ТЕМА: Органічна хімія. Вуглеводні й нітрогеновмісні органічні сполуки. Хімічні реакції в органічній хімії.

Перевірці підлягає знання основних типів хімічних реакцій в органічній хімії та їхніх продуктів.

1 – А Під час каталітичної ізомеризації гексану (\(\mathrm{C_6H_{14}}\)) утворюються його розгалужені ізомери, зокрема 2,3-диметилбутан.

2 – Г Унаслідок відновлення нітробензену (\(\mathrm{C_6H_5NO_2}\)) воднем (\(\mathrm{H_2}\)) утворюється анілін (\(\mathrm{C_6H_5NH_2}\)):

\(\mathrm{C_6H_5NO_2 + 3H_2 \rightarrow C_6H_5NH_2 + 2H_2O}\)

3 – В Продуктом тримеризації етину (\(\mathrm{C_2H_2}\)) над активованим вугіллям за високої температури є бензен (\(\mathrm{C_6H_6}\)):

\(\mathrm{3C_2H_2 \rightarrow C_6H_6}\)

Правильна відповідь: 1 – А; 2 – Г; 3 – В.

ТЕМА: Загальна й неорганічна хімія. Класифікація хімічних реакцій. Прості та складні речовини.

Перевірці підлягає вміння складати рівняння хімічних реакцій і визначати якісний склад і кількість продуктів реакції.

1 – А Взаємодія цинку з хлоридною кислотою:

\(\mathrm{Zn + 2HCl = ZnCl_2 + H_2\!\uparrow}\)

Продукти реакції: \(\mathrm{ZnCl_2}\) – складна речовина, \(\mathrm{H_2}\) – проста речовина.

2 – Г Горіння карбон(ІІ) оксиду (\(\mathrm{CO}\)):

\(\mathrm{2CO + O_2 = 2CO_2}\)

Продукт реакції: карбон(IV) оксид (\(\mathrm{CO_2}\)) – складна речовина.

3 – Б Розкладання магній гідроксиду (\(\mathrm{Mg(OH)_2}\)):

\(\mathrm{Mg(OH)_2 = MgO + H_2O}\)

Продукти реакції: магній оксид (\(\mathrm{MgO}\)), вода (\(\mathrm{H_2O}\)) – складні речовини.

В Перетворення графіту (\(\mathrm{C}\)) на алмаз (\(\mathrm{C}\)):

\(\mathrm{C\ \text{(графіт)} \rightarrow C\ \text{(алмаз)}}\)

Продукт: \(\mathrm{C}\) (алмаз) – проста речовина (інша алотропна модифікація Карбону).

Д Електроліз води (\(\mathrm{H_2O}\)) постійним електричним струмом:

\(\mathrm{2H_2O = 2H_2\!\uparrow +\ O_2\!\uparrow}\)

Продукти реакції: водень (\(\mathrm{H_2}\)), кисень (\(\mathrm{O_2}\)) – прості речовини.

Правильна відповідь: 1 – А; 2 – Г; 3 – Б.

ТЕМА: Загальна хімія. Стехіометричні розрахунки. Газові суміші, середня молярна маса суміші газів.

Перевірці підлягають уміння визначати об'ємні частки газів за діаграмою, обчислювати середню молярну масу суміші газів, масові частки складників суміші газів.

1

Об'ємні частки газів у суміші:

\(\mathrm{\varphi(N_2) = 25\, \% = 0{,}25}\);

\(\mathrm{\varphi(C_2H_4) = 50\, \% = 0{,}5}\);

\(\mathrm{\varphi(CO) = 25\, \% = 0{,}25}\).

Молярні маси речовин:

\(\mathrm{\mathit{M}(N_2) = \mathit{M}(C_2H_4) = \mathit{M}(CO) = 28}\) г/моль

Оскільки молярні маси газів однакові, такою самою буде середня молярна маса суміші.

Або:

\(M\text{(середня)} = \varphi_1M_1 + \varphi_2M_2 + \varphi_3M_3\);

\(M\text{(середня)} = 0{,}25 \cdot 28\ \text{г/моль} + 0{,}5 \cdot 28\ \text{г/моль} + 0{,}25 \cdot 28\ \text{г/моль} = 28\ \text{г/моль}\)

Правильна відповідь: 28.

2

Середня молярна маса суміші дорівнює молярній масі кожного складника (\(28\) г/моль), тому масові частки чисельно збігаються з мольними (об’ємними).

Для етену:

\(\mathrm{\mathit{w}(C_2H_4) = \varphi(C_2H_4) = 50\, \%}\)

Правильна відповідь: 50.

ТЕМА: Загальна хімія. Розчини. Розчинність твердих речовин за певної температури.

Перевірці підлягає вміння тлумачити криві розчинності речовин, обчислювати масу насиченого розчину за масою розчинника.

За графіком визначимо розчинність рубідій нітрату за \(\mathbf{60\, ^\circ C}\): у воді масою \(100\) г розчиняється сіль масою \(\mathbf{200\ \text{г}}\).

\(\text{Маса розчину} = 200\ \text{г солі} + 100\ \text{г води} = 300\ \text{г розчину}\)

Обчислімо масу насиченого розчину для води масою \(90\) г. Маємо пропорцію:

\(100\) г води – \(300\) г розчину

\(90\) г води – \(x\) г розчину

Обчислімо:

\(x = (90\ \text{г} \cdot 300\ \text{г}) : 100\ \text{г} = \mathbf{270}\ \textbf{г}\)

Правильна відповідь: 270.

ТЕМА: Органічна хімія. Оксигеновмісні органічні сполуки. Спирти. Гідратація етену. Стехіометричні розрахунки з використанням виходу продукту реакції.

Перевірці підлягають уміння складати рівняння реакції гідратації етену, обчислювати кількість речовини за об'ємом газу та масу продукту реакції за практичним виходом.

Рівняння реакції гідратації:

\(\mathrm{C_2H_4 + H_2O \rightarrow C_2H_5OH}\)

Кількість речовини етену:

\(\mathrm{\mathit{n}(C_2H_4) = \mathit{V}(C_2H_4) : \mathit{V}_m(C_2H_4) = 112\ \text{л} : 22{,}4\ \text{л/моль} = 5\ \text{моль}}\)

Теоретична кількість і маса етанолу:

За рівнянням реакції \(1\) моль \(\mathrm{C_2H_4 \rightarrow 1\ \text{моль}\ C_2H_5OH}\)

Отже: \(\mathrm{\mathit{n}_\text{теор.}(C_2H_5OH) = 5\ \text{моль}}\)

Молярна маса етанолу:

\(\mathrm{\mathit{M}(C_2H_5OH) = 2 \cdot 12\ \text{г/моль} + 6 \cdot 1\ \text{г/моль} + 16\ \text{г/моль} = 46\ \text{г/моль}}\)

Теоретична маса етанолу:

\(\mathrm{\mathit{m}_\text{теор.}(C_2H_5OH) = 5\ \text{моль} \cdot 46\ \text{г/моль} = 230\ \text{г}}\)

Практична маса етанолу (вихід \(60\, \%\)):

\(\mathrm{\mathit{m}_\text{практ.}(C_2H_5OH) = \mathit{m}_\text{теор.}(C_2H_5OH)\eta(C_2H_5OH) = 230\ \text{г} \cdot 0{,}6 = 138\ \text{г}}\)

Правильна відповідь: 138.

ТЕМА: Загальна хімія. Органічна хімія. Вуглеводні. Алкани. Горіння алканів. Стехіометричні розрахунки.

Перевірці підлягають уміння складати загальне рівняння реакції горіння алканів, визначати молекулярну формулу речовини за кількістю речовини реактантів і визначати загальну кількість атомів у молекулі.

Рівняння реакції горіння алкану (\(\mathrm{C_\mathit{n}H_{2\mathit{n} + 2}}\)):

\(\mathrm{C_\mathit{n}H_{2\mathit{n} + 2} + (1{,}5\mathit{n} + 0{,}5)O_2 \rightarrow \mathit{n}CO_2 + (\mathit{n} + 1)H_2O}\)

Визначення стехіометричного коефіцієнта для кисню (\(\mathrm{O_2}\)):

За умовою задачі:

\(\mathrm{\mathit{n}\text{(алкану)} = 0{,}25\ \text{моль}}\);

\(\mathrm{\mathit{n}(O_2) = 2\ \text{моль}}\)

Маємо:

\(\mathrm{\mathit{n}\text{(алкану)} : \mathit{n}(O_2) = 0{,}25\ \text{моль} : 2\ \text{моль} = 1 : 8}\)

Отже, на алкан кількістю речовини 1 моль припадає кисень кількістю речовини \(8\) моль, тобто:

\(1{,}5n + 0{,}5 = 8\);

\(3n + 1 = 16\);

Обчислення кількості атомів Карбону (\(n\)):

\(3n = 15\);

\(n = 5\)

Молекулярна формула алкану: \(\mathbf{C_5H_{12}}\) (пентан).

Загальна кількість атомів у молекулі:

У молекулі пентану (\(\mathrm{C_5H_{12}}\)) п'ять атомів Карбону й \(12\) атомів Гідрогену.

Загалом: \(5 + 12 = \mathbf{17}\).

Правильна відповідь: 17.

ТЕМА: Складні речовини. Хімічна формула.

Перевірці підлягають уміння визначати склад речовини за її хімічною формулою і підраховувати загальну кількість атомів у молекулі.

А Молекула \(\mathrm{HClO_2}\) складається з атома Гідрогену, атома Хлору й двох атомів Оксигену.

Усього атомів: \(1+1+2=4\) (тетраатомна).

Б Молекула \(\mathrm{H_2O_2}\) складається з двох атомів Гідрогену й двох атомів Оксигену.

Усього атомів: \(2+2=4\) (тетраатомна).

В Молекула \(\mathrm{SO_2}\) складається з атома Сульфуру й двох атомів Оксигену.

Усього атомів: \(1+2=3\) (триатомна).

Г Молекула \(\mathrm{SO_3}\) складається з атома Сульфуру й трьох атомів Оксигену.

Усього атомів: \(1+3=4\) (тетраатомна).

Отже, молекула сульфур(IV) оксиду (\(\mathrm{SO_2}\)) триатомна.

Відповідь: В.

ТЕМА: Будова атома. Ізотопи. Йони.

Перевірці підлягають уміння визначати за нуклідним символом кількість електронів і нейтронів в атомах і йонах.

Відповідь: А.

ТЕМА: Окисно-відновні властивості катіонів у водних розчинах.

Перевірці підлягає вміння порівнювати окисні властивості катіонів металічних елементів на основі ряду активності металів.

Що лівіше розташований метал у ряду активності, то він активніший як відновник, тобто його атом легше віддає електрони й перетворюється на катіон. Відповідно, катіони металічних елементів, яким відповідають метали, що стоять правіше в ряду активності, є сильнішими окисниками (активніше приєднують електрони).

Найактивніший метал із-поміж наведених – \(\mathrm{Fe}\), катіон \(\mathrm{Fe^{2+}}\) має найслабші окисні властивості.

У ряду активності металів \(\mathrm{Cu}\) розташований правіше за \(\mathrm{Fe}\), є менш активним за нього металом, а катіон \(\mathrm{Cu^{2+}}\) – сильнішим окисником, ніж \(\mathrm{Fe^{2+}}\).

У ряду активності металів \(\mathrm{Ag}\) розташований правіше за \(\mathrm{H_2}\), є малоактивним металом, катіон \(\mathrm{Ag^+}\) має найсильніші окисні властивості з-поміж катіонів, зазначених в умові.

Отже, окисні властивості катіонів зростають у рядку

\begin{gather*}\mathrm{\xrightarrow{\textstyle{Fe^{2+}\quad Cu^{2+}\quad Ag^+}}}\end{gather*}

\begin{gather*}\text{посилення окисних властивостей}\end{gather*}

Відповідь: А.