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.

ТЕМА: Неорганічна хімія. Неорганічні речовини і їхні властивості.

Завдання скеровано на перевірку вміння розпізнавати речовини за хімічними властивостями.

Водень виділяється внаслідок реакції алюмінію із хлоридною кислотою: \begin{gather*} \mathrm{2Al+6HCl=2AlCl_3+3H_2}\uparrow;\\[7pt] \mathrm{2Al+6H^+=2Al^{3+}+3H_2}\uparrow. \end{gather*}

Відповідь: B.

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

Завдання скеровано на перевірку вміння прогнозувати можливість перебігу реакцій солей у водних розчинах із металами.

Скориставшись довідковою таблицею «Ряд активності металів», можна визначити, що цинк витіснятиме із солей свинець (А) і нікель (Б), оскільки в ряду активності він розташований лівіше від них: \begin{gather*} \mathrm{Zn+Pb^{2+}=Zn^{2+}+Pb}\downarrow;\\[7pt] \mathrm{Zn+Ni^{2+}=Zn^{2+}+Ni}\downarrow. \end{gather*}

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

Вочевидь маса цинкової пластинки збільшиться, якщо її занурити у водний розчин плюмбум(ІІ) нітрату, і зменшиться внаслідок занурення у водний розчин нікель(ІІ) нітрату.

Відповідь: A.

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

Завдання скеровано на перевірку вміння визначати ступені окиснення атомів хімічних елементів і прогнозувати їхні окисно-відновні властивості.

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

• 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;
• ступінь окиснення атомів Гідрогену в молекулах складних речовин дорівнює +1, а Оксигену, зазвичай, -2;
• алгебрична сума ступенів окиснення всіх атомів в молекулі дорівнює нулю.

А саме: $$ \overset{+1}{\mathrm{H}}_2\overset{+6}{\mathrm{S}}\overset{-2}{\mathrm{O}}_4;\ \ \overset{+4}{\mathrm{S}}\overset{-2}{\mathrm{O}}_2;\ \ \overset{+6}{\mathrm{S}}\overset{-2}{\mathrm{O}}_3;\ \ \overset{+1}{\mathrm{H}}_2\overset{-2}{\mathrm{S}}. $$

Виявляти лише відновні властивості (віддавати електрони) у хімічних реакціях може атом Сульфуру з мінімально можливим для нього ступенем окиснення. Сульфур – елемент головної підгрупи VI групи. На на зовнішньому енергетичному рівні його атома 6 електронів. Тому найменший ступінь окиснення атома Сульфуру дорівнює -2 (різниці між номером групи й числом 8). Такий ступінь окиснення мають атоми Сульфуру в молекулі гідроген сульфіду.

Атоми Сульфуру зі ступенем окиснення -2 віддають електрони й виявляють відновні властивості:

Відповідь: Г.

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 сіль, про яку йдеться в умові завдання, – натрій гідрогенкарбонат. Рівняння реакцій, описаних у завданні, такі:

Відповідь: B.

ТЕМА: Неорганічні речовини і їхні властивості. Забарвлення індикаторів (універсального, фенолфталеїну, метилоранжу) у кислому, лужному й нейтральному середовищах.

Завдання скеровано на перевірку знання властивостей речовин, уміння прогнозувати їхню здатність реагувати з водою, забарвлення індикатора в розчині.

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

Середовище водного розчину амоніаку лужне внаслідок перебігу реакції за схемою $$ \mathrm{NH_3+HOH}\rightleftarrows \mathrm{NH^+_4+OH^-}. $$

Гідроксид-аніони у водному розчині амоніаку зумовлюють лужну реакцію середовища в ньому.

Натрій хлорид – сіль сильної основи й сильної кислоти – не зазнає гідролізу, тож середовище його водного розчину нейтральне.

Водний розчин гідроген сульфіду – слабка сульфідна кислота.

Сульфур(IV) оксид – кислотний, унаслідок його змішування з водою утворюється слабка сульфітна кислота.

Відповідь: A.