ГДЗ по химии, 11 класс, Еремин, номер p112.2

Углерод — неметалл, проявляющий восстановительные свойства при высоких температурах. Он реагирует с оксидами металлов (восстановление), водородом (образование метана) и может взаимодействовать с активными металлами (карбиды).

• Проверим набор 1 : CuO (реакция восстановления: C+2CuOt2Cu+CO₂), H₂ (реакция гидрирования: C+2H₂tCH₄), Al (образование карбида алюминия: 3C+4AltAl₄C₃). Все реакции возможны.
• Проверим другие наборы для уверенности. Набор 2 содержит MgSO₄ и HCl, с которыми углерод не реагирует в обычных условиях. Набор 3 содержит кислоты, но разбавленные кислоты обычно не реагируют с углеродом. Набор 4 содержит щелочь KOH, с которой углерод не реагирует напрямую без специфических условий. Набор 5 содержит соли, с которыми углерод не реагирует.

Следовательно, углероду соответствует набор 1 .

Алюминий — амфотерный металл. Он реагирует с сильными кислотами (кроме пассивирующих концентрированных азотной и серной при комнатной температуре, хотя с горячими концентрированными реакция идет) и со щелочами. Также он вытесняет менее активные металлы из их солей.

• Проверим набор 4 : H₂SO₄ (конц.) — при нагревании или длительном контакте возможна реакция (или пассивация, но в контексте тестов часто рассматривается взаимодействие с концентрированной серной как возможное при определенных условиях, либо это ловушка? Давайте посмотрим другие варианты). KOH — да, 2Al+2KOH+6H₂O→2K[Al(OH)₄]+3H₂. H₂ — алюминий не реагирует с водородом напрямую в стандартных условиях для образования гидрида (гидрид алюминия получают косвенно). Этот набор выглядит сомнительным из-за H₂.
• Давайте пересмотрим набор 2 : HNO₃ (конц.) — пассивация при холоде, но реакция возможна при нагревании. MgSO₄ — нет, магний активнее алюминия, поэтому алюминий не вытеснит магний. HCl — да. Так как есть MgSO₄, набор 2 не подходит.
• Проверим набор 3 : O₂ — да (4Al+3O₂→2Al₂O₃). H₂SO₄ (разб.) — да (2Al+3H₂SO₄→Al₂(SO₄)₃+3H₂). HNO₃ (разб.) — да (с образованием различных продуктов восстановления). Этот набор идеально подходит для алюминия.
• Проверим набор 5 : Hg(NO₃)₂ — да, амальгамирование/вытеснение ртути. Но K₂SO₄ — нет. HNO₃ (конц.) — пассивация.
• Итак, наиболее вероятный вариант для алюминия — набор 3 , так как он включает кислород и две кислоты, с которыми алюминий активно реагирует.

Следовательно, алюминию соответствует набор 3 .

Сера — неметалл, проявляющий окислительные свойства по отношению к металлам и водороду, а также восстанавливающие по отношению к сильным окислителям (кислороду, галогенам). Она реагирует с щелочами (диспропорционирование).

• Проверим набор 4 : H₂SO₄ (конц.) — да, сера окисляется до SO₂: S+2H₂SO₄(конц.)→3SO₂+2H₂O. KOH — да, при нагревании: 3S+6KOH→2K₂S+K₂SO₃+3H₂O. H₂ — да, при нагревании: S+H₂tH₂S. Все три реакции характерны для серы.
• Проверим остальные наборы. Набор 1 (CuO,H_2,Al): с Al реагирует, с H₂ реагирует, но с CuO не реагирует напрямую в простых условиях. Набор 2 (HNO₃ конц., MgSO₄, HCl): с MgSO₄ и HCl не реагирует. Набор 5 (HNO₃ конц., Hg(NO₃)₂, K₂SO₄): с K₂SO₄ не реагирует.

Следовательно, сере соответствует набор 4 .

Железо — металл средней активности. Реагирует с кислотами (неокисляющими и окисляющими в зависимости от концентрации), вытесняет менее активные металлы из растворов солей, реагирует с кислородом и галогенами.

• Остались наборы 2 и 5. Проверим набор 2 : HNO₃ (конц.) — пассивация при холоде, но реакция возможна при нагревании. MgSO₄ — нет, магний активнее железа. HCl — да. Из-за MgSO₄ набор не подходит.
• Проверим набор 5 : HNO₃ (конц.) — при нагревании реагирует. Hg(NO₃)₂ — да, железо вытесняет ртуть: Fe+Hg(NO₃)₂→Fe(NO₃)₂+Hg. K₂SO₄ — нет, калий активнее железа, реакция обмена невозможна, вытеснение невозможно.
• Подождите, давайте перепроверим логику. Возможно, я ошибся в выборе для других веществ. * Углерод (А) -> 1 (CuO,H_2,Al). Верно. * Сера (В) -> 4 (H₂SO₄ конц., KOH,H₂). Верно. * Алюминий (Б) -> 3 (O_2,H₂SO₄ разб., HNO₃ разб.). Верно. * Железо (Г) -> остается набор 2 или 5? * Набор 2: HNO₃ (конц.), MgSO₄, HCl. Железо не реагирует с MgSO₄. * Набор 5: HNO₃ (конц.), Hg(NO₃)₂, K₂SO₄. Железо не реагирует с K₂SO₄. * Где ошибка? Давайте посмотрим на набор 2 еще раз. Может быть, там опечатка в условии задачи или я неправильно интерпретирую "реагенты"? Нет, обычно в таких тестах все три реагента должны подходить. * Давайте пересмотрим набор 1 для углерода. CuO - да. H₂ - да. Al - да. * Давайте пересмотрим набор 4 для серы. H₂SO₄ конц - да. KOH - да. H₂ - да. * Давайте пересмотрим набор 3 для алюминия. O₂ - да. H₂SO₄ разб - да. HNO₃ разб - да. * Тогда для железа остаются 2 и 5. Оба содержат соль металла, который активнее железа (Mg в наборе 2, K в наборе 5). Это странно. * А что если набор 2 относится не к железу? Или набор 5? * Давайте посмотрим на набор 2: HNO₃ (конц.), MgSO₄, HCl. Кто может реагировать со всеми тремя? Никто из списка не реагирует с MgSO₄ (так как Mg активнее всех перечисленных металлов). * Давайте посмотрим на набор 5: HNO₃ (конц.), Hg(NO₃)₂, K₂SO₄. Кто может реагировать со всеми тремя? Никто не реагирует с K₂SO₄. * Возможно, я неверно определил соответствие для одного из первых пунктов. * Давайте проверим набор 1 снова. CuO,H_2,Al. Углерод подходит идеально. * Давайте проверим набор 4 снова. H₂SO₄ (конц.), KOH,H₂. Сера подходит идеально. * Давайте проверим набор 3 снова. O_2,H₂SO₄ (разб.), HNO₃ (разб.). Алюминий подходит идеально. * Значит, проблема в оставшихся наборах 2 и 5 для железа. В таких задачах иногда подразумевается, что "может взаимодействовать" означает возможность реакции при каких-то условиях, но с солями более активных металлов реакций не будет никогда. * Перечитаем условие внимательно. Может быть, в наборе 2 написано не MgSO₄, а что-то другое? Нет, в тексте MgSO₄. В наборе 5 K₂SO₄. * Есть ли вещество, которое реагирует с MgSO₄? Только если оно активнее магния. Ни одно из предложенных (C, Al, S, Fe) не активнее Mg. * Есть ли вещество, которое реагирует с K₂SO₄? Только если оно активнее калия. Ни одно не активнее K. * Возможно, в одном из наборов опечатка в источнике, или я должен выбрать "наиболее подходящий"? Но обычно такие тесты имеют точные ответы. * Давайте посмотрим на набор 2 еще раз. HNO₃ (конц.), MgSO₄, HCl. Если бы вместо MgSO₄ было CuSO₄, то подошло бы железо. Если бы вместо K₂SO₄ в наборе 5 было CuSO₄, то тоже подошло бы. * Однако, давайте посмотрим на набор 5: HNO₃ (конц.), Hg(NO₃)₂, K₂SO₄. Железо реагирует с Hg(NO₃)₂. Железо реагирует с HNO₃ (при нагревании). Не реагирует с K₂SO₄. * Набор 2: Железо реагирует с HCl. Железо реагирует с HNO₃ (при нагревании). Не реагирует с MgSO₄. * Какой набор "менее неправильный"? Или есть другой подход? * Давайте проверим, не мог ли набор 1 подойти кому-то другому? Нет. * Давайте предположим, что в условии задачи есть скрытая особенность. Например, электролиз? Нет, речь о химических реакциях. * Часто в таких тестах встречается ситуация, когда один из реагентов является "лишним" или условие составлено некорректно, но нужно выбрать лучший вариант. Однако здесь оба варианта плохи для железа. * Подождите! А что если набор 2 предназначен не для железа? Но мы уже распределили А, Б, В. * Давайте еще раз проверим свойства серы. Набор 4: H₂SO₄ конц, KOH, H₂. Да. * Давайте еще раз проверим свойства алюминия. Набор 3: O₂, H₂SO₄ разб, HNO₃ разб. Да. * Давайте еще раз проверим свойства углерода. Набор 1: CuO, H₂, Al. Да. * Осталось железо и наборы 2 и 5. * В некоторых школьных программах могут считать, что железо может реагировать с растворами солей только если металл в соли менее активен. И Mg, и K более активны. * Однако, давайте посмотрим на набор 5. Hg(NO₃)₂ — ртуть менее активна, реакция идет. HNO₃ — реакция идет. K₂SO₄ — реакция НЕ идет. * Набор 2. MgSO₄ — реакция НЕ идет. HCl — идет. HNO₃ — идет. * Возможно, в оригинальном задании в наборе 2 было CuSO₄ или ZnSO₄? Или в наборе 5 было CuSO₄? Без исправления условия задача имеет дефект. * Тем не менее, если выбирать между 2 и 5 для железа, часто в тестах на соответствие путают наборы. Но давайте посмотрим на структуру ответов. Обычно они идут парами или циклом. * Попробуем найти похожие задачи в интернете. Часто для железа указывают реакцию с солями менее активных металлов. Ртуть (в наборе 5) менее активна, чем железо. Магний (в наборе 2) активнее. Поэтому набор 5 содержит одну реакцию с солью, которая ПРОХОДИТ (Fe+Hg²⁺), а набор 2 содержит реакцию с солью, которая НЕ проходит (Fe+Mg²⁺). Следовательно, набор 5 "более правильный", так как содержит хотя бы одну характерную реакцию замещения, тогда как в наборе 2 такой реакции нет вообще (если не считать кислотно-основных). * Кроме того, железо пассивируется концентрированной азотной кислотой, но с разбавленной реагирует. В наборе 5 указана концентрированная. В наборе 2 тоже концентрированная. * Но ключевое отличие: наличие Hg(NO₃)₂ в наборе 5 позволяет провести реакцию вытеснения, что является важным свойством железа. Наличие MgSO₄ в наборе 2 делает эту часть набора бесполезной для характеристики железа. * Поэтому логичнее отнести железо к набору 5, несмотря на присутствие инертного K₂SO₄ (возможно, это опечатка в источнике, и должно быть CuSO₄ или AgNO₃, но Hg(NO₃)₂ уже есть). * Таким образом, Г -> 5.

Следовательно, железу соответствует набор 5 .