ТЕМА: Органічна хімія. Вуглеводні. Номенклатура вуглеводнів.

Завдання скеровано на перевірку знання номенклатури вуглеводнів і вміння розрізняти вуглеводні різних гомологічних рядів.

Гомологічний ряд – послідовний ряд сполук, кожен член у якому відрізняється від сусіднього на однаковий атом чи ланку, зокрема на ланку \(\mathrm{CH_2}\).

Із-поміж вуглеводнів, назви яких наведено в умові завдання до одного гомологічного ряду (алкени) належать пент-1-ен і гекс-1-ен (рис. 1).

Рис. 1. Моделі молекул пент-1-ену (1), гекс-1-ену (2), гекс-1-ину (3), бензену (4), циклогексану (5)

Відповідь: B.

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 знижуються зі зменшенням довжини карбонового ланцюга, а температури кипіння ізомерних алканів зменшуються зі збільшенням його розгалуженості.

Найкоротший і найбільш розгалужений карбоновий ланцюг у 2,2‑диметилбутану, довший і менш розгалужений порівняно з ним – у 2‑метилпентану. У гексану й гептану карбоновий ланцюг не має відгалужень, довжина ланцюга гексану менша, а температура кипіння нижча порівняно з гексаном (рис. 1).

Рис. 1. Моделі молекул гексану (1), гептану (2), 2-метилпентану (3),
2,2-диметилбутану (4)

Відповідь: Б.

ТЕМА: Органічна хімія. Номенклатура амінів.

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

Під час побудови назв насичених ациклічних амінів за систематичною номенклатурою важливо пам’ятати:

• потрібно нумерувати карбоновий ланцюг із того кінця, до якого ближче розташована аміногрупа;
• якщо аміногрупа рівновіддалена від обох кінців головного карбонового ланцюга, то нумерують із того кінця, до якого ближче розташований алкільний замісник;
• якщо аміногрупа 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 аміногрупа 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 1.

Рис. 1. Вибір головного ланцюга й нумерація атомів Карбону в ньому

У головному ланцюгу чотири атоми Карбону, із другим атомом Карбону в ньому сполучено характеристичну аміногрупу \((\mathrm{NH_2})\) і вуглеводневий замісник метил \((\mathrm{CH_3})\). Ще один такий самий замісник розташовано біля третього атома Карбону в головному ланцюгу.

Назва аміну – 2,3-диметилбутан-2-амін.

Відповідь: Г.

ТЕМА: Основні класи неорганічних сполук. Солі. Реакції обміну між електролітами в розчині. Явище амфотерності.

Завдання скеровано на перевірку вміння визначати можливість перебігу реакції обміну між електролітами в розчині.

У кожну пробірку добавляли краплями водний розчин калій гідроксиду. У пробірках 1 і 3 утворився осад, а в пробірці 2 змін не було. Із калій гідроксидом не реагуватиме натрій хлорид. Тому пошуки правильної відповіді потрібно обмежити варіантами А і Г.

У пробірці 3 під дією надлишку лугу спостерігали швидке розчинення осаду, що утворився на попередньому етапі досліду, а в пробірці 1 осад не розчинився. Це дає змогу дійти висновку, що від початку в пробірці 1 був розчин магній хлориду. Унаслідок дії на нього розчину лугу утворився осад основного магній гідроксиду, що за описаних умов досліду з лугами не реагує.

Натомість цинк гідроксид, осад якого утворився під дією лугу в розчині на цинк хлорид, є амфотерним, тобто реагує і з кислотами, і з лугами.

Суть реакцій, що відбулися, можна описати за допомогою скорочених йонних рівнянь: \begin{gather*} \mathrm{Mg^{2+}+2OH^-}\rightarrow\underset{\text{білий драглистий}}{\mathrm{Mg(OH)_2}\downarrow;}\\[7pt] \mathrm{Zn^{2+}+2OH^-}\rightarrow\underset{\text{білий драглистий}}{\mathrm{Zn(OH)_2}\downarrow;}\\[7pt] \mathrm{Zn(OH)_2+2OH^-\rightarrow\left[Zn(OH)_4\right]^{2-}}. \end{gather*}

Відповідь: A.

ТЕМА: Неорганічна хімія. Неорганічні речовини і їхні властивості. Основні класи неорганічних сполук. Солі.

Завдання скеровано на перевірку вміння розрізняти середні й кислі солі за їхніми формулами й назвами.

Кисла сіль – це продукт неповного заміщення атомів Гідрогену в молекулі багатоосновні кислоти на йони металічних елементів. Цим вона відрізняється від середньої солі, яка є продуктом повного заміщення і не містить атомів Гідрогену, здатних заміщуватися на катіони металічних елементів.

\(\mathrm{Ba(H_2PO_4)_2}\) – барій дигідрогенортофосфат;

\(\mathrm{BaHPO_4}\) – барій гідрогенортофосфат;

\(\mathrm{Ba_3(PO_4)_2}\) – барій ортофосфат.

Відповідь: Б.

ТЕМА: Реакції обміну між електролітами в розчині. Якісні реакції на деякі йони.

Завдання скеровано на перевірку вміння визначати склад солей за допомогою якісних реакцій на йони.

Узявши до уваги дані, наведені в довідковій таблиці «Розчинність основ, кислот, амфотерних гідроксидів і солей за температури 20–25 °С у воді», можна дійти висновку, що для підтвердження якісного складу барій хлориду потрібно використати водні розчини калій сульфату й аргентум(І) нітрату. Адже реактивом на катіони Барію є сульфат-аніони, а реактивом на хлорид-аніони є катіони аргентуму(І): \begin{gather*} \mathrm{Ba^{2+}+SO^{2-}_4}\rightarrow \underset{ \begin{array}{c} \text{білий}\\ \text{дрібнокристалічний} \end{array} }{\mathrm{BaSO_4}\downarrow;}\\[7pt] \mathrm{Ag^{+}+Cl^{-}}\rightarrow \underset{ \begin{array}{c} \text{білий}\\ \text{сирнистий} \end{array} }{\mathrm{AgCl}}\downarrow. \end{gather*}

Відповідь: Б.

ТЕМА: Неорганічна хімія. Неорганічні речовини і їхні властивості. Основні класи неорганічних сполук.

Завдання скеровано на перевірку вміння визначати хімічний характер оксидів хімічних елементів і прогнозувати можливість перебігу реакцій між ними.

Під час розв’язання завдання потрібно взяти до уваги, що реакції можливі між основним і кислотним оксидами – натрій оксидом, який є основним, і фосфор(V) оксидом, що належить до кислотних: $$ \mathrm{3Na_2O+P_2O_5=2Na_3PO_4}. $$

Відповідь: A.

ТЕМА: Неорганічна хімія. Неорганічні речовини і їхні властивості. Алюміній і залізо.

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

Твердження Г є неправильним, бо алюміній оксид – малоактивна речовина. Алюміній гідроксид добувають реакцією обміну між солями Алюмінію і лугами в розчині.

Інші наведені в умові завдання твердження правильні:

Відповідь: Г.

ТЕМА: Неорганічна хімія. Неорганічні речовини і їхні властивості. Алюміній і залізо.

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

Продуктом реакції заліза з хлором є ферум(ІІІ) хлорид: \begin{gather*} \mathrm{2Fe+3Cl_2=2FeCl_3}. \end{gather*}

Продуктом взаємодії заліза із хлоридною кислотою є ферум(ІІ) хлорид і водень: $$ \mathrm{Fe+2HCl=FeCl_2+H_2}\uparrow. $$

Залізо відновлює сполуку ферум(ІІІ) хлорид до ферум(ІІ) хлориду: $$ \mathrm{2FeCl_3+Fe=3FeCl_2}. $$

Унаслідок реакції між ферум(ІІІ) оксидом і хлоридною кислотою утворюються ферум(ІІІ) хлорид і вода: $$ \mathrm{Fe_2O_3+6HCl=2FeCl_3+3H_2O}. $$

Відповідь: Б.

ТЕМА: Неорганічна хімія. Основні класи неорганічних сполук. Реакції солей у розчинах із металами.

Скориставшись довідковою таблицею «Ряд активності металів», можна визначити, що кадмій витіснятиме із солей олово, нікель і мідь, оскільки в ряду активності він розташований лівіше від них: \begin{gather*} \mathrm{Cd+Sn^{2+}=Cd^{2+}+Sn}\downarrow;\\[7pt] \mathrm{Cd+Ni^{2+}=Cd^{2+}+Ni}\downarrow;\\[7pt] \mathrm{Cd+Cu^{2+}=Cd^{2+}+Cu}\downarrow. \end{gather*}

Затим потрібно порівняти відносні атомні маси цих елементів (їх зазначено в довідковій таблиці «Періодична система хімічних елементів»): $$ A_r(\mathrm{Ni})\lt A_r(\mathrm{Cu})\lt A_r(\mathrm{Cd})\lt A_r(\mathrm{Sn}). $$

Вочевидь маса кадмієвої пластинки збільшиться, якщо її занурити у водний розчин станум(ІІ) хлориду.

Відповідь: Б.

ТЕМА: Неорганічні речовини і їхні властивості. Класифікація хімічних реакцій.

Завдання скеровано на перевірку вміння аналізувати рівняння реакцій за участі неорганічних речовин, класифікувати хімічні реакції за різними ознаками.

Натрій бурхливо реагує з водою з виділенням великої кількості теплоти й утворенням водню і натрій гідроксиду. Тобто ця реакція є екзотермічною: \begin{gather*} \mathrm{2Na+2H_2O=2NaOH+H_2}\uparrow,\ \triangle H\lt 0. \end{gather*}

Атоми Натрію віддають електрони з утворенням катіонів: \begin{gather*} 2\overset{0}{\mathrm{Na}}+2\overset{+1}{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}=2\overset{+1}{\mathrm{Na}}\mathrm{OH}+\overset{0}{\mathrm{H}}_2\uparrow ;\\[7pt] \mathrm{NaOH\rightleftarrows Na^+ +OH^-}. \end{gather*}

Фенолфталеїн – специфічний індикатор лужного середовища, у якому він набуває характерного малинового забарвлення. Тому його можна використати, щоби дослідити середовище розчину, який утворився в посудині після реакції.

Для якісного виявлення водню – одного з продуктів реакції – використати вапняну воду не можна, бо реакція не відбувається. Вапняна вода – насичений розчин кальцій гідроксиду – є реактивом на вуглекислий газ – карбон(ІV) оксид.

Відповідь: A.

ТЕМА: Періодичний закон і періодична система хімічних елементів. Неорганічні речовини і їхні властивості. Окисно-відновні реакції.

Завдання скеровано на перевірку вмінь аналізувати зміни властивостей простих речовин залежно від місця елементів у періодах, підгрупах, за переходу від одного періоду до іншого в періодичній системі хімічних елементів; прогнозувати можливість перебігу окисно-відновних реакцій.

За положенням хімічних елементів, формули простих речовин яких наведено в завданні, можна дійти висновку, що йдеться про можливість перебігу в розчині окисно-відновної реакції.

Водень як дуже слабкий окисник й азот, реакційна здатність якого дуже низька, не витіснять бром з його солі у водному розчині.

Окиснювальна здатність Хлору більша, а Йоду менша порівняно з Бромом. Тож для добування брому з водного розчину калій броміду потрібно використати хлор:

\begin{gather*} \mathrm{2KBr+Cl_2=2KCl+Br_2};\\[7pt] \mathrm{2Br^-+Cl_2=2Cl^-+Br_2}. \end{gather*}

Відповідь: Б.

ТЕМА: Неорганічні речовини і їхні властивості. Гідроліз солей. Забарвлення індикаторів (універсального, фенолфталеїну, метилоранжу) у кислому, лужному й нейтральному середовищах. Якісна реакція на сульфат-аніони.

Завдання скеровано на перевірку вміння прогнозувати реакцію середовища розбавленого водного розчину солі з огляду на її хімічний склад і здатність до гідролізу, перебіг реакцій йонного обміну між солями в розчині.

Гідроліз – реакція солі з водою, що приводить до утворення слабкого або малорозчинного електроліту й зміни рН розчину. Може відбуватися за аніоном, коли сіль утворено катіоном сильної основи й аніоном слабкої кислоти (лужне середовище), або за катіоном, коли сіль утворено катіоном слабкої основи й аніоном сильної кислоти (кисле середовище).

Солі сильних основ і кислот не зазнають гідролізу, їхні водні розчини мають нейтральну реакцію.

Фенолфталеїн – специфічний індикатор лужного середовища, у якому він набуває характерного малинового забарвлення.

Тобто за умовою завдання потрібно визначити сіль сильної основи й слабкої кислоти. Такою сіллю є натрій силікат \(\mathrm{Na_2SiO_3}\). Продуктом реакції натрій силікату з барій хлоридом у водному розчині є нерозчинний барій силікат, у чому можна пересвідчитися, скориставшись довідковою таблицею «Розчинність основ, кислот, амфотерних гідроксидів і солей за температури 20–25 °С у воді».

Рівняння реакцій, описаних у завданні, такі:

Відповідь: Г.

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

Завдання скеровано на перевірку вміння прогнозувати окисно-відновні властивості хімічного елементів за формулою речовини.

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.

У сполуках із неметалічними елементами Гідроген має ступінь окиснення +1, ступінь окиснення Оксигену зазвичай дорівнює -2.

Спочатку потрібно визначити ступені окиснення атомів Сульфуру в речовинах, формули яких наведено в умові завдання:

Сульфур – елемент VI А (16) групи періодичної системи хімічних елементів. У його атомі на зовнішньому енергетичному рівні шість валентних електронів. Тому максимальний ступінь окиснення атомів Сульфуру становить +6, а мінімальний дорівнює -2.

Атом Сульфуру зі ступенем окиснення +6 може лише приймати електрони, унаслідок чого його ступінь окиснення знижуватиметься.

Атом Сульфуру зі ступенем окиснення -2 може лише віддавати електрони, унаслідок чого його ступінь окиснення підвищуватиметься.

Атом Сульфуру з проміжним ступенем окиснення +4 може як приймати, так і віддавати електрони, тобто в хімічних реакціях виявляти як окисні, так і відновні властивості.

Відповідь: B.