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.

ТЕМА: Загальна й неорганічна хімія. Будова атома. Нукліди й ізотопи.

Перевірці підлягають:

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

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

Кількість електронів в електронній оболонці атома дорівнює кількості протонів у його ядрі – протонному числу (\(Z\)).

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

\(N=A-Z\).

У молекулі \(\mathrm{{^1H}{^2H}}\) протонів більше, ніж нейтронів.

Правильна відповідь​: В.

ТЕМА: Загальна й неорганічна хімія. Хімічний зв'язок.

Перевірці підлягають знання видів хімічного зв'язку й уміння визначати їх за формулами речовин.

Правильна відповідь: А.

ТЕМА: Загальна й неорганічна хімія. Методи розділення сумішей.

Перевірці підлягає знання лабораторного обладнання й способів розділення неоднорідних сумішей (відстоювання за допомогою ділильної лійки).

Розділення рідин у ділильній лійці ґрунтується на тому, що дві рідини, які не розчиняються одна в одній, утворюють гетерогенну систему й поступово розшаровуються під дією сили тяжіння: шар із більшою густиною опускається, а шар із меншою густиною залишається зверху. Оскільки рідини не розчиняються одна в одній, межа поділу між шарами чітко зберігається, і це дає змогу послідовно спускати нижній шар через кран лійки, залишаючи верхній у лійці.

Правильна відповідь​: Г.

ТЕМА: Загальна й неорганічна хімія. Електролітична дисоціація. Вплив температури на хімічну рівновагу.

Перевірці підлягають:

• розуміння сутності електролітичної дисоціації води, її теплового ефекту;
• уміння застосовувати принцип Ле Шательє до рівноважних процесів.

I. З підвищенням температури кількість аніонів \(\mathrm{OH^-}\) у воді збільшується.

Ступінь дисоціації води зростає під час нагрівання, рівновага зміщується в бік утворення йонів, тобто зростає концентрація і гідроген-йонів \(\mathrm{H^+}\), і гідроксид-йонів \(\mathrm{OH^-}\).

Це – правильне твердження.

II. Електролітична дисоціація води – екзотермічний процес.

З підвищенням температури ступінь дисоціації збільшується. Згідно з принципом Ле Шательє, рівновага зміщується в бік ендотермічної (з поглинанням тепла) реакції. Отже, сама дисоціація супроводжується поглинанням тепла, тобто вона є ендотермічним, а не екзотермічним процесом.

Правильна відповідь: А.

ТЕМА: Загальна й неорганічна хімія. Хімічна рівновага. Вплив температури й тиску на хімічну рівновагу.

Перевірці підлягає розуміння сутності хімічної рівноваги, умов її зміщення (за принципом Ле Шательє) залежно від зміни тиску й температури для ендотермічних й екзотермічних процесів.

Для цієї рівноважної реакції

\(\mathrm{CO_2\ \text{(г)}+C\ \text{(т)}\rightleftarrows 2CO\ \text{(г)}}\), \(\Delta H\gt0\)

залежність об’ємної частки (\(\mathrm{CO}\)) від тиску зумовлено зміною кількості молекул газів і тепловим ефектом реакції.

Вплив тиску

У лівій частині рівняння кількість речовини вуглекислого газу (\(\mathrm{CO_2}\)) становить \(1\) моль, а в правій – кількість речовини чадного газу (\(\mathrm{CO}\)) дорівнює \(2\) моль.

З підвищенням тиску рівновага зміщується в бік меншої кількості газів, тобто вліво (у бік реактантів), тому об'ємна частка карбон(II) оксиду (\(\mathrm{CO}\)) має зменшуватися з підвищенням тиску (криві на графіках повинні опускатися зліва направо). Цій умові відповідають графіки Б й В.

Вплив температури

Пряма реакція є ендотермічною (\(\Delta H\gt0\)), з підвищенням температури рівновага зміщується в бік утворення продуктів (управо).

Отже, за вищої температури (\(727\) °С) об'ємна частка чадного газу (\(\mathrm{CO}\)) має бути вищою, ніж за нижчої (\(627\) °С), тобто крива для \(727\) °С має бути розташована вище за криву для \(627\) °С. Цій умові відповідає лише графік В.

Правильна відповідь: В.