Статья "Анализ заданий ЕГЭ 2020 года"

Анализ заданий ЕГЭ по химии 2019 года

    Белоногова Г.У., заслуженный учитель РБ, МБОУ «Школа № 110» Советского района ГО город Уфа.

Вот и прошел очередной экзамен. Позади остались волнения и ожидания результатов. Хотелось бы остановиться на типичных ошибках выпускников при решении заданий повышенного уровня сложности. Проверка заданий этой части осуществляется на основе сравнения ответа выпускника с поэлементным анализом приведенного образца ответа, каждый правильно выполненный элемент оценивается в один балл.

Задание 30 проверяет умение выпускников составлять окислительно-восстановительные реакции. Из предложенного списка веществ учащимся необходимо выбрать окислитель и восстановитель, определить продукты реакции в соответствии с данными исходными веществами, составить электронный баланс реакции и на его основе расставить коэффициенты в уравнении.

Например, из предложенного перечня веществ выберите вещества, между которыми возможна окислительно-восстановительная реакция. Запишите уравнение реакции только одной из возможных окислительно-восстановительных реакций. Составьте электронный баланс, укажите окислитель и восстановитель. Даны вещества: нитрит аммония, сульфат железа (II), серная кислота, ацетат магния, оксид марганца (IV).

       2FeSO₄ + MnO₂ + 2H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + MnSO₄ + 2H₂O

 ок-ль   1│ Mn ⁺⁴ + 2e^-  → Mn⁺²

  в-ль    2│ Fe⁺²  - e^-  → Fe⁺³

Работа учащихся должна включать следующие элементы ответа:

1.                 Выбраны вещества, и записано уравнение окислительно-восстановительной реакции.                                                                       (1 балл)

2.                 Составлен электронный баланс, указаны окислитель и восстановитель.                                              

                                                                                      (1 балл)

                                                 Суммарный балл     –      2 балла.

Помимо данного в ключах уравнения эксперты оценивают все возможные варианты ответов, не искажающие смысла задания. Так как в задании не указана концентрация серной кислоты, то учитывались уравнения как с концентрированной, так и с разбавленной кислотой. В данном задании были учтены и следующие предложенные учащимися уравнения реакций:

NН₄NO₂ + H₂SO₄ (конц) → NН₄NO₃ + SO₂ + H₂O

2FeSO₄ + 2H₂SO₄ (конц) → Fe₂(SO₄)₃ + SO₂ + 2H₂O

MnO₂ + NН₄NO₂ + H₂SO₄ → MnSO₄ + NН₄NO₃ + H₂O

Типичные ошибки, которые допускают учащиеся:

1.     Названия веществ даны в письменном виде и учащиеся не всегда правильно пишут формулы исходных веществ, путают сульфат, сульфит, сульфид, следовательно, неверно пишут уравнение реакции.

2.     Неправильно определяют степень окисления элемента в соединении.

3.     Неправильно определен окислитель или восстановитель.

4.     Неправильно подсчитывают количество отданных или принятых электронов.

5.     Такие обозначения степеней окисления как N⁵⁺ или Са ²⁺(сначала цифра, затем знак) считаются неверными.

6.     Недопустима запись: Cr₂⁺⁶ + 6e^- →2Cr⁺³  

Задание 31 ориентировано на проверку усвоения важных элементов содержания: «Реакции ионного обмена».  Из предложенного перечня веществ нужно выбрать вещества, между которыми возможна реакция ионного обмена, которая протекает между электролитами в направлении связывания ионов. Необходимо записать молекулярное, полное и сокращенное ионные уравнения. Обычно к этим реакциям относятся реакции обмена.

Работа учащихся должна включать следующие элементы ответа:

1. Выбраны вещества и записано молекулярное уравнение реакции ионного обмена.                                                                                              (1 балл)

2. Записаны полное и сокращенное ионное уравнения реакций.

                                                                                                           (1 балл)

                                                                       Суммарный балл     –     2 балла.

Если в качестве одного из исходных веществ выбрана соль, то она должна быть растворима в воде. (исключение – взаимодействие нерастворимых карбонатов с кислотами).

Константа диссоциации фосфорной кислоты по первой ступени больше, чем по второй и третьей ступеням поэтому в ионном уравнении можно записывать кислоту как Н⁺ + Н₂РО₄⁻ так и Н₃РО₄. При взаимодействии солей аммония с щелочами допустимы записи NH₃ ∙ H₂O или NH₃ + H₂O

Типичные ошибки, которые допускают учащиеся:

1.     Названия веществ даны в письменном виде и учащиеся не всегда правильно пишут формулы исходных веществ, следовательно, неверно пишут уравнение реакции.

2.     Неправильно определяют заряд иона.

3.     Неправильно обозначают заряд иона, т.е. вместо 2+ пишут +2.

     4. В сокращенном ионном уравнении дробные или удвоенные коэффициенты не допускаются.

В 2020 году составители заданий хотят внести некоторые уточнения в условия заданий № 30 и 31, т.к. для представленного перечня может быть предложено множество уравнений и составители хотят сузить круг возможных реакций.

Пример №1. Для выполнения заданий 30, 31используйте следующий перечень веществ: перманганат калия, гидрокарбонат натрия, сульфит натрия, гидроксид калия, пероксид водорода. Допустимо использование водных растворов веществ. 30 задание. Из предложенного перечня веществ выберите вещества, между которыми окислительно-восстановительная реакция протекает с изменением цвета раствора. Выпадение осадка или газа в ходе этой реакции не наблюдается. В ответе запишите уравнение реакции только одной из возможных окислительно-восстановительных реакций с участием выбранных веществ. Составьте электронный баланс, укажите окислитель и восстановитель.

Такие задания удобнее начинать делать, определив все возможные окислители, восстановители и среду.

Окислители:                     Восстановители:                   Среда:

KMnO₄                               Na₂SO₃                                   KOH

H₂O₂                                    H₂O₂                                      H₂O

Схемы возможных реакций:

1. 2KMnO₄ + Na₂SO₃ + 2KOH → Na₂SO₄ + 2K₂MnO₄ + H₂O

2. 2KMnO₄ + 3Na₂SO₃ + H₂O →2MnO₂ ↓+3Na₂SO₄ + 2KOH

3. 2KMnO₄ + 3H₂O₂ → 2MnO₂ ↓+ 3O₂↑ + 2KOH + 2H₂O

4. Na₂SO₃ + H₂O₂ → Na₂SO₄ + H₂O

По условию задания – реакция протекает с изменением цвета, осадок или газ не выделяется, следовательно, подходит первая реакция.

В 31 задании сказано, что из предложенного перечня веществ выберите кислую соль и вещество, которое вступает с этой солью в реакцию ионного обмена. Запишите молекулярное, полное и сокращенное ионное уравнения реакций с участием выбранных веществ.

2NaHCO₃ + 2KOH → Na₂CO₃ + K₂CO₃ + 2H₂O

2Na⁺+ 2HCO₃⁻ + 2K⁺ + 2OH⁻ → 2Na⁺ + CO₃²⁻ + 2K⁺ + CO₃²⁻ + 2H₂O

HCO₃⁻ + OH⁻ → CO₃²⁻ + H₂O

Коэффициенты в сокращенном ионном уравнении обязательно сокращаем.

Пример №2. Для выполнения заданий 30, 31используйте следующий перечень веществ: дихромат калия, бром, нитрат бария, оксид серы (IV), хлороводород, карбонат аммония. Допустимо использование водных растворов веществ.

30 задание. Из предложенного перечня веществ выберите вещества, между которыми окислительно-восстановительная реакция протекает с образованием двух кислот. В ответе запишите уравнение реакции только одной из возможных окислительно-восстановительных реакций с участием выбранных веществ. Составьте электронный баланс, укажите окислитель и восстановитель.

При данном уточнении возможна только одна реакция:

Br₂ + SO₂ + 2H₂O → H₂SO₄ + 2HBr

31 задание. Из предложенного перечня веществ необходимо выбрать вещества, реакция ионного обмена между которыми протекает с выделением газа.  Запишите молекулярное, полное и сокращенное ионное уравнения только одной из возможных реакций.

При данных условиях возможна только одна реакция:

(NН₄)₂СO₃ + 2HCl → 2NН₄Cl + CO₂ + H₂O

Задание 32 проверяет знание генетической взаимосвязи неорганических веществ различных классов. Условие задания включает описание конкретного химического эксперимента, ход которого учащиеся должны отразить составлением соответствующих реакций. Выполнение заданий «мысленного эксперимента» требует знания химических свойств веществ, условий проведения реакций и изменений, которые сопровождают различные превращения. Каждое уравнение оценивается в 1 балл, максимальное число баллов – 4.

Например, в недостатке кислорода сожгли газ, полученный при взаимодействии концентрированной серной кислоты с иодидом калия. Образовавшееся твёрдое вещество вступило при нагревании в реакцию с концентрированной азотной кислотой. Выделившийся в результате реакции газ поглотили избытком раствора гидроксида калия. Напишите уравнения четырёх описанных реакций

8KI + 5H₂SO₄ (к) → 4H₂O + 4I₂ + 4 K₂SO₄ + H₂S

O₂ + 2Н₂S → 2S + 2H₂O

3S + 4HNO₃ → 3SO₂ + 4NO + 2H₂O

SO₂ + 2NaOH → Na₂SO₃ + H₂O

Задание не поменялось. Ничего неожиданного не было.

Типичные ошибки, которые чаще всего встречаются у учащихся при выполнении задания:

1.     Не знают химические свойства и получение классов неорганических соединений.

2.     Неправильно пишут продукты гидролиза бинарных соединений (нитриды, гидриды, карбиды и т.д.).

3.     Не учитывают гидролиз образовавшейся соли при взаимодействии двух солей в растворе.

4.     Не учитывают разницу в продуктах реакции при взаимодействии соединений цинка и алюминия в растворе и в расплаве.

5.     Не знают продукты взаимодействия и изменение цвета раствора соединений хрома и марганца в различной среде.

Задание 33 проверяет знание генетической взаимосвязи органических веществ различных классов. При решении цепочки необходимо записывать структурные формулы веществ, которые однозначно отражают порядок соединения атомов в молекуле. Допустимо записывать сокращённые структурные формулы таких веществ, как метан, этан, ацетилен. Каждое уравнение оценивается в 1 балл, максимальное количество баллов – пять, это самая «дорогая» задача. Например, напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

Этилбензол      X₁      X₂ →               

→   X₃      X₄

Остановимся на типичных ошибках, учащихся:

1. Учащиеся не используют структурные формулы веществ.

2. Вместо уравнений реакций используют схемы реакций.

3. Не расставляют коэффициенты в уравнении.

4. Записывают продукты, не соответствующие условиям протекания реакций.

В Задании 34 были предложены задачи по теме «Растворы» с использованием понятия «растворимость». Для решения этих задач учащимся нужно было использовать понятие «растворимость», т.е. понимать, что в 100 г воды растворяется определенное количество соли. И остается только найти массу соли в насыщенном растворе. Далее задача решается по известным учащимся алгоритмам.

Приведем примеры задач данного типа.

Задача № 1. Растворимость хлорида алюминия при некоторой температуре составляет 53,4 г на 100 г воды. Приготовленный при этой температуре насыщенный раствор хлорида алюминия массой 767 г разлили по двум колбам. В первую колбу добавили избыток раствора нитрата серебра, при этом выпало 344,4 г осадка. Во вторую колбу добавили 960 г 40%-ного раствора гидроксида натрия. Вычислите массовую долю хлорида натрия в растворе, образовавшемся во второй колбе. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

1. Запишем уравнения реакций.

                                                    344,4 г

(I)      AlCl₃ + 3AgNO₃ → 3AgCl↓ + Al(NO₃)₃

	960 г 40%
(II)	AlCl3  +   4NaOH	→	Na[Al(OH)4] +	3NaCl

2. Рассчитаем массу хлорида алюминия в насыщенном растворе:

в 767 г – х г AlCl₃            = 267 г

в 153,4 г – 53,4 г

3. Рассчитаем количество вещества реагентов и продуктов реакций:

n(AlCl₃) = 267/133,5 = 2 моль;

n(AgCl) = 344,4/143,5 = 2,4 моль;

n₁(AlCl₃) = 1/3 ∙ n(AgCl) = 0,8 моль;

n₂(AlCl₃) = 2 – 0,8 = 1,2 моль;

m(NaOH) = 960 ∙ 0,4 = 384 г

n(NaOH) = 384/40 = 9,6 моль.

Реакция идет 1 : 4, следовательно, гидроксид натрия в избытке.

n(NaCl) = 3n₂(AlCl₃) = 1,2 ∙ 3 = 3,6 моль;

m(NaCl) = 3,6 ∙ 58,5 = 210,6 г

4. Вычислим массу раствора хлорида алюминия во втором растворе:

       767 г – 2 моль AlCl₃            = 460,2 г

        х г – 1,2 моль

5. Вычислим массу конечного раствора:

m_р-ра = 460,2 + 960 – 12,8 = 1420,2 г.

6. Вычислим массовую долю хлорида натрия в растворе:

Задача № 2. Растворимость сульфата железа (II) при некоторой температуре составляет 30,4 г на 100 г воды. Насыщенный раствор, приготовленный при этой температуре добавлением необходимого количества сульфата железа (II) к 400 мл воды, разлили по двум колбам. В первую колбу раствора прилили избыток аммиачной воды. При этом образовалось 27 г осадка. Во вторую колбу добавили 780 г 20%-ного раствора хлорида бария. Определите массовую долю хлорида бария в растворе, образовавшемся во второй колбе. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

1. Запишем уравнения реакций.

    (I)  2NH₃ + 2H₂O + FeSO₄ → Fe(OH)₂↓+ (NH₄)₂SO₄

    (II) BaCl₂ + FeSO₄ → FeSO₄ + BaSO₄↓

      2. Рассчитаем массу сульфата железа в насыщенном растворе:

в 100 г – 30,4 г FeSO₄            = 121,6 г

в 400 г –  х г

3. Рассчитаем количество вещества реагентов и продуктов реакций:

n(FeSO₄) = 121,6/152 = 0,8 моль;

n(Fe(OH)₂) = 27/90 = 0,3 моль;

n₁(FeSO₄) = n(Fe(OH)₂) = 0,3 моль;

на вторую реакцию осталось:

n₂(FeSO₄) = 0,8 – 0,3 = 0,5 моль;

m_ч (BaCl₂) = 780 ∙ 0,2 = 156 г

n(BaCl₂) = 156/208 = 0,75 моль

Реакция идет 1 : 1, следовательно, хлорид бария в избытке.

n_прор(BaCl₂) = n₂(FeSO₄) = 0,5 моль

n_ост(BaCl₂) = 0,75 – 0,5 = 0,25 моль

m_ост (BaCl₂) = 0,25 ∙ 208 = 52 г

n(BaSO₄) = n₂(FeSO₄) = 0,5 моль

m(BaSO₄) = 0,5 ∙ 233 = 116,5 г

     4. Рассчитаем массовую долю хлорида бария в растворе:

m_2р-ра(FeSO₄)    (400 + 121,6)  –  0,8 моль

                            х г    –    0,5 моль                           х = 326 г

m_р-ра = m_2р-ра(FeSO₄) + m_р-ра (BaCl₂) – m(BaSO₄) = 326 + 780 – 116,5 = 989,5 г

 

Характерные ошибки, которые допускают учащиеся при решении задач данного типа:

1. Неправильно составляют уравнения реакций.

2. Не усвоили понятие «растворимость».

3. Невнимательно читают условие задачи («раствор разделили на две части»), но не на две равные части.

4. При нахождении массы раствора не учитывают массы веществ, выпавших в осадок или выделившихся в виде газа.

5.  Неправильно находят массу оставшегося после реакции вещества.

6. Не пишут единицы измерения.

Задание 35 на определение молекулярной и структурной формулы органического вещества. Выпускник должен произвести математический расчёт, то есть определить соотношение атомов в составе того или иного органического вещества, составить структурную формулу, используя условия, которые даны в задаче. Написать уравнение химической реакции, в котором обязательно использовать именно структурную формулу вещества, т.е. ученик должен знать химические свойства классов органических веществ.

Большая часть ребят, решавших задачу смогли получить один балл – они смогли провести только математические расчеты. Три балла получили небольшое количество учащихся.

 Давайте рассмотрим данные задания и выработаем алгоритм их решения.

Задача № 1

Соль органической кислоты содержит 28,48% углерода, 3,39% водорода, 21,69% кислорода и 46,44% бария по массе. Известно, что при нагревании этой соли образуется карбонильное соединение. На основании данных условия задания:

1) произведите необходимые вычисления и установите молекулярную формулу соли органической кислоты;

2) составьте структурную формулу исходного вещества, которая однозначно отражает порядок связи атомов в его молекуле;

3) напишите уравнение реакции, протекающей при нагревании этой соли (используя структурные формулы органического вещества).

Для решения данной задачи учащиеся используют алгоритм нахождения химической формулы по вещества по массовым долям элементов.

Д а н о:
ω(С) = 24,74%	x
ω(H) = 2,06%	y
ω(O) = 32,99% ω(К) = 40,21%	z n
CxHyOzКn - ?

1) Р е ш е н и е:

Пусть m_обр = 100 г., тогда

m(C) = 24,74 г;  m(H) = 2,06 г; m (O) = 32,99 г;

m(К) =40,21 г

n(C) = = 2,06 моль ;  n(H) = 2,06 моль;

 n(O) = = 2,06 моль ; n(К) == = 1,03 моль           

n(С) : n(H) : n(O) : n(К) = 2,06 : 2,06 : 2,06 : 1,03 = 2 : 2 : 2 : 1 = 4 : 4 : 4 : 1                                                                  

C₄H₄O₄К – молекулярная формула вещества.                                             (1 балл)

2) Составлена структурная формула вещества:

                                                                                                   

                                         (1 балл)

4) Составлено уравнение реакции, протекающей при нагревании этой соли:

                                                                                                    

+ 2КОН  →  Н₃С – СН₃  +  2К₂СО₃              (1 балл)

Задача № 2.  При сжигании образца органического вещества массой 15,84 получено 13,44 л (н.у.) углекислого газа и 8,64 г воды. Известно, что это органическое вещество образуется при окислении циклического углеводорода, не содержащего заместителей в цикле, перманганатом калия в присутствии серной кислоты. На основании данных условия задания:

1) проведите необходимые вычисления (указывайте единицы измерения физических величин) и установите молекулярную формулу исходного вещества;

2) составьте возможную структурную формулу исходного вещества, которая однозначно отражает порядок связи атомов в его молекуле;

3) напишите уравнение реакции окисления органического вещества перманганатом калия в присутствии серной кислоты.

Во втором примере даны продукты сгорания, для решения данной задачи используют следующий алгоритм.

	15,84г				13,44 л	8,64 г
		X      +       O2      →      CO2     +      H2O
					22,4 л/моль	18 г/моль

1) n(CO₂) =  = 0,6 моль;  n(H₂O) =  = 0,48 моль;

n(C) = n(CO₂) = 0,6 моль; n(H) = 2n(H₂O) = 0,48 ∙ 2 = 0,96 моль;

m(C) = 7,2 г;   m(Н) = 0,96 г;  

m(О) = 15,84 – 7,2 ­­– 0,96 = 7,68 г (следовательно, кислород в веществе есть).    n(О) = = 0,48 моль

n(C) : n(H) : n(О) = 0,6 : 0,96 : 0,48 = 1,25 : 2 : 1 = 5 : 8 : 4                                       

С₅Н₈О₄  – молекулярная формула вещества.                                  (1 балл)

2) Составлена структурная формула вещества:

                                                                                                                        (1 балл)

3) Составлено уравнение реакции получения вещества А:

                                                                                                                        (1 балл)                                                             

+ 8KMnO₄ + 12H₂SO₄ →       + 4K₂SO₄ +

8MnSO₄ + 12H₂O

Еще раз остановимся на ошибках, допускаемых абитуриентами при решении задач на вывод молекулярной формулы:

1.                   Не проверяют наличие кислорода в органическом веществе;

2.                   Неправильно составляют структурную формулу вещества;

3.                   Неправильно пишут уравнение реакции.

4.                   Грубо или неверно округляют числа.

5.                   Не расставляют коэффициенты в уравнении или пропускают формулы побочных продуктов реакции.