Назад
views 425
calendar 09 января 2024

ЕГЭ по химии ― 2024: как решить сложное задание 29

ЕГЭ по химии ― 2024: как решить сложное задание 29
contents Оглавление
Свернутьarrow
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

ЕГЭ по химии: зависимость продуктов восстановления перманганат-иона в зависимости от среды

ЕГЭ по химии: зависимость продуктов восстановления дихромат-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

ЕГЭ по химии: 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:

  1. Записать формулы представленных соединений и определить степени окисления атомов в них.

  2. Спрогнозировать окислительно-восстановительные свойства веществ.

  3. Выявить среди соединений типичные окислители и восстановители (справиться помогут таблицы из этой статьи).

  4. 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. 

  5. 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.

  6. Выбирать из составленных на шаге 4 схем реакций такую, которая удовлетворяет включённым в условие «фильтрам» (шаг 5).

  7. Записать электронный баланс для выбранной реакции.

  8. Указать окислитель и восстановитель.

  9. 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: N23–, 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
Шапка

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

Электронный баланс:

 

 

 

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

Уравнение химической реакции:

8KMnO4 + 3PH3 = 8MnO2 + 2K3PO4 + K2HPO4 + 4H2O

В этой статье мы рассмотрели основные подходы к решению, оформлению и оцениванию задания 29 ЕГЭ по химии. Для закрепления материала предлагаем вам почувствовать себя в роли эксперта ЕГЭ: потренироваться в оценивании ответов к заданию 29.

Курсы подготовки к ОГЭ и ЕГЭ
Мини-группы до 5 человек. Все ключевые предметы
Начни подготовку заранее!
Подробнее Оставить заявку
Шапка

Домашняя школа «ИнтернетУрок» Б. Гнездниковский, 1 стр.2, Москва, 125375 8 (800) 775 4121
Лого sitehere.ru