Таблиця розчинності на НМТ: як нею користуватися

На НМТ з хімії в довідкових матеріалах дають Таблицю 3 — «Розчинність основ, кислот, амфотерних гідроксидів і солей у воді за 20–25 °C». Це прямокутна таблиця, у якій рядки позначають аніони, а стовпці — катіони. На перетині рядка й стовпця стоїть позначка, що показує розчинність сполуки, утвореної цими йонами.

Як побудована таблиця

У таблиці 13 рядків аніонів: OH⁻, F⁻, Cl⁻, Br⁻, I⁻, S²⁻, SO₃²⁻, SO₄²⁻, NO₃⁻, PO₄³⁻, CO₃²⁻, SiO₃²⁻, CH₃COO⁻. Стовпців — 19: H⁺, NH₄⁺, Li⁺, Na⁺, K⁺, Mg²⁺, Ca²⁺, Ba²⁺, Al³⁺, Cr³⁺, Zn²⁺, Mn²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Pb²⁺, Cu²⁺, Ni²⁺, Ag⁺, Hg²⁺. Стовпець H⁺ — це кислоти (наприклад, HCl, H₂SO₄, HNO₃). Рядок OH⁻ — це основи й амфотерні гідроксиди. Решта клітинок — солі. Клітинка на перетині H⁺ і OH⁻ порожня, бо це вода.

Алгоритм пошуку розчинності сполуки

Щоб дізнатися розчинність сполуки, виконай три кроки.

1. Розклади формулу на катіон та аніон. Наприклад, Ba(NO₃)₂ → Ba²⁺ і NO₃⁻; Fe₂(SO₄)₃ → Fe³⁺ і SO₄²⁻.

2. Знайди в таблиці рядок потрібного аніона (NO₃⁻ або SO₄²⁻) і стовпець потрібного катіона (Ba²⁺ або Fe³⁺).

3. Прочитай позначку на перетині: Р, М, Н, «—» або «#».

Зверни увагу: заряди йонів у заголовках таблиці допомагають скласти формулу сполуки. Якщо катіон Al³⁺, а аніон SO₄²⁻, то формула — Al₂(SO₄)₃ (на перетині — Р). Якщо Ca²⁺ і PO₄³⁻, то Ca₃(PO₄)₂ (на перетині — Н). Для Феруму в таблиці є два окремі стовпці: Fe²⁺ і Fe³⁺. Тому спочатку визнач, який саме катіон містить сполука: FeCl₂ — це Fe²⁺, а FeCl₃ — Fe³⁺.

Важливе зауваження про температуру

Таблиця дана для температури 20–25 °C. Розчинність багатьох речовин змінюється з температурою (крива розчинності). Як саме — пояснює юніт «Розчинність речовин і насичені розчини». На НМТ завжди користуйся позначками саме з цієї таблиці, не намагайся пригадати дані для іншої температури.

У довідковій таблиці розчинності використовують п'ять позначок. Кожна має чітке значення, і плутати їх — одна з найпоширеніших помилок на НМТ.

Легенда позначок

Що означають «—» і «#»

Позначка «—» означає, що такої сполуки не існує. Наприклад, AgOH і Hg(OH)₂ не виділені як стійкі речовини. Al₂(CO₃)₃, Fe₂(CO₃)₃, FeI₃, CuI₂ теж не існують. Позначка «# » означає, що сполука існує, але реагує з водою, тому визначити її розчинність звичайним способом не можна. Приклади: Al₂S₃, MgS, CaS, Fe₂S₃, CuCO₃.

Ніколи не вважай «—» або «#» ознакою нерозчинності! Осад Al₂(CO₃)₃ чи Al₂S₃ з розчинів одержати неможливо: першої речовини не існує, а друга відразу реагує з водою.

Закономірності, які заощаджують час

Запам'ятай кілька простих правил — вони допоможуть швидко орієнтуватися в таблиці, не шукаючи кожну клітинку:

• Усі нітрати (NO₃⁻) — розчинні (Р).

• Усі солі Na⁺ і K⁺ — розчинні (Р).

• Солі NH₄⁺ — розчинні (Р), крім силікату (NH₄)₂SiO₃, де стоїть «—».

• Етаноати (ацетати, CH₃COO⁻) — розчинні (Р), крім Fe(CH₃COO)₃ — «—».

• Серед хлоридів: AgCl — Н, PbCl₂ — М.

• Серед сульфатів: BaSO₄ — Н, CaSO₄, PbSO₄ і Ag₂SO₄ — М.

• H₂SiO₃ — єдина кислота з позначкою Н серед наведених у таблиці кислот.

Рядок OH⁻ у таблиці розчинності показує, які основи розчинні у воді (луги), а які — нерозчинні. Це один із найважливіших рядків для завдань НМТ.

Що показує рядок OH⁻

Ось як розподілені позначки в рядку OH⁻ для різних катіонів:

Які основи називають лугами

Луг — це розчинна у воді основа. До лугів належать: NaOH, KOH, LiOH, Ba(OH)₂ — усі з позначкою Р. Малорозчинний Ca(OH)₂ (гашене вапно) за традицією теж вважають лугом, хоча в таблиці він має позначку М. А от Mg(OH)₂, хоч і має ту саму позначку М, належить до нерозчинних основ. Тому для завдань «яка основа є лугом» орієнтуйся на однозначні приклади: NaOH, KOH, Ba(OH)₂ — луги; Cu(OH)₂, Fe(OH)₂, Fe(OH)₃, Zn(OH)₂, Al(OH)₃ — нерозчинні основи.

Як одержують нерозчинні основи

Нерозчинні основи, такі як Cu(OH)₂ (блакитний осад), Fe(OH)₂ (зеленуватий осад) і Fe(OH)₃ (бурий осад), одержують реакцією розчинної солі з лугом. Таблиця підказує: якщо сполука має позначку Н, вона випаде в осад під час зливання розчинів. Zn(OH)₂ і Al(OH)₃ теж мають позначку Н, але вони амфотерні — їхні властивості розбирає юніт «Амфотерні оксиди й гідроксиди Цинку та Алюмінію».

Реакція обміну в розчині — це процес, за якого дві речовини обмінюються йонами: AB + CD → AD + CB. Реагенти беруть у вигляді розчинів, тобто це розчинні речовини (позначка Р) або вапняна вода — розчин малорозчинного Ca(OH)₂. У реакціях солі з сіллю або з лугом обидва реагенти мають бути розчинними. Нерозчинні солі й основи (CaCO₃, Cu(OH)₂) вступають у реакцію обміну лише з кислотами: CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂↑.

Алгоритм прогнозування осаду

1. Випиши катіони й аніони обох реагентів.

2. Склади два нові сполучення: «катіон першого — аніон другого» і «катіон другого — аніон першого».

3. Перевір кожне нове сполучення в таблиці розчинності.

4. Якщо хоч одне має позначку Н — утворюється осад (у рівнянні ставлять стрілку вниз ↓). Якщо обидва мають Р — осаду немає.

Приклади

BaCl₂ + Na₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2NaCl. Нові сполучення: BaSO₄ (Н — білий осад) і NaCl (Р). Осад утворюється.

AgNO₃ + KCl → AgCl↓ + KNO₃. Нові сполучення: AgCl (Н — білий сирнистий осад) і KNO₃ (Р). Осад утворюється.

CuSO₄ + 2NaOH → Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄. Нові сполучення: Cu(OH)₂ (Н — блакитний осад) і Na₂SO₄ (Р). Осад утворюється.

FeCl₃ + 3KOH → Fe(OH)₃↓ + 3KCl. Нові сполучення: Fe(OH)₃ (Н — бурий осад) і KCl (Р). Осад утворюється.

NaNO₃ + KCl: нові сполучення — NaCl і KNO₃. Обидва мають позначку Р. Осаду немає, усі йони лишаються в розчині, тому реакція обміну не відбувається.

Зауваження про малорозчинні продукти

Продукт з позначкою М (наприклад, CaSO₄, Ag₂SO₄, Mg(OH)₂), що утворюється в реакції обміну, зазвичай теж випадає в осад: MgCl₂ + 2NaOH → Mg(OH)₂↓ + 2NaCl. У рівнянні його записують у молекулярній формі зі стрілкою ↓. Найнадійніша ознака осаду — позначка Н. Інші ознаки реакції обміну — виділення газу й утворення води — та скорочені йонні рівняння розбирає юніт «Реакції йонного обміну та скорочені йонні рівняння».

Розгляньмо п'ять типових завдань, які трапляються на НМТ і перевіряють уміння користуватися таблицею розчинності.

Приклад 1. Під час зливання розчинів яких речовин утвориться осад?

Завдання: вибрати одну відповідь з чотирьох.

• А) BaCl₂ і NaNO₃

• Б) BaCl₂ і Na₂SO₄

• В) CuSO₄ і KCl

• Г) MgCl₂ і K₂SO₄

Розв'язання. Для кожної пари виписуємо нові сполучення йонів і перевіряємо в таблиці:

• А: Ba²⁺ + NO₃⁻ → Ba(NO₃)₂ (Р); Na⁺ + Cl⁻ → NaCl (Р). Осаду немає.

• Б: Ba²⁺ + SO₄²⁻ → BaSO₄ (Н); Na⁺ + Cl⁻ → NaCl (Р). BaSO₄ — нерозчинний, осад утворюється.

• В: Cu²⁺ + Cl⁻ → CuCl₂ (Р); K⁺ + SO₄²⁻ → K₂SO₄ (Р). Осаду немає.

• Г: Mg²⁺ + SO₄²⁻ → MgSO₄ (Р); K⁺ + Cl⁻ → KCl (Р). Осаду немає.

Відповідь: Б (BaCl₂ і Na₂SO₄). Чому інші варіанти неправильні: у варіанті А обидва продукти розчинні; у варіанті В CuCl₂ і K₂SO₄ теж розчинні; у варіанті Г MgSO₄ і KCl — розчинні.

Приклад 2. Формула → позначка в таблиці розчинності

Завдання: установи відповідність між формулою (1–3) і позначкою в таблиці розчинності (А–Д).

Розв'язання. BaSO₄: Ba²⁺ + SO₄²⁻ → у таблиці на перетині — Н (1 → В). Al₂S₃: Al³⁺ + S²⁻ → у таблиці «# », бо алюміній сульфід реагує з водою (2 → Д). AgOH: Ag⁺ + OH⁻ → у таблиці «—», бо такої сполуки не існує (3 → Г).

Відповідь: 1В, 2Д, 3Г.

Приклад 3. Яка з основ є лугом?

Завдання: вибрати одну відповідь з чотирьох.

• А) Cu(OH)₂

• Б) Fe(OH)₃

• В) Ba(OH)₂

• Г) Zn(OH)₂

Розв'язання. Луг — розчинна основа. У рядку OH⁻ знаходимо: Ba(OH)₂ має позначку Р — це луг. Cu(OH)₂, Fe(OH)₃ і Zn(OH)₂ мають позначку Н — це нерозчинні основи (Zn(OH)₂ ще й амфотерний).

Відповідь: В (Ba(OH)₂). Дистрактори: Cu(OH)₂ — нерозчинна основа; Fe(OH)₃ — нерозчинна основа; Zn(OH)₂ — нерозчинна амфотерна основа.

Приклад 4. Під час зливання розчинів яких речовин осад НЕ утвориться?

Завдання: вибрати одну відповідь з чотирьох.

• А) AgNO₃ і KCl

• Б) CuSO₄ і NaOH

• В) NaNO₃ і KCl

• Г) Na₂CO₃ і CaCl₂

Розв'язання. Перевіряємо нові сполучення для кожного варіанта:

• А: AgCl (Н) — осад утворюється.

• Б: Cu(OH)₂ (Н) — осад утворюється.

• В: NaCl (Р) і KNO₃ (Р) — обидва розчинні, осаду немає.

• Г: CaCO₃ (Н) — осад утворюється.

Відповідь: В (NaNO₃ і KCl). У варіанті А AgCl — нерозчинний; у Б Cu(OH)₂ — нерозчинний; у Г CaCO₃ — нерозчинний.

Приклад 5. Пара розчинів → осад, що утворюється

Завдання: установи відповідність між парою розчинів (1–3) і осадом, що утворюється (А–Д).

Розв'язання. Для пари 1: Ag⁺ + Br⁻ → AgBr (Н) — осад (1 → А). Для пари 2: Fe³⁺ + OH⁻ → Fe(OH)₃ (Н) — бурий осад (2 → Б). Для пари 3: Ca²⁺ + PO₄³⁻ → Ca₃(PO₄)₂ (Н) — осад (3 → В). Дистрактор Г — Fe(OH)₂, який утворився б, якби взяли FeCl₂ замість FeCl₃ (поширена помилка — плутати Fe²⁺ і Fe³⁺). Дистрактор Д — NaCl, розчинний продукт.

Відповідь: 1А, 2Б, 3В.

Ось найпоширеніші помилки, яких припускаються учні під час роботи з таблицею розчинності на НМТ. Уникай їх — і втратиш менше балів.

• Вважати «—» чи «#» ознакою нерозчинності. Наприклад, дехто записує осад Al₂(CO₃)₃ або Al₂S₃, хоча першої речовини не існує («—»), а друга реагує з водою («#»). Правильно: «—» — речовина не існує, «#» — реагує з водою; ні те ні інше не означає «нерозчинна».

• Шукати сіль у рядку катіона. Запам'ятай: рядки таблиці — це аніони, стовпці — катіони. Якщо шукати навпаки, знайдеш неправильну клітинку.

• Перевіряти лише одне нове сполучення йонів. У реакції обміну утворюються дві нові речовини. Перевіряти треба обидві. Можливо, перша розчинна, а друга — нерозчинна, і осад усе одно випаде.

• Плутати стовпці Fe²⁺ і Fe³⁺. FeCl₂ містить Fe²⁺, а FeCl₃ — Fe³⁺. Їхні сполуки з тим самим аніоном можуть мати різну розчинність. Наприклад, Fe(CH₃COO)₃ має позначку «—», а Fe(CH₃COO)₂ — Р.

• Вважати лугом будь-яку основу. Cu(OH)₂ і Fe(OH)₃ мають позначку Н — вони нерозчинні, а отже, не луги. Луг — це розчинна основа (NaOH, KOH, Ba(OH)₂) або малорозчинний Ca(OH)₂ за традицією.

• Вважати, що реакція обміну відбувається щоразу, коли змішують два розчини. NaNO₃ і KCl не реагують, бо всі нові сполучення (NaCl і KNO₃) розчинні. Реакція обміну відбувається лише тоді, коли утворюється осад, газ або вода.

Таблиця розчинності — це Таблиця 3 у довідкових матеріалах НМТ. Вона має назву «Розчинність основ, кислот, амфотерних гідроксидів і солей у воді за 20–25 °C». У ній катіони розташовані від H⁺ до Hg²⁺, аніони — від OH⁻ до CH₃COO⁻, а в клітинках стоять позначення Р, М, Н, «—» і «# ».

У демоваріанті НМТ-2026 таблиця розчинності була потрібна в завданні 12. Там треба було вибрати реагент, який по-різному діє на розчини карбонату й силікату. Форма завдання — вибір однієї відповіді з чотирьох, оцінюється в 1 бал.

Програма НМТ вимагає вміти визначати можливість реакцій обміну в розчині (тема 1.6) і складати рівняння реакцій солей з лугами й іншими солями в розчині (тема 2.2.4). Для цього й потрібна таблиця розчинності.

Стратегія виконання

Для кожного варіанта відповіді виписуй у чернетку обидва нові сполучення йонів і перевіряй кожне в таблиці. Не покладайся на пам'ять — таблиця перед тобою. Якщо хоч одне сполучення має позначку Н — осад утворюється. Якщо обидва мають Р — осаду немає, і реакція обміну не відбувається.

• У таблиці розчинності рядок — аніон, стовпець — катіон. На перетині — розчинність сполуки за 20–25 °C.

• Р — понад 1 г, М — від 1 г до 0,001 г, Н — менше 0,001 г речовини в 100 г води.

• «—» — речовини не існує, «#» — вона реагує з водою. Це не «нерозчинна».

• У довідковій таблиці всі нітрати й солі Na⁺, K⁺ розчинні. H₂SiO₃ — єдина кислота з позначкою Н серед наведених у ній кислот.

• Луг — розчинна основа: NaOH, KOH, Ba(OH)₂ і малорозчинний Ca(OH)₂.

• Осад у реакції обміну утворюється, коли одне з нових сполучень йонів має позначку Н.

• Якщо обидва нові сполучення мають Р — реакція обміну не відбувається, осаду немає.