Пояснення

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, а в періодах – збільшується (рис. 1).

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 Оксигену найбільша порівняно з іншими хімічними елементамипро сполуки яких ідеться, тому і зв’язок \(\mathrm{O\ -\ H}\) – найполярніший із-поміж наведених у завданні.

Відповідь: A.

Пояснення

ТЕМА: Основні хімічні поняття. Будова атома.

Завдання скеровано на перевірку вміння аналізувати будову атомів хімічних елементів.

Нуклід – це різновид атомів або йонів з однаковим масовим числом (кількість нуклонів) та атомним номером (кількістю протонів).

Нуклідним символом називають символ нукліда елемента, біля якого зазначено атомний номер як лівий підрядковий, а масове число – як лівий надрядковий індекс.

Нуклони – це протони й нейтрони.

Протонне число \(Z\) – кількість протонів у ядрі атома, збігається з порядковим номером хімічного елемента в періодичній системі.

Кількість нейтронів \(N\) у ядрі дорівнює різниці між масовим \(A\) і протонним \(Z\) числами.

Порядковий номер Кобальту в періодичній системі – 27, тобто $$ Z(_{27}\mathrm{Co})=27. $$

Масове (нуклонне) число Кобальту – 59, тобто $$ A(^{59}_{27}\mathrm{Co})=59. $$

Тож можна обчислити кількість нейтронів у ядрі нукліда \(^{59}_{27}\mathrm{Co}:\) \begin{gather*} N(^{59}_{27}\mathrm{Co})=A(^{59}_{27}\mathrm{Co})-Z(^{59}_{27}\mathrm{Co})=\\[7pt] =59-27=32. \end{gather*}

Відповідь: Г.

Пояснення

ТЕМА: Основні хімічні поняття. Будова атома. Закономірності зміни властивостей хімічних елементів у періодичній системі. Електронегативність. Радіус атома.

Завдання скеровано на перевірку вміння аналізувати закономірності зміни властивостей хімічних елементів у періодичній системі.

У групах зі збільшенням протонних чисел (зверху вниз) радіус атомів хімічних елементів збільшується (рис. 1, 1), а електронегативність (рис. 1, 2) і, відповідно, окисні властивості зменшуються.

Флуор і Хлор – елементи однієї групи, але різних періодів, тому в їхніх атомах різна кількість енергетичних рівнів (рис. 1, 1).

Тобто помилковим є твердження, наведене в рядку A.

Відповідь: A.

Пояснення

ТЕМА: Основні хімічні поняття. Речовина. Хімічна формула.

Завдання скеровано на перевірку вміння аналізувати якісний (елементний) і кількісний склад речовини за її хімічною формулою.

Молекулярна формула – запис, що показує тип і кількість атомів у молекулі.

За наведеною в умові завдання структурною формулою можна визначити молекулярну, підрахувавши загальну кількість атомів кожного хімічного елемента. Молекулярна формула речовини – \(\mathrm{C_4H_8O_4}.\)

Масова частка хімічного елемента – відношення маси хімічного елемента в речовині до маси речовини. Найпростіша формула цієї речовини – \(\mathrm{CH_2O}.\) Сума відносних атомних мас Карбону й Гідрогену – 14, атомна маса Оксигену ‑ 16. Вочевидь його масова частка в цій речовині найбільша.

Відповідь: B.

Пояснення

ТЕМА: Обчислення в хімії. Масова частка компонента в суміші. Розв’язування задач за рівняннями реакцій.

Завдання перевіряє вміння визначати за рівняннями хімічних реакцій масу речовини в суміші і обчислювати масову частку цієї речовини в суміші.

Для виконання завдання необхідно вміти проводити розрахунки за рівняннями хімічних реакцій і розуміти що означає масова частка речовини в суміші.

1)  за умовою задачі в реакції відновлення вступає водень кількістю речовини \(\mathrm{0,3\ \text{моль}}\). Нехай на відновлення купрум(І) оксиду витратили х моль водню, тоді на відновлення купрум(ІІ) оксиду – \(\mathrm{(0,3 - x)\ \text{моль}}\) водню.

2)  за рівняннями реакцій визначаємо кількість речовини, а за формулами масу та масову частку купрум(І) оксиду в суміші:

\begin{gather*} \mathrm{\underset{1\ \text{моль}}{\overset{x\ \text{моль}}{Cu_2O}}\ +\ \underset{1\ \text{моль}}{\overset{x\ \text{моль}}{H_2}}\ \longrightarrow 2Cu\ +\ H_2O}\\[1pt] \mathrm{\underset{1\ \text{моль}}{\overset{(0,3-x)\ \text{моль}}{CuO}}\ +\ \underset{1\ \text{моль}}{\overset{(0,3-x)\ \text{моль}}{H_2}}\ \longrightarrow Cu\ +\ H_2O}\\[1pt] \mathrm{m(Cu_2O)\ +\ m(CuO)\ =\ 40}\\[7pt] \mathrm{144x\ +\ 80(0,3\ -\ x)\ =\ 40}\\[7pt] \mathrm{144x\ +\ 24\ -\ 80x\ =\ 40}\\[7pt] \mathrm{x\ = \ 0,25\ \text{моль}}\\[7pt] \mathrm{m(Cu_2O)\ =\ n(Cu_2O)\ \cdotp\ M(Cu_2O)\ =}\\[1pt] \mathrm{=\ 0,25\ \text{моль}\ \cdotp\ 144\frac{\text{г}}{\text{моль}}\ =\ 36\ \text{г}}\\[0pt] \mathrm{w(Cu_2O)\ =\ \frac{m(Cu_2O)}{m(\text{суміші})}\ \cdotp\ 100\text{%}\ =}\\[0pt] \mathrm{=\ \frac{36\ \text{г}}{40\ \text{г}}\ \cdotp\ 100\text{%}\ =\ 90\text{%}} \end{gather*}

Відповідь: 90.

Пояснення

ТЕМА: Хімічна реакція. Окисно-відновні реакції.

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

Для виконання завдання необхідно вміти визначати окисник і відновник і складати електронний баланс.

\begin{gather*} \left. \begin{array}{ c c } \mathrm{\stackrel{+4}{S}\ -\ 2\overline{e} \longrightarrow \stackrel{+6}{S} }& \\ \mathrm{\stackrel{+7}{Mn}\ +\ 5\overline{e} \longrightarrow \stackrel{+2}{Mn} }& \end{array}\right| \left. \begin{array}{ c c } \mathrm{\ \stackrel{}{5} }& \\ \mathrm{\ \stackrel{}{2} }& \end{array}\right| \begin{array}{ l l } \mathrm{\text{окиснення} }& \\ \mathrm{\text{відновлення} }& \end{array} \end{gather*}

Відновник в окисно-відновних реакціях віддає електрони. Відповідно до електронного балансу віддає електрони Сульфур, тому він і є відновником. Коефіцієнт перед формулою відновника – 5.

Відповідь: 5.

Пояснення

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

Завдання перевіряє вміння виконувати обчислення, якщо зразок речовини містить певну частку домішок.

Для виконання завдання необхідно розуміти що таке домішки та вміти визначати масову частку чистої речовини в зразку.

1)  обчислюємо кількість карбон(ІV) оксиду, який утворився внаслідок спалювання кам’яного вугілля:

\begin{gather*} \mathrm{ n(CO_2)\ =\ \frac{V(CO_2)}{V_m}\ =}\\[0pt] \mathrm{=\ \frac{8,96\ \text{л}}{22,4\ \text{л/моль}}\ =\ 0,4\ \text{моль} } \end{gather*}

2)  за рівнянням хімічної реакції обчислюємо кількість речовини і масу Карбону в зразку вугілля:

\begin{gather*} \mathrm{\underset{1\ \text{моль}}{\overset{x\ \text{моль}}{C}}\ +\ O_2\ \longrightarrow \underset{1\ \text{моль}}{\overset{0,4\ \text{моль}}{CO_2}}}\\[1pt] \mathrm{x\ =\ 0,4\ \text{моль}}\\[7pt] \mathrm{m(C)\ =\ n(C)\ \cdotp\ M(C)\ =}\\[1pt] \mathrm{=\ 0,4\ \text{моль}\ \cdotp\ 12\frac{\text{г}}{\text{моль}}\ =\ 4,8\ \text{г}} \end{gather*}

3)  обчислюємо масову частку Карбону в зразку вугілля:

\begin{gather*} \mathrm{ w(C)\ =\ \frac{m(C)}{m(\text{вугілля})}\ \cdotp\ 100\text{%}\ =}\\[0pt] \mathrm{=\ \frac{4,8\ \text{г}}{5\ \text{г}}\ \cdotp\ 100\text{%}\ =\ 96\text{%} } \end{gather*}

Відповідь: 96.

Пояснення

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

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

Для виконання завдання необхідно знати властивості кислотних оксидів і розчинних у воді основ, розуміти як із середньої солі утворюється кисла сіль.

1)  обчислюємо кількість речовини кальцій гідроксиду

\begin{gather*} \mathrm{ n(Ca(OH)_2)\ =\ \frac{m(Ca(OH)_2)}{M(Ca(OH)_2)}\ =}\\[0pt] \mathrm{=\ \frac{14,8\ \text{г}}{74\ \text{г/моль}}\ =\ 0,2\ \text{моль} } \end{gather*}

За умовою задачі кількість речовини кальцій гідроксиду становить 0,2 моль, а кількість речовини карбон(IV) оксиду – 0,25 моль. Унаслідок пропускання карбон(IV) оксиду крізь вапняну воду утворюється середня сіль:

\begin{gather*} \mathrm{ \underset{1\ \text{моль}}{\overset{0,2\ \text{моль}}{Ca(OH)_2}}\ +\ \underset{1\ \text{моль}}{\overset{0,2\ \text{моль}}{CO_2}} \longrightarrow \underset{1\ \text{моль}}{\overset{0,2\ \text{моль}}{CaCO_3}}\downarrow\ +\ H_2O } \end{gather*}

За рівнянням реакції кальцій гідроксид кількістю речовини 0,2 моль реагує з карбон(IV) оксидом кількістю речовини 0,2 моль з утворенням кальцій карбонату кількістю речовини 0,2 моль.

2)  надлишок карбон(IV) оксиду кількістю речовини 0,05 моль у водному розчині реагує з кальцій карбонатом з утворенням кислої солі:

\begin{gather*} \mathrm{ \underset{1\ \text{моль}}{\overset{0,05\ \text{моль}}{CaCO_3}}\ +\ \underset{1\ \text{моль}}{\overset{0,05\ \text{моль}}{CO_2}} \longrightarrow \underset{1\ \text{моль}}{\overset{0,05\ \text{моль}}{Ca(HCO_3)_2}} } \end{gather*}

За рівнянням реакції на утворення кислої солі витрачається кальцій карбонат кількістю речовини 0,05 моль, тому кількість речовини кальцій карбонату (середньої солі), що залишається, становить 0,15 моль, а маса – 15 г.

\begin{gather*} \mathrm{m(CaCO_3)\ =\ n(CaCO_3)\ \cdotp\ M(CaCO_3)\ =}\\[1pt] \mathrm{=\ (0,2\ -\ 0,05)\text{моль}\ \cdotp 100\frac{\text{г}}{\text{моль}}\ =\ 15\ \text{г}} \end{gather*}

Відповідь: 15.

Пояснення

ТЕМА: Обчислення в хімії. Розв’язування задач за хімічними формулами і на виведення формули сполуки. Розв’язування задач за рівняннями реакцій.

Завдання перевіряє вміння виводити молекулярну формулу речовини за продуктами згоряння.

Для виконання завдання необхідно розуміти, що продуктами повного окиснення (згоряння) вуглеводнів є вуглекислий газ (карбон(ІV) оксид) і вода, знати властивості фосфор(V) оксиду та лугів.

Унаслідок пропускання продуктів окиснення вуглеводню через першу склянку з фосфор(V) оксидом, маса склянки збільшилася за рахунок того, що фосфор(V) оксид є водопоглинаючою речовиною. Тобто маса води становить 3,6 г. Із продуктів окиснення залишається лише вуглекислий газ. Унаслідок подальшого пропускання карбон(ІV) оксиду крізь концентрований розчин лугу, маса склянки збільшилась за рахунок того, що луг у розчині реагує з карбон(ІV) оксидом. Тобто маса карбон(ІV) оксиду становить 8,8 г.

1)  Обчислюємо кількості речовин води і карбон(ІV) оксиду:

\begin{gather*} \mathrm{n(H_2O)\ =\ \frac{m(H_2O)}{M(H_2O)}\ =}\\[0pt] \mathrm{=\ \frac{3,6\ \text{г}}{18\ \text{г/моль}}\ =\ 0,2\ \text{моль}}\\[0pt] \mathrm{n(CO_2)\ =\ \frac{m(CO_2)}{M(CO_2)}\ =}\\[0pt] \mathrm{=\ \frac{8,8\ \text{г}}{44\ \text{г/моль}}\ =\ 0,2\ \text{моль}} \end{gather*}

2)  Знаходимо за рівнянням реакції кількість атомів Карбону і Гідрогену в молекулі вуглеводню:

\begin{gather*} \mathrm{x\ =\ 4}\\[7pt] \mathrm{y\ =\ 8} \end{gather*}

Отже, формула речовини \(\mathrm{C_4H_8}\). Сума індексів – 12.

Відповідь: 12.

Пояснення

ТЕМА: Обчислення в хімії. Вираження кількісного складу розчину (суміші).

Завдання перевіряє вміння обчислювати об’ємну частку речовини в суміші.

Для виконання завдання необхідно знати хімічні властивості насичених вуглеводнів і амінів і вміти розраховувати об’ємну частку речовини в суміші.

1)  унаслідок пропускання суміші, що складається з етану та етанаміну, крізь склянку з бромідною кислотою, маса склянки збільшується, тому що етанамін реагує з бромідною кислотою. На скільки збільшилася маса склянки, стільки етанаміну вступає в реакцію, тобто \(\mathrm{m(C_2H_5NH_2)\ =\ 4,5\ \text{г}}\). \begin{gather*} \mathrm{C_2H_5NH_2\ +\ HBr \longrightarrow C_2H_5NH_3Br} \end{gather*}

2)  обчислюємо кількість етанаміну:

\begin{gather*} \mathrm{ n(C_2H_5NH_2)\ =\ \frac{m(C_2H_5NH_2)}{M(C_2H_5NH_2)}\ =}\\[0pt] \mathrm{=\ \frac{4,5\ \text{г}}{45\ \text{г/моль}}\ =\ 0,1\ \text{моль}. } \end{gather*}

3)  обчислюємо об’єм етанаміну:

\begin{gather*} \mathrm{ V(C_2H_5NH_2)\ =\ n(C_2H_5NH_2)\ \cdotp\ V_m\ =}\\[1pt] \mathrm{=\ 0,1\ \text{моль}\ \cdotp\ 22,4\frac{\text{л}}{\text{моль}}\ =\ 2,24\ \text{л}. } \end{gather*}

4)  обчислюємо об’ємну частку етанаміну в суміші:

\begin{gather*} \mathrm{ \varphi(C_2H_5NH_2)\ =\ \frac{V(C_2H_5NH_2)}{V(\text{суміші})}\ \cdotp\ 100\text{%}\ =}\\[0pt] \mathrm{=\ \frac{2,24\ \text{л}}{5,6\ \text{л}}\ \cdotp\ 100\text{%}\ =\ 40\text{%}. } \end{gather*}

Відповідь: 40.

Пояснення

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

Завдання перевіряє вміння обчислювати масову частку розчиненої речовини в розчині та розв’язувати задачі за рівнянням хімічної реакції.

Для виконання завдання необхідно знати хімічні властивості оснóвних оксидів і вміти розраховувати масову частку речовини за масою з рівняння хімічної реакції.

1)  Обчислюємо масу літій гідроксиду у вихідному розчині:

\begin{gather*} \mathrm{ m_1(LiOH)\ =\ m_1(\text{розчину})\ \cdotp\ w_1(LiOH)\ =}\\[7pt] \mathrm{=\ 90\ \text{г}\ \cdotp\ 0,05\ =\ 4,5\ \text{г}. } \end{gather*}

2)  Обчислюємо масу літій оксиду, який добавили до розчину:

\begin{gather*} \mathrm{ m(Li_2O)\ =\ n(Li_2O)\ \cdotp\ M(Li_2O)\ =}\\[1pt] \mathrm{=\ 0,1\ \text{моль}\ \cdotp\ 30\frac{\text{г}}{\text{моль}}\ =\ 3\ \text{г}. } \end{gather*}

3)  Обчислюємо масу утвореного розчину лугу:

\begin{gather*} \mathrm{ m_2(\text{розчину})=m_1(\text{розчину})+m(Li_2O)=}\\[7pt] \mathrm{=\ 90\ \text{г}\ +\ 3\ \text{г}\ =\ 93\ \text{г}. } \end{gather*}

4)  Якщо до розчину літій гідроксиду добавити літій оксид, то між літій оксидом і водою, яка є в розчині, відбувається хімічна реакція. За реакцією визначаємо кількість, а після цього масу літій гідроксиду, який утворився із літій оксиду:

\begin{gather*} \mathrm{ \underset{1\ \text{моль}}{\overset{0,1\ \text{моль}}{Li_2O}}\ +\ H_{2}O\ \longrightarrow \underset{2\ \text{моль}}{\overset{x\ \text{моль}}{2LiOH}} }\\[1pt] \mathrm{x\ =\ 0,2\ \text{моль}\ LiOH}\\[7pt] \mathrm{m(LiOH)\ =\ n(LiOH)\ \cdotp\ M(LiOH)\ =}\\[1pt] \mathrm{=\ 0,2\ \text{моль}\ \cdotp\ 24\frac{\text{г}}{\text{моль}}\ =\ 4,8\ \text{г}} \end{gather*}

5)  Обчислюємо масу літій гідроксиду в утвореному розчині:

\begin{gather*} \mathrm{ m_2(LiOH)\ =\ m_1(LiOH)\ +\ m(LiOH)\ =}\\[7pt] \mathrm{=\ 4,5\ \text{г}\ +\ 4,8\ \text{г}\ =\ 9,3\ \text{г}. } \end{gather*}

6)  Обчислюємо масову частку літій гідроксиду в розчині, що утворився:

\begin{gather*} \mathrm{ w_2(LiOH)\ =\ \frac{m_2(LiOH)}{m_2(\text{розчину})}\ \cdotp\ 100\text{%}\ =}\\[0pt] \mathrm{=\ \frac{9,3\ \text{г}}{93\ \text{г}}\ \cdotp\ 100\text{%}\ =\ 10\text{%}. } \end{gather*}

Відповідь: 10.

Пояснення

ТЕМА: Обчислення в хімії. Вираження кількісного складу розчину (суміші).

Завдання перевіряє вміння виконувати обчислення для добування розчину певної масової частки розчиненої речовини.

Для розв’язання завдання необхідно розуміти, що при змішуванні розчину і води маса розчиненої речовини не змінюється, тобто маса речовини в концентрованому і розбавленому розчинах однакова.

1)  обчислюємо масу розчиненої речовини (сульфатної кислоти) в розчині, який необхідно добути:

\begin{gather*} \mathrm{ m(H_2SO_4)\ =\ m(\text{розчину})\ \cdotp\ w(H_2SO_4)\ =}\\[7pt] \mathrm{=\ 350\ \text{г}\ \cdotp\ 0,12\ =\ 42\ \text{г}. } \end{gather*}

2)  обчислюємо масу першого розчину:

\begin{gather*} \mathrm{ m_1(\text{розчину})\ =\ \frac{m(H_2SO_4)}{w_1(H_2SO_4)}\ =}\\[0pt] \mathrm{=\ \frac{42\ \text{г}}{0,7}\ =\ 60\ \text{г}. } \end{gather*}

Відповідь: 60.

Пояснення

ТЕМА: Обчислення в хімії. Розв’язування задач за хімічними формулами і на виведення формули сполуки.

Завдання перевіряє вміння обчислювати середню молярну масу суміші газів.

Для розв’язання завдання необхідно знати, що молярна маса суміші – це відношення маси суміші до кількості речовин у суміші:

\begin{gather*} \mathrm{ M(\text{суміші})\ =\ \frac{m(\text{суміші})}{n(\text{суміші})}. } \end{gather*}

Якщо об’ємне співвідношення 3:1, то і мольне співвідношення таке саме 3:1.

Нехай кількість речовини кисню становить 3 моль \(\left(\mathrm{n(O_2)\ =\ 3\ \text{моль}}\right)\), тоді кількість речовини азоту – 1 моль \(\left(\mathrm{n(N_2)\ =\ 1\ \text{моль}}\right)\).

1)  обчислюємо загальну кількість речовин у суміші:

\begin{gather*} \mathrm{ n(\text{суміші})\ =\ n(O_2)\ +\ n(N_2)\ =}\\[7pt] \mathrm{=\ 3\ +\ 1\ =\ 4\ \text{моль}. } \end{gather*}

2)  обчислюємо маси речовин кисню і азоту і масу суміші:

\begin{gather*} \mathrm{m(O_2)\ =\ n(O_2)\ \cdotp\ M(O_2)\ =}\\[1pt] \mathrm{=\ 3\ \text{моль}\ \cdotp\ 32\frac{\text{г}}{\text{моль}}\ =\ 96\ \text{г};}\\[1pt] \mathrm{m(N_2)\ =\ n(N_2)\ \cdotp\ M(N_2)\ =}\\[1pt] \mathrm{=\ 1\ \text{моль}\ \cdotp\ 28\frac{\text{г}}{\text{моль}}\ =\ 28\ \text{г};}\\[1pt] \mathrm{m(\text{суміші})\ =\ m(O_2)\ +\ m(N_2)\ =}\\[7pt] \mathrm{=\ 96\ +\ 28\ =\ 124\ \text{г}.} \end{gather*}

3)  обчислюємо молярну масу суміші:

\begin{gather*} \mathrm{ M(\text{суміші})\ =\ \frac{m(\text{суміші})}{n(\text{суміші})}\ =}\\[0pt] \mathrm{=\ \frac{124\ \text{г}}{4\ \text{моль}}\ =\ 31\ \text{г}. } \end{gather*}

Відповідь: 31.

Пояснення

ТЕМА: Обчислення в хімії. Розв’язування задач за хімічними формулами і на виведення формули сполуки.

Завдання перевіряє знання формули для обчислення маси речовини за її кількістю і вміння застосувати форму для розрахунку; уміння обчислювати молярну масу речовини.

Для розв’язання завдання необхідно застосувати формулу для розрахунку маси речовини за її кількістю.

\begin{gather*} \mathrm{m(MgCO_3)\ =\ n(MgCO_3)\ \cdotp\ M(MgCO_3)\ =\ }\\[1pt] \mathrm{=\ 2,5\ \text{моль}\ \cdotp\ 84\frac{\text{г}}{\text{моль}}\ =\ 210\ \text{г};\ \text{де}} \end{gather*}

\(\mathrm{m(MgCO_3)}\) – маса речовини магній карбонату;

\(\mathrm{M(MgCO_3)}\) – молярна маса речовини магній карбонату;

\(\mathrm{n(MgCO_3)}\) – кількість речовини магній карбонату.

Відповідь: 210.