Цепочки превращений: как решать и 5 разборов
Цепочка превращений это ряд веществ, соединённых стрелками: нужно написать уравнения реакций, которые переводят одно вещество в другое. Такие задания есть и в ОГЭ, и в ЕГЭ по химии. Пугаться их не нужно: в неорганике почти все цепочки построены по двум схемам. Разбираем их и решаем пять цепочек.
Для 8–11 классов.
Два генетических ряда
металл → основный оксид → основание → соль неметалл → кислотный оксид → кислота → соль
- Металл с кислородом даёт оксид.
- Оксид активного металла с водой даёт щёлочь. Если оксид с водой не реагирует, основание получают из соли действием щёлочи.
- Основание с кислотой или кислотным оксидом даёт соль.
- Неметалл с кислородом даёт кислотный оксид, а он с водой кислоту.
- Из одной соли другую получают реакцией обмена, если выпадает осадок, выделяется газ или образуется вода.
Полезно помнить таблицу растворимости: по ней видно, какая соль выпадет в осадок, а значит, реакция обмена пойдёт. В ОГЭ таблица растворимости и ряд активности металлов выдаются вместе с заданиями.
Цепочка с кальцием
Ca → CaO → Ca(OH)₂ → CaCO₃ → CaCl₂
Задача
Напишите уравнения реакций для цепочки с кальцием.
2Ca + O₂ → 2CaO: горение металла.
CaO + H₂O → Ca(OH)₂: оксид активного металла с водой даёт щёлочь, гашёную известь.
Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃↓ + H₂O: известковая вода мутнеет от углекислого газа.
CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂↑: мел растворяется в кислоте с шипением.
Ответ: четыре уравнения выше.
Третья реакция знакома по опыту: если подуть через трубочку в известковую воду, она мутнеет. Так в лаборатории доказывают, что в выдыхаемом воздухе есть углекислый газ.
Цепочка с серой
S → SO₂ → SO₃ → H₂SO₄ → BaSO₄
Задача
Напишите уравнения реакций для цепочки с серой.
S + O₂ → SO₂: горение серы.
2SO₂ + O₂ ⇄ 2SO₃: окисление при нагревании с катализатором.
SO₃ + H₂O → H₂SO₄.
H₂SO₄ + BaCl₂ → BaSO₄↓ + 2HCl: белый осадок, качественная реакция на сульфат-ион.
Ответ: четыре уравнения выше.
Вторая реакция обратимая, поэтому стоит двойная стрелка. В промышленности её проводят на катализаторе при 400–500 °C, это основа производства серной кислоты.
Цепочка с медью
Cu → CuO → CuCl₂ → Cu(OH)₂ → CuO
Задача
Напишите уравнения реакций для цепочки с медью.
2Cu + O₂ → 2CuO: при нагревании медь чернеет.
CuO + 2HCl → CuCl₂ + H₂O: оксид меди с водой не реагирует, поэтому сразу получаем соль.
CuCl₂ + 2NaOH → Cu(OH)₂↓ + 2NaCl: голубой осадок.
Cu(OH)₂ → CuO + H₂O при нагревании: нерастворимые основания разлагаются.
Ответ: четыре уравнения выше.
Голубой осадок гидроксида меди одна из самых красивых реакций в школьной лаборатории. При нагревании он темнеет и превращается обратно в чёрный оксид. Так цепочка замыкается: начали с оксида меди и пришли к нему же.
Эта цепочка показывает обход: из CuO нельзя получить основание напрямую, потому что оксид меди не реагирует с водой. Поэтому идём через соль: оксид, соль, а уже из соли основание действием щёлочи.
Цепочка с фосфором
P → P₂O₅ → H₃PO₄ → Na₃PO₄ → Ag₃PO₄
Задача
Напишите уравнения реакций для цепочки с фосфором.
4P + 5O₂ → 2P₂O₅.
P₂O₅ + 3H₂O → 2H₃PO₄.
H₃PO₄ + 3NaOH → Na₃PO₄ + 3H₂O: нейтрализация.
Na₃PO₄ + 3AgNO₃ → Ag₃PO₄↓ + 3NaNO₃: жёлтый осадок, качественная реакция на фосфат-ион.
Ответ: четыре уравнения выше.
Качественные реакции, которые дают характерный осадок или цвет, удобно выписать в отдельную таблицу: сульфат-ион с барием даёт белый осадок, хлорид-ион с серебром белый творожистый, фосфат-ион с серебром жёлтый. Они нужны и для цепочек, и для заданий на распознавание веществ.
Органическая цепочка
CH₄ → C₂H₂ → C₂H₄ → C₂H₅OH → CH₃CHO → CH₃COOH
Задача
Напишите уравнения реакций (10 класс).
2CH₄ → C₂H₂ + 3H₂ при 1500 °C.
C₂H₂ + H₂ → C₂H₄ на катализаторе.
C₂H₄ + H₂O → C₂H₅OH: гидратация, в присутствии кислоты.
C₂H₅OH + CuO → CH₃CHO + Cu + H₂O при нагревании.
CH₃CHO + Ag₂O → CH₃COOH + 2Ag: реакция серебряного зеркала, в аммиачном растворе.
Ответ: пять уравнений выше.
В органике ряд другой: углеводород, спирт, альдегид, кислота. Каждый шаг меняет одну функциональную группу. Как уравнивать сложные реакции, разобрали в статье о коэффициентах в уравнениях.
Как решать на экзамене
- Определить класс каждого вещества в цепочке: металл, оксид, основание, кислота, соль.
- Понять, по какому ряду идёт цепочка.
- Для каждой стрелки подобрать второй реагент и проверить, идёт ли реакция.
- Указывать условия: нагревание, катализатор.
- Расставлять коэффициенты: за неуравненную реакцию балл не засчитывают.
Разберём на занятии
Занимаемся по всем школьным предметам с 4 по 11 класс: живые занятия, общая доска и домашка, которую проверяет тот же преподаватель.
Первое занятие бесплатное: можно посмотреть формат вместе с ребёнком и решить, подходит ли он.
Частые вопросы
Можно ли использовать разные реагенты?
Да, если реакция правильная. Например, CaCO₃ в CaCl₂ можно перевести и соляной кислотой, и другими способами. Проверяющий засчитает любое верное уравнение.
Что делать, если в цепочке пропущено вещество?
Бывают цепочки с буквой X вместо вещества. Нужно понять, какое вещество логично стоит между соседями: если слева металл, а справа его гидроксид, посередине почти наверняка оксид или соль. Потом записать уравнения как обычно.
Сколько баллов дают за цепочку на ОГЭ?
Задание с цепочкой во второй части ОГЭ по химии оценивается в несколько баллов: по одному за каждое верное уравнение, если в нём расставлены коэффициенты. Поэтому частично решённая цепочка тоже приносит баллы.
Что делать, если не помню, растворимо ли вещество?
На ОГЭ и ЕГЭ выдают таблицу растворимости. Научитесь быстро в ней ориентироваться: найти катион в строке, анион в столбце и посмотреть букву на пересечении.