ТЕМА: Загальна хімія. Ступінь окиснення. Окисно-відновні реакції.

Завдання скеровано на перевірку розуміння змісту понять ступінь окиснення, окисно-відновна реакція, уміння визначати ступені окиснення атомів хімічних елементів за формулами речовин і розрізняти окисно-відновні реакції.

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 у складних речовинах зазвичай становлять +1 і –2 відповідно.

Відповідь: B.

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

Завдання скеровано на перевірку розуміння змісту понять електронегативність і полярність хімічного зв’язку.

Електронегативність хімічного елемента – це властивість його атома притягувати спільні з іншим атомом електронні пари. У групах електронегативність атомів хімічних елементів зі збільшенням їхніх протонних чисел (порядкових номерів) зменшується (рис. 1).

Рис. 1. Електронегативність атомів хімічних елементів

Ковалентний зв’язок, у якому одна чи кілька спільних електронних пар зміщені в бік електронегативнішого атома, називають полярним зв’язком.

Полярність хімічного зв’язку тим більша, чим більша різниця електронегативностей атомів, між якими він утворюється.

Електронегативність Флуору найбільша порівняно з іншими хімічними елементами, тому і зв’язок \(\mathrm{C – F}\) – найполярніший із-поміж наведених у завданні.

Відповідь: Г.

ТЕМА: Загальна хімія. Будова атомів і простих йонів.

Завдання скеровано на перевірку вміння інтерпретувати нуклідні символи атомів і простих йонів.

Йон – позитивно (катiон) або негативно (анiон) електрично заряджена частинка, заряд якої кратний заряду електрона.

Тобто за умовою завдання потрібно визначити частинку, у якій кількість електронів більша за кількість протонів. Цій умові відповідає варіант відповіді A – у цій частинці кількість електронів на два більша за кількість протонів.

Відповідь: A.

ТЕМА: Загальна хімія. Будова атомів і простих йонів. Радіус атома. Електронегативність.

Завдання скеровано на перевірку вміння застосовувати знання про будову атомів і закономірності зміни властивостей хімічних елементів у періодичній системі.

У групах електронегативність атомів хімічних елементів зі збільшенням їхніх протонних чисел (порядкових номерів) зменшується, а радіус атома збільшується. Тому радіус атома Оксигену менший за радіус атома Сульфуру, а електронегативність – більша. В Оксигену й Сульфуру різні протонні числа, тож з огляду на електронейтральність атомів загальна кількість електронів в їхніх атомах також різна. Тобто твердження А, В і Г неправильні.

Правильним є твердження Б, оскільки Оксиген і Сульфур – елементи тієї самої головної підгрупи й утворюють леткі сполуки з Гідрогеном складу \(\mathrm{H_2E}.\)

Відповідь: Б.

ТЕМА: Основні хімічні поняття. Речовина. Естери.

Завдання скеровано на перевірку вміння аналізувати якісний (елементний) і кількісний склад речовини за її хімічною формулою, розпізнавати естери за їхніми структурними формулами.

Речовини, структурні формули яких наведено в умові завдання, належать до естерів і є продуктами реакцій між відповідними спиртами й карбоновими кислотами. Загальну формулу естерів наведено на рисунку 1.

Рис. 1. Загальна формула естерів

Речовина 1 – етилетаноат, 2 – пропілметаноат. У цих речовин однакова молекулярна формула \(\mathrm{C_3H_8O_2}\), тобто однаковий якісний і кількісний склад.

Тому обидва наведені в завданні твердження є правильними.

Відповідь: B.

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

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

За умовою завдання до суміші порошків магнію і заліза добавили хлоридну кислоту. І магній, і залізо реагують з хлоридною кислотою з утворенням солей і виділенням водню.

1) напишемо рівняння реакцій взаємодії металів з кислотою:

За рівняннями реакцій кількість речовини металів така сама, як і кількість водню. Нехай кількість речовини водню, який виділяється в реакції (1), дорівнює х моль, тоді кількість речовини водню, який виділяється в реакції (2), дорівнює \(\mathrm{(0,5–x)}\) моль;

2) виразимо маси металів через \(\mathrm{x}\) і обчислімо \(\mathrm{x}\): \begin{gather*} \mathrm{m(Fe) + m(Mg) = 20г,}\\[7px] \mathrm{m(Fe) = n(Fe) \cdotp M(Fe) = }\\[1px] \mathrm{= x\ \text{моль}\ \cdotp\ 56\frac{\text{г}}{\text{моль}} = 56x\ \text{г}},\\[1px] \mathrm{m(Mg) = n(Mg) \cdotp M(Mg) = }\\[1px] \mathrm{= (0,5-x)\ \text{моль}\ \cdotp 24\frac{\text{г}}{\text{моль}} = (12-24x)\ \text{г},}\\[1px] \mathrm{56x + 12 - 24x = 20}\\[7px] \mathrm{32x = 8}\\[7px] \mathrm{x = 0,25\ \text{моль}\ Fe} \end{gather*}

3) обчислюємо масу заліза і його масову частку в суміші: \begin{gather*} \mathrm{m(Fe) = n(Fe) \cdotp M(Fe) = }\\[1px] \mathrm{= 0,25\ \text{моль}\ \cdotp 56\frac{\text{г}}{\text{моль}} = 14\ \text{г},}\\[1px] \mathrm{w(Fe) = \frac{m(Fe)}{m(\text{суміші})}\ \cdotp\ 100\text{%} = }\\[1px] \mathrm{= \frac{14\ \text{г}}{20\ \text{г}}\ \cdotp\ 100\text{%} = 70\text{%}} \end{gather*}

Відповідь: 70.

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

Завдання перевіряє вміння визначати хімічний елемент за рівнянням хімічної реакції.

Деякі метали добувають відновленням їхніх оксидів воднем.

1) напишемо рівняння реакції відновлення оксиду воднем: \begin{gather*} \mathrm{EO_3 + 3H_2 \longrightarrow E + 3H_2O } \end{gather*}

2) за умовою задачі ми знаємо масу оксиду і масу відновленого металу. Різниця мас складає масу Оксигену. Знаючи масу Оксигену, можна знайти його кількість речовини, а тому й кількість речовини води: \begin{gather*} \mathrm{\Delta m = m(O) = 116\ \text{г}\ - 92\ \text{г}\ =\ 24\ \text{г}}\\[1px] \mathrm{n(O) = \frac{24\ \text{г}}{16\ \text{г/моль}}\ =\ 1,5\ \text{моль}}\\[1px] \mathrm{n(H_2O) = n(O) = 1,5\ \text{моль}} \end{gather*}

3) за рівнянням реакції кількість речовини металу втричі менша за кількість речовини води, тому, якщо утворилося 1,5 моль води, то металу буде 0,5 моль. Обчислюємо кількість речовини металу: \begin{gather*} \mathrm{EO_3 + 3H_2 \longrightarrow \underset{1\ \text{моль}}{\overset{0,5\ \text{моль}}{E}} + 3\underset{3\ \text{моль}}{\overset{1,5\ \text{моль}}{H_2O}}} \end{gather*}

4) обчислюємо молярну масу металу: \begin{gather*} \mathrm{ M(E) = \frac{m(E)}{n(E)} = \frac{92\ \text{г}}{0,5\ \text{моль}}\ =\ 184\frac{\text{г}}{\text{моль}}} \end{gather*}

Відповідь: 184.

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

Завдання перевіряє вміння розв’язувати розрахункові задачі за рівняннями хімічних реакцій і виконувати обчислення, якщо речовини містять домішки.

Технічний кальцій карбід містить домішки. Під час реакції його з водою з виділенням етину реагує чиста речовина.

1) за рівнянням реакції мольне співвідношення кальцій карбіду і етину 1 : 1, якщо утворився етин кількістю речовини 0,25 моль, то в реакцію вступив кальцій карбід такою ж кількістю речовини 0,25 моль. Обчислюємо кількість, а потім і масу кальцій карбіду: \begin{gather*} \mathrm{\underset{1\ \text{моль}}{\overset{0,25\ \text{моль}}{CaC_2}} + 2H_{2}O \longrightarrow Ca(OH)_2 + \underset{1\ \text{моль}}{\overset{0,25\ \text{моль}}{C_2H_2}} \uparrow}\\[1px] \mathrm{m(CaC_2) = n(CaC_2) \cdotp M(CaC_2) =}\\[1px] \mathrm{= 0,25\ \text{моль}\ \cdotp\ 64\frac{\text{г}}{\text{моль}}\ =\ 16\ \text{г}} \end{gather*}

2) обчислюємо масову частку кальцій карбіду в технічному зразку \begin{gather*} \mathrm{w(CaC_2) =\frac{n(CaC_2)}{m(CaC_2)_{\text{техн.}}} = }\\[1px] \mathrm{\frac{16\ \text{г}}{20\ \text{г}}\ \cdotp\ 100\text{%} = 80\text{%}.} \end{gather*}

Відповідь: 80.

ТЕМА: Хімічна реакція. Окисно-відновні реакції.

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

Визначимо ступені окиснення кожного елемента, складемо електронний баланс і перетворимо схему окисно-відновної реакції на хімічне рівняння:

За умовою завдання необхідно вказати суму коефіцієнтів, вона становить 20.

Відповідь: 20.

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

Завдання перевіряє вміння установлювати хімічну формулу сполуки за кількісними даними про реагенти і продукти реакції.

Унаслідок повного окиснення (згоряння) вуглеводню утворюється вуглекислий газ і вода. За умовою задачі продукти окиснення пропустили спочатку через фосфор(V) оксид і вміст цієї склянки збільшився на 2,7 г (це маса води, фосфор(V) оксид використовують як осушувач, він поглинув воду), а потім через концентрований розчин лугу і маса другої склянки збільшилась на 6,6 г (це вуглекислий газ, розчин лугу прореагував з вуглекислим газом).

1) напишемо рівняння реакції повного окиснення вуглеводню: \begin{gather*} \mathrm{{C_{x}H_{y}} + \frac{2x + 0,5y}{2}{O_2} \longrightarrow {xCO_2} + 0{,}5{y}{H_2O}.} \end{gather*}

2) знаючи маси, обчислимо кількість речовин вуглекислого газу і води: \begin{gather*} \mathrm{ n(CO_2) = \frac{m(CO_2)}{M(CO_2)} = }\\[1px] \mathrm{\frac{6,6\ \text{г}}{44\ \text{г/моль}} = 0,15\ \text{моль};}\\[1px] \mathrm{n(H_2O) = \frac{m(H_2O)}{M(H_2O)} = }\\[1px] \mathrm{\frac{2,7\ \text{г}}{18\ \text{г/моль}} = 0,15\ \text{моль}.} \end{gather*}

3) знаючи кількість речовини вуглекислого газу і води, за рівнянням хімічної реакції обчислюємо \(\mathrm{x}\) і \(\mathrm{y}\):

Отже, формула речовини \(\mathrm{C_5H_{10}}\). У завданні необхідно було визначити суму індексів у виведеній формулі, вона становить 15.

Відповідь: 15.

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

Завдання перевіряє вміння розв’язувати розрахункові задачі за рівняннями хімічних реакцій.

1) проаналізуємо, які речовини суміші будуть реагувати з хлоридною кислотою, узятою в надлишку. Із двох речовин суміші (магній і силіцій) з хлоридною кислотою буде реагувати лише магній, унаслідок цієї взаємодії виділяється водень: \begin{gather*} \mathrm{Mg + 2HCl \longrightarrow MgCl_{2} + H_2 \uparrow }\\[7px] \mathrm{Si + HCl \longrightarrow\ \text{не взаємодіє}} \end{gather*}

2) обчислимо кількість моль водню, який виділився під час хімічної реакції: \begin{gather*} \mathrm{n(H_2) = \frac{V}{V_m} = \frac{5,6\ \text{л}}{ 22,4\ \text{л/моль}} = 0,25\ \text{моль}.} \end{gather*}

3) за рівнянням реакції взаємодії магнію з хлоридною кислотою, якщо виділяється 0,25 моль водню, то і магнію вступає в реакцію 0,25 моль. Обчислюємо кількість магнію і його масу: \begin{gather*} \mathrm{\underset{1\ \text{моль}}{\overset{0,25\ \text{моль}}{Mg}} + 2HCl \longrightarrow MgCl_2 + \underset{1\ \text{моль}}{\overset{0,25\ \text{моль}}{H_{2}}} \uparrow }\\[1px] \mathrm{m(Mg) = n(Mg)\ \cdotp\ M(Mg) = }\\[1px] \mathrm{= 0,25\ \text{моль}\ \cdotp 24\frac{\text{г}}{\text{моль}} = 6\ \text{г}} \end{gather*}

4) обчислюємо масову частку магнію в суміші: \begin{gather*} \mathrm{ w(Mg) = \frac{m(Mg)}{m(\text{суміші)}} = \frac{6\ \text{г}}{20\ \text{г}}\ \cdotp\ 100\text{%} = 30\text{%}} \end{gather*}

Відповідь: 30.

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

Завдання перевіряє вміння розв’язувати розрахункові задачі за рівняннями хімічних реакцій.

1) обчислимо масу сульфатної кислоти у вихідному розчині:

2) обчислимо масу сульфур(VI) оксиду, який добавили до розчину кислоти:

3) під час змішування сульфур(VI) оксиду з розчином кислоти, оксид реагує з водою, яка є в розчині, з утворенням сульфатної кислоти. Обчислимо масу сульфатної кислоти, яку можна отримати з 2 моль сульфур(VI) оксиду:

4) обчислимо загальну масу сульфатної кислоти в утвореному розчині:

5) обчислимо масу розчину, який утворився після змішування сульфур(VI) оксиду з розчином кислоти:

6) обчислимо масову частку сульфатної кислоти в утвореному розчині:

Відповідь: 61.

ТЕМА: Обчислення в хімії. Вираження кількісного складу розчину (суміші). Масова частка розчиненої речовини

Завдання перевіряє вміння проводити розрахунки для приготування розчинів з певною масовою часткою речовини з концентрованих розчинів.

Під час розбавляння маса розчиненої речовини не змінюється.

1) обчислимо масу лугу в 250 г розчину з масовою часткою лугу 12%: \begin{gather*} \mathrm{m(\text{лугу}) = m_2(\text{розчину}) \cdotp w_2(\text{лугу}) = }\\[7px] \mathrm{= 250\ \text{г}\ \cdotp\ 0,12 = 30\ \text{г}} \end{gather*}

2) обчислимо масу вихідного розчину (40%), із якого готують 12% розчин: \begin{gather*} \mathrm{m_1(\text{розчину}) = \frac{m(\text{лугу})}{w_1(\text{лугу})} = \frac{30}{0,4} = 75\ \text{г}} \end{gather*}

Відповідь: 75.

ТЕМА: Обчислення в хімії.

Завдання перевіряє вміння обчислювати середню молярну масу суміші газів.

Для розв’язання завдання необхідно розуміти, що середня молярна маса суміші газів – це маса 1 моль суміші газів.

Нехай кількість суміші газів дорівнює 1 моль: \(\mathrm{ n(\text{суміші})} = 1\ \text{моль}\), тоді

Кількість речовини суміші 1 моль, тому маса, яку ми обчислили, і є молярною масою.

Відповідь: 17.