ТЕМА: Загальна й неорганічна хімія. Хімічні властивості водню та кисню. Стехіометричні розрахунки за хімічними рівняннями.

Перевірці підлягає вміння складати рівняння реакцій горіння водню й обчислювати за хімічним рівнянням об'єм газу за масою продукту реакції.

Запишімо рівняння реакції водню з киснем:

\(\mathrm{2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O}\)

Обчислімо кількість речовини води, що утворилася:

\(\mathrm{\mathit{M}(H_2O) = 18\ \text{г/моль}}\);

\(\mathrm{\mathit{n}(H_2O) = \mathit{m}(H_2O) : \mathit{M}(H_2O) = 90\ \text{г} : 18\ \text{г/моль} = 5\ \text{моль}}\)

Згідно з рівнянням реакції:

\(\mathrm{\mathit{n}(O_2) = 0{,}5\mathit{n}(H_2O) = 2{,}5\, \text{моль}}\)

Обчислімо об’єм кисню за нормальних умов:

\(\mathrm{\mathit{V}_m(O_2 ) = 22{,}4\ \text{л/моль}}\);

\(\mathrm{\mathit{V}(O_2) = \mathit{n}(O_2) \cdot \mathit{V}_m(O_2) = 2{,}5\ \text{моль} \cdot 22{,}4\ \text{л/моль} = 56\ \text{л}}\)

Правильна відповідь: 56.

ТЕМА: Загальна й неорганічна хімія. Горіння чадного газу. Стехіометричні обчислення за газовими законами.

Перевірці підлягають уміння складати рівняння реакції окиснення чадного газу, використовувати закон об’ємних відношень газів (закон Гей-Люссака) й визначати складники газових сумішей після реакції.

Запишімо рівняння реакції горіння чадного газу (карбон(II) оксиду):

\(\mathrm{2CO + O_2 → 2CO_2}\)

Нехай у початковій суміші об’єм \(\mathrm{CO}\) дорівнює \(3x\), а об’єм кисню \(\mathrm{O_2}\) – \(2x\) (відповідно до заданого відношення об’ємів \(\mathrm{\mathit{V}(CO) : \mathit{V}(O_2) = 3 : 2}\)).

Згідно з рівнянням реакції:

\(\mathrm{\mathit{V}(CO) = 2\mathit{V}(O_2)}\)

Тобто

прореагує чадного газу (\(\mathrm{CO}\)) – \(3x\) об’ємів;

витратиться кисню (\(\mathrm{O_2}\)) – \(1{,}5x\) об’ємів;

утвориться вуглекислого газу (\(\mathrm{CO_2}\)) – \(3x\) об’ємів.

Визначмо залишок і склад кінцевої газової суміші після реакції.

Об’єм, кисню, що не прореагував і залишився в суміші:

\(\mathrm{\mathit{V}(O_2\ \text{зал.}) = 2\mathit{x}-1{,}5\mathit{x} = 0{,}5\mathit{x}}\)

Об’єм вуглекислого газу, що утворився:

\(\mathrm{\mathit{V}(CO_2) = 3\mathit{x}}\)

За умовою загальний об’єм кінцевої газової суміші (вуглекислого газу й залишкового кисню) дорівнює \(14\) л:

\(3x + 0{,}5x = 14\ \text{л}\);

\(3{,}5x = 14\ \text{л}\);

\(x = 4\ \text{л}\)

Обчислімо початковий об’єм кисню \(\mathrm{\mathit{V}(O_2)}\), який дорівнює \(2x\):

\(\mathrm{\mathit{V}(O_2) = 2 \cdot 4\ \text{л} = 8\ \text{л}}\)

Правильна відповідь: 8.

ТЕМА: Загальна й неорганічна хімія. Прості та складні речовини.

Перевірці підлягає знання основних понять хімії (проста речовина, складна речовина, суміш).

Правильна відповідь: В.

ТЕМА: Загальна й неорганічна хімія. Періодичний закон і періодична система хімічних елементів. Будова атома.

Перевірці підлягає знання періодичної зміни властивостей елементів у групах (електронегативність, радіус атома, будова електронної оболонки, валентні можливості).

А Електронегативність Карбону менша, ніж електронегативність Силіцію – неправильне твердження. Карбон розташований вище за Силіцій у \(14\) групі. Зі збільшенням заряду ядра в групі електронегативність зменшується, тобто в Карбону вона більша, ніж у Силіцію.

Б В атомах Карбону й Силіцію однакова загальна кількість електронів – неправильне твердження. Карбон має порядковий номер \(6\) (\(6\) електронів), а Силіцій – \(14\) (\(14\) електронів).

В Карбон, як і Силіцій, утворює з Гідрогеном сполуку складу \(\mathrm{EH_4}\) – правильне твердження. Обидва хімічні елементи належать до \(14\) групи, виявляють вищу валентність IV (\(14-10=4\)) й утворюють леткі сполуки з Гідрогеном складу \(\mathrm{CH_4}\) (метан) і \(\mathrm{SiH_4}\) (силан).

Г Радіус атома Карбону більший, ніж радіус атома Силіцію – неправильне твердження. Насправді Силіцій має на один електронний шар більше, ніж Карбон, тому радіус атома Силіцію більший.

Правильна відповідь: В.

ТЕМА: Загальна хімія. Фізичні властивості води та льоду. Агрегатні стани речовини.

Перевірці підлягає знання аномальних властивостей води, зміни густини та об’єму під час плавлення, а також будови водневих зв’язків у різних агрегатних станах.

А Об’єм рідини став більшим за об’єм льоду – неправильне твердження. Оскільки густина води (\(\rho=0{,}998\ \text{г/см}^3\)) більша за густину льоду (\(\rho=0{,}917\ \text{г/см}^3\)), за однакової маси об’єм рідини (\(V=m : \rho\)) стає меншим, а не більшим.

Б Збільшилася середня відстань між молекулами речовини – неправильне твердження. У кристалічних ґратках льоду відстань між молекулами більша, ніж у воді внаслідок жорсткої сітки водневих зв’язків. Під час плавлення структура частково руйнується, молекули зближуються, тому густина зростає, а середня відстань між ними зменшується.

В Зменшилася кількість водневих зв’язків між молекулами речовини – правильне твердження. У льоду кожна молекула утворює стабільну мережу водневих зв’язків. Унаслідок переходу в рідкий стан частина водневих зв’язків руйнується й перерозподіляється тепловим рухом, що спричиняє зменшення їхньої ефективної кількості в структурі води порівняно з кристалом льоду.

Г Маса рідини стала меншою за масу льоду – неправильне твердження. Маса речовини під час фазового переходу залишається сталою (закон збереження маси).

Правильна відповідь: В.

ТЕМА: Загальна й неорганічна хімія. Водневий показник (\(\mathrm{pH}\) розчинів). Кисле, основне й нейтральне середовища.

Перевірці підлягає вміння порівнювати значення \(\mathrm{pH}\) розчинів електролітів (сильних і слабких кислот, солей, що зазнають гідролізу) за однакової концентрації.

Менше значення \(\mathrm{pH}\) відповідає кислішій реакції середовища (найвищій концентрації йонів Гідрогену \(\mathrm{H^+}\)).

А Сульфатна кислота (\(\mathrm{H_2SO_4}\)) є сильною двоосновною кислотою, яка повністю дисоціює у водному розчині з утворенням великої кількості гідроген-йонів (\(\mathrm{H^+}\)). Концентрація гідроген-йонів (\(\mathrm{H^+}\)) висока, тому \(\mathrm{pH}\) значно менший за \(7\) (найнижчий серед усіх варіантів).

Б Натрій етаноат (\(\mathrm{CH_3COONa}\)) – сіль слабкої етанової кислоти (\(\mathrm{CH_3COOH}\)) і сильної основи – натрій гідроксиду (\(\mathrm{NaOH}\)). Водний розчин натрій етаноату має лужне середовище внаслідок гідролізу за аніоном (\(\mathrm{pH\gt7}\)).

В Етанова кислота (\(\mathrm{CH_3COOH}\)) слабка, тому концентрація гідроген-йонів (\(\mathrm{H^+}\)) значно менша, ніж у сильній сульфатній кислоті за такої самої концентрації, а \(\mathrm{pH}\) вищий.

Г Натрій сульфат (\(\mathrm{Na_2SO_4}\)) – середня сіль, утворена сильною сульфатною кислотою (\(\mathrm{H_2SO_4}\)) і сильною основою – натрій гідроксидом (\(\mathrm{NaOH}\)). Водний розчин натрій сульфату має нейтральне середовище (\(\mathrm{pH\approx7}\)).

Правильна відповідь: А.

ТЕМА: Загальна хімія. Органічна хімія. Дисперсні системи. Розчини. Бензен. Гліцерол.

Перевірці підлягає знання класифікації дисперсних систем і розчинності органічних речовин у воді (утворення істинних розчинів, емульсій чи суспензій).

Гліцерол – багатоатомний спирт, який змішується з водою у будь-яких співвідношеннях, утворюючи істинний розчин.

Бензен не розчиняється у воді та не змішується з нею (має меншу густину й утворює шар органічної рідини зверху). Якщо додати до води кілька крапель бензену й добре перемішати, утворюється двофазна дисперсна система з рідким дисперсійним середовищем і рідкою дисперсною фазою – емульсія.

Правильна відповідь: В.

ТЕМА: Загальна й неорганічна хімія. Окисно-відновні реакції.

Перевірці підлягають:

• знання окисних властивостей сполук Мангану(VII);
• уміння добирати відновні агенти (зокрема солі сульфітної кислоти) для відновлення сполук Мангану в розчині.

У калій перманганаті (\(\mathrm{KMnO_4}\)) Манган перебуває в найвищому ступені окиснення \(+7\) і виявляє сильні окисні властивості.

Щоб відновити Манган із водного розчину калій перманганату, потрібна речовина-відновник. З-поміж запропонованих солей Натрію і Калію лише натрій сульфіт (\(\mathrm{Na_2SO_3}\)) містить Сульфур у проміжному ступені окиснення \(+4\). Тому натрій сульфіт (\(\mathrm{Na_2SO_3}\)) легко окиснюється до натрій сульфату (\(\mathrm{Na_2SO_4}\)), у якому Сульфур має ступінь окиснення \(+6\). Тобто натрій сульфіт (\(\mathrm{Na_2SO_3}\)) відновлює Манган зі ступенем окиснення \(+7\) до його нижчих ступенів окиснення \(+4\) або \(+2\) (\(\mathrm{MnO_2}\) у нейтральному середовищі або \(\mathrm{Mn^{2+}}\) у кислому).

В інших запропонованих солях Карбон, Фосфор і Нітроген мають найвищий ступінь окиснення і не виявляють відновних властивостей.

Правильна відповідь: Г.

ТЕМА: Загальна хімія. Хімічна рівновага. Термохімічні рівняння. Принцип Ле Шательє.

Перевірці підлягають уміння аналізувати термохімічні рівняння оборотних реакцій, визначати тепловий ефект (ендо- чи екзотермічність) і прогнозувати зміщення хімічної рівноваги під дією зовнішніх чинників (тиску, температури).

А Утворення амоніаку – ендотермічна реакція. Це – неправильне твердження. Значення теплового ефекту становить \(\Delta H=-92\) кДж, що відповідає виділенню теплоти. Отже, це екзотермічна реакція.

Б Швидкість утворення амоніаку дорівнює швидкості його розкладання – правильне твердження. За визначенням стану хімічної рівноваги в оборотній системі, швидкість прямої реакції (утворення амоніаку) дорівнює швидкості зворотної реакції (його розкладання).

В Унаслідок підвищення тиску зменшиться вміст амоніаку в рівноважній суміші. Це – неправильне твердження. Згідно з принципом Ле Шательє, підвищення тиску зміщує рівновагу в бік меншого об’єму газів (праворуч, де утворюється амоніак кількістю речовини \(2\) моль газів замість азоту і водню загальною кількістю речовини \(4\) моль ліворуч). Тому вміст амоніаку збільшиться.

Г Унаслідок збільшення температури збільшиться вміст амоніаку в рівноважній суміші. Це – неправильне твердження. Пряма реакція є екзотермічною (\(\Delta H\lt0\)). Збільшення температури зміщує рівновагу в бік ендотермічної реакції (зворотної), через що вміст амоніаку зменшиться.

Правильна відповідь: Б.