ТЕМА: Загальна хімія. Тепловий ефект хімічної реакції. Екзо- й ендотермічні реакції. Оборотні реакції. Хімічна рівновага й умови її зміщення. Принцип Ле Шательє.

Завдання скеровано на перевірку вміння класифікувати хімічні реакції за тепловим ефектом й застосовувати принцип Ле Шательє для прогнозування зміщення хімічної рівноваги.

Якщо система в стані рівноваги зазнає певної дії, то рівновага в системі зміститься так, щоби зменшити вплив цієї дії.

Екзотермічна реакція – хімiчне перетворення, за якого зменшується внутрiшня енергiя системи й видiляється тепло, \(\triangle H\lt 0\).

Екзотермічна реакція – хімiчне перетворення, за якого збільшується внутрiшня енергiя системи й поглинається тепло, \(\triangle H\gt 0\).

Тобто підвищення температури приведе до зміщення вправо рівноваги ендотермічних реакцій – варіанти відповіді В і Г.

Зниження тиску приведе до зміщення праворуч рівноваги реакції, яка відбувається зі збільшенням тиску.

Реакція, рівняння якої
\(\mathrm{\overset{\text{1 об'єм}}{CO_2}\ (\text{г})+C\ (\text{т})\rightleftarrows \overset{\text{2 об'єми}}{2CO}\ (\text{г})}\),
відбувається зі збільшенням тиску, а реакція, рівняння якої
\(\mathrm{\overset{\text{3 об'єми}}{3O_2}\ (\text{г})+C\ (\text{т})\rightleftarrows \overset{\text{2 об'єми}}{2O_3}\ (\text{г})}\), – зі зменшенням.

Відповідь: B.

ТЕМА: Загальна хімія. Тепловий ефект хімічної реакції. Екзо- й ендотермічні реакції. Оборотні реакції. Хімічна рівновага й умови її зміщення. Принцип Ле Шательє.

Завдання скеровано на перевірку вміння класифікувати хімічні реакції за тепловим ефектом й застосовувати принцип Ле Шательє для прогнозування зміщення хімічної рівноваги.

Якщо система в стані рівноваги зазнає певної дії, то рівновага в системі зміститься так, щоби зменшити вплив цієї дії.

Екзотермічна реакція – хімiчне перетворення, за якого зменшується внутрiшня енергiя системи й видiляється тепло, \(\triangle H\lt 0\).

Ендотермічна реакція – хімiчне перетворення, за якого збільшується внутрiшня енергiя системи й поглинається тепло, \(\triangle H\gt 0\).

Оскільки в термохімічному рівнянні, наведеному в умові, зазначено, що \(\triangle H\gt 0\), відповідна хімічна реакція ендотермічна. Тож для визначення правильної відповіді потрібно зробити вибір між варіантами відповіді А і Б.

На зміну об’єму реакції, рівняння якої \(\mathrm{\overset{\text{1 об'єм}}{CO_2}\ (\text{г})+C\ (\text{т})\rightleftarrows \overset{\text{2 об'єми}}{2CO}\ (\text{г})}\), впливають речовини лише в газуватому стані – карбон(IV) оксид і карбон(ІІ) оксид, реакція відбувається зі збільшенням об’єму.

Відповідь: Б.

ТЕМА: Загальна хімія. Ступінь окиснення. Окисно-відновні реакції.

Завдання скеровано на перевірку розуміння змісту поняття ступінь окиснення, окисно-відновна реакція, уміння визначати ступені окиснення атомів хімічних елементів за формулами речовин і розрізняти процеси окиснення і відновлення в окисно-відновних реакціях.

Ступінь окиснення – це умовний цілочисловий заряд на атомі в молекулярній частинці, якого би він набув, якщо відокремити зв’язані з ним електронегативніші атоми разом із парами електронів, що належать зв’язкам. Це ціле число – додатне, від’ємне або нуль.

Алгебрична сума ступенів окиснення всіх атомів у нейтральній молекулі дорівнює нулю, а в йоні – величині його заряду.

Ступені окиснення атомів Гідрогену й Оксигену складних речовинах зазвичай становлять +1 і –2 відповідно.

Під час окиснення окисник приймає електрони й відновлюється, а відновник віддає електрони й окиснюється: $$ \mathrm{\overset{+5}{Cl}O^-_3}+6\overline{e}\rightarrow\mathrm{Cl^-}. $$

Відповідь: A.

ТЕМА: Загальна хімія. Ступінь окиснення. Окисно-відновні реакції.

Завдання скеровано на перевірку розуміння змісту понять ступінь окиснення, окисно-відновна реакція, уміння визначати ступені окиснення атомів хімічних елементів за формулами речовин і розрізняти окисно-відновні реакції.

Ступінь окиснення – це умовний цілочисловий заряд на атомі в молекулярній частинці, якого би він набув, якщо відокремити зв’язані з ним електронегативніші атоми разом із парами електронів, що належать зв’язкам. Це ціле число – додатне, від’ємне або нуль.

Алгебрична сума ступенів окиснення всіх атомів у нейтральній молекулі дорівнює нулю, а в йоні – величині його заряду.

Ступені окиснення атомів Гідрогену й Оксигену складних речовинах зазвичай становлять +1 і –2 відповідно.

Під час окисно-відновних реакцій ступені окиснення хімічних елементів змінюються.

А \(\mathrm{\overset{+3}{Al_2}\overset{-2}{S_3}+\overset{+1}{H_2}\overset{-2}{O}\rightarrow \overset{+3}{Al}(\overset{-2}{O}\overset{+1}{H})_3+\overset{+1}{H_2}\overset{-2}{S}}\)

Б \(\mathrm{\overset{+1}{Na}\overset{+1}{H}\overset{+4}{C}\overset{-2}{O_3}\rightarrow \overset{+1}{Na_2}\overset{+4}{C}\overset{-2}{O_3}+\overset{+4}{C}\overset{-2}{O_2}+\overset{+1}{H_2}\overset{-2}{O}}\)

В \(\mathrm{\overset{+1}{K}\overset{-2}{O}\overset{+1}{H}+\overset{-3}{N}\overset{+1}{H_4}\overset{-1}{Cl}\rightarrow \overset{+1}{K}\overset{-1}{Cl}+\overset{-3}{N}\overset{+1}{H_3}+\overset{+1}{H_2}\overset{-2}{O}}\)

Г \(\mathrm{\overset{+2}{Zn}\overset{-2}{S}+\overset{+1}{H}\overset{+5}{N}\overset{-2}{O_3}\rightarrow \overset{+2}{Zn}\overset{+6}{S}\overset{-2}{O_4}+\overset{+4}{N}\overset{-2}{O_2}+\overset{+1}{H_2}\overset{-2}{O}}\)

Відповідь: Г.

ТЕМА: Загальна хімія. Будова атомів і простих йонів.

Завдання скеровано на перевірку вміння інтерпретувати нуклідні символи атомів і простих йонів.

Нуклід – це різновид атомів або йонів з однаковим масовим числом \(A\) (кількість нуклонів) й атомним номером \(Z\) (кількістю протонів).

Нуклідним символом називають символ нукліда елемента, біля якого зазначено атомний номер як лівий підрядковий, а масове число – як лівий надрядковий індекс.

Нуклони – це протони й нейтрони. Кількість нейтронів у ядрі дорівнює різниці між масовим і протонним числами.

Йон – позитивно (катiон) або негативно (анiон) електрично заряджена частинка, заряд якої кратний заряду електрона.

В нукліді \(\mathrm{^{32}_{16}S}\) 16 протонів й електронів. А в йоні \(\mathrm{^{32}_{16}S^{2-}}\) електронів має бути на два більше порівняно з протонами – 18.

Відповідь: Б.

ТЕМА: Основні хімічні поняття. Будова атома.

Завдання скеровано на перевірку вміння інтерпретувати нуклідні символи атомів хімічних елементів.

Нуклід – це різновид атомів або йонів з однаковим масовим числом (кількість нуклонів) й атомним номером (кількістю протонів).

Нуклідним символом називають символ нукліда елемента, біля якого зазначено атомний номер як лівий підрядковий, а масове число – як лівий надрядковий індекс.

Нуклони – це протони й нейтрони. Нейтронне число \(N\) (кількість нейтронів в ядрі) дорівнює різниці між масовим \(Z\) і протонним \(A\) числами: $$N=A-Z.$$

Якщо кількість протонів і нейтронів однакова, то нуклонне число є парним, тобто вибір потрібно зробити між нуклідами \(\mathrm{^{22}_{10}Ne}\) і \(\mathrm{^{12}_{6}C}\).

Кількість нейтронів у нукліді \(\mathrm{^{22}_{10}Ne}\) дорівнює 12, а в нукліді \(\mathrm{^{12}_{6}C}\) вона становить 6. Тобто умову завдання задовольняє склад нукліда \(\mathrm{^{12}_{6}C}\) (рис. 1).

Рис. 1. Склад нукліда \(\mathrm{^{12}_{6}C}\)

Відповідь: B.

ТЕМА: Класифікація хімічних елементів. Лужні елементи.

Завдання скеровано на перевірку знання класифікації хімічних елементів.

До лужних належать елементи 1А групи періодичної системи (рис. 1).

Рис. 1. Лужні елементи

Відповідь: Г.

ТЕМА: Основні хімічні поняття. Речовина. Хімічна формула. Прості і складні речовини.

Завдання скеровано на перевірку знання хімічних формул речовин, уміння розрізняти за ними прості і складні речовини.

Прості речовини утворені атомами одного хімічного елемента. Цю умову задовольняє варіант відповіді В: алюміній \(\mathrm{Al}\) утворений атомами Алюмінію, молекула водню \(\mathrm{H_2}\) – двома атомами Гідрогену, молекула азоту \(\mathrm{N_2}\) – двома атомами Нітрогену.

А (\(\mathrm{S,\ H_2O,\ O_2}\))

Б (\(\mathrm{Fe,\ CH_4,\ He}\))

В (\(\mathrm{Al,\ H_2,\ N_2}\))

Г (\(\mathrm{O_3,\ NH_3,\ P}\))

Відповідь: B.

ТЕМА: Основні хімічні поняття. Речовина. Хімічна формула.

Завдання скеровано на перевірку вміння аналізувати якісний (елементний) і кількісний склад речовини за її хімічною формулою.

Хімічна формула – запис, що показує, якісний (визначають за хімічними символами) і кількісний (визначають за правими підрядковими індексами) склад речовини.

За наведеною в умові завдання формулою можна визначити кількість видів атомів (хімічних елементів) у кожній речовині:

А один хімічний елемент (\(\mathrm{O}\))

Б два хімічні елементи (\(\mathrm{N,\ H}\))

В два хімічні елементи (\(\mathrm{Ca,\ Cl}\))

Г три хімічні елементи (\(\mathrm{H,\ N,\ O}\))

Відповідь: Г.

ТЕМА: Обчислення в хімії.

Завдання скеровано на перевірку вміння розв’язувати комбіновані задачі.

Дано:
\(m(\mathrm{C_2H_4})+m(\mathrm{CO})=140\ \text{г}\)
\(M(\mathrm{C_2H_4})=28\ \text{г/моль}\)
\(M(\mathrm{CO})=28\ \text{г/моль}\)
\(V(\mathrm{CO_2})=134,4\ \text{л}\)
\(V_m(\mathrm{CO_2})=22,4\ \text{л/моль}\)

Знайти:
\(w(\mathrm{C_2H_4})\ -\ ?\)

Якщо маса етену в суміші \(x\ \text{г},\) то маса карбон(ІІ) оксиду в ній – \((140-x)\ \text{г},\) а їхні кількості речовин становлять \(\frac{x}{28}\ \text{моль}\) і \(\frac{140-x}{28}\ \text{моль}\) відповідно.
Якщо внаслідок згоряння етену масою \(x\ \text{г}\) утворився карбон(IV) об'ємом \(y\ \text{л},\) то внаслідок згоряння карбон(ІІ) оксиду масою \((140-x)\ \text{г}\) утворився карбон(IV) об'ємом \((134,4-y)\ \text{л}\).
За рівнянням реакції \begin{gather*} \mathrm{C_2H_4+3O_2\rightarrow 2CO_2+2H_2O}\\[7pt] n(\mathrm{C_2H_4})=\frac 12 n(\mathrm{CO_2}). \end{gather*} За рівнянням реакції \begin{gather*} \mathrm{2CO+O_2\rightarrow 2CO_2}\\[7pt] n(\mathrm{CO})=n(\mathrm{CO_2}). \end{gather*} Тобто

Відповідь: 20.

ТЕМА: Обчислення в хімії.

Завдання скеровано на перевірку вміння розв’язувати комбіновані задачі.

Дано:

Знайти:
\(\mathbf{\varphi}_{\text{після}}(\mathrm{C_2H_6})\ -\ ?\)

За рівнянням реакції \begin{gather*} \mathrm{C_2H_6\rightarrow C_2H_4+H_2}\\[7pt] V(\mathrm{C_2H_6})=V(\mathrm{C_2H_4})=V(\mathrm{H_2}); \end{gather*} приріст об'єму газової суміші зумовлено виділенням водню.
Нехай об'єм етану до реакції становив 100 л, тоді об'єм газової суміші після реакції – 125  л, а об'єм водню, що утворився – 25  л.
Він дорівнює об'єму етену, що утворився, та об'єму етану, що прореагував. Тож у суміші, що утворилася, об'єм етану становить 75 л, об'єм етену – 25 л,
об'єм водню 25 л.

Відповідь: 60.

ТЕМА: Обчислення в хімії.

Завдання скеровано на перевірку вміння розв’язувати комбіновані задачі.

Дано:
\(m(\mathrm{CaC_2})+m(\mathrm{CaCO_3})=40\ \text{г}\)
\(M(\mathrm{CaC_2})=64\ \text{г/моль}\)
\(m(\mathrm{C_2H_2})=5,2\ \text{г}\)
\(M(\mathrm{C_2H_2})=26\ \text{г/моль}\)

Знайти:
\(w(\mathrm{CaC_2})\ -\ ?\)

\begin{gather*} m(\mathrm{CaC_2})+m(\mathrm{CaCO_3})=40\ \text{г};\\[7pt] M(\mathrm{CaC_2})=64\ \text{г/моль};\\[6pt] n(\mathrm{C_2H_2}=\frac{m(\mathrm{C_2H_2})}{M(\mathrm{C_2H_2})};\\[6pt] n(\mathrm{C_2H_2}=\frac{5,2\ \text{г}}{26\ \text{г/моль}}=0,2\ \text{моль};\\[6pt] \mathrm{CaC_2+2H_2O\rightarrow Ca(OH)_2+C_2H_2}\uparrow\\[7pt] n(\mathrm{CaC_2})=n(\mathrm{C_2H_2})=0,2\ \text{моль};\\[7pt] M(\mathrm{CaC_2})=64\ \text{г/моль};\\[7pt] m(\mathrm{CaC_2})=n(\mathrm{CaC_2})M(\mathrm{CaC_2});\\[7pt] m(\mathrm{CaC_2})=0,2\ \text{моль}\cdot 64\ \text{г/моль}=12,8\ \text{г};\\[6pt] w(\mathrm{CaC_2})=\frac{m(\mathrm{CaC_2})}{m(\mathrm{CaC_2})+m(\mathrm{CaCO_3})};\\[6pt] w(\mathrm{CaC_2})=\frac{12,8\ \text{г}}{40\ \text{г}}=0,32\ (32\ \text{%}). \end{gather*}

Відповідь: 32.

ТЕМА: Обчислення в хімії.

Завдання скеровано на перевірку вміння визначати хімічну формулу сполуки.

Дано:
\(V(\mathrm{CO})=6,72\ \text{л}\)
\(m(\mathrm{E_2O_3})=16\ \text{г}\)
\(V_m(\mathrm{CO})=22,4\ \text{л/моль}\)

Знайти:
\(M(\mathrm{E})\ -\ ?\)

\begin{gather*} \mathrm{E_2O_3+3CO=2E+3CO_2} \end{gather*} За рівнянням реакції \begin{gather*} n(\mathrm{E_2O_3})=\frac 13 n(\mathrm{CO}); \end{gather*} за умовою \begin{gather*} n(\mathrm{CO})=\frac{V(\mathrm{CO})}{V_m(\mathrm{CO})};\\[6pt] n(\mathrm{CO})=\frac{6,72\ \text{л}}{22,4\ \text{л/моль}}=0,3\ \text{моль}. \end{gather*} Тому \(n(\mathrm{E_2O_3})=0,1\ \text{моль}.\)

Відповідь: 56.

ТЕМА: Обчислення в хімії.

Завдання скеровано на перевірку вміння визначати хімічну формулу сполуки.

Дано:
\(n(\mathrm{C}_x\mathrm{H}_y)=0,5\ \text{моль}\)
\(m(\mathrm{H_2O})=36\ \text{г}\)
\(V(\mathrm{CO_2})=44,8\ \text{л}\)
\(M(\mathrm{H_2O})=18\ \text{г/моль}\)
\(V_m(\mathrm{CO_2})=22,4\ \text{л/моль}\)

Знайти:
\((x+y)\ -\ ?\)

\begin{gather*} n(\mathrm{H_2O})=\frac{36\ \text{г}}{18\ \text{г/моль}}=2\ \ \text{моль};\\[6pt] n(\mathrm{H})=2n(\mathrm{H_2O})=4\ \text{моль};\\[7pt] n(\mathrm{CO_2})=\frac{44,8\ \text{л}}{22,4\ \text{л/моль}}=2\ \text{моль};\\[6pt] n(\mathrm{C})=n(\mathrm{CO_2})=2\ \text{моль}; \end{gather*} Відповідно у вуглеводні \(\mathrm{C}_x\mathrm{H}_y\) кількістю речовини 1 моль кількість речовини Карбону становитиме 4  моль, а Гідрогену – 8 моль.
Тобто \(x=4,\ y=8,\ x+y=12.\)

Відповідь: 12.