ТЕМА: Основні хімічні поняття. Речовина.

Завдання скеровано на перевірку вміння розрізняти прості й складні речовини, інтерпретувати інформацію, наведену в графічній формі.

Прості речовини утворено атомами одного хімічного елемента, а складні – атомами різних хімічних елементів.

Проаналізувавши наведені в умові завдання рисунки, можна дійти висновку, що на них зображено молекули складу:

Відповідь: B.

ТЕМА: Органічна хімія. Вуглеводні. Номенклатура.

Завдання скеровано на перевірку знання поняття ізомери та вміння визначати структурні ізомери за назвою речовини відповідно до номенклатури IUPAC.

Для виконання завдання необхідно за назвою зобразити або уявити структурні формули речовин і порівняти їх.

Ізомери – це речовини, які мають однаковий склад, але різну будову, а тому різні властивості.

Проаналізуємо кожну пару речовин.

A  пропан (\(\mathrm{C_3H_8}\)) і циклопропан (\(\mathrm{C_3H_6}\)) – це речовини різних гомологічних рядів із різними загальними формулами, тому вони не можуть бути структурними ізомерами. Структурні формули:

Б  бутан (\(\mathrm{C_4H_{10}}\)) і 2-метилбутан (\(\mathrm{C_5H_{12}}\)). Ці речовини – гомологи, за складом відрізняються на групу (\(\mathrm{CH_2}\)). Гомологи не можуть бути ізомерами. Структурні формули:

B  бут-1-ен (\(\mathrm{C_4H_{8}}\), подвійний зв'язок між 1 і 2 атомами Карбону) і бут-2-ен (\(\mathrm{C_4H_{8}}\), подвійний зв'язок між 2 і 3 атомами Карбону) – речовини одного гомологічного ряду, мають однакову молекулярну формулу, але різну структуру, відрізняються положенням подвійного зв’язку між атомами Карбону, це і є ізомери. Структурні формули:

Г  пропен (\(\mathrm{C_3H_{6}}\)) і пропан (\(\mathrm{C_3H_{8}}\)) – це речовини різних гомологічних рядів із різними загальними формулами, тому вони не можуть бути структурними ізомерами. Структурні формули:

Отже, правильна відповідь – B.

Відповідь: B.

ТЕМА: Обчислення в хімії. Розв’язування задач на виведення формули сполуки.

Завдання скеровано на перевірку вміння встановлювати формулу сполуки.

1)  нехай формула вуглеводню \(\mathrm{C}_x\mathrm{H}_y\). За рівнянням реакції горіння визначаємо кількість речовини атомів Карбону:

2)  за умовою задачі вуглекислий газ, який утворився внаслідок спалювання вуглеводню, і кисень, що не прореагував, пропустили крізь водний розчин лугу, узятого в надлишку. Унаслідок цього об’єм газової суміші зменшився до 30 мл. Це означає, що в суміші був вуглекислий газ об’ємом 20 мл і кисень об’ємом 30 мл. Можна обчислити об’єм кисню, який витратили на реакцію горіння: \begin{gather*} \mathrm{ CO_2+2NaOH\rightarrow Na_2CO_3+H_2O }\\[7pt] V(\mathrm{CO_2})=50\ \text{мл}-30\ \text{мл}=20\ \text{мл} \\[7pt] V(\mathrm{O_2})_{\text{надл.}}=30\ \text{мл} \\[7pt] V(\mathrm{O_2})_{\text{реакц.}}=60\ \text{мл}-30\ \text{мл}=30\ \text{мл} \end{gather*}

3)  записуємо рівняння реакції горіння вуглеводню з урахуванням того, що кількість атомів Карбону – 2, а об’єм кисню, який витратили за реакцію, становить 30 мл:

Формула вуглеводню: \(\mathrm{C_2H_4}\) $$ M_r(\mathrm{C_2H_4})=28 $$

Відповідь: 28.

ТЕМА: Обчислення в хімії. Розв’язування задач за рівняннями реакцій.

Завдання скеровано на перевірку вміння розв’язувати розрахункові задачі на визначення складу суміші.

1.  За умовою задачі об’єм газуватої суміші становив 50 мл. Нехай \(V(\mathrm{C_2H_6})=x\ \text{мл}\), тоді $$ V(\mathrm{CH_4})=(50-x)\ \text{мл}. $$

2.  Записуємо рівняння реакцій горіння метану й етану. За рівнянням (1) і (2) реакцій відповідно до закону об’ємних відношень газів визначаємо об’єм карбон(ІV) оксиду в кожній реакції. \begin{gather*} \underset{2\ \text{моль}}{\overset{x\ \text{мл}}{\mathrm{2C_2H_6}}}+\mathrm{7O_2}\rightarrow \underset{4\ \text{моль}}{\overset{2x\ \text{мл}}{\mathrm{4CO_2}}}+\mathrm{6H_2O}\ \ \ \ \ \ (1) \\[6pt] \underset{1\ \text{моль}}{\overset{(50-x)\ \text{мл}}{\mathrm{CH_4}}}+\mathrm{2O_2}\rightarrow \underset{1\ \text{моль}}{\overset{(50-x)\ \text{мл}}{\mathrm{CO_2}}}+\mathrm{2H_2O}\ \ \ \ (2) \end{gather*}

3.  Загальний об'єм карбон(ІV) оксиду, що утворився, становить 60 мл.
Складаємо алгебричне рівняння і розв'язуємо його: \begin{gather*} 2x+50-x=60 \\[7pt] x=10 \end{gather*}

Відповідь: 10.

ТЕМА: Обчислення в хімії. Розв’язування задач за рівняннями реакцій.

Завдання скеровано на перевірку вміння здійснювати розрахунки за рівняннями хімічних реакцій.

У водному розчині карбонати перетворюються на гідрогенкарбонати.

1)  обчислюємо об’єм карбон(ІV) оксиду, який прореагував з карбонатами:

2)  записуємо рівняння реакцій, унаслідок яких карбонати перетворюються на гідрогенкарбонати:

Нехай під час повного перетворення у водному розчині карбонатів на гідрогенкарбонати в реакцію (1) вступає карбон(ІV) оксид кількістю речовини х моль , тоді в реакцію (2) – карбон(ІV) оксид кількістю речовини (0,1 – х) моль.

3)  за умовою задачі маса суміші карбонатів становила 9,2 г.

Складаємо алгебричне рівняння й обчислюємо \(\mathrm{x}\): \begin{gather*} 100x+8,4-84x=9,2; \\[7pt] x=0,05; \\[7pt] m(\mathrm{CaCO_3})=0,05\ \text{моль}\cdot 100\ \text{г/моль}=5\ \text{г}. \end{gather*}

Відповідь: 5.

ТЕМА: Обчислення в хімії. Розв'язування задач за рівняннями реакцій.

Завдання скеровано на перевірку вміння обчислювати за рівнянням хімічної реакції відносний вихід продукту реакції.

Для виконання завдання необхідно розуміти, як здійснювати розрахунки за рівняннями оборотних реакцій.

1)  за рівнянням реакції визначаємо мольні співвідношення реагентів: \begin{gather*} \mathrm{ \frac{N_2\ +}{1\ \text{моль}}\ \frac{3H_2\ \rightleftarrows}{3\ \text{моль}}\ \frac{2NH_3}{2\ \text{моль}}; } \end{gather*} азот кількістю речовини 1 моль вступає в реакцію з воднем кількістю речовини 3 моль, тому азот об’ємом 25 л прореагував із воднем об’ємом 75 л. За умовою задачі кількість речовини водню становила 85 л. Отже, водень у надлишку.

З азоту кількістю речовини 1 моль утворюється амоніак кількістю речовини 2 моль, тому з азоту об’ємом 25 л утворився амоніак об’ємом 50 л: \begin{gather*} \mathrm{ \frac{25\ \text{л}}{\frac{N_2\ +}{1\ \text{моль}}}\ \frac{75\ \text{л}}{\frac{3H_2\ \rightleftarrows}{3\ \text{моль}}}\ \frac{50\ \text{л}}{\frac{2NH_3}{2\ \text{моль}}}; } \end{gather*}

2)  за умовою задачі відносний вихід амоніаку становить 20 %, обчислюємо практичний об’єм амоніаку:

3)  за рівнянням хімічної реакції обчислюємо об’єми азоту і водню, які витратили на добування 10 л амоніаку: \begin{gather*} \mathrm{ \frac{5\ \text{л}}{\frac{N_2\ +}{1\ \text{моль}}}\ \frac{15\ \text{л}}{\frac{3H_2\ \rightleftarrows}{3\ \text{моль}}}\ \frac{10\ \text{л}}{\frac{2NH_3}{2\ \text{моль}}}; } \end{gather*}

4)  обчислюємо об’єм азоту, який залишився після реакції, й об’єм суміші після реакції:

5)

Відповідь: 20.

ТЕМА: Обчислення в хімії. Розв'язування задач за рівняннями реакцій.

Завдання скеровано на перевірку вміння проводити розрахунки за рівняннями хімічних реакцій, якщо відома маса продукту реакції й відносний вихід.

Унаслідок каталітичної гідратації етену утворюється етанол. За умовою задачі дано масу етанолу й відносний вихід продукту реакції.

1)  Обчислюємо теоретичну масу і кількість речовини етанолу:

2)  за рівнянням хімічної реакції обчислюємо кількість речовини етену, який вступає в реакцію, унаслідок якої утворюється етанол кількістю речовини 5 моль: \begin{gather*} \underset{1\ \text{моль}}{\overset{5\ \text{моль}}{\mathrm{C_2H_4}}}+\mathrm{H_2O}\rightarrow \underset{1\ \text{моль}}{\overset{5\ \text{моль}}{\mathrm{C_2H_5OH}}} \end{gather*}

3)  Обчислюємо об’ємну частку азоту в газуватій суміші, що утворилася:

Відповідь: 112.

ТЕМА: Вираження кількісного складу розчину (суміші). Розв'язування задач за рівняннями реакцій.

Завдання скеровано на перевірку вміння розв’язувати розрахункові задачі за рівняннями хімічних реакцій і визначати склад суміші.

1)  компоненти суміші реагують із хлоридною кислотою, але газ виділяється лише внаслідок взаємодії магній карбонату з хлоридною кислотою.
Для розрахунку за рівнянням хімічної реакції обчислюємо кількість речовини карбон(ІV) оксиду, а за рівнянням реакції обчислюємо кількість речовини магній карбонату:

2)  обчислюємо масу магній карбонату:

3)  обчислюємо масову частку магній карбонату в суміші:

Відповідь: 42.

ТЕМА: Хімічна реакція. Окисно-відновні реакції.

Завдання скеровано на перевірку вміння використовувати метод електронного балансу для перетворення схеми окисно-відновної реакції на хімічне рівняння.

Визначимо ступені окиснення елементів, що змінюються, складемо електронний баланс і перетворимо схему окисно-відновної реакції на хімічне рівняння:

Обчислюємо суму коефіцієнтів у рівнянні реакції: 22.

Відповідь: 22.

ТЕМА: Обчислення в хімії. Вираження кількісного складу розчину (суміші). Масова частка розчиненої речовини. Розв’язування задач за рівняннями реакцій.

Завдання скеровано на перевірку вміння здійснювати розрахунки за рівняннями хімічних реакцій та обчислювати склад розчину.

1)  натрій оксид реагує з водою з утворенням лугу. Обчислюємо кількість речовини й масу натрій гідроксиду, який утворюється внаслідок реакції:

2)  обчислюємо масу розчину і масу води:

Відповідь: 258.

ТЕМА: Вираження кількісного складу розчину (суміші).

Завдання скеровано на перевірку вміння обчислювати масову частку речовини в розчині.

Для виконання завдання необхідно знати формулу для обчислення масової частки речовини в розчині.

Відповідь: 15.

ТЕМА: Розв'язування задач за хімічними формулами й на виведення формули сполуки.

Завдання скеровано на перевірку вміння обчислювати відносну густину газової суміші за її об’ємним складом.

Для виконання завдання необхідно знати, що таке відносна густина й розуміти, що об’ємна й мольна частка газуватих речовин рівні між собою.

1)  нехай \(n(\text{суміші})=1\ \text{моль}\), тоді \(n(\mathrm{CH_4})=0,5\ \text{моль і}\ n(\mathrm{O_2})=0,5\ \text{моль}\).

2)  обчислюємо масу кожної речовини й масу всієї суміші:

3)  обчислюємо відносну густину суміші:

Відповідь: 12.

ТЕМА: Розв'язування задач за хімічними формулами й на виведення формули сполуки.

Завдання скеровано на перевірку вміння обчислювати молярну масу речовини й виводити молекулярну формулу сполуки за співвідношенням мас елементів.

1)  обчислюємо молярну масу аскорбінової кислоти:

\(x, y, z\) – кількість речовини атомів Карбону, Гідрогену й Оксигену відповідно.

2)  зі співвідношення мас визначаємо \(x, y, z\):

Якщо \(y=1\), то \(x=\frac{9}{12}=\frac34,\ z=\frac{12}{16}=\frac34;\)
\(x=3,\ y=4,\ z=3\).

3)   \(\mathrm{C_3H_4O_3}\) – найпростіша формула, $$ M(\mathrm{C_3H_4O_3})=88\ \frac{\text{г}}{\text{моль}}, $$ \(\mathrm{C_6H_8O_6}\) – істинна формула.

4)  сума індексів дорівнює 20.

Відповідь: 20.

ТЕМА: Розв'язування задач за хімічними формулами й на виведення формули сполуки.

Завдання скеровано на перевірку вміння обчислювати об’єм (н.у.) газуватої речовини за певною кількістю (моль) атомів елемента – її складника.

1)  обчислюємо кількість речовини атомів Нітрогену, яка дана за умовою завдання:

2)  з атомів Нітрогену кількістю речовини 2 моль утворюється азот кількістю речовини 1 моль. Визначаємо кількість речовини азоту:

3)  обчислюємо об’єм азоту:

Відповідь: 56.