ТЕМА: Обчислення в хімії.

Завдання скеровано на перевірку вміння розв’язувати комбіновані задачі.

Дано:
\(m(\mathrm{Mg})+m(\mathrm{Fe})=20\ \text{г}\)
\(n(\mathrm{H_2})=0,5\ \text{моль}\)
\(M(\mathrm{Mg})=24\ \text{г/моль}\)
\(M(\mathrm{Fe})=56\ \text{г/моль}\)

Знайти:
\(w(\mathrm{Fe})\ -\ ?\)

\begin{gather*} \mathrm{\underline{Mg}+2HCl=MgCl_2+H_2\uparrow}\\[7pt] \underline{n(\mathrm{H_2})_{\mathrm{Mg}}=n(\mathrm{Mg})}\\[7pt] \mathrm{\underline{Fe}+2HCl=FeCl_2+H_2\uparrow}\\[7pt] \underline{n(\mathrm{H_2})_{\mathrm{Fe}}=n(\mathrm{Fe})}\\[7pt] n(\mathrm{H_2})=n(\mathrm{H_2})_{\mathrm{Mg}}+n(\mathrm{H_2})_{\mathrm{Fe}}\\[7pt] n(\mathrm{H_2})_{\mathrm{Mg}}+n(\mathrm{H_2})_{\mathrm{Fe}}=0,5\\[7pt] n(\mathrm{H_2})_{\mathrm{Mg}}=0,5-n(\mathrm{H_2})_{\mathrm{Fe}}\\[7pt] n(\mathrm{H_2})_{\mathrm{Fe}}=x\\[7pt] n(\mathrm{Fe})=x\\[7pt] n(\mathrm{Mg})=0,5-x\\[7pt] m(\mathrm{Fe})+m(\mathrm{Mg})=20\ \text{г}\\[7pt] n(\mathrm{Fe})M(\mathrm{Fe})=n(\mathrm{Mg})M(\mathrm{Mg})=20\ \text{г}\\[7pt] 56x+24(0,5-x)=20\\[7pt] 32x=20-24\cdot 0,5\\[7pt] 8x=5-6\cdot 0,5\\[7pt] x=0,25\\[7pt] \underline{\underline{n(\mathrm{Fe})=0,25\ \text{моль}}}\\[7pt] m(\mathrm{Fe})=n(\mathrm{Fe})M(\mathrm{Fe})\\[7pt] m(\mathrm{Fe})=0,25\ \text{моль}\cdot 56\ \text{г/моль}\\[7pt] m(\mathrm{Fe})=14\ \text{г}\\[6pt] w(\mathrm{Fe})=\frac{m(\mathrm{Fe})}{m(\mathrm{Fe})+m(\mathrm{Mg})}\\[6pt] w(\mathrm{Fe})=\frac{14\ \text{г}}{20\ \text{г}}\\[6pt] w(\mathrm{Fe})=0,7\ (70\ \text{%}). \end{gather*}

Відповідь: 70.

ТЕМА: Основні хімічні поняття. Речовина. Хімічна формула.

Завдання скеровано на перевірку вміння аналізувати якісний (елементний) і кількісний склад речовини за її хімічною формулою.

Молекулярна формула – запис, що показує, атомами яких хімічних елементів (визначають за хімічними символами) і в якій кількості (визначають за правими підрядковими індексами) утворена молекула.

За наведеною в умові завдання формулою можна визначити кількість видів атомів (хімічних елементів) у кожній речовині:

А три хімічні елементи (\(\mathrm{C,\ H,\ O}\))

Б три хімічні елементи (\(\mathrm{C,\ H,\ N}\))

В чотири хімічні елементи (\(\mathrm{C,\ H,\ O,\ N}\))

Г три хімічні елементи (\(\mathrm{C,\ H,\ O}\))

Відповідь: B.

ТЕМА: Основні хімічні поняття. Будова атома. Закономірності зміни властивостей хімічних елементів у періодичній системі.

Завдання скеровано на перевірку вміння аналізувати закономірності зміни властивості хімічних елементів у періодичній системі, зумовленої змінами в будові їхніх атомів.

Природна родина інертних елементів – Гелій, Неон, Аргон, Криптон, Ксенон і Радон. Відповідні одноатомні прості речовини – інертні гази – вирізняються тим, що мають дуже низьку реакційну здатність. Інертність зумовлено завершеністю зовнішніх енергетичних рівнів в атомах цих елементів – два електрони на зовнішньому енергетичному рівні в атомі Гелію і по вісім електронів – у решти атомів інертних елементів (рис. 1).

Рис. 1. Будова зовнішнього енергетичного рівня атомів інертних елементів

Відповідь: Б.

ТЕМА: Основні хімічні поняття. Будова атома.

Завдання скеровано на перевірку вміння аналізувати будову атомів хімічних елементів.

Нуклід – це різновид атомів або йонів з однаковим масовим числом (кількість нуклонів) та атомним номером (кількістю протонів).

Нуклідним символом називають символ нукліда елемента, біля якого зазначено атомний номер як лівий підрядковий, а масове число – як лівий надрядковий індекс.

Нуклони – це протони й нейтрони. Нейтронне число \(N\) (кількість нейтронів в ядрі) дорівнює різниці між масовим \(Z\) і протонним \(A\) числами: $$ N=A-Z $$

Якщо кількість протонів і нейтронів однакова, то нуклонне число є парним, тобто вибір потрібно зробити між нуклідами \(^{22}_{10}\mathrm{Ne}\) i \(^{28}_{14}\mathrm{Si}\).

Кількість нейтронів у нукліді \(^{22}_{10}\mathrm{Ne}\) дорівнює 12, а в нукліді \(^{28}_{14}\mathrm{Si}\) вона становить 14. Тобто умову завдання задовольняє склад нукліда \(^{28}_{14}\mathrm{Si}\).

Відповідь: Б.

ТЕМА: Загальна хімія. Будова речовини. Електронегативність. Хімічний зв’язок.

Завдання скеровано на перевірку розуміння змісту поняття хімічний зв’язок, уміння розпізнавати речовини з ковалентним полярним типом хімічного зв’язку.

Хімічним зв’язком називають сили, які утримують атоми в молекулах або кристалах.

Під час утворення молекул у хімічних реакціях атоми хімічних елементів прагнуть утворити стійку зовнішню оболонку з вісьмох електронів.

Зв’язок між атомами за рахунок спільних електронних пар називають ковалентним.

Якщо двохатомна молекула утворена атомами одного неметалічного елемента, то негативний заряд спільної електронної пари розподілений між ними порівну. Такий зв’язок називають ковалентним неполярним.

Електронегативність хімічного елемента – це властивість його атома притягувати спільні з іншим атомом електронні пари (рис. 1).

Рис. 1. Відносна електронегативність атомів хімічних елементів

Зі зростанням протонного числа електронегативність хімічних елементів зростає в періодах і зменшується в підгрупах.

Ковалентний зв’язок, у якому одна чи кілька спільних електронних пар зміщені в бік більш електронегативного атома, називають полярним зв’язком.

Формули речовин, утворених атомами різних неметалічних елементів, наведено в рядку Г. В інших трьох варіантах відповіді поміж формул є формули простих речовин \((\mathrm{S_8,\ N_2,\ Cl_2})\), у яких ковалентний зв'язок між атомами неполярний, що не задовольняє умову завдання.

Відповідь: Г.

ТЕМА: Загальна хімія. Ступінь окиснення. Окисно-відновні реакції.

Завдання скеровано на перевірку розуміння змісту поняття ступінь окиснення, окисно-відновна реакція, уміння визначати ступені окиснення атомів хімічних елементів за формулами речовин і розрізняти окисно-відновні реакції.

Ступінь окиснення – це умовний цілочисловий заряд на атомі в молекулярній частинці, якого би він набув, якщо відокремити зв’язані з ним електронегативніші атоми разом із парами електронів, що належать зв’язкам. Це ціле число – додатне, від’ємне або нуль.

Алгебрична сума ступенів окиснення всіх атомів у нейтральній молекулі дорівнює нулю, а в йоні – величині його заряду.

Ступені окиснення атомів Гідрогену й Оксигену складних речовинах зазвичай становлять +1 і –2 відповідно.

Під час окисно-відновних реакцій ступені окиснення хімічних елементів змінюються.

А  \(\mathrm{\overset{+2}{Mn}(\overset{-2}{O}\overset{+1}{H})_2\rightarrow \overset{+2}{Mn}\overset{-2}{O}+\overset{+1}{H}_2\overset{-2}{O}}\)

Б  \(\mathrm{\overset{+2}{Mn}\overset{-2}{O}+\overset{+1}{H}\overset{-1}{Cl}\rightarrow \overset{+2}{Mn}\overset{-1}{Cl_2}+\overset{+1}{H}_2\overset{-2}{O}}\)

В  \(\mathrm{\overset{+2}{Mn}(\overset{-2}{O}\overset{+1}{H})_2+\overset{+1}{H}\overset{-1}{Cl}\rightarrow \overset{+2}{Mn}\overset{-1}{Cl}_2+\overset{+1}{H}_2\overset{-2}{O}}\)

Г  \(\mathrm{\overset{+4}{Mn}\overset{-2}{O}_2+\overset{+1}{H}\overset{-1}{Cl}\rightarrow \overset{+2}{Mn}\overset{-1}{Cl_2}+\overset{0}{Cl}_2+\overset{+1}{H}_2\overset{-2}{O}}\)

Відповідь: Г.

ТЕМА: Загальна хімія. Ступінь окиснення. Окисно-відновні реакції.

Завдання скеровано на перевірку розуміння змісту понять ступінь окиснення, окисно-відновна реакція, уміння визначати ступені окиснення атомів хімічних елементів за формулами речовин і визначати окисники й відновники.

Ступінь окиснення – це умовний цілочисловий заряд на атомі в молекулярній частинці, якого би він набув, якщо відокремити зв’язані з ним електронегативніші атоми разом із парами електронів, що належать зв’язкам. Це ціле число – додатне, від’ємне або нуль.

Алгебрична сума ступенів окиснення всіх атомів у нейтральній молекулі дорівнює нулю, а в йоні – величині його заряду.

Ступені окиснення атомів Гідрогену й Оксигену складних речовинах зазвичай становлять +1 і –2 відповідно.

Окисно-відновні реакції супроводжувані переходом або зміщенням валентних електронів від атомів із меншою електронегативністю до атомів із більшою електронегативністю.

Окиснення – утрачання електронів атомом або йоном, відновлення – процес, протилежний окисненню.

Окисники приєднують електрони, відновники – віддають.

Ступінь окиснення Нітрогену в нітрат-аніоні можна визначити за формулою нітратної кислоти, а ступінь його окиснення в катіоні амонію – за формулою амоніаку: $$ \mathrm{\overset{+1}{H}\overset{+5}{N}\overset{-2}{O}_3,\ \overset{-3}{N}\overset{+1}{H}_3}. $$

Атом Нітрогену зі ступенем окиснення +5 приймає 8 електронів і набуває ступеня окиснення –3: $$ \mathrm{ \left(\overset{+5}{N}\overset{-2}{O}_3\right)^- +8}\overline{e}\rightarrow \mathrm{\left(\overset{-3}{N}\overset{+1}{H}_4\right)^+}. $$

Відповідь: Г.

ТЕМА: Неорганічні речовини і їхні властивості. Реакції обміну між електролітами в розчині.

Завдання скеровано на перевірку розуміння умов необоротності перебігу реакцій між електролітами в розчині.

Умовою необоротності перебігу реакцій між електролітами у водному розчині є утворення води, осаду, виділення газу.

Між натрій нітратом і калій сульфатом (варіант відповіді А) реакція не відбувається, бо як реагенти, так і продукти реакції є сильними електролітами.

Між речовинами, формули яких наведено у варіантах відповіді Б – Г відбуваються хімічні реакції:

Відповідь: A.

ТЕМА: Неорганічні речовини і їхні властивості. Реакції обміну між електролітами в розчині. Йонно-молекулярне рівняння.

Завдання скеровано на перевірку розуміння умов необоротності перебігу реакцій між електролітами в розчині й уміння складати йонно-молекулярні рівняння.

Для того, щоби скласти повне йонно-молекулярне рівняння реакції між купрум(ІІ) гідроксидом і нітратною кислотою, потрібно формули електролітів записати в йонній формі:

Відповідь: Г.