ТЕМА: Обчислення в хімії. Розв'язування задач за рівняннями реакцій.

Завдання скеровано на перевірку вміння проводити розрахунки за рівняннями хімічних реакцій, якщо відома маса продукту реакції й відносний вихід.

Унаслідок каталітичної гідратації етену утворюється етанол. За умовою задачі дано масу етанолу й відносний вихід продукту реакції.

1)  Обчислюємо теоретичну масу і кількість речовини етанолу:

2)  за рівнянням хімічної реакції обчислюємо кількість речовини етену, який вступає в реакцію, унаслідок якої утворюється етанол кількістю речовини 5 моль: \begin{gather*} \underset{1\ \text{моль}}{\overset{5\ \text{моль}}{\mathrm{C_2H_4}}}+\mathrm{H_2O}\rightarrow \underset{1\ \text{моль}}{\overset{5\ \text{моль}}{\mathrm{C_2H_5OH}}} \end{gather*}

3)  Обчислюємо об’ємну частку азоту в газуватій суміші, що утворилася:

Відповідь: 112.

ТЕМА: Обчислення в хімії. Розв'язування задач за рівняннями реакцій.

Завдання скеровано на перевірку вміння обчислювати за рівнянням хімічної реакції відносний вихід продукту реакції.

Для виконання завдання необхідно розуміти, як здійснювати розрахунки за рівняннями оборотних реакцій.

1)  за рівнянням реакції визначаємо мольні співвідношення реагентів: \begin{gather*} \mathrm{ \frac{N_2\ +}{1\ \text{моль}}\ \frac{3H_2\ \rightleftarrows}{3\ \text{моль}}\ \frac{2NH_3}{2\ \text{моль}}; } \end{gather*} азот кількістю речовини 1 моль вступає в реакцію з воднем кількістю речовини 3 моль, тому азот об’ємом 25 л прореагував із воднем об’ємом 75 л. За умовою задачі кількість речовини водню становила 85 л. Отже, водень у надлишку.

З азоту кількістю речовини 1 моль утворюється амоніак кількістю речовини 2 моль, тому з азоту об’ємом 25 л утворився амоніак об’ємом 50 л: \begin{gather*} \mathrm{ \frac{25\ \text{л}}{\frac{N_2\ +}{1\ \text{моль}}}\ \frac{75\ \text{л}}{\frac{3H_2\ \rightleftarrows}{3\ \text{моль}}}\ \frac{50\ \text{л}}{\frac{2NH_3}{2\ \text{моль}}}; } \end{gather*}

2)  за умовою задачі відносний вихід амоніаку становить 20 %, обчислюємо практичний об’єм амоніаку:

3)  за рівнянням хімічної реакції обчислюємо об’єми азоту і водню, які витратили на добування 10 л амоніаку: \begin{gather*} \mathrm{ \frac{5\ \text{л}}{\frac{N_2\ +}{1\ \text{моль}}}\ \frac{15\ \text{л}}{\frac{3H_2\ \rightleftarrows}{3\ \text{моль}}}\ \frac{10\ \text{л}}{\frac{2NH_3}{2\ \text{моль}}}; } \end{gather*}

4)  обчислюємо об’єм азоту, який залишився після реакції, й об’єм суміші після реакції:

5)

Відповідь: 20.

ТЕМА: Обчислення в хімії. Розв’язування задач за рівняннями реакцій.

Завдання скеровано на перевірку вміння здійснювати розрахунки за рівняннями хімічних реакцій.

У водному розчині карбонати перетворюються на гідрогенкарбонати.

1)  обчислюємо об’єм карбон(ІV) оксиду, який прореагував з карбонатами:

2)  записуємо рівняння реакцій, унаслідок яких карбонати перетворюються на гідрогенкарбонати:

Нехай під час повного перетворення у водному розчині карбонатів на гідрогенкарбонати в реакцію (1) вступає карбон(ІV) оксид кількістю речовини х моль , тоді в реакцію (2) – карбон(ІV) оксид кількістю речовини (0,1 – х) моль.

3)  за умовою задачі маса суміші карбонатів становила 9,2 г.

Складаємо алгебричне рівняння й обчислюємо \(\mathrm{x}\): \begin{gather*} 100x+8,4-84x=9,2; \\[7pt] x=0,05; \\[7pt] m(\mathrm{CaCO_3})=0,05\ \text{моль}\cdot 100\ \text{г/моль}=5\ \text{г}. \end{gather*}

Відповідь: 5.

ТЕМА: Обчислення в хімії. Розв’язування задач за рівняннями реакцій.

Завдання скеровано на перевірку вміння розв’язувати розрахункові задачі на визначення складу суміші.

1.  За умовою задачі об’єм газуватої суміші становив 50 мл. Нехай \(V(\mathrm{C_2H_6})=x\ \text{мл}\), тоді $$ V(\mathrm{CH_4})=(50-x)\ \text{мл}. $$

2.  Записуємо рівняння реакцій горіння метану й етану. За рівнянням (1) і (2) реакцій відповідно до закону об’ємних відношень газів визначаємо об’єм карбон(ІV) оксиду в кожній реакції. \begin{gather*} \underset{2\ \text{моль}}{\overset{x\ \text{мл}}{\mathrm{2C_2H_6}}}+\mathrm{7O_2}\rightarrow \underset{4\ \text{моль}}{\overset{2x\ \text{мл}}{\mathrm{4CO_2}}}+\mathrm{6H_2O}\ \ \ \ \ \ (1) \\[6pt] \underset{1\ \text{моль}}{\overset{(50-x)\ \text{мл}}{\mathrm{CH_4}}}+\mathrm{2O_2}\rightarrow \underset{1\ \text{моль}}{\overset{(50-x)\ \text{мл}}{\mathrm{CO_2}}}+\mathrm{2H_2O}\ \ \ \ (2) \end{gather*}

3.  Загальний об'єм карбон(ІV) оксиду, що утворився, становить 60 мл.
Складаємо алгебричне рівняння і розв'язуємо його: \begin{gather*} 2x+50-x=60 \\[7pt] x=10 \end{gather*}

Відповідь: 10.

ТЕМА: Обчислення в хімії. Розв’язування задач на виведення формули сполуки.

Завдання скеровано на перевірку вміння встановлювати формулу сполуки.

1)  нехай формула вуглеводню \(\mathrm{C}_x\mathrm{H}_y\). За рівнянням реакції горіння визначаємо кількість речовини атомів Карбону:

2)  за умовою задачі вуглекислий газ, який утворився внаслідок спалювання вуглеводню, і кисень, що не прореагував, пропустили крізь водний розчин лугу, узятого в надлишку. Унаслідок цього об’єм газової суміші зменшився до 30 мл. Це означає, що в суміші був вуглекислий газ об’ємом 20 мл і кисень об’ємом 30 мл. Можна обчислити об’єм кисню, який витратили на реакцію горіння: \begin{gather*} \mathrm{ CO_2+2NaOH\rightarrow Na_2CO_3+H_2O }\\[7pt] V(\mathrm{CO_2})=50\ \text{мл}-30\ \text{мл}=20\ \text{мл} \\[7pt] V(\mathrm{O_2})_{\text{надл.}}=30\ \text{мл} \\[7pt] V(\mathrm{O_2})_{\text{реакц.}}=60\ \text{мл}-30\ \text{мл}=30\ \text{мл} \end{gather*}

3)  записуємо рівняння реакції горіння вуглеводню з урахуванням того, що кількість атомів Карбону – 2, а об’єм кисню, який витратили за реакцію, становить 30 мл:

Формула вуглеводню: \(\mathrm{C_2H_4}\) $$ M_r(\mathrm{C_2H_4})=28 $$

Відповідь: 28.

ТЕМА: Органічна хімія. Вуглеводні. Номенклатура.

Завдання скеровано на перевірку знання поняття ізомери та вміння визначати структурні ізомери за назвою речовини відповідно до номенклатури IUPAC.

Для виконання завдання необхідно за назвою зобразити або уявити структурні формули речовин і порівняти їх.

Ізомери – це речовини, які мають однаковий склад, але різну будову, а тому різні властивості.

Проаналізуємо кожну пару речовин.

A  пропан (\(\mathrm{C_3H_8}\)) і циклопропан (\(\mathrm{C_3H_6}\)) – це речовини різних гомологічних рядів із різними загальними формулами, тому вони не можуть бути структурними ізомерами. Структурні формули:

Б  бутан (\(\mathrm{C_4H_{10}}\)) і 2-метилбутан (\(\mathrm{C_5H_{12}}\)). Ці речовини – гомологи, за складом відрізняються на групу (\(\mathrm{CH_2}\)). Гомологи не можуть бути ізомерами. Структурні формули:

B  бут-1-ен (\(\mathrm{C_4H_{8}}\), подвійний зв'язок між 1 і 2 атомами Карбону) і бут-2-ен (\(\mathrm{C_4H_{8}}\), подвійний зв'язок між 2 і 3 атомами Карбону) – речовини одного гомологічного ряду, мають однакову молекулярну формулу, але різну структуру, відрізняються положенням подвійного зв’язку між атомами Карбону, це і є ізомери. Структурні формули:

Г  пропен (\(\mathrm{C_3H_{6}}\)) і пропан (\(\mathrm{C_3H_{8}}\)) – це речовини різних гомологічних рядів із різними загальними формулами, тому вони не можуть бути структурними ізомерами. Структурні формули:

Отже, правильна відповідь – B.

Відповідь: B.

ТЕМА: Основні хімічні поняття. Речовина.

Завдання скеровано на перевірку вміння розрізняти прості й складні речовини, інтерпретувати інформацію, наведену в графічній формі.

Прості речовини утворено атомами одного хімічного елемента, а складні – атомами різних хімічних елементів.

Проаналізувавши наведені в умові завдання рисунки, можна дійти висновку, що на них зображено молекули складу:

Відповідь: B.

ТЕМА: Загальна хімія. Будова атомів і простих йонів.

Завдання скеровано на перевірку вміння інтерпретувати нуклідні символи атомів і простих йонів.

Нуклід – це різновид атомів або йонів з однаковим масовим числом (кількістю 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. Кількість нейтронів у ядрі дорівнює різниці між масовим і протонним числами.

Умову завдання задовольняє варіант відповіді Г:
у нукліді  \(\mathrm{^{49}_{22}Ti}\) 22 протони й 27 (49 – 22) нейтронів.

Відповідь: Г.

ТЕМА: Загальна хімія. Будова атомів і простих йонів.

Завдання скеровано на перевірку знання складу атома й розуміння причини його електронейтральності.

Атом є електрично нейтральною частинкою, що складається з позитивно зарядженого ядра, яке практично визначає його масу (понад 99,9 %), й електронів, що оточують ядро й визначають розміри атома.

Протони й електрони – частинки, заряди яких однакові за абсолютною величиною і протилежні за знаком, нейтрони – електронейтральні.

Тому для визначення електронейтральної частинки потрібно вибрати в таблиці рядок, у якому описано склад частинки з однаковою кількістю протонів й електронів.

Цю умову задовольняє частинка, склад якої описано в рядку Б.

Відповідь: Б.