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.

ТЕМА: Загальна хімія. Хімічний зв'язок. Водневий зв'язок.

Перевірці підлягають:

• розуміння причин утворення водневого зв'язку між молекулами;
• уміння розпізнавати речовини, між молекулами яких утворюються водневі зв'язки.

Водневий зв'язок – особливий вид між- або внутрішньомолекулярної взаємодії, виникає між атомом Гідрогену, ковалентно зв'язаним з атомом електронегативного елемента (найчастіше \(\mathrm{F}\), \(\mathrm{O}\), \(\mathrm{N}\)), й іншим атомом із високою електронегативністю й неподіленою електронною парою.

З-поміж запропонованих варіантів лише в молекулі води (\(\mathrm{H_2O}\)) атоми Гідрогену сполучені з атомом Оксигену, який має дуже високу електронегативність, що зумовлює утворення міцних водневих зв'язків між сусідніми молекулами води.

У молекулах водню (\(\mathrm{H_2}\)), метану (\(\mathrm{CH_4}\)) й етену (\(\mathrm{C_2H_4}\)) умов для утворення водневого зв’язку немає, тому між їхніми молекулами діють лише слабкі сили міжмолекулярного притягання.

Відповідь: В.

ТЕМА: Загальна хімія. Методи розділення сумішей. Фільтрування.

Перевірці підлягає знання основних способів розділення неоднорідних сумішей.

Фільтрат – рідина (розчин), що проходить крізь фільтрувальний матеріал (фільтр) під час фільтрування. У цьому прикладі фільтратом є водний розчин кухонної солі.

Осад (або залишок на фільтрі) – це нерозчинна речовина, що затрималася на фільтрувальному папері (у цьому прикладі – пісок).

Фільтрувальна скляна лійка й сама суспензія не є фільтратом.

Відповідь: Г.

ТЕМА: Органічна хімія. Оксигеновмісні органічні сполуки. Карбонові кислоти. Жири. Мило.

Перевірці підлягають знання складу твердого й рідкого мила.

Мила – це солі вищих карбонових кислот.

Тверде мило утворюється тоді, коли солі містять катіони Натрію, рідке – катіони Калію.

Б Натрій гідроксид (\(\mathrm{NaOH}\)) реагує зі стеариновою кислотою (\(\mathrm{C_{17}H_{35}COOH}\)), утворюючи натрій стеарат – тверде мило:

\begin{gather*}\mathrm{NaOH + C_{17}H_{35}COOH = C_{17}H_{35}COONa + H_2O}.\end{gather*}

В Калій гідроксид (\(\mathrm{KOH}\)) реагує з пальмітиновою кислотою (\(\mathrm{C_{15}H_{31}COOH}\)), утворюючи калій пальмітат (\(\mathrm{C_{15}H_{31}COOK}\)) – рідке мило:

\begin{gather*}\mathrm{KOH + C_{15}H_{31}COOH = C_{15}H_{31}COOK + H_2O}.\end{gather*}

А й Г Хлориди Натрію і Калію – солі сильної кислоти, зі слабкою етановою (оцтовою) кислотою не реагують.

Відповідь: Б.

ТЕМА: Загальна хімія. Хімічна формула. Органічна хімія. Будова молекул органічних сполук.

Перевірці підлягають:

• знання формул органічних сполук;
• уміння визначати загальну кількість атомів у молекулі речовини за хімічною формулою.

Порівняймо склад молекул органічних речовин, про які йдеться в завданні.

Відповідь: А.

ТЕМА: Органічна хімія. Оксигеновмісні органічні сполуки. Багатоатомні спирти. Гліцерол. Якісні реакції в органічній хімії.

Перевірці підлягають:

• знання якісних реакцій на багатоатомні спирти;
• уміння розпізнавати багатоатомні спирти за допомогою купрум(II) гідроксиду.

Після розчинення мідного купоросу (\(\mathrm{CuSO_4 \cdot 5H_2O}\)) утворюється водний розчин купрум(ІІ) сульфату (\(\mathrm{CuSO_4}\)). Унаслідок взаємодії купрум(ІІ) сульфату з лугом у розчині утворюється блакитний драглистий осад купрум(II) гідроксиду (\(\mathrm{Cu(OH)_2}\)):

\begin{gather*}\mathrm{CuSO_4 + 2NaOH = Cu(OH)_2{\downarrow} + Na_2SO_4}.\end{gather*}

Купрум(II) гідроксид (\(\mathrm{Cu(OH)_2}\)) є реактивом на багатоатомні спирти (зокрема на гліцерол) й альдегіди (за нагрівання).

Унаслідок додавання гліцеролу, формула якого \(\mathrm{CH_2(OH)CH(OH)CH_2(OH)}\), до свіжоосадженого купрум(ІІ) гідроксиду (\(\mathrm{Cu(OH)_2}\)) осад розчиняється й утворюється яскраво-синій розчин.

З етанолом (одноатомним спиртом, \(\mathrm{C_2H_5OH}\)), етеном (алкеном, \(\mathrm{C_2H_4}\)) або бензеном (ареном, \(\mathrm{C_6H_6}\)) реакція не відбувається.

Відповідь: Г.