ТЕМА: Органічна хімія. Фенол.

Завдання скеровано на перевірку знання хімічних властивостей фенолу, зумовленості їх взаємним впливом бензенового кільця і гідроксильної групи в його молекулі.

Твердження, що гідроксильна група в молекулі фенолу підвищує реакційну здатність бензенового кільця в реакціях заміщення, правильне. Вуглеводневий замісник і характеристична група в молекулі фенолу взаємовпливають. Електрони бензенового кільця взаємодіють із неподіленою електронною парою атома Оксигену, залучають її до своєї сфери й відтягують на себе. Унаслідок цього полярність зв’язку \(\mathrm{O-H}\) збільшується, а на атомах Карбону в положеннях 2, 4, 6 відносно атома Карбону, сполученого з гідроксильною групою, накопичуються часткові негативні заряди (рис. 1):

Рис. 1. Розподілення електронної густини в молекулі фенолу

Під впливом атома Оксигену гідроксильної групи електронна густина в бензеновому кільці фенолу підвищується. Це є причиною зменшення його стійкості до окиснення і заміщення.

Твердження, що для якісного виявлення фенолу можна використати бромну воду, також правильне. Зовнішнім ефектом цієї реакції є утворення білого осаду 2,4,6-трибромофенолу:

Твердження щодо взаємодії фенолу з натрій гідроксидом у водному розчині також правильне. Унаслідок збільшення полярності зв’язку \(\mathrm{C-H}\) під впливом бензенового кільця рухливість атома Гідрогену гідроксильної групи збільшується. Тому фенол реагує не лише з лужними металами, а й із лугами. Унаслідок добавляння кількох крапель розчину лугу до водної емульсії фенолу утворюється прозорий безбарвний розчин натрій феноляту: $$ \mathrm{C_6H_5OH+NaOH}\rightarrow\underset{\text{натрій фенолят}}{\mathrm{C_6H_5ONa}}+\ \mathrm{H_2O}. $$

З огляду на викладене вище, твердження, що у воді фенол виявляє слабші кислотні властивості, ніж етанол, помилкове.

Відповідь: Г.

ТЕМА: Органічна хімія. Спирти. Фенол. Ізомерія.

Завдання скеровано на перевірку розуміння суті ізомерії, уміння розрізняти феноли поміж інших органічних сполук.

Ізомерія – явище існування ізомерів – сполук, однакових за хімічним складом i молекулярною масою, але різних за будовою.

Речовина 1 є ізомером речовини 2, оскільки в них однакова молекулярна формула \(\mathrm{C_7H_8O}\) за різної будови молекул.

Феноли – сполуки, у молекулах яких є одна або більше гідроксильних груп, приєднаних до бензенового або іншого аренового кільця (рис. 1).

Рис. 1. Моделі молекул: найпростішого фенолу (а), речовин 1 і 3 (б)

Тож речовини 1 і 3 належать до фенолів.

Відповідь: B.

ТЕМА: Органічна хімія. Карбонові кислоти.

Завдання скеровано на перевірку вміння аналізувати й порівнювати хімічний склад і будову насичених одноосновних карбонових кислот – метанової та етанової (рис. 1), їхні властивості.

Рис. 1. Моделі молекул метанової (а) та етанової (б) кислот, карбоксильної групи (в)

Спільні властивості метанової та етанової кислот зумовлено характеристичною (функціональною) карбоксильною групою в їхніх молекулах. Обидві кислоти дисоціюють у водному розчині з утворенням катіонів Гідрогену, тож твердження, що у водному розчині метанової кислоти метиловий оранжевий не змінює забарвлення, є помилковим.

Як метанова, так і етанова кислота вступають в реакцію естерифікації та реагують із лугами.

Специфічні властивості метанової кислоти порівняно з іншими насиченими одноосновними карбоновими кислотами зумовлено тим, що карбоксильну групу в її молекулі сполучено не з вуглеводневим замісником, а з атомом Гідрогену. Тож метанова кислота окиснюється амоніачним розчином аргентум(І) оксиду за нагрівання (реакція срібного дзеркала) , а етанова – ні.

Відповідь: Б.

ТЕМА: Органічна хімія. Вуглеводні. Алкени й алкіни.

Завдання скеровано на перевірку знання хімічних властивостей алканів та алкінів й уміння розрізняти вуглеводні різних гомологічних рядів.

Аналіз наведених варіантів відповіді дає змогу дійти висновку:

Твердження А «У реакцію гідрування вступає як етен, так і етин» є правильним, бо обидва вуглеводні належать до ненасичених.

Твердження Б «Продуктом каталітичної гідратації етину є етаналь» також правильне.

Твердження В «Етен і етин належать до одного гомологічного ряду» помилкове, етин належить до алкінів, а етен – до алкенів.

Твердження Г «Каталітичним дегідруванням етану можна добути етен» правильне, бо алкени можна добути дегідруванням алканів.

Відповідь: B.

ТЕМА: Органічна хімія. Вуглеводні. Алкени.

Завдання скеровано на перевірку знання хімічних властивостей алкенів і вміння класифікувати реакції за їхньої участі.

Пропен реагує з бромом за схемою:

Продуктом приєднання брому до пропену за місцем подвійного зв’язку є 1,2-дибромопропан.

Відповідь: A.

ТЕМА: Органічна хімія. Вуглеводні. Алкани.

Завдання скеровано на перевірку вміння аналізувати структурні формули алканів й обґрунтовувати залежність між їхніми температурами кипіння, відносними молекулярними масами та будовою молекул.

У гомологічному ряду алканів температури кипіння підвищуються зі збільшенням довжини карбонового ланцюга, а температури кипіння ізомерних алканів зменшуються зі збільшенням його розгалуженості.

Вочевидь найвищу температуру кипіння (151 °C) із-поміж алканів, про які йдеться в завданні, має нонан (дев’ять атомів Карбону в нерозгалуженому ланцюгу, рис. 1).

Рис. 1. Модель молекули нонану

Інші три вуглеводні – ізомери, які різняться будовою карбонового ланцюга.

Рис. 2. Моделі молекул октану (а), 2-метилгептану (б),
2,2,3,3-тетраметилбутану (в)

В октану нерозгалужений ланцюг, тож його температура кипіння (126 °C) найвища серед цих ізомерів.

Карбоновий ланцюг 2-метилгептану менш розгалужений порівняно із 2,2,3,3-тетраметилбутаном, тому температура його кипіння (116 °C) вища за температуру кипіння (106 °C) 2,2,3,3-тетраметилбутану.

Відповідь: Б.

ТЕМА: Органічна хімія. Ізомерія.

Завдання скеровано на перевірку розуміння суті ізомерії та вміння визначати ізомерні речовини за структурними формулами.

Ізомерія – явище iснування ізомерів – сполук, однакових за хімічним складом i молекулярною масою, але рiзних за будовою.

Умову завдання задовольняють речовини 2, 3, 4, молекулярна формула яких \(\mathrm{C_5H_{10}}\).

Відповідь: B.

ТЕМА: Органічна хімія. Номенклатура спиртів.

Завдання скеровано на перевірку вміння називати насичені ациклічні спирти за систематичною номенклатурою.

Називати насичені ациклічні спирти за систематичною номенклатурою потрібно за алгоритмом, наведеним на схемі (рис. 1).

Рис. 1. Алгоритм побудови назв насичених ациклічних спиртів за систематичною номенклатурою

Важливо пам’ятати:

• потрібно нумерувати карбоновий ланцюг із того кінця, до якого ближче розташована гідроксильна група;
• якщо гідроксильна група рівновіддалена від обох кінців головного карбонового ланцюга, то нумерують із того кінця, до якого ближче розташований алкільний замісник;
• якщо гідроксильна група й замісники рівновіддалені від обох кінців головного карбонового ланцюга, то його нумерують так, щоб замісник, назву якого за абеткою вживають раніше, був позначений найменшим числом;
• якщо гідроксильна група й замісники рівновіддалені від обох кінців головного карбонового ланцюга, але з одного кінця замісників більше, то нумерацію проводять з урахуванням положення замісників, позначених найменшими числами.

Вибір головного ланцюга й нумерацію атомів Карбону в ньому за цим алгоритмом зображено на рисунку 2.

Рис. 2. Вибір головного ланцюга й нумерація атомів Карбону в ньому

У головному ланцюгу п’ять атомів Карбону, із другим атомом Карбону в ньому сполучено характеристичну гідроксильну групу \((\mathrm{OH})\) і вуглеводневий замісник метил \((\mathrm{CH_3})\).

Назва спирту – 4-метилпентан-2-ол.

Відповідь: Г.

ТЕМА: Неорганічна хімія. Неорганічні речовини і їхні властивості. Амфотерні сполуки.

Завдання скеровано на перевірку розуміння суті амфотерності.

Амфотерність – здатнiсть сполуки виявляти кислотнi або основнi властивостi залежно вiд природи реагенту.

Умову завдання задовольняє варіант відповіді Б, у якому наведено схеми реакцій цинк оксиду як із кислотою, так і з лугом. Це доводить його амфотерність.

Відповідь: Б.

ТЕМА: Неорганічна хімія. Неорганічні речовини і їхні властивості. Поняття про твердість (жорсткість) води та способи її усунення.

Завдання скеровано на перевірку знання чинників, що зумовлюють постійну твердість води.

Твердість води – це сукупність її властивостей, зумовлених деякими катіонами металічних елементів у ній. Усі двовалентні катіони тією чи тією мірою впливають на твердість води, оскільки вони взаємодіють із певними аніонами, унаслідок чого утворюються нерозчинні або малорозчинні сполуки, що випадають в осад.

Постійну (некарбонатну) твердість води зумовлено катіонами \(\mathrm{Ca^{2+}}\) і \(\mathrm{Mg^{2+}}\), аніонами \(\mathrm{SO^{2-}_4}\) і \(\mathrm{NO^{-}_3}\).

Відповідь: Б.

ТЕМА: Загальна хімія. Типи хімічних реакцій.

Завдання скеровано на перевірку знання властивостей кислот, уміння складати їхні хімічні формули й класифікувати кислоти за основністю.

Хімічна формула ортофосфатної кислоти \(\mathrm{H_3PO_4}\). Три атоми Гідрогену в її молекулі здатні заміщуватися на атоми металічних елементів, тож ця кислота триосновна й здатна утворювати кислі солі складу \(\mathrm{KH_2PO_4}\) і \(\mathrm{K_2HPO_4}\).

Ортофосфатна кислота – речовина молекулярної будови, добре розчиняється у воді.

Відповідь: Г.

ТЕМА: Загальна хімія. Типи хімічних реакцій.

Завдання скеровано на перевірку вміння класифікувати хімічні реакції за якісним і кількісним складом реагентів і продуктів реакції та тепловим ефектом.

Під час реакції кальцій оксиду з водою частина її перетворилася на пару. Це свідчить про виділення теплоти. Отже, реакція є екзотермічною: $$ \mathrm{CaO+H_2O=Ca(OH)_2,}\ \triangle H\lt 0. $$

Реагентами в цій реакції є дві складні речовини, продуктом – одна складна речовина. Це реакція сполучення.

Відповідь: A.

ТЕМА: Загальна хімія. Окисно-відновні реакції. Поняття окисник, відновник, окиснення, відновлення.

Завдання скеровано на перевірку як розуміння суті процесів окиснення і відновлення, так і вміння встановлювати причиново-наслідкові зв’язки між властивостями й застосуванням речовин.

У карбон(ІІ) оксиді атом Карбону має ступінь окиснення +2 і здатен підвищити його до +4 внаслідок утрати електронів: $$ \overset{+2}{\mathrm{C}}-2\overline{e}\rightarrow\overset{+4}{\mathrm{C}}. $$

Те, що карбон(ІІ) оксид є сильним відновником, використовують для відновлення металів з оксидів металічних елементів, наприклад: \begin{gather*} \overset{+2}{\mathrm{C}}\mathrm{O}+\ \overset{+3}{\mathrm{Fe}}_2\mathrm{O_3}\rightarrow \overset{+4}{\mathrm{C}}\mathrm{O_2}+\ \overset{0}{\mathrm{Fe}};\\[7pt] \overset{+2}{\mathrm{C}}\mathrm{O}+\ \overset{+2}{\mathrm{Cu}}\mathrm{O}\rightarrow \overset{+4}{\mathrm{C}}\mathrm{O_2}+\ \overset{0}{\mathrm{Cu}}. \end{gather*}

Відповідь: B.

ТЕМА: Неорганічна хімія. Неорганічні речовини і їхні властивості.

Завдання скеровано на перевірку вміння прогнозувати можливість перебігу хімічних реакцій між неорганічними речовинами.

Продуктом реакції заліза з речовиною X є ферум(ІІІ) хлорид. Це дає підстави стверджувати, що речовина X – хлор, бо продуктом реакції заліза із хлоридною кислотою є ферум(ІІ) хлорид: \begin{gather*} \mathrm{2Fe+3Cl_2=2FeCl_3};\\[7pt] \mathrm{Fe+2HCl=FeCl_2+H_2}\uparrow. \end{gather*}

Речовина Y – залізо, бо карбон(IV) оксид із ферум(ІІІ) хлоридом не реагує. Натомість залізо відновлює сполуку феруму(ІІІ) до феруму(ІІ): $$ \mathrm{2FeCl_3+Fe=3FeCl_2}. $$

Відповідь: Г.