ТЕМА: Обчислення в хімії.

Завдання скеровано на перевірку вміння розв’язувати комбіновані задачі.

Дано:
\(V(\mathrm{CH_4})+V(\mathrm{C_3H_8})=11,2\ \text{л}\)
\(m(\mathrm{CaCO_3})=80\ \text{г}\)
\(M(\mathrm{CaCO_3})=100\ \text{г/моль}\)
\(V_m(\mathrm{CH_4})=V_m(\mathrm{C_3H_8})=22,4\ \text{л/моль}\)

Знайти:
\(\style{font-style:normal;font-weight:bold;font-size:1.1em}{\varphi}(\mathrm{C_3H_8})\ -\ ?\)

\begin{gather*} \mathrm{Ca(OH)_2+CO_2=CaCO_3\downarrow +H_2O}\\[7pt] n(\mathrm{CO_2})=n(\mathrm{CaCO_3})\\[7pt] n(\mathrm{CaCO_3})=m(\mathrm{CaCO_3}):M(\mathrm{CaCO_3})\\[7pt] n(\mathrm{CaCO_3})=80\ \text{г}:100\ \text{г/моль}\\[7pt] n(\mathrm{CaCO_3})=0,8\ \text{моль}\\[7pt] n(\mathrm{CO_2})_{\mathrm{CH_4}}+n(\mathrm{CO_2})_{\mathrm{C_3H_8}}=0,8\ \text{моль}\\[7pt] \mathrm{\underline{CH_4}+2O_2\rightarrow\underline{CO_2}\uparrow +2H_2O}\\[7pt] n(\mathrm{CO_2})_{\mathrm{CH_4}}=n(\mathrm{CH_4})\\[7pt] \mathrm{\underline{\underline{C_3H_8}}+5O_2\rightarrow \underline{\underline{3CO_2}}+4H_2O}\\[7pt] n(\mathrm{CO_2})_{\mathrm{C_3H_8}}=3n(\mathrm{C_3H_8})\\[7pt] V(\mathrm{C_3H_8})=x\ \text{л}\\[7pt] V(\mathrm{CH_4})=(11,2-x)\ \text{л}\\[6pt] n(\mathrm{CO_2})_{\mathrm{C_3H_8}}=3n(\mathrm{C_3H_8})=\frac{3x\ \text{л}}{22,4\ \text{л/моль}}\\[6pt] n(\mathrm{CO_2})_{\mathrm{CH_4}}=n(\mathrm{CH_4})=\frac{(11,2-x)\ \text{л}}{22,4\ \text{л/моль}}\\[6pt] \frac{3x\ \text{л}}{22,4\ \text{л/моль}}+\frac{(11,2-x)\ \text{л}}{22,4\ \text{л/моль}}=0,8\ \text{моль}\\[6pt] 3x+11,2-x=0,8\cdot 22,4\\[6pt] x=\frac{0,8\cdot 22,4-11,2}{2}\\[6pt] \style{font-style:normal;font-weight:bold;font-size:1.1em}{\varphi}(\mathrm{C_3H_8})=\frac{0,8\cdot 22,4-11,2}{2\cdot 11,2}\\[6pt] \style{font-style:normal;font-weight:bold;font-size:1.1em}{\varphi}(\mathrm{C_3H_8})=0,8-0,5\\[7pt] \style{font-style:normal;font-weight:bold;font-size:1.1em}{\varphi}(\mathrm{C_3H_8})=0,3\ (30\ \text{%}). \end{gather*}

Відповідь: 30.

ТЕМА: Обчислення в хімії.

Завдання скеровано на перевірку вміння розв’язувати комбіновані задачі.

Дано:
\(m(\mathrm{Cu_2S})+m(\text{домішки})=200\ \text{кг}\)
\(m(\mathrm{CuO})=120\ \text{кг}\)
\(M(\mathrm{CuO})=80\ \text{кг/кмоль}\)
\(M(\mathrm{Cu_2S})=160\ \text{кг/кмоль}\)

Знайти:
\(w(\mathrm{Cu_2S})\ -\ ?\)

\begin{gather*} n(\mathrm{CuO})=m(\mathrm{CuO}):M(\mathrm{CuO})\\[7pt] n(\mathrm{CuO})=120\ \text{кг}:80\ \text{кг/кмоль}\\[7pt] n(\mathrm{CuO})=1,5\ \text{кмоль}\\[7pt] \mathrm{\underline{Cu_2S}+3O_2=\underline{\underline{2CuO}}+SO_2\uparrow}\\[6pt] n(\mathrm{Cu_2S})=\frac 12n(\mathrm{CuO})\\[6pt] n(\mathrm{Cu_2S})=\frac 12\cdot 1,5\ \text{кмоль}\\[6pt] n(\mathrm{Cu_2S})=0,75\ \text{кмоль}\\[7pt] m(\mathrm{Cu_2S})=n(\mathrm{Cu_2S})M(\mathrm{Cu_2S})\\[7pt] m(\mathrm{Cu_2S})=0,75\ \text{кмоль}\cdot 160\ \text{кг/кмоль}\\[7pt] m(\mathrm{Cu_2S})=120\ \text{кг}\\[6pt] w(\mathrm{Cu_2S})=\frac{m(\mathrm{Cu_2S})}{m(\mathrm{Cu_2S})+m(\text{домішки})}\\[6pt] w(\mathrm{Cu_2S})=\frac{120\ \text{кг}}{200\ \text{кг}}\\[6pt] w(\mathrm{Cu_2S})=0,6\ (60\ \text{%}). \end{gather*}

Відповідь: 60.

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.

У цих речовин однаковий якісний склад – їхні молекули утворені атомами трьох хімічних елементів – Карбону, Гідрогену, Оксигену. Оскільки кількісний склад різний, то різними є і найпростіша, і структурна формули цих сполук.

Відповідь: B.

ТЕМА: Основні хімічні поняття. Будова атома.

Завдання скеровано на перевірку вміння класифікувати хімічні елементи за електронною будовою зовнішнього енергетичного рівня їхніх атомів.

В атомах p-елементів заповнюється електронами зовнішній p-підрівень (рис. 1).

Рис. 1. Положення s-, p-, d-, f-елементів у періодичній системі

До p-елементів належать елементи головних (A) підгруп ІІІ–VIII груп періодичної системи – Флуор, Хлор, Бром, будова зовнішнього енергетичного рівня яких така:

Відповідь: Г.

ТЕМА: Основні хімічні поняття. Будова атома.

Завдання скеровано на перевірку вміння аналізувати склад атомів.

Вочевидь, в умові завдання ідеться про атом Сульфуру, кількість електронів у якому становить 16 – шість s- і 10 p-електронів (рис. 1). Те, що в атомі хімічного елемента шість s-електронів, означає, що в його атомі електрони перебувають на трьох енергетичних рівнях, оскільки максимальна кількість s-електронів на одному енергетичному рівні дорівнює двом. Відповідно кількість p-електронів на другому енергетичному рівні – шість, на третьому – чотири (рис. 1). На зовнішньому енергетичному рівні в атомі цього хімічного елемента шість електронів – два s- і чотири p-електрони.

Рис. 1. В атомі Сульфуру шість s- і десять p-електронів

Відповідь: B.

ТЕМА: Загальна хімія. Хімічний зв’язок. Будова речовини.

Завдання скеровано на перевірку вміння розпізнавати речовини йонної будови.

Йонний зв’язок – хімiчний зв’язок електростатичної природи між атомами чи групою атомiв із дуже великою рiзницею в електронегативностях. На відміну від ковалентного зв’язку, валентний електрон при цьому переходить до атома з більшою електронегативністю, а утворені йони притягаються електростатичними силами.

Тобто йонний зв’язок – це зв’язок між йонами.

У речовинах, формули яких наведено у варіантах відповіді Б, В, сполучені атоми неметалічних елементів із порівняно невеликою різницею електронегативностей, у варіанті Г – атоми того самого неметалічного елемента. Натомість у натрій оксиді велика різниця електронегативностей зумовлює утворення йонного зв’язку між катіонами лужного елемента Натрію й аніонами Оксигену.

Відповідь: A.

ТЕМА: Загальна хімія. Будова речовини. Кристалічні ґратки.

Завдання скеровано на перевірку розуміння змісту поняття кристалічні ґратки, уміння розпізнавати речовини з певним типом кристалічних ґраток за їхніми фізичними властивостями.

В атомних кристалах атоми зв’язані ковалентним неполярним зв’язком. Характерним прикладом таких речовин є алмаз, у кристалічних ґратках якого всі щонайближчі між’ядерні відстані й усі кути між чотирма зв’язками атома Карбону рівні (рис. 1).

Рис. 1. Кристалічні ґратки алмазу

Відповідь: Б.

ТЕМА: Загальна хімія. Ступінь окиснення.

Завдання скеровано на перевірку вміння визначати ступені окиснення хімічних елементів за формулами речовин.

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.

А \(\mathrm{\overset{+4}{Mn}\overset{-2}{O_2}}\)

Б \(\mathrm{\overset{+2}{Mn}\overset{-1}{Cl_2}}\)

В \(\mathrm{\overset{+1}{K}\overset{+7}{Mn}\overset{-2}{O_4}}\)

Г \(\mathrm{\overset{+1}{K_2}\overset{+6}{Mn}\overset{-2}{O_4}}\)

Відповідь: B.

ТЕМА: Загальна хімія. Ступінь окиснення.

Завдання скеровано на перевірку вміння визначати ступені окиснення хімічних елементів за формулами речовин, окисники й відновники у хімічних 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: \begin{gather*} \mathrm{\overset{+5}{Cl}O^-_3}\rightarrow\mathrm{Cl^-}\\[7pt] \mathrm{\overset{+5}{Cl}O^-_3}+6\overline{e}\rightarrow\mathrm{\overset{-1}{Cl^-}}. \end{gather*}

Відповідь: Г.

ТЕМА: Йонно-молекулярне рівняння. Реакції обміну між електролітами в розчині.

Завдання скеровано на перевірку вміння застосовувати знання про умови необоротності перебігу реакцій обміну між електролітами в розчині.

Реакції обміну між електролітами в розчинах відбуваються за участю йонів. Умови необоротності перебігу реакцій обміну між електролітами в розчині наведено на схемі (рис. 1).

Рис. 1. Умови необоротності реакцій між електролітами у водних розчинах

Барій хлорид (А), на відміну від магній хлориду (Б), не реагує з натрій гідроксидом у водному розчині, оскільки всі речовини залишаються у формі йонів (рис. 2).

Рис. 2. Барій гідроксид – розчинна речовина, натомість магній гідроксид малорозчинний

Сильна й нелетка сульфатна кислота витісняє слабку й летку карбонатну з її солі (В), а сильна нітратна кислота – слабку сульфітну. Також можливе окиснення сульфітної кислоти до сульфатної (Г).

Відповідь: A.

ТЕМА: Йонно-молекулярне рівняння. Реакції обміну між електролітами в розчині.

Завдання скеровано на перевірку вміння застосовувати знання про умови необоротності перебігу реакцій обміну між електролітами в розчині.

Реакції обміну між електролітами в розчинах відбуваються за участю йонів. Умови необоротності перебігу реакцій обміну між електролітами в розчині наведено на схемі (рис. 1).

Рис. 1. Умови необоротності реакцій між електролітами у водних розчинах

Осадити карбонат-аніони з водного розчину можна за допомогою розчину барій хлориду  (рис. 2).

Рис. 2. Барій карбонат утворюється внаслідок осадження карбонат-аніонів катіонами Барію

Унаслідок дії сульфатної та етанової кислот на карбонат-аніони виділяється газ – карбон(ІV) оксид, тобто про осадження не йдеться. Натрій карбонат є розчинною речовиною, тож осадити карбонат-аніони за допомогою розчину натрій хлориду не можна. Натомість барій карбонат є нерозчинною речовиною, тому для осадження карбонат-аніонів можна використати водний розчин барій хлориду.

Відповідь: Г.

ТЕМА: Загальна хімія. Основні класи неорганічних сполук. Оксиди.

Завдання скеровано на перевірку вміння розпізнавати основні, кислотні, амфотерні оксиди.

Класифікацію оксидів за їхнім складом і хімічними властивостями наведено на рисунку 1.

Рис. 1. Класифікація оксидів

До основних оксидів належать:

• оксиди всіх металічних елементів головної підгрупи першої групи;
• оксиди всіх металічних елементів головної підгрупи другої групи, починаючи з магнію \((\mathrm{Mg\ –\ Ra})\);
• оксиди металічних елементів у нижчих значеннях валентності, наприклад \(\mathrm{MnO, FeO}\).

Кислотними оксидами є більшість оксидів неметалічних елементів (\(\mathrm{SO_3,\ P_2O_5}\) тощо). Вищі оксиди металічних елементів зі змінною валентністю також виявляють переважно кислотні властивості, наприклад: \(\mathrm{CrO_3, Mn_2O_7, V_2O_5}\).

Амфотерні оксиди під час взаємодії з кислотою або кислотним оксидом виявляють властивості, характерні для основних оксидів. Так само, як основні оксиди, вони взаємодіють з кислотами з утворенням солі і води. У реакціях із лугами або з оксидами лужних і лужноземельних елементів амфотерні оксиди виявляють кислотні властивості.

Алюміній оксид – амфотерний.

Відповідь: B.

ТЕМА: Основні класи неорганічних сполук. Луги й нерозчинні основи.

Завдання скеровано на перевірку вміння застосовувати знання про хімічні властивості нерозчинних основ і лугів.

І. За нагрівання нерозчинні основи розкладаються з утворенням оксиду металічного елемента й води: $$ \mathrm{ Cu(OH)_2\xrightarrow{\text{нагрівання}}CuO+H_2O. } $$

ІI. Взаємодія активних металів з водою – один зі способів добування лугів: $$ \mathrm{ Ca+2H_2O=Ca(OH)_2+H_2\uparrow . } $$

ІII. У розчинах лугів індикатори змінюють своє забарвлення. У розчинах лугів фенолфталеїн набуває малинового забарвлення, він є специфічним індикатором лужного середовища: $$ \mathrm{ Ba(OH)_2\rightarrow Ba^{2+}+2OH^-. } $$

Відповідь: Г.

ТЕМА: Основні класи неорганічних сполук. Сульфатна кислота.

Завдання скеровано на перевірку вміння застосовувати знання про хімічні властивості сульфатної кислоти для прогнозування можливості перебігу хімічних реакцій за її участю.

1. У сульфатній кислоті атом Сульфуру перебуває в найвищому ступені окиснення +6 і тому не може бути окиснений. Тож сульфатна кислота не реагує з киснем.

2. Амоніак реагує із сульфатною кислотою з утворенням кислої або середньої солі: \begin{gather*} \mathrm{ NH_3+H_2SO_4=NH_4HSO_4;}\\[7pt] \mathrm{ 2NH_3+H_2SO_4=(NH_4)_2SO_4. } \end{gather*}

3. Магній оксид осно́вний, тому реагує із сульфатною кислотою: \begin{gather*} \mathrm{ MgO+H_2SO_4=MgSO_4+H_2O. } \end{gather*}

4. Карбон(IV) оксид є кислотним (не реагує з кислотами) і не може бути відновником (бо атом Карбону у найвищому ступені окиснення не може віддавати електрони й окиснюватися).

Відповідь: B.