ТЕМА: Неорганічна хімія. Якісні реакції на катіони й аніони. Солі амонію і карбонати.

Перевірці підлягають знання хімічних властивостей солей (зокрема взаємодії солей амонію з лугами й карбонатів із кислотами) і способів виявлення газів.

Проаналізуймо взаємодію кожної речовини з обома реагентами.

Взаємодія у водному розчині з калій гідроксидом за нагрівання

Якщо речовина містить йон амонію \(\mathrm{[NH_4]^+}\), то внаслідок взаємодії з лугом виділяється амоніак (\(\mathrm{NH_3}\)) – газ, який має характерний запах:

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

Цій умові відповідають солі амонію: амоній карбонат (\(\mathrm{(NH_4)_2CO_3}\), варіант Б) й амоній нітрат (\(\mathrm{NH_4NO_3}\), варіант В). Солі Натрію (\(\mathrm{NaNO_3}\) й \(\mathrm{Na_2CO_3}\)) з калій гідроксидом (\(\mathrm{KOH}\)) не реагують.

Взаємодія у водному розчині з етановою кислотою

Якщо речовина містить карбонат-йон, то внаслідок реакції обміну із сильнішою кислотою виділяється газ – карбон(IV) оксид (вуглекислий газ, \(\mathrm{CO_2}\)):

\begin{gather*}\mathrm{CO_3^{2–} + 2H^+ = CO_2{\uparrow} + H_2O}.\end{gather*}

Лише амоній карбонат (\(\mathrm{(NH_4)_2CO_3}\)) водночас містить йон амонію (реагує з лугом із виділенням амоніаку) і карбонат-йон (реагує з кислотою з виділенням вуглекислого газу).

Відповідь: Б.

ТЕМА: Загальна хімія. Хімічна рівновага та умови її зміщення. Принцип Ле Шательє.

Перевірці підлягає вміння застосовувати принцип Ле Шательє для прогнозування напрямку зміщення хімічної рівноваги під впливом різних чинників (концентрації, тиску, температури).

А Каталізатор пришвидшує і пряму, і зворотну реакції однаково, тому він не зміщує хімічної рівноваги, а лише сприяє швидшому її досягненню.

Б Згідно з принципом Ле Шательє, якщо зменшити концентрацію продукту, хімічна рівновага зміщується в бік прямої реакції – тобто в напрямку утворення метанолу, намагаючись компенсувати цю втрату.

В Синтез метанолу із чадного газу й водню є екзотермічним (з виділенням тепла) процесом. Підвищення температури зміщує рівновагу в бік зворотної реакції (розкладання спирту).

Г Пряма реакція синтезу метанолу відбувається зі зменшенням кількості молекул газу (об'єму). Тому зниження тиску змістить рівновагу в бік утворення чадного газу й водню (де об'єм більший), а не метанолу.

Відповідь: Б.

ТЕМА: Загальна хімія. Основні хімічні поняття та явища. Адсорбція, алотропія, амфотерність.

Перевірці підлягають знання фундаментальних хімічних термінів, визначень явищ адсорбції, алотропії та хімічних властивостей речовин (амфотерності).

1 – Б Адсорбція – це поглинання речовини із суміші газів чи розчину поверхневим шаром твердого тіла.

2 – Г Алотропія – це явище існування різних простих речовин одного хімічного елемента.

3 – А Амфотерність – це здатність речовини реагувати і з лугами, і з кислотами.

У варіанті відповіді В описано ізотопи, а у варіанті Д – ізомери.

Відповідь: 1-Б, 2-Г, 3-А.

ТЕМА: Органічна хімія. Оксигеновмісні органічні сполуки. Карбонові кислоти, спирти та альдегіди. Генетичний зв'язок між класами органічних сполук.

Перевірці підлягають:

• знання будови й хімічних властивостей органічних речовин (насичених і ненасичених карбонових кислот, спиртів, альдегіди);
• уміння розпізнавати функціональні групи й продукти їх окиснення.

1 – В Ненасичений характер мають речовини А і В (олеїнова кислота \(\mathrm{C_{17}H_{33}COOH}\) містить один подвійний зв'язок, а лінолева кислота \(\mathrm{C_{17}H_{31}COOH}\) – два, тобто обидві ненасичені).

2 – А Карбоксильну групу \(\mathrm{{-}COOH}\) містять речовини В й А, які належать до вищих карбонових кислот.

3 – Г Частковим окисненням спирту Б можна добути речовину Г – альдегід \(\mathrm{C_{17}H_{35}CHO}\).

Відповідь: 1-В, 2-А, 3-Г.

Перевірці підлягають уміння визначати склад речовини за структурною формулою та обчислювати її відносну молекулярну масу.

Визначмо загальну кількість атомів кожного хімічного елемента в молекулі за її структурною формулою:

Карбон (\(\mathrm{C}\)): бензенове кільце містить \(6\) атомів Карбону, а група \(\mathrm{{-}CH_2OH}\) – ще \(1\) атом. Загалом \(7\) атомів Карбону.

Гідроген (\(\mathrm{H}\)): у бензеновому кільці залишилося \(4\) атоми \(\mathrm{H}\) (на місці двох замісників), у групі \(\mathrm{{-}CH_2OH}\) – \(3\) атоми \(\mathrm{H}\), у гідроксильній групі \(\mathrm{{-}OH}\) – \(1\) атом \(\mathrm{H}\). Загалом \(8\) атомів Гідрогену.

Оксиген (\(\mathrm{O}\)): група \(\mathrm{{-}CH_2OH}\) містить \(1\) атом \(\mathrm{O}\), і фенольна група \(\mathrm{{-}OH}\) містить \(1\) атом \(\mathrm{O}\). Загалом: \(2\) атоми Оксигену.

Молекулярна формула сполуки: \(\mathrm{C_7H_8O_2}\).

Обчислімо відносну молекулярну масу (\(\mathrm{\mathit{M}_r}\)). Використаймо значення відносних атомних мас хімічних елементів (з округленням до одиниць): \(\mathrm{\mathit{A}_r(C) = 12}\), \(\mathrm{\mathit{A}_r(H) = 1}\), \(\mathrm{\mathit{A}_r(O) = 16}\).

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{M}_r(C_7H_8O_2) = 7\mathit{A}_r(C) + 8\mathit{A}_r(H) +2\mathit{A}_r(O) = 7 \cdot 12 + 8 \cdot 1 + 2 \cdot 16 = 124}.\end{gather*}

Відповідь: 124.

ТЕМА: Загальна й неорганічна хімія. Хімічні реакції. Обчислення за хімічними рівняннями маси продукту реакції з урахуванням масової частки виходу (або втрат).

Перевірці підлягають уміння виявляти надлишок чи нестачу реактантів, обчислювати масу продукту реакції, зважаючи на виробничі втрати або вихід продукту від теоретичного.

Запишімо рівняння реакції горіння магнію в кисні:

\begin{gather*}\mathrm{2Mg + O_2 = 2MgO}.\end{gather*}

Обчислімо кількості речовини реактантів.

Кількість речовини (\(\mathit{n}\)) магнію (\(\mathrm{Mg}\)):

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{n}(Mg) = \mathit{m}(Mg) : \mathit{M}(Mg)},\\[7pt]\mathrm{\mathit{n}(Mg) = 4{,}8\ \text{г} : 24\ \text{г/моль} = 0{,}2\ \text{моль}}.\end{gather*}

Кількість речовини (\(\mathit{n}\)) кисню (\(\mathrm{O_2}\)) за нормальних умов:

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{n}(O_2) = \mathit{V}(O_2) : \mathit{V}_m = 4{,}48\ \text{л} : 22{,}4\ \text{л/моль} = 0{,}2\ \text{моль}}.\end{gather*}

Визначмо речовину, яка перебуває в надлишку.

Згідно з рівнянням реакції, на окиснення магнію кількістю речовини \(2\) моль витрачається кисень кількістю речовини \(1\) моль.

Отже, для повного окиснення магнію кількістю речовини \(0{,}2\) моль треба витратити вдвічі менше кисню – \(0{,}1\) моль.

Це менше, ніж зазначено в умові, тобто кисень у надлишку, тому кількість продукту реакції обчислімо за кількістю магнію, який витратиться повністю.

За рівнянням реакції з магнію кількістю речовини \(0{,}2\) моль утворюється стільки само магній оксиду (тобто співвідношення \(1 : 1\)).

Отже,

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{n}_\text{теор.}(MgO) = \mathit{n}(Mg) = 0{,}2\ \text{моль}}.\end{gather*}

Молярна маса магній оксиду:

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{M}(MgO) = \mathit{M}(Mg) + \mathit{M}(O) = 24\ \text{г/моль} + 16\ \text{г/моль} = 40\ \text{г/моль}}.\end{gather*}

Теоретична маса магній оксиду:

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{m}_\text{теор.}(MgO) = \mathit{n}(MgO)\mathit{M}(MgO) = 0{,}2\ \text{моль} \cdot 40\ \text{г/моль} = 8\ \text{г}}.\end{gather*}

Обчислімо практичну масу продукту, зваживши на виробничі втрати (\(25\, \%\)). Вихід продукту від теоретичного:

\begin{gather*}\mathrm{\eta(MgO) = 100\, \% − 25\, \% = 75\, \%}.\end{gather*}

Практична маса магній оксиду:

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{m}_\text{практ.}(MgO) = \eta(MgO)\mathit{m}_\text{теор.}(MgO) = 0{,}75 \cdot 8\ \text{г} = 6\ \text{г}}.\end{gather*}

Відповідь: 6.

ТЕМА: Загальна хімія. Розчини. Масова частка розчиненої речовини.

Перевірці підлягає вміння здійснювати розрахунки за співвідношенням мас складників розчину.

Визначмо масові співвідношення складників розчину. За умовою задачі відношення маси (\(m\)) пропанолу (\(\mathrm{C_3H_7OH}\)) до маси (\(m\)) води (\(\mathrm{H_2O}\)) становить \(7 : 11\). Позначмо частину маси \(x\). Тоді маса пропанолу \(7x\), а маса води – \(11x\). Разом – \(18x\).

Загальна маса розчину дорівнює сумі мас пропанолу й води:

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{m}\text{(розчину)} = \mathit{m}(C_3H_7OH) + \mathit{m}(H_2O)},\\[7pt]\mathrm{7\mathit{x} + 11\mathit{x} = 180\ \text{г}},\\[7pt]\mathrm{\mathit{x} = 10\ \text{г}}.\end{gather*}

Обчислімо масу пропанолу в розчині:

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{m}(C_3H_7OH) = 7\mathit{x} = 7 \cdot 10\ \text{г} = 70\ \text{г}}.\end{gather*}

Відповідь: 70.

ТЕМА: Загальна хімія. Розчини. Масова частка розчиненої речовини. Змішування розчинів.

Перевірці підлягає вміння виконувати розрахунки на змішування розчинів із різною масовою часткою речовини з використанням пропорцій і рівнянь матеріального балансу.

1. Співвідношення мас розчинів:

\begin{gather*}m_1 : m_2 = 2 : 1.\end{gather*}

Для зручності візьмімо:

\begin{gather*}m_1 = 2\ \text{кг},\quad m_2 = 1\ \text{кг}.\end{gather*}

2. Масові частки:

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{w}_1(NaCl) = 0{,}3},\\[7pt]\mathrm{\mathit{w}_2(NaCl) = 0{,}15}.\end{gather*}

3. Маса солі в кожному розчині:

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{m}_1(NaCl) = \mathit{m}_1\text{(розчину)}\mathit{w}_1(NaCl) = 2\ \text{кг} \cdot 0{,}3 = 0{,}6\ \text{кг}},\\[7pt]\mathrm{\mathit{m}_2(NaCl) = \mathit{m}_2\text{(розчину)}\mathit{w}_2 = 1\ \text{кг} \cdot 0{,}15 = 0{,}15\ \text{кг}}.\end{gather*}

4. Загальна маса солі та розчину:

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{m}_1(NaCl) + \mathit{m}_2(NaCl) = 0{,}6\ \text{кг} + 0{,}15\ \text{кг} = 0{,}75\ \text{кг}},\\[7pt]\mathrm{\mathit{m}_1\text{(розчину)} + \mathit{m}_2\text{(розчину)} = 2\ \text{кг} + 1\ \text{кг} = 3\ \text{кг}}.\end{gather*}

5. Масова частка солі в новому розчині:

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{w}_3(NaCl) = (\mathit{m}_1(NaCl) + \mathit{m}_2(NaCl)) : (\mathit{m}_1\text{(розчину)} + \mathit{m}_2\text{(розчину)})},\\[7pt] \mathrm{\mathit{w}_3(NaCl) = 0{,}75\ \text{кг} : 3\ \text{кг} = 0{,}25\ \text{або}\ 25\, \%}.\end{gather*}

Відповідь: 25.

ТЕМА: Загальна й неорганічна хімія. Основні поняття хімії. Будова речовин. Прості речовини. Неметали.

Перевірці підлягає знання складу й будови молекул поширених простих речовин за звичайних умов.

А Молекула азоту (\(\mathrm{N_2}\)) за звичайних умов (\(20\)–\(25\) °C і нормального атмосферного тиску) двоатомна – складається з двох атомів Нітрогену, сполучених міцним потрійним ковалентним зв'язком.

Б Молекула озону (\(\mathrm{O_3}\)) триатомна.

В Гелій (\(\mathrm{He}\)) – інертний газ, який складається з атомів Гелію.

Г Графіт (\(\mathrm{C}\)) – тверда речовина, алотропна модифікація Карбону, яка має атомні кристалічні ґратки.

Правильна відповідь: А.