ТЕМА: Загальна хімія. Основні поняття хімії. Молярна маса. Відносна густина газів. Обчислення в хімії.

Перевірці підлягають уміння обчислювати молярну масу речовин і густину одного газу за іншим.

Густину одного газу за іншим обчислюють як відношення молярних мас цих газів:

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{D}(O_2/He) = \mathit{M}(O_2) : \mathit{M}(He)};\\[7pt]\mathrm{\mathit{D}(O_2/He) = 32\ \text{г/моль} : 4\ \text{г/моль}};\\[7pt]\mathrm{\mathit{D}(O_2/He) = 8}.\end{gather*}

Відповідь: 8.

ТЕМА: Загальна хімія. Кількість речовини. Молярна маса. Обчислення за хімічними рівняннями.

Перевірці підлягають уміння застосовувати закони стехіометрії, обчислювати кількість речовини й молярну масу.

Рівняння реакції оксиду (\(\mathrm{EO_3}\)) з воднем (\(\mathrm{H_2}\)):

\begin{gather*}\mathrm{EO_3 + 3H_2 \rightarrow E + 3H_2O}.\end{gather*}

Згідно з рівнянням реакції, на відновлення оксиду (\(\mathrm{EO_3}\)) кількістю речовини \(1\) моль витрачається водень (\(\mathrm{H_2}\)) кількістю речовини \(3\) моль.

Кількість речовини (\(\mathit{n}\)) оксиду (\(\mathrm{EO_3}\)), що прореагував:

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{n}(EO_3) = \mathit{n}(H_2) : 3 = 0{,}75\ \text{моль} : 3 = 0{,}25\ \text{моль}}.\end{gather*}

Молярна маса (\(\mathit{M}\)) оксиду (\(\mathrm{EO_3}\)) дорівнює відношенню його маси (\(\mathit{m}\)) до кількості речовини (\(\mathit{n}\)):

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{M}(EO_3) = \mathit{m}(EO_3) : \mathit{n}(EO_3) = 58\ \text{г} : 0{,}25\ \text{моль} = 232\ \text{г/моль}}.\end{gather*}

Відповідь: 232.

ТЕМА: Органічна хімія. Оксигеновмісні органічні сполуки. Одноатомні спирти, карбонові кислоти. Реакція естерифікації. Закон збереження маси в хімічних реакціях. Обчислення в хімії.

Перевірці підлягає вміння застосовувати закон збереження маси речовин у розрахунках за хімічними рівняннями.

За законом збереження маси загальна маса реактантів (спирту й кислоти) дорівнює загальній масі продуктів реакції (естеру й води) у реакції естерифікації:

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{m}\text{(спирту)} + \mathit{m}\text{(кислоти)} = \mathit{m}\text{(естеру)} + \mathit{m}\text{(води)}};\\[7pt]\mathrm{30\ \text{г} + 36\ \text{г} = 57\ \text{г} + \mathit{m}\text{(води)}};\\[7pt]\mathrm{\mathit{m}\text{(води)} = 66\ \text{г} − 57\ \text{г} = 9\ \text{г}}.\end{gather*}

Кількість речовини води

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{n}\text{(води)} = \mathit{m}\text{(води)} : \mathit{M}\text{(води)} = 9\ \text{г} : 18\ \text{г/моль} = 0{,}5\ \text{моль}}.\end{gather*}

У реакції естерифікації

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{n}\text{(спирту)} = \mathit{n}\text{(кислоти)} = \mathit{n}\text{(естеру)} = \mathit{n}\text{(води)}}.\end{gather*}

Молярна маса спирту

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{M}\text{(спирту)} = \mathit{m}\text{(спирту)} : \mathit{n}\text{(спирту)} = 30\ \text{г} : 0{,}5\ \text{моль} = 60\ \text{г/моль}}.\end{gather*}

Отже, відносна молекулярна маса спирту дорівнює \(60\).

Відповідь: 60.

ТЕМА: Загальна й неорганічна хімія. Карбон і його сполуки. Газові закони. Обчислення за хімічними рівняннями.

Перевірці підлягають:

• знання хімічних властивостей оксидів Карбону;
• уміння виконувати розрахунки за об'ємом і масою речовин, визначати склад суміші газів.

Хімічні властивості газів – складників суміші:

• чадний газ (\(\mathrm{CO}\)) – це несолетворний оксид, не реагує з розчиненим у воді натрій гідроксидом (\(\mathrm{NaOH}\)) і проходить крізь уміст склянки, не змінюючи його маси;
• вуглекислий газ (\(\mathrm{CO_2}\)) – це кислотний оксид, що реагує з лугом (\(\mathrm{NaOH}\)), надлишок якого запобігає утворенню кислої солі. Тобто продуктами реакції є натрій карбонат (\(\mathrm{Na_2CO_3}\)) і вода (\(\mathrm{H_2O}\)):

\begin{gather*}\mathrm{CO_2 + 2NaOH = Na_2CO_3 + H_2O}.\end{gather*}

Кількість речовини (\(\mathit{n}\)) вуглекислого газу (\(\mathrm{CO_2}\)):

• маса вмісту склянки збільшилася внаслідок поглинання розчином лугу вуглекислого газу (\(\mathrm{CO_2}\)). Отже, маса поглинутого \(\mathrm{CO_2}\) дорівнює \(22\) г;
• молярна маса (\(\mathit{M}\)) вуглекислого газу (\(\mathrm{CO_2}\))

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{M}(CO_2) = 12\ \text{г/моль} + 2 \cdot 16\ \text{г/моль} = 44\ \text{г/моль}};\end{gather*}

• кількість речовини (\(\mathit{n}\)) вуглекислого газу (\(\mathrm{CO_2}\))

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{n}(CO_2) = \mathit{m}(CO_2) : \mathit{M}(CO_2) = 22\ \text{г} : 44\ \text{г/моль} = 0{,}5\ \text{моль}};\end{gather*}

• об’єм (\(\mathit{\!V\,}\)) вуглекислого газу (\(\mathrm{CO_2}\)) за нормальних умов (н. у.)

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{V}(CO_2) = \mathit{n}(CO_2)\mathit{V}_m = 0{,}5\ \text{моль} \cdot 22{,}4\ \text{л/моль} = 11{,}2\ \text{л}}.\end{gather*}

Об’єм (\(\mathit{\!V\,}\)) чадного газу (\(\mathrm{CO}\)) в суміші:

• загальний об’єм (\(\mathit{\!V\,}\)) суміші становить \(44{,}8\) л;
• об’єм чадного газу

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{V}(CO) = \mathit{V}\text{(суміші)} - \mathit{V}(CO_2)};\\[7pt]\mathrm{\mathit{V}(CO) = 44{,}8\ \text{л} - 11{,}2\ \text{л} = 33{,}6\ \text{л}}.\end{gather*}

Об’ємна частка (\(\varphi\)) чадного газу

\begin{gather*}\mathrm{\varphi(CO) = \mathit{V}(CO) : \mathit{V}\text{(суміші)} \cdot 100\, \% = 33{,}6\ \text{л} : 44{,}8\ \text{л} \cdot 100\, \% =} \\[7pt] \mathrm{= 0{,}75 \cdot 100\, \% = 75\, \%}.\end{gather*}

Також можна обчислити об’ємну частку (\(\varphi\)) чадного газу, скориставшись кількостями речовини чадного й вуглекислого газів:

• загальна кількість речовини газів

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{n}(CO, CO_2) = 44{,}8\ \text{л} : 22{,}4\ \text{л/моль} = 2\ \text{моль}};\end{gather*}

• кількість речовини чадного газу

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{n}(CO) = 2\ \text{моль} - 0{,}5\ \text{моль} = 1{,}5\ \text{моль}};\end{gather*}

• об’ємна частка чадного газу (дорівнює його мольній частці, адже за однакових умов молярні об’єми газів однакові)

\begin{gather*}\mathrm{\varphi(CO) = \chi(CO) = 1{,}5\ \text{моль} : 2\ \text{моль} = 0{,}75\ \text{або}\ 75\, \%}.\end{gather*}

Відповідь: 75.

ТЕМА: Загальна хімія. Класифікація хімічних реакцій за кількістю та складом реактантів і продуктів.

Перевірці підлягає вміння аналізувати хімічні рівняння й визначати тип хімічної реакції.

Реакція сполучення – це хімічна реакція, унаслідок якої з кількох речовин утворюється одна складна речовина.

У реакції, рівняння якої

\begin{gather*}\mathrm{NH_3 + HCl = NH_4Cl},\end{gather*}

два реактанти (амоніак \(\mathrm{NH_3}\) і гідроген хлорид \(\mathrm{HCl}\)) сполучаються в один продукт (амоній хлорид \(\mathrm{NH_4Cl}\)).

Відповідь: А.

ТЕМА: Загальна хімія. Будова атома. Нукліди. Протони, нейтрони, електрони.

Перевірці підлягають:

• розуміння будови ядра атома;
• уміння користуватися періодичною таблицею хімічних елементів для визначення кількості протонів і нейтронів у ядрі атома.

Протонне число (\(\mathit{Z}\)) – кількість протонів в атомі, яку визначають за порядковим номером елемента в періодичній таблиці.

Нейтронне число (\(\mathit{N}\)) – кількість нейтронів в атомі, яку обчислюють як різницю між нуклонним числом (\(\mathit{A}\)), зазначеним як верхній лівий індекс у нуклідному символі, і протонним числом (\(\mathit{Z}\)):

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{N} = \mathit{A} - \mathit{Z}}.\end{gather*}

А Порядковий номер Карбону в періодичній таблиці хімічних елементів – \(6\). Тобто в ядрі його атома \(6\) протонів.

У нукліді \(\mathrm{^{14}C}\): \(\mathrm{\mathit{N}(^{14}C) = 14 - 6 = 8}\) (протонів менше, ніж нейтронів).

Б Порядковий номер Оксигену в періодичній таблиці хімічних елементів – \(8\). Тобто в ядрі його атома \(8\) протонів.

У нукліді \(\mathrm{^{16}O}\): \(\mathrm{\mathit{N}(^{16}O) = 16 - 8 = 8}\) (кількість протонів і нейтронів та сама).

В Порядковий номер Хлору в періодичній таблиці хімічних елементів – \(17\). Тобто в його ядрі \(17\) протонів.

У нукліді \(\mathrm{^{37}Cl}\): \(\mathrm{\mathit{N}(^{37}Cl) = 37 - 17 = 20}\) (протонів менше, ніж нейтронів).

Г Порядковий номер Калію в періодичній таблиці хімічних елементів – \(19\). Тобто в його ядрі \(19\) протонів.

У нукліді \(\mathrm{^{39}K}\): \(\mathrm{\mathit{N}(^{39}K) = 39 - 19 = 20}\) (протонів менше, ніж нейтронів).

Відповідь: Б.

ТЕМА: Загальна хімія. Періодичний закон і періодична система хімічних елементів. Зміна властивостей елементів у періодах і групах.

Перевірці підлягає знання закономірностей зміни радіуса атомів й електронегативності хімічних елементів у групах періодичної системи.

У періодичній системі хімічних елементів галогени Флуор (\(\mathrm{F}\)), Хлор (\(\mathrm{Cl}\)), Бром (\(\mathrm{Br}\)) і Йод (\(\mathrm{I}\)) належать до однієї групи. Зі збільшенням протонного числа (зверху вниз) у групі:

• радіус атома збільшується, бо з кожним новим періодом додається новий електронний шар (енергетичний рівень);
• електронегативність зменшується, бо зі збільшенням радіуса атома ядро все слабше притягує валентні електрони (зростає відстань й ефект екранування внутрішніх електронних шарів). Флуор (\(\mathrm{F}\)) має найвищу електронегативність серед галогенів (і решти хімічних елементів також).

Відповідь: А.

ТЕМА: Загальна хімія. Водні розчини електролітів. Водневий показник (\(\mathrm{pH}\)). Кисле, нейтральне й лужне середовище.

Перевірці підлягають:

• розуміння шкали \(\mathrm{pH}\);
• уміння визначати характер середовища розчинів електролітів (кислот і основ).

Значення показника \(\mathrm{pH}\) характеризує концентрацію йонів Гідрогену (\(\mathrm{H^+}\)) у розчині:

• що вища кислотність середовища (більше гідроген-йонів \(\mathrm{H^+}\) у розчині), то нижчим є значення \(\mathrm{pH}\) (\(\mathrm{pH \lt 7}\));
• що вища лужність середовища (більше гідроксид-йонів \(\mathrm{OH^-}\) у розчині), то вищим є значення \(\mathrm{pH}\) (\(\mathrm{pH \gt 7}\)).

Проаналізуймо характер середовища у водному розчині кожної з наведених речовин (за умови однакової кількості речовини й об'єму води).

А Сульфідна кислота (\(\mathrm{H_2S}\)) слабка. Середовище водного розчину гідроген сульфіду слабко кисле (\(\mathrm{pH \lt 7}\)).

Б Етанова (оцтова) кислота (\(\mathrm{CH_3COOH}\)) – слабка карбонова кислота. У її розчині середовище слабко кисле (\(\mathrm{pH \lt 7}\)).

В Нітратна кислота (\(\mathrm{HNO_3}\)) – сильна кислота. У її розчині концентрація гідроген-йонів (\(\mathrm{H^+}\)) найбільша, тому \(\mathrm{pH}\) буде найнижчим (\(\mathrm{pH \lt 7}\)).

Г Амоніак (\(\mathrm{NH_3}\)), розчинившись у воді, утворює гідрат \(\mathrm{NH_3 \cdot H_2O}\), який дисоціює з утворенням гідроксид-йонів \(\mathrm{OH^-}\):

\begin{gather*}\mathrm{NH_3 \cdot H_2O \rightleftarrows NH_4^+ + OH^-}.\end{gather*}

Тому середовище водного розчину амоніаку лужне (\(\mathrm{pH \gt 7}\)).

З-поміж усіх запропонованих варіантів лише водний розчин амоніаку має лужне середовище й найвище значення \(\mathrm{pH}\).

Відповідь: Г.

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

Перевірці підлягають уміння визначати ступені окиснення елементів у простих речовинах і сполуках, відрізняти окисно-відновні реакції від тих, що відбуваються без зміни ступенів окиснення.

Окисно-відновні реакції – це реакції, під час яких змінюються ступені окиснення хімічних елементів.

А У реакції випалювання кальцій карбонату ступені окиснення не змінюються:

\begin{gather*}\mathrm{CaCO_3 = CaO + CO_2\ \text{(реакція розкладання)}}.\end{gather*}

Б Під час гасіння негашеного вапна ступені окиснення залишаються незмінними:

\begin{gather*}\mathrm{CaO + H_2O = Ca(OH)_2\ \text{(реакція сполучення)}}.\end{gather*}

В Під час взаємодії лужного металу (наприклад, натрію \(\mathrm{Na}\)) з водою метал окиснюється від \(0\) до \(+1\), а Гідроген, що був у складі води, відновлюється від \(+1\) до \(0\), унаслідок чого виділяється газ водень (\(\mathrm{H_2}\)):

\begin{gather*}\mathrm{2Na + 2H_2O = 2NaOH + H_2{\uparrow}}.\end{gather*}

Ступені окиснення змінюються, це окисно-відновна реакція.

Г Реакція сильної кислоти з лугом – це реакція нейтралізації між катіонами Гідрогену (\(\mathrm{H^+}\)) й гідроксид-йонами (\(\mathrm{OH^-}\)), яка відбувається без зміни ступенів окиснення елементів:

\begin{gather*}\mathrm{H^+ + OH^- = H_2O}.\end{gather*}

Відповідь: В.