакция диспропорционирования с хлорноватистой и соляной кислотами в качестве продуктов. Вариант (4) очевидным образом нас удовлетворяет в качестве правильного ответа.

Оксид фосфора(V) является высшим оксидом данного элемента. Не стоит забывать и о том, что именно степень окисления (+5) является наиболее стабильной для фосфора. Как результат, соединения с P (+5) не проявляют сколько-либо внятных окислительных свойств. Какая неимоверная разница с агрессивной азотной кислотой, не так ли? В общем, уже стало очевидно, что с кальцием у оксида фосфора (V) нет шансов. Что же с хлором? Вопрос вовсе не однозначен. Вполне вероятно, что термодинамически эта реакция имеет какое-никакое право на жизнь при условии некоторых здравых значений температуры. В самом деле, быть хлоридом (PCl5) немного веселее, чем чахнуть в виде оксида (P2O5). Кроме того, две ковалентные связи в составе молекулярного кислорода смотрятся более энергетически привлекательными, чем одинарная связь в молекуле хлора. Шансы кажутся неплохими, но строгого численного анализа мы не делали. В учебниках такой реакции нет. Полагаем, что самые талантливые химики проведут термодинамические исчисления на справочным таблицам и напишут преподавателям академии на почту.

МЫ НАРАССУЖДАЛИСЬ, А ТЕПЕРЬ ПРИШЛО ВРЕМЯ ОТВЕТА

Правильными вариантами оказались (1) и (4), т.е. фосфор и вода. Подчеркнем, что для обоих соединений характерна пограничность (назовем ее амфотерностью) химических свойств. Выполнение таких заданий ЕГЭ не представляет для наших учеников никакой проблемы, поскольку они научаются мыслить системно и по-химически вместо тупого и неразборчивого заучивания реакций из Габриеляна.