Пояснення

ТЕМА: Властивості алканів, алкенів, спиртів. Типи хімічних реакцій в органічній хімії.

Розгляньмо перетворення:

\(\mathrm{C_2H_6\rightarrow C_2H_4}\) – відщеплення \(\mathrm{H_2}\) – дегідрування (варіант відповіді А);

\(\mathrm{C_2H_4\rightarrow C_2H_5OH}\) – приєднання води – гідратація (варіант відповіді В);

\(\mathrm{C_2H_5OH\rightarrow CH_3COOC_2H_5}\) (за участю \(\mathrm{CH_3COOH}\)) – естерифікація (варіант відповіді Г).

Поміж реакцій, які відбулися, немає реакції гідрування (варіант відповіді Б).

Відповідь: Б.

Пояснення

ТЕМА: Солі. Хімічні властивості солей.

Відповідно до умови завдання треба, щоб реакції відбулися в обох пробірках, а осад утворився лише в одній.

А \(\mathrm{KNO_3}\) – реакції не відбуваються.

Б \(\mathrm{BaCl_2}\)

\begin{gather*} \mathrm{BaCl_2+Na_2CO_3=BaCO_3\downarrow +\ 2NaCl};\\[7pt] \mathrm{BaCl_2+Na_2SiO_3\rightarrow BaSiO_3\downarrow+2NaCl}. \end{gather*}

Осад утворюється в обох пробірках.

B \(\mathrm{Ca(OH)_2}\)

\begin{gather*} \mathrm{Ca(OH)_2+Na_2CO_3\rightarrow CaCO_3\downarrow +\ 2NaOH};\\[7pt] \mathrm{Ca(OH)_2+Na_2SiO_3\rightarrow CaSiO_3\downarrow +\ 2NaOH}. \end{gather*}

Осад утворюється в обох пробірках.

Г \(\mathrm{HCl}\)

\begin{gather*} \mathrm{Na_2CO_3+2HCl\rightarrow 2NaCl+CO_2\uparrow +\ H_2O}\ \text{(реакція є, осаду немає)};\\[7pt] \mathrm{Na_2SiO_3+2HCl\rightarrow 2NaCl+ H_2SiO_3\downarrow}\ \text{(утворюється осад)}. \end{gather*}

Відповідь: Г.

Пояснення

ТЕМА: Кислоти. Основність кислот.

Одноосновна кислота – це кислота, молекула якої містить один атом Гідрогену, здатний до заміщення (наприклад, \(\mathrm{HCOOH}\), \(\mathrm{HNO_3}\), \(\mathrm{HCl}\)).

Проаналізуймо варіанти:

А \(\mathrm{FeSO_4}\) – сіль сульфатної кислоти \(\mathrm{H_2SO_4}\) (двоосновної).

Б \(\mathrm{FePO_4}\) – сіль ортофосфатної кислоти \(\mathrm{H_3PO_4}\) (триосновної).

В \(\mathrm{NH_4HCO_3}\) – гідрогенкарбонат, сіль двоосновної кислоти \(\mathrm{H_2CO_3}.\)

Г \(\mathrm{HCOONH_4}\) – сіль метанової (мурашиної) кислоти \(\mathrm{HCOOH}\), яка є одноосновною.

Відповідь: Г.

Пояснення

ТЕМА: Найважливіші сполуки Алюмінію. Явище амфотерності. Хімічні властивості, способи добування амфотерних оксидів і гідроксидів.

Алюміній може бути складником катіонів солей:

\begin{gather*} \mathrm{Al^{3+}Cl_3^-{;}\ Al^{3+}(NO_3)_3^-{;}\ Al_2^{3+}(SO_4)_3^{2-}}. \end{gather*}

Алюміній може бути складником аніонів солей:

\begin{gather*} \mathrm{Na^+[Al^{3+}(OH)_4^-]{;}\ K^+[Al^{+3}(OH)_4^-]{;}\ Na^+(Al^{+3}O_2^{-2})^-}. \end{gather*}

Алюміній оксид реагує з хлоридною кислотою:

\begin{gather*} \mathrm{Al_2O_3+6HCl=2AlCl_3+3H_2\uparrow}. \end{gather*}

Алюміній оксид реагує з натрій гідроксидом:

\begin{gather*} \mathrm{Al_2O_3+2NaOH+3H_2O\rightarrow 2Na[Al(OH)_4]}{;}\\[7pt] \mathrm{Al_2O_3+2NaOH\xrightarrow{\text{стоплення}} 2NaAlO_2+H_2O}. \end{gather*}

Відповідь: B.

Пояснення

ТЕМА: Сполуки неметалічних елементів із Гідрогеном.

Оцінімо можливість перебігу реакцій між газами за нормальних умов:

А метан і гідроген сульфід не реагують один з одним.

Б метан й амоніак не реагують один з одним

В гідроген хлорид й амоніак реагують миттєво, утворюючи білий дим амоній хлориду:

\begin{gather*} \mathrm{HCl\ (\text{газ})\ + NH_3\ (\text{газ})\ \rightarrow NH_4Cl\ (\text{твердий})}. \end{gather*}

Г гідроген хлорид і гідроген сульфід не реагують один з одним.

Відповідь: B.

Пояснення

ТЕМА: Загальні відомості про металічні елементи та метали. Ряд активності металів.

Щоб, за надлишку розведеної хлоридної кислоти, сплав прореагував лише частково, у ньому має бути метал, що реагує, і метал, що не реагує з хлоридною кислотою.

Скориставшись рядом активності металів, визначаємо, що водень з хлоридної кислоти не витісняють мідь \((\mathrm{Cu})\) і срібло \((\mathrm{Ag}).\)

Умові завдання відповідає лише варіант В \((\mathrm{Zn}\), \(\mathrm{Cu}){:}\) складник сплаву цинк прореагує з хлоридною кислотою, а мідь – ні.

Відповідь: B.

Пояснення

ТЕМА: Хімічна реакція. Хімічна рівновага, принцип Ле Шательє.

Рівняння електролітичної дисоціації етанової кислоти:

\begin{gather*} \mathrm{CH_3COOH\rightleftarrows CH_3COO^-+H^+}. \end{gather*}

Щоб змістити рівновагу праворуч (у напрямку дисоціації кислоти на йони), треба зменшити концентрацію одного з продуктів, наприклад катіонів \(\mathrm{H^+}.\)

Проаналізуймо варіанти відповіді.

А хлоридна кислота \((\mathrm{HCl})\) дисоціює, унаслідок цього підвищується концентрація катіонів \(\mathrm{H^+}\), рівновага зміщується вліво.

Б натрій хлорид \((\mathrm{NaCl})\) – середня сіль, її дисоціація не впливає на концентрацію \(\mathrm{H^+}\), рівновага не зміститься.

В натрій гідроксид \((\mathrm{NaOH})\) – сильна основа, дисоціює з утворенням гідроксид-іонів, які зв’язують \(\mathrm{H^+}{:}\)

\begin{gather*} \mathrm{NaOH\rightarrow Na^++OH^-};\\[7pt] \mathrm{H^++OH^-\rightarrow H_2O}. \end{gather*}

Зменшення концентрації йонів \(\mathrm{H^+}\) сприяє зміщенню рівноваги праворуч.

Г Метанова кислота \((\mathrm{HCOOH})\) дисоціює, що підвищує концентрацію \(\mathrm{H^+}\) і сприяє зміщенню рівноваги вліво.

Відповідь: B.

Пояснення

ТЕМА: Хімічна реакція. Поняття окисник, відновник, окиснення, відновлення.

Визначмо, у яких реакціях Нітроген відновлюється (тобто є окисником).

Окисник приймає електрони й відновлюється (ступінь окиснення зменшується).

Реакція 1

\begin{gather*} \mathrm{CuO+NH_3\rightarrow Cu+N_2+H_2O}. \end{gather*}

Ступінь окиснення Нітрогену в \(\mathrm{NH_3}\) \(-3\), а в \(\mathrm{N_2}\) ступінь його окиснення \(0\), тобто вищий. Отже \(\mathrm{N}\) окиснюється, \(\mathrm{NH_3}\) відновник. Нітроген тут не окисник.

Реакція 2

\begin{gather*} \mathrm{Cu+N_2O\rightarrow N_2+CuO}. \end{gather*}

Ступінь окиснення Нітрогену в \(\mathrm{N_2O{:}\ +1}\), а в \(\mathrm{N_2\ –\ 0}\), тобто зменшується, отже \(\mathrm{N}\) відновлюється, а \(\mathrm{N_2O}\) – окисник, Нітроген у ньому окисник.

Реакція 3

\begin{gather*} \mathrm{NO+O_2\rightarrow NO_2}. \end{gather*}

Ступінь окиснення Нітрогену \(\mathrm{N}\) підвищується з \(+2\) до \(+4\), отже \(\mathrm{N}\) окиснюється, Нітроген в \(\mathrm{NO}\) відновник.

Реакція 4

\begin{gather*} \mathrm{N_2+H_2\rightarrow NH_3}. \end{gather*}

Ступінь окиснення Нітрогену зменшується від \(0\) до \(–3\), отже \(\mathrm{N}\) відновлюється, Нітроген в \(\mathrm{N_2}\) окисник.

Отже, Нітроген є окисником у реакціях 2 (у складі \(\mathrm{N_2O}\)) і 4 (у складі \(\mathrm{N_2}\)).

Відповідь: Г.

Пояснення

ТЕМА: Суміші речовин. Розчини. Неорганічні речовини і їхні властивості.

У завданні описано три водні розчини з однаковою кількістю речовини \((0{,}05\ \text{моль})\) у воді об’ємом \(1\ \text{л}{:}\)

\(\mathrm{NH_3}\) (амоніак) – водний розчин має слабкі основні властивості, \(\mathrm{pH}\approx 10–11.\)

\(\mathrm{H_2S}\) (сірководень) – водний розчин має слабкі кислі властивості, \(\mathrm{pH}\approx 4–5.\)

\(\mathrm{HCl}\) (гідроген хлорид) – водний розчин є сильною кислотою, \(\mathrm{pH}\approx 1.\)

\(\mathrm{pH}\) – це показник кислотності розчину.

Розташувавши розчини речовин за зростанням \(\mathrm{pH}\), маємо:

\begin{gather*} \xrightarrow[\mathrm{pH}\ \text{зростає}]{\mathrm{HCl\rightarrow H_2S\rightarrow NH_3}}. \end{gather*}

Відповідь: B.

Пояснення

ТЕМА: Суміші речовин. Розчини.

Зображено побутовий глечик-роздільник, який має носик у нижній частині, що дає змогу злити рідину знизу, залишаючи жир, який спливає нагору. Це пристрій механічного розділення за принципом різної густини речовин.

Розгляньмо варіанти:

А розділити столовий оцет на кислоту й воду зображеним пристроєм не можна, потрібна фракційна дистиляція.

Б відокремити рідкий жир від м’ясного бульйону зображеним пристроєм можна, рідкий жир і м’ясний бульйон не змішуються, жир спливає вгору, бульйон зливають через носик.

В розділити рідкий жир на гліцерол і жирні кислоти зображеним пристроєм не можна, потрібна хімічна реакція гідролізу, не механічне розділення.

Г відокремити етиловий спирт від метилового зображеним пристроєм не можна, потрібна фракційна дистиляція.

Відповідь: Б.

Пояснення

ТЕМА: Хімічний зв'язок. Типи кристалічних ґраток.

Зображено модель кристалічних ґраток, де кожна кулька – це атом, а з’єднання між ними – хімічні зв’язки. Така структура характерна для речовин з атомними кристалічними ґратками, де всі атоми зв’язані між собою в єдину тривимірну сітку.

Розгляньмо варіанти:

А йод – має молекулярні ґратки;
Б лід – молекулярні ґратки (молекули \(\mathrm{H_2O}\));
В метан – молекулярна речовина;
Г алмаз – атомні кристалічні ґратки, де всі атоми Карбону зв’язані міцними однаковими ковалентними зв’язками

Відповідь: Г.

Пояснення

ТЕМА: Періодичний закон і періодична система хімічних елементів. Будова атомів і простих йонів.

У ряду Флуор → Хлор → Бром → Йод (збільшення протонних чисел у групі галогенів):

• радіус атома збільшується (додаються електронні шари);
• електронегативність зменшується (ядро слабше притягує зовнішні електрони ядро).

Отже, правильне поєднання: радіус атома збільшується, електронегативність зменшується.

Відповідь: Б.

Пояснення

ТЕМА: Основні хімічні поняття. Речовина.

Щоб визначити правильну відповідь, треба взяти до уваги дві умови одночасно:
1) молекула має бути триатомною, тобто складатися з трьох атомів;
2) речовина має бути складною, тобто утвореною атомами різних хімічних елементів.

Перевірмо варіанти:

A \(\mathrm{CH_2O}\) – у молекулі \(4\) атоми;
Б \(\mathrm{NH_3}\) – у молекулі \(4\) атоми;
B \(\mathrm{CO_2}\) – у молекулі \(3\) атоми \((1\ \mathrm{C}\ \text{і}\ 2\ \mathrm{O})\) двох хімічних елементів, отже речовина складна;
Г \(\mathrm{O_3}\) – у молекулі \(3\) атоми одного хімічного елемента \((\mathrm{O})\), тому це проста речовина, а не складна.

Отже, єдина речовина, що відповідає обом вимогам, – вуглекислий газ, формула якого \(\mathrm{CO_2}.\)

Відповідь: B.

Пояснення

ТЕМА: Гідрування алкінів. Обчислення масової частки речовини в суміші.

Завдання скеровано на перевірку знання хімічних формул вуглеводнів, розуміння суті реакцій гідрування, уміння обчислювати склад суміші.

Бут-1-ин і бут-2-ин є ізомерами й мають молекулярну формулу \(\mathrm{C_4H_6}.\)

Збільшення маси після реакції становить \(6\ \text{г}.\) Це маса водню, який приєднали ізомерні бутини разом:

$$ \mathrm{C_4H_6+2H_2\rightarrow C_4H_{10}}. $$

Кількість речовини водню:

\begin{gather*} n(\mathrm{H_2})=m(\mathrm{H_2}):M(\mathrm{H_2}),\\[7pt] n(\mathrm{H_2})=6\ \text{г}:2\ \text{г/моль},\\[7pt] n(\mathrm{H_2})=3\ \text{моль}. \end{gather*}

Бутин \(\mathrm{(C_4H_6)}\) кількістю речовини \(1\ \text{моль}\) приєднує водень кількістю речовини \(2\ \text{моль},\) унаслідок чого утворюється бутан \(\mathrm{(C_4H_{10})}\) кількістю речовини \(1\ \text{моль}.\) Тобто

Молярна маса бутину: $$ M(\mathrm{C_4H_6})=54\ \text{г/моль}. $$

Маса бутинів:

Маса бутану в початковій суміші:

$$ m(\mathrm{C_4H_{10}})=100\ \text{г}-81\ \text{г}=19\ \text{г}. $$

Масова частка бутану в початковій суміші:

Відповідь: 19.