09 января 2024

ЕГЭ по химии ― 2024: как решить сложное задание 29

Статья

Оглавление

Свернуть

Подсказки, как решить задание 29 на составление уравнения окислительно-восстановительной реакции

В едином государственном экзамене три задания, которые проверяют усвоение тем окислительных и восстановительных реакций: 3, 19 и 29. Первые два редко вызывают проблемы у школьников. По итогам анализа результатов ЕГЭ-2023 задание 3 по теме «Степени окисления» успешно выполнили 63,5 % экзаменуемых, а задание 19 — 71,7 %.

Иначе дело обстоит с заданием 29 из второй части ЕГЭ по химии. Это задание проверяет знание элемента содержания «Окислительно-восстановительные реакции». Процент выполнения по РФ за последние 4 года ниже 35 %.

Сколько школьников справились с заданием 29 в ЕГЭ по химии?

2023 год — 31,5 %
2022 год — 34,0 %
2021 год — 33,2 %
2020 год – 33,3 %

Как выглядит задание 29 в ЕГЭ по химии

Для начала давайте посмотрим, как выглядит задание 29 в ЕГЭ по химии — 2024. На скриншоте ниже типичная формулировка сложного задания из экзамена.

ОГЭ по химии: задание 29

Какие навыки помогут решить задание

Выполнить задание 29 ЕГЭ по химии школьнику помогут такие умения:

определять степень окисления химических элементов в соединениях;
прогнозировать окислительно-восстановительные свойства (или их отсутствие) у вещества по его формуле и степени окисления атомов в его составе;
определять окислитель и восстановитель в химической реакции;
прогнозировать продукты окислительно-восстановительных реакций, в том числе с учётом характера среды (кислой, щелочной, нейтральной), концентрации реагентов;
составлять уравнения окислительно-восстановительных реакций;
составлять электронный баланс и на его основе расставлять коэффициенты в уравнениях реакций.

Какие теоретические знания нужны для выполнения задания 29 ЕГЭ по химии

При выборе веществ из списка для написания окислительно-восстановительной реакции первым делом нужно определить, характерны ли для этих веществ окислительные или восстановительные свойства.

Важная особенность задания 29 в том, что окислители и восстановители в представленных превращениях ведут себя «стандартным образом», то есть восстанавливаются и окисляются до одних и тех же соединений. Различаться могут формы в кислой и нейтральной среде, а также катионы в составе солей.

Характерные окислители и их «стандартные переходы»

Группа окислителей	Химический элемент	Примеры веществ	Стандартное уравнение полуреакции
Галогены в положительных с. о.	Hal⁺⁷, Hal^₊₅, Hal⁺³, Hal⁺¹	KClO₄, KClO₃, NaBrO₃, KClO	Hal⁺⁷ + 8ē → Hal^–1 Hal⁺⁵ + 6ē → Hal^–1 Hal⁺³ + 4ē → Hal^–1 Hal⁺¹ + 2ē → Hal^–1
Халькогены в положительных с. о.	S⁺⁶, S⁺⁴ (редко)	H₂SO₄(конц.), SO₂ (редко)	Окисление сложных веществ и неметаллов (чаще всего): S+6 + 2ē → S⁺⁴ (SO₂)
Пниктогены в положительных с. о.	N⁺⁵, N⁺³, N⁺⁴, N⁺², N⁺¹ (редко)	HNO₃, нитраты, нитриты	Окисление сложных веществ и неметаллов (чаще всего): конц. HNO3 и нитраты N⁺⁵ + ē → N⁺⁴ (NO₂) разб. HNO₃ N⁺⁵ + 3ē → N⁺² (NO)
Неметаллы — простые вещества	Hal⁰, O⁰, S0 (редко)	F₂, Cl₂, Br₂, O₂, O₃, S (редко)	Hal₂+ 2ē → 2Hal^–1 S + 2ē → S^–2 O₂ + 4ē → 2O^–2 O₃ + 6ē → 3O^–2
Неметаллы в промежуточных отрицательных с. о.	O^–1	H₂O₂, Na₂O₂, BaO₂	Рассмотрим далее
Металлы в высших положительных с. о.	Mn⁺⁷, Cr⁺⁶, Fe⁺⁶, Cu⁺²	KMnO₄, K₂Cr₂O₇, K₂CrO₄, K₂FeO₄, Cu(OH)₂, CuO	Рассмотрим далее
Металлы в положительных с. о.	Mn⁺⁴, Fe⁺³	MnO₂, FeCl₃	Fe⁺³ + ē → Fe⁺² Mn⁺⁴ + 2ē → Mn⁺²

Характерные восстановители и их «стандартные переходы»

Группа восстановителей	Химический элемент	Примеры веществ	Стандартное уравнение полуреакции
Неметаллы в низшей отрицательной с. о.	Hal^–1, S^–2, N^–3, P^–3	HCl (редко), HBr, HI, бромиды, иодиды, H₂S, сульфиды, NH₃, PH₃	2Hal^–1 – 2ē → Hal2⁰ S^–2 – 2ē → S⁰ 2N^–3 – 6ē → N2⁰ P^–3 – 8ē → P⁺⁵
Неметаллы в промежуточных отрицательных с. о.	O^–1	H₂O₂, Na₂O₂, BaO₂	Рассмотрим далее
Неметаллы — простые вещества	H⁰, S⁰, P⁰, C⁰, I⁰	H₂, S, P, C, I₂	Зависит от условий
Неметаллы в промежуточных положительных с. о.	S⁺⁴, C⁺², N⁺³	Сульфиты, SO₂, CO, нитриты	S⁺⁴ – 2ē → S⁺⁶ C⁺² – 2ē → C⁺⁴
Металлы — простые вещества	Me⁰	Na, Al, Fe, Zn	Металлы с постоянной с. о. окисляются до неё: Na⁰ – ē → Na⁺¹ Al⁰ – 3ē → Al⁺³ Продукты восстановления металлов в промежуточных с. о. зависят от условий: Fe⁰ – 2ē → Fe⁺² Fe⁰ – 3ē → Fe⁺³
Металлы в промежуточных положительных с. о.	Fe⁺², Cu⁺¹, Cr⁺³, Cr⁺²	FeCl₂, CuCl, Cr₂O₃, CrO	Зависит от условий, но обычно окисляются до более высокой стабильной степени окисления

При выполнении задания также важно исходить из того, что некоторые окислители (перманганаты, дихроматы и ферраты) в зависимости от характера среды (величины водородного показателя pH) будут восстанавливаться до различных продуктов. Давайте разберёмся на примерах. На схемах ниже вы увидите продукт восстановления окислителей, а также количество принятых окислителем электронов (с учётом числа атомов окислителя в исходной частице) в результате этого превращения. Кислая среда обычно создаётся добавлением серной кислоты.

Зависимость продуктов восстановления перманганат-иона в зависимости от среды

При выполнении задания 29 также следует учитывать, что вещества, содержащие атомы в промежуточных степенях окисления, проявляют окислительно-восстановительную двойственность: в зависимости от второго участника реакции могут выступать как в роли восстановителя, так и окислителя. Наиболее важную роль среди таких веществ играют пероксиды и нитриты. У пероксидов наиболее ярко всё же выражены окислительные свойства, в то время как у нитратов преобладают восстановительные свойства.

Окислительно-восстановительная двойственность пероксидов на примере пероксида водорода

ЕГЭ по химии: окислительно-восстановительная двойственность пероксидов на примере пероксида водорода

Окислительно-восстановительная двойственность нитритов на примере нитрита калия

Как решать задание 29 ЕГЭ по химии

Пусть вас больше не пугают сложность задания и большое разнообразие реакций, которые могут в нём встретиться. Справиться с заданием 29 в ЕГЭ по химии поможет проверенный алгоритм.

Алгоритм, как решить задание 29 в ЕГЭ по химии:

Записать формулы представленных соединений и определить степени окисления атомов в них.
Спрогнозировать окислительно-восстановительные свойства веществ.
Выявить среди соединений типичные окислители и восстановители (справиться помогут таблицы из этой статьи).
Написать все возможные варианты схем реакций между окислителями и восстановителями с учётом характера среды, если кислоты или щёлочи даны среди веществ. В нейтральной среде рассматривать следует всегда. Для предсказания продуктов следует использовать «стандартные переходы» окислителей и восстановителей из таблиц в этой статье.
Найти ограничения, предъявляемые к требуемой окислительно-восстановительной реакции (так называемые «фильтры»). Например, могут быть указаны классы реагирующих веществ или продуктов реакции, признаки реакции, число отданных восстановителем или принятых окислителем электронов.
Выбирать из составленных на шаге 4 схем реакций такую, которая удовлетворяет включённым в условие «фильтрам» (шаг 5).
Записать электронный баланс для выбранной реакции.
Указать окислитель и восстановитель.
Расставить коэффициенты в уравнении.

3 важных факта, которые следует учитывать в задании 29 ЕГЭ по химии:

В качестве окислителя и восстановителя могут быть использованы только вещества из предложенного в условиях списка (вода используется в качестве среды протекания реакций).
Реакции разложения сложных веществ не могут быть приняты в качестве верного ответа, так как по условию задания требуется выбрать «вещества, между которыми протекает реакция».
Реакции диспропорционирования, которые протекают с участием среды (раствора щёлочи или кислоты, указанными в перечне веществ), засчитываются как верные.

Как оценивают задание 29

Задание 29 ЕГЭ по химии максимально оценивают в 2 балла. В соответствии с критериями оценивания, разработанными ФИПИ, первый балл выставляется, если верно выбраны вещества и записано уравнение окислительно-восстановительной реакции (элемент ответа № 1). Верно записанным считается уравнение химической реакции между верно выбранными веществами из списка, в котором корректно написаны формулы продуктов и отсутствуют ошибки в стехиометрических коэффициентах.

Второй балл выставляется, если верно составлен электронный баланс и указаны окислитель и восстановитель (элемент ответа № 2). Балл за второй элемент ответа выставляется, если:

правильно указаны степени окисления элемента-окислителя и элемента-восстановителя, участвующих в процессах окисления и восстановления, указаны (знаками + и –) процессы принятия и отдачи электронов;
в ответе показано, что число отданных восстановителем электронов равно числу электронов, принимаемых окислителем. Это могут быть коэффициенты в уравнении полуреакции в электронном балансе, множители за вертикальной чертой, текстовая запись о числе отданных и присоединённых электронов или метод полуреакций (электронно-ионный баланс);
указаны окислитель и восстановитель любым способом. Например, под соответствующей частицей в электронном балансе, отдельно после или рядом с электронным балансом, под веществами в уравнении химической реакции.

При записи электронного баланса полезно помнить, что:

степень окисления 0 можно не указывать;
если степень окисления не указана, то её считают равной 0;
верными считаются записи, подобные следующим: Cl^–, 2Cr³⁺, которые используются при указании степени окисления, только если такие частицы реально существуют в рассматриваемой реакции;
неверными считаются записи, подобные следующим: N2^3–, Cr2⁶⁺ (или N2^–3, Cr2⁺⁶).

И ещё один нюанс. Если уравнение записано неверно (выбраны вещества не из списка, неверно определены продукты реакции, неверно расставлены коэффициенты в уравнении), за первый элемент ответа выставят 0 баллов. Тогда и второй элемент ответа не станут оценивать, даже если он выполнен абсолютно верно.

Все эти детали сложно запомнить. Их важно натренировать практикой. Самостоятельно это получится далеко не у каждого. Намного надёжнее заниматься с экспертами: получать от них развёрнутую обратную связь по решённым заданиям с разбором ошибок и подробным объяснением непонятных нюансов.

Курсы подготовки к ОГЭ и ЕГЭ

Мини-группы до 5 человек. Все ключевые предметы
Начни подготовку заранее!

Подробнее Оставить заявку

Примеры решения задания 29 ЕГЭ по химии

А теперь разберём два примера задания 29 и потренируемся, как их решать.

Пример 1

ЕГЭ по химии: пример решения

Решение

Среди представленных веществ (KClO, KOH, Fe₂(SO4)₃, Cr₂O₃, MgO) ярко выраженные окислительные свойства может проявлять гипохлорит калия KClO (за счёт хлора в с. о. +1). А восстановительные свойства характерны для сульфата железа Fe2(SO4)3 и оксида хрома (III) Cr2O3. Следует учесть, что окислительные свойства гипохлорита проявляются лишь в щелочной среде. Таким образом, потенциально могут подойти две комбинации окислителя и восстановителя:

Fe₂(SO4)₃ + KClO + KOH → и Cr₂O3 + KClO + KOH →

Окислить трёхвалентное железо до более высокой степени окисления трудно. Ферраты, содержащие Fe+6, могут быть получены из соединений Fe+3 лишь действием хлора в щелочной среде или методом щелочного плава (KNO3 + KOH). Следовательно, остаётся лишь реакция окисления оксида хрома (III).

Определим продукты, исходя из «стандартных» переходов:

Cr₂O₃ + KClO + KOH → K₂CrO₄ + KCl + H₂O

По условию задания реакция должна сопровождаться образованием жёлтого раствора. Предложенная схема удовлетворяет этому условию: раствор хромата калия в воде как раз жёлтый.

Электронный баланс:

Cr⁺³ — восстановитель, Cl⁺¹ — окислитель.

Уравнение химической реакции:

Cr₂O₃ + 3KClO + 4KOH = 2K₂CrO₄ + 3KCl + 2H₂O

Пример 2

решу ЕГЭ по химии

Решение

Среди представленных веществ (HBr, PH³, K₂HPO₄, BaBr₂, CuCO₃ и KMnO₄) ярко выраженные окислительные свойства может проявлять перманганат калия KMnO₄ (за счёт марганца в с. о. +7), восстановительные же свойства характерны для бромоводорода HBr, фосфина PH₃ и бромида бария BaBr₂.

Использовать бромоводородную кислоту в качестве среды нельзя, так как она будет сама взаимодействовать с перманганатом по схеме:

KMnO₄ + HBr → MnBr₂ + Br₂ + KBr + H₂O

Эта схема не удовлетворяет условию задания: среди продуктов нет бурого осадка, хотя присутствуют две соли одной и той же кислоты.

Таким образом, потенциально могут подойти две комбинации окислителя и восстановителя:

KMnO₄ + BaBr2 → и KMnO₄ + PH₃ →

Для первой схемы, исходя из соображений, отражённых в «стандартных переходах», продуктами будут являться оксид марганца (IV) (бурый осадок), бром Br2, бромид калия и гидроксид бария (один из вариантов):

KMnO₄ + BaBr₂ + H₂O → MnO₂ + Br₂ + KBr + Ba(OH)₂

Предложенная схема удовлетворяет этому условию частично: среди продуктов есть вещество, выпадающее в виде бурого осадка (MnO2), и лишь одна соль.

Определим продукты во второй схеме, исходя из «стандартных переходов»:

KMnO₄ + PH₃ → MnO₂ + K₃PO₄ + H₂O

По условию реакция должна протекать с образованием осадка бурого цвета и двух солей одной и той же кислоты. Предложенная схема удовлетворяет этому условию частично: среди продуктов есть вещество, выпадающее в виде бурого осадка (MnO2), и лишь одна соль. Учитывая, что в левой части атомов водорода больше, чем в правой, можно предположить, что часть из них могла пойти на образование кислой соли ортофосфорной кислоты — гидрофосфата калия. Тогда схема реакции примет вид:

KMnO₄ + PH₃ → MnO₂ + K₃PO₄ + K₂HPO₄ + H₂O