Національний мультитест з хімії – Варіант 8

ТЕМА: Будова атома. Нукліди. Ізотопи. Склад атомних ядер (протони, нейтрони, електрони).

Перевірці підлягають:

• розуміння нуклонного складу атомних ядер;
• уміння обчислювати кількість нейтронів за масовим і порядковим номерами, визначати кількість електронів в атомах і йонах.

Найпростіший нуклід Гідрогену (\(\mathrm{^1H}\)) складається лише з протона в ядрі й електрона навколо ядра. Нейтронів у його ядрі немає. Гідрид-йон \(\mathrm{^1H^-}\) має на електрон більше, але так само не має нейтронів у ядрі.

Відповідь: А.

ТЕМА: Періодичний закон і періодична система хімічних елементів. Будова атома.

Перевірці підлягає вміння визначати зміни радіусів атомів хімічних елементів у періодах і групах залежно від заряду ядра й кількості енергетичних рівнів.

У періодичній системі радіус атомів збільшується зверху вниз у групах (зі збільшенням протонного числа й кількості енергетичних рівнів) і зменшується зліва направо в періодах (зі збільшенням протонного числа й кількості електронів в атомі).

Літій і Флуор розташовані в другому періоді, а Натрій і Хлор – у третьому (тому атом Натрію має більший радіус, ніж атом Літію, а атом Хлору – більший радіус, ніж атом Флуору).

У третьому періоді атом Натрію має найбільший радіус: ефективний заряд ядра є найменшим серед елементів цього періоду, а електрон зовнішнього енергетичного рівня притягується слабше.

Відповідь: Г.

ТЕМА: Властивості оксидів, кислот й основ. Дія індикаторів на розчини кислот і лугів.

Перевірці підлягають уміння прогнозувати характер середовища розчину, що утворився внаслідок взаємодії газів із водою, і визначати забарвлення індикаторів у ньому.

Фенолфталеїн залишається безбарвним у кислому й нейтральному середовищах і стає малиновим у лужному.

Метилоранж змінює колір на рожевий у кислому середовищі, залишається оранжевим у нейтральному й набуває жовтого кольору в лужному середовищі.

Чадний газ (\(\mathrm{CO}\)) – несолетворний оксид, не реагує з водою, середовище нейтральне.

Метан (\(\mathrm{CH_4}\)) – насичений вуглеводень, не реагує з водою, середовище нейтральне.

Гідроген хлорид (\(\mathrm{HCl}\)) унаслідок розчинення у воді утворює сильну хлоридну кислоту, яка має кисле середовище: фенолфталеїн залишається безбарвним, а метилоранж змінює колір на рожевий.

Амоніак (\(\mathrm{NH_3}\)) розчиняється у воді й утворює слабку основу (\(\mathrm{NH_3\cdot H_2O\rightleftarrows[NH_4]^++OH^-}\)), гідроксид-йони зумовлюють лужне середовище, тому фенолфталеїн у водному розчині амоніаку став би малиновим, а метилоранж – жовтим.

Відповідь: В.
 

ТЕМА: Загальна й неорганічна хімія. Окисно-відновні реакції.

Перевірці підлягають уміння розрізняти окисники й відновники, складати електронні рівняння процесів окиснення й відновлення на основі визначення ступенів окиснення хімічних елементів у реактантах і продуктах реакції.

Окисник – це хімічний елемент, атоми якого під час хімічної реакції приєднують електрони, унаслідок чого його ступінь окиснення знижується.

Визначмо ступені окиснення елементів-окисників (неметалів) у запропонованих реакціях:

А Фосфор (\(\mathrm{P}\)) змінює ступінь окиснення від \(0\) в простій речовині (\(\mathrm{P_4}\)) до \(-3\) в алюміній фосфіді (\(\mathrm{AlP}\)). Атом Фосфору приєднує три електрони:

\begin{gather*}\mathrm{P^0 + 3e^- \rightarrow P^{-3}}.\end{gather*}

Б Сульфур (\(\mathrm{S}\)) змінює ступінь окиснення від \(0\) в простій речовині (\(\mathrm{S_8}\)) до \(-2\) в алюміній сульфіді (\(\mathrm{Al_2S_3}\)). Атом Сульфуру приєднує два електрони:

\begin{gather*}\mathrm{S^0 + 2e^- \rightarrow S^{-2}}.\end{gather*}

В Оксиген (\(\mathrm{O}\)) змінює ступінь окиснення від \(0\) в простій речовині (\(\mathrm{O_2}\)) до \(-2\) у ферум(ІІІ) оксиді (\(\mathrm{Fe_2O_3}\)). Атом Оксигену приєднує два електрони:

\begin{gather*}\mathrm{O^0 + 2e^- \rightarrow O^{-2}}.\end{gather*}

Г Хлор (\(\mathrm{Cl}\)) змінює ступінь окиснення від \(0\) в простій речовині (\(\mathrm{Cl_2}\)) до \(-1\) у ферум(ІІІ) хлориді (\(\mathrm{FeCl_3}\)). Атом Хлору приєднує електрон:

\begin{gather*}\mathrm{Cl^0 + e^- \rightarrow Cl^{-1}}.\end{gather*}

Відповідь: А.

ТЕМА: Хімічний зв'язок. Ковалентний зв'язок і механізми його утворення (обмінний і донорно-акцепторний). Будова йона амонію.

Перевірці підлягають:

• знання механізмів утворення ковалентного зв'язку (зокрема донорно-акцепторного);
• розуміння будови йона амонію.

Твердження I неправильне. В йоні амонію (\(\mathrm{[NH_4]^+}\)) атом Нітрогену утворює чотири ковалентні зв'язки, але за донорно-акцепторним механізмом – лише один зв'язок (атом Нітрогену в молекулі амоніаку надає неподілену електронну пару, а катіон Гідрогену – вільну орбіталь), тоді як інші три зв'язки утворено за звичайним обмінним механізмом (парою електронів, яку спільно утворюють Нітроген і Гідроген).

Твердження II неправильне. Йон амонію, формула якого \(\mathrm{[NH_4]^+}\), утворюється внаслідок взаємодії молекули амоніаку (\(\mathrm{NH_3}\)) з гідроген-йоном (\(\mathrm{H^+}\)), а не з гідрид-йоном (\(\mathrm{H^-}\)).

Відповідь: Г.

ТЕМА: Основні класи неорганічних сполук. Оксиди. Відносна молекулярна маса.

Перевірці підлягають уміння обчислювати відносну молекулярну масу речовин і визначати хімічну формулу оксиду за його відомою молекулярною масою і відносними атомними масами елементів.

Відносна молекулярна маса речовини дорівнює сумі відносних атомних мас хімічних елементів, що входять до її складу.

Для оксиду (\(\mathrm{EO_\mathit{x}}\)):

• відносна атомна маса Сульфуру \(\mathrm{\mathit{A}_r(S) = 32}\);
• відносна атомна маса Оксигену \(\mathrm{\mathit{A}_r(O) = 16}\).

Складімо алгебричне рівняння для визначення індексу :

\begin{gather*}32 + 16x = 80;\\[7pt]16x = 80 - 32;\\[7pt]16x = 48;\\[7pt]x = 3.\end{gather*}

Отже, формула оксиду \(\mathrm{SO_3}\), а індекс \(x\) дорівнює \(3\).

Відповідь: В.

ТЕМА: Органічна хімія. Жири. Естери. Мила.

Перевірці підлягають:

• знання хімічного складу жирів і мил;
• розуміння реакції лужного гідролізу (омилення) жирів як способу добування мил.

Мила – це солі вищих карбонових кислот (найчастіше стеаринової, пальмітинової чи олеїнової). Вони утворюються під час лужного гідролізу (лужного омилення) жирів.

А Тристеарат – естер гліцеролу (\(\mathrm{C_3H_8O_3}\)) й стеаринової кислоти (\(\mathrm{C_{17}H_{35}COOH}\)). Під час лужного гідролізу тристеарату за участю калій гідроксиду (\(\mathrm{KOH}\)) утворюються гліцерол і калій  стеарат – рідке мило (\(\mathrm{C_{17}H_{35}COOK}\)).

Б Етилметаноат – естер нижчої карбонової кислоти (метанової \(\mathrm{HCOOH}\)) і спирту (етанолу \(\mathrm{C_2H_5OH}\)). Метанова кислота й етанол є продуктами гідролізу етилметаноату. Якщо гідроліз лужний (за участю калій гідроксиду \(\mathrm{KOH}\)), утворюються етанол (\(\mathrm{C_2H_5OH}\)) і калій метаноат (\(\mathrm{HCOOK}\)).

В і Г Гідрогенізація (приєднання водню \(\mathrm{H_2}\)) перетворює ненасичені кислоти або їхні естери на насичені (наприклад, рідкі жири на тверді).

Відповідь: А.

ТЕМА: Органічна хімія. Вуглеводні (алкани, алкени, алкіни, арени). Хімічні властивості вуглеводнів.

Перевірці підлягають знання хімічних властивостей вуглеводнів різних гомологічних рядів, умов перебігу хімічних реакцій за їхньою участю, зокрема якісної реакції на кратні зв'язки.

Етен (\(\mathrm{CH_2{=}CH_2}\), алкен) й етин (\(\mathrm{HC{\equiv}CH}\), алкін) містять кратні зв'язки (подвійний і потрійний), тому легко вступають у реакцію приєднання з бромом (\(\mathrm{Br_2}\)), знебарвлюючи бромну воду:

\begin{gather*}\mathrm{CH_2{=}CH_2+Br_2\rightarrow BrCH_2{-}CH_2Br;}\\[7pt]\mathrm{HC{\equiv}CH+2Br_2\rightarrow CHBr_2{-}CHBr_2.}\end{gather*}

Етан (\(\mathrm{CH_3{-}CH_3}\), алкан) і бензен (\(\mathrm{C_6H_6}\), ароматичний вуглеводень) стійкі до дії брому, розчиненого у воді.

Відповідь: А.

ТЕМА: Органічна хімія. Генетичний зв'язок між вуглеводнями, оксигеновмісними органічними сполуками (альдегідами й спиртами).

Перевірці підлягають уміння прогнозувати продукти хімічних реакцій за схемами перетворень (гідроліз карбідів, гідратація алкінів, гідрування альдегідів) і розпізнавати структурні формули органічних сполук.

Унаслідок гідролізу кальцій карбіду утворюється етин (ацетилен):

\begin{gather*}\mathrm{CaC_2+2H_2O\rightarrow HC{\equiv}CH\!\uparrow+\ Ca(OH)_2.}\end{gather*}

Отже, речовина 1 – етин (\(\mathrm{HC{\equiv}CH}\)).

Унаслідок гідратації етину (за участю солей Меркурію(ІІ) утворюється етаналь (оцтовий альдегід \(\mathrm{CH_3CHO}\)):

\begin{gather*}\mathrm{HC{\equiv}CH+HOH\rightarrow CH_3CHO.}\end{gather*}

Отже, речовина 2 – етаналь (\(\mathrm{CH_3CHO}\)).

Каталітичне відновлення (гідрування) етаналю воднем супроводжується приєднанням водню за місцем подвійного зв’язку в карбонільній групі, унаслідок чого утворюється етанол (етиловий спирт \(\mathrm{C_2H_5OH}\)):

\begin{gather*}\mathrm{CH_3CHO+H_2\rightarrow C_2H_5OH.}\end{gather*}

Отже, речовина 3 – етанол, структурна формула якого

Відповідь: В.

ТЕМА: Органічна хімія. Оксигеновмісні органічні сполуки. Фенол: хімічні властивості (взаємодія з металами, лугами, бромом).

Перевірці підлягають знання хімічних властивостей фенолу, зумовлених гідроксильною групою і взаємним впливом атомів у молекулі.

Фенол (\(\mathrm{C_6H_5OH}\)) має кислі властивості завдяки гідроксильній групі (\(\mathrm{{-}OH}\)), сполученій із бензеновим кільцем (\(\mathrm{{-}C_6H_5}\)). Під впливом гідроксильної групи бензенове кільце виявляє підвищену реакційну здатність у реакціях заміщення, тобто активується.

А Фенол (\(\mathrm{C_6H_5OH}\)) реагує з активними металами (зокрема натрієм \(\mathrm{Na}\)) з утворенням натрій феноляту (\(\mathrm{C_6H_5ONa}\)) й виділенням водню (\(\mathrm{H_2}\)):

\begin{gather*}\mathrm{2C_6H_5OH+2Na\rightarrow2C_6H_5ONa+H_2{\uparrow}.}\end{gather*}

Б Фенол (\(\mathrm{C_6H_5OH}\)) виявляє слабкі кислотні властивості й реагує з лугами (зокрема натрій гідроксидом \(\mathrm{NaOH}\)) з утворенням солі (натрій феноляту \(\mathrm{C_6H_5ONa}\)) і води (\(\mathrm{H_2O}\)):

\begin{gather*}\mathrm{C_6H_5OH+NaOH\rightarrow C_6H_5ONa+H_2O.}\end{gather*}

В Завдяки взаємному впливу атомів у молекулі фенолу (гідроксильна група активує бензенове кільце в орто- і пара-положеннях) фенол реагує з бромною водою (якісна реакція), утворюючи білий осад \(2{,}4{,}6\)-трибромофенолу:

Г Бромідна кислота (\(\mathrm{HBr}\)) не реагує з фенолом (\(\mathrm{C_6H_5OH}\)), бо фенол не вступає в реакції обміну з гідроген галогенідами.

Відповідь: Г.

ТЕМА: Органічна хімія. Вуглеводні. Алкани. Горіння алканів.

Перевірці підлягають уміння застосовувати закон збереження маси для визначення якісного й кількісного складу речовини за продуктами реакції горіння, визначати за молекулярною формулою вуглеводню його природу.

За законом збереження маси речовин загальна кількість атомів кожного хімічного елемента в лівій частині рівняння (у молекулах реактантів) дорівнює їхній загальній кількості в правій частині (у молекулах продуктів реакції).

Визначмо кількість атомів Карбону й Гідрогену в продуктах реакції (\(\mathrm{3CO_2+4H_2O}\)).

Кількість атомів Карбону: три атоми Карбону містяться в трьох молекулах вуглекислого газу, що утворився. Отже, у молекулі вуглеводню \(\mathrm{X}\) також три атоми Карбону.

Кількість атомів Гідрогену: вісім атомів Гідрогену містяться в чотирьох молекулах води, що утворилися. Отже, у молекулі вуглеводню \(\mathrm{X}\) також вісім атомів Гідрогену.

Отже, молекулярна формула вуглеводню \(\mathrm{X}\) – \(\mathrm{C_3H_8}\), що відповідає загальній формулі алканів (\(\mathrm{C_\mathit{n}H_{2\mathit{n}+2}}\)). Цей вуглеводень – пропан.

Відповідь: А.

ТЕМА: Органічна хімія. Вуглеводи. Дисахариди (мальтоза, сахароза), їхні властивості та ізомерія.

Перевірці підлягають:

• уміння розрізняти представників вуглеводів (моно-, ди- і полісахариди);
• знання продуктів гідролізу найважливіших ди- і полісахаридів;
• розуміння структурної ізомерії органічних сполук.

Унаслідок гідролізу вуглеводу \(\mathrm{X}\) утворюються дві молекули глюкози. Тобто молекулярна формула вуглеводу \(\mathrm{X}\) – \(\mathrm{C_{12}H_{22}O_{11}}\).

Речовиною з такою самою молекулярною формулою, але іншою будовою з-поміж запропонованих варіантів є сахароза. Фруктоза – моносахарид \(\mathrm{(C_6H_{12}O_6)}\), а крохмаль і целюлоза – полісахариди складу \(\mathrm{(C_6H_{10}O_5)_\mathit{n}}\).

Відповідь: Б.

ТЕМА: Загальна й неорганічна хімія. Метали. Ряд активності металів. Реакції заміщення за участю розчинів солей.

Перевірці підлягають уміння прогнозувати можливість перебігу реакцій між металом і водою, металом і розчиненою сіллю,  аналізувати зміни маси металевих пластинок унаслідок хімічних реакцій.

І. У посудині \(1\) реакція не відбулася, бо цинк був захищений оксидною плівкою, стійкою до дії води, тому маса пластинки не змінилася.

II. У посудині \(2\) відбулася хімічна реакція:

\begin{gather*}\mathrm{Zn+2Ag^+\rightarrow Zn^{2+}+2Ag{\downarrow}}.\end{gather*}

Маса пластинки з осадом срібла більша за її початкову масу, бо атомна маса Аргентуму (\(108\)) більша за атомну масу Цинку (\(65\)). З огляду на мольні співвідношення реактантів і продуктів

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{n}(Zn) : \mathit{n}(Ag^+) : \mathit{n}(Zn^{2+}) : \mathit{n}(Ag) = 2 : 1 : 1 : 2}\end{gather*}

маємо приріст маси внаслідок перетворення атомів Цинку на катіони й осідання срібла на пластинці. Зважмо на те, що відносна атомна маса Аргентуму (\(108\)) більша за відносну атомну масу Цинку (\(65\)), а замість йона Цинку, який переходить у розчин, на пластинці осідають два атоми срібла.

III. У посудині \(3\) відбулася хімічна реакція:

\begin{gather*}\mathrm{Zn+Cu^{2+}\rightarrow Zn^{2+}+Cu{\downarrow}}.\end{gather*}

Маса пластинки з осадом міді менша за початкову масу пластинки, бо атомна маса Купруму (\(64\)) менша за атомну масу Цинку (\(65\)). З огляду на мольні співвідношення реактантів і продуктів

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{n}(Zn) : \mathit{n}(Cu^{2+}) : \mathit{n}(Zn^{2+}) : \mathit{n}(Cu) = 1 : 1 : 1 : 1}\end{gather*}

маємо зменшення маси внаслідок перетворення атомів Цинку на катіони й осідання міді на пластинці.

Відповідь: А.

ТЕМА: Загальна хімія. Метали. Хімічні властивості металів. Взаємодія металів із кислотами.

Перевірці підлягає вміння прогнозувати продукти реакцій металів із кислотами залежно від положення металу в ряду активності й від природи кислоти.

Водень (\(\mathrm{H_2}\)) виділяється під час взаємодії металів, що стоять у ряду активності до водню (активних і середньої активності), з розведеними кислотами-неокисниками (наприклад, розведеною сульфатною кислотою або хлоридною кислотою).

А і Б Мідь (\(\mathrm{Cu}\)) – малоактивний метал, який стоїть у ряду активності після водню, тому вона не витісняє водень із кислот. У реакції з нітратною кислотою (\(\mathrm{HNO_3}\)), яка є сильним окисником незалежно від концентрації) мідь реагує з утворенням оксидів Нітрогену (\(\mathrm{NO}\) або \(\mathrm{NO_2}\)), а не водню.

В Магній (\(\mathrm{Mg}\)) – активний метал (розташований у ряду активності до водню). Під час його взаємодії з розведеною сульфатною кислотою (\(\mathrm{H_2SO_4}\)) відбувається реакція заміщення, унаслідок якої утворюється сіль (магній сульфат \(\mathrm{MgSO_4}\)) і виділяється водень (\(\mathrm{H_2}\)):

\begin{gather*}\mathrm{Mg+H_2SO_4=MgSO_4+H_2{\uparrow}}.\end{gather*}

Г Концентрована сульфатна кислота (\(\mathrm{H_2SO_4}\)) – сильний окисник. У реакції з активними металами (як-от магній) вона відновлюється до сірчистого газу (\(\mathrm{SO_2}\)), сірки (\(\mathrm{S_8}\)) або навіть сульфідів (\(\mathrm{S^{2-}}\)), а водень (\(\mathrm{H_2}\)) унаслідок цього не виділяється.

Відповідь: В.

ТЕМА: Загальна й неорганічна хімія. Генетичний зв'язок між металами та їхніми солями. Ряд активності металів.

Перевірці підлягають:

• уміння використовувати ряд активності металів для прогнозування реакцій заміщення в розчинах солей;
• знання особливостей взаємодії металів із кислотами й неметалами.

Перетворення 1 (\(\mathrm{FeCl_2+X\rightarrow Fe}\))

Щоб виділити чисте залізо з розчину його солі (\(\mathrm{FeCl_2}\)), треба використати реакцію заміщення, додавши метал, який активніший за залізо (розташований лівіше від нього в ряду активності металів (наприклад, цинк \(\mathrm{Zn}\)):

\begin{gather*}\mathrm{Zn+FeCl_2\rightarrow ZnCl_2+Fe{\downarrow}}.\end{gather*}

Нікель (\(\mathrm{Ni}\)) розташований у ряду активності правіше від заліза, тому він не може витіснити його з водного розчину солі.

Отже, реактант \(\mathrm{X}\) – цинк (\(\mathrm{Zn}\)).

Перетворення 2 (\(\mathrm{Fe+Y\rightarrow FeCl_2}\))

Щоб залізо знов перетворити на ферум(II) хлорид (\(\mathrm{FeCl_2}\)), треба обробити метал розведеною хлоридною кислотою (\(\mathrm{HCl}\)), бо під час взаємодії заліза з кислотами-неокисниками утворюються солі Феруму(ІІ), а не Феруму(ІІІ), як у реакції з хлором (\(\mathrm{Cl_2}\)):

\begin{gather*}\mathrm{Fe+2HCl\rightarrow FeCl_2+H_2{\uparrow}}.\end{gather*}

Отже, реактант \(\mathrm{Y}\) – хлоридна кислота (\(\mathrm{HCl}\)).

Відповідь: А.

ТЕМА: Загальна й неорганічна хімія. Амфотерність. Хімічні властивості амфотерних гідроксидів.

Перевірці підлягають:

• розуміння амфотерності;
• уміння добирати реагенти (кислоти й луги) для експериментального підтвердження подвійного хімічного характеру амфотерних сполук.

Амфотерність – здатність сполуки виявляти кислотні або основні властивості залежно від умов і речовин, з якими вона реагує.

Для підтвердження амфотерності цинк гідроксиду (\(\mathrm{Zn(OH)_2}\)) треба довести його здатність взаємодіяти з кислотами й лугами (основами).

Реакція з кислотою (виявленя основних властивостей)

Унаслідок додавання хлоридної кислоти (\(\mathrm{HCl}\)) білий драглистий осад цинк гідроксиду (\(\mathrm{Zn(OH)_2}\)) розчиняється з утворенням солі й води:

\begin{gather*}\mathrm{Zn(OH)_2+2HCl=ZnCl_2+2H_2O}.\end{gather*}

Реакція з лугом (виявлення кислотних властивостей)

Унаслідок додавання розчину натрій гідроксиду (\(\mathrm{NaOH}\)) білий драглистий осад цинк гідроксиду також розчиняється з утворенням розчинної комплексної солі:

\begin{gather*}\mathrm{Zn(OH)_2+2NaOH=Na_2[Zn(OH)_4]}.\end{gather*}

Солі, як-от натрій хлорид або калій хлорид (у варіантах А, Б, Г), не реагують із нерозчинними гідроксидами металічних елементів і не можуть бути доказом їхнього хімічного характеру.

Відповідь: В.

ТЕМА: Загальна й неорганічна хімія. Хімічні властивості неорганічних речовин.

А За звичайних умов азот (\(\mathrm{N_2}\)) і кисень (\(\mathrm{O_2}\)) не реагують. Їхня взаємодія з утворенням нітроген(II) оксиду є ендотермічною і відбувається лише за високих температур (приблизно \(2000\)–\(3000\) °C або під час електричного розряду).

Б Реакція синтезу амоніаку (\(\mathrm{NH_3}\)) зворотна й екзотермічна, але за звичайних умов практично не відбувається через дуже високу енергію потрійного зв'язку в молекулі азоту; реакція відбувається за участю каталізатора, за високого тиску й підвищеної температури (приблизно \(400\)–\(500\) °C).

В Амоніак (\(\mathrm{NH_3}\)) і гідроген хлорид (\(\mathrm{HCl}\)) за звичайних умов (нормальний тиск і температура \(20\)–\(25\) °C) дуже швидко й бурхливо реагують між собою. Унаслідок цієї реакції утворюється густий білий дим, який складається з кристаликів амоній хлориду (\(\mathrm{NH_4Cl}\)):

\begin{gather*}\mathrm{NH_3 + HCl = NH_4Cl}.\end{gather*}

Г Карбон(II) оксид (\(\mathrm{CO}\)) за звичайних умов не реагує з амоніаком (\(\mathrm{NH_3}\)).

Відповідь: В.

ТЕМА: Загальна й неорганічна хімія. Оксиди (кислотні, основні, амфотерні) та їхні хімічні властивості.

Перевірці підлягає вміння виявляти взаємозв'язок між хімічними властивостями речовин і результатами якісних експериментів (взаємодія з водою, кислотами й лугами).

Посудина \(1\): речовина реагує і з лугом (\(\mathrm{NaOH}\)), і з хлоридною кислотою (\(\mathrm{HCl}\)), але не реагує з водою (\(\mathrm{H_2O}\))

Цим властивостям відповідає амфотерний алюміній оксид (\(\mathrm{Al_2O_3}\)). Він взаємодіє з натрій гідроксидом (\(\mathrm{NaOH}\)), утворюючи комплексну сіль, і з хлоридною кислотою (\(\mathrm{HCl}\)), утворюючи алюміній хлорид, проте з водою за звичайних умов не реагує.

Отже, 1 – Г.

Посудина \(2\): речовина реагує з натрій гідроксидом (\(\mathrm{NaOH}\)) і з водою (\(\mathrm{H_2O}\)), але не реагує з хлоридною кислотою (\(\mathrm{HCl}\))

Такі властивості характерні для кислотного оксиду, який є ангідридом кислоти. Фосфор(V) оксид (\(\mathrm{P_4O_{10}}\)) енергійно реагує з водою (\(\mathrm{H_2O}\)) з утворенням ортофосфатної кислоти (\(\mathrm{H_3PO_4}\)), а також взаємодіє з лугами (натрій гідроксидом \(\mathrm{NaOH}\)) з утворенням солей, але не реагує з хлоридною кислотою (\(\mathrm{HCl}\)).

Отже, 2 – А.

Посудина \(3\): речовина реагує лише з натрій гідроксидом (\(\mathrm{NaOH}\)), не реагує ні з водою (\(\mathrm{H_2O}\)), ні з хлоридною кислотою (\(\mathrm{HCl}\))

Це властивість кислотного оксиду, який не взаємодіє з водою, але здатний реагувати з лугами внаслідок сплавляння чи під дією концентрованого розчину. У завданні – силіцій(IV) оксид (\(\mathrm{SiO_2}\), кремнезем), який не розчиняється у воді, не реагує ні з водою (\(\mathrm{H_2O}\)), ні з хлоридною кислотою (\(\mathrm{HCl}\)), проте взаємодіє з розплавом або концентрованим розчином натрій гідроксиду (\(\mathrm{NaOH}\))

\begin{gather*}\mathrm{2NaOH + SiO_2 = Na_2SiO_3 + H_2O.}\end{gather*}

Отже, 3 – В.

Кальцій гідроксид (\(\mathrm{Ca(OH)_2}\)) належить до лугів, реагує з хлоридною кислотою (\(\mathrm{HCl}\)) і не реагує з водою (\(\mathrm{H_2O}\)) і натрій гідроксидом (\(\mathrm{NaOH}\)).

Калій нітрат (\(\mathrm{KNO_3}\)) – сіль сильної кислоти й сильної основи, не реагує ні з водою (\(\mathrm{H_2O}\)), ні з натрій гідроксидом (\(\mathrm{NaOH}\)), ні з хлоридною кислотою (\(\mathrm{HCl}\)).

Відповідь: 1-Г, 2-А, 3-В.

ТЕМА: Органічна хімія. Класифікація хімічних реакцій в органічній хімії (реакції гідрування, гідратації, дегідрування).

Перевірці підлягає вміння розрізняти типи реакцій за їхніми реактантами й продуктами.

Гідрування (1)

Це реакція приєднання водню (\(\mathrm{H_2}\)) до органічних сполук (найчастіше за місцями кратних зв'язків). У реакції Б етен (\(\mathrm{C_2H_4}\)) приєднує водень з утворенням етану (\(\mathrm{C_2H_6}\)):

\begin{gather*}\mathrm{C_2H_4 + H_2 \rightarrow C_2H_6}.\end{gather*}

Отже, 1 – Б.

Гідратація (2)

Це реакція приєднання води (\(\mathrm{H_2O}\)) до ненасичених сполук. Цій вимозі відповідає реакція А: приєднання води до етену (\(\mathrm{C_2H_4}\)) з утворенням етанолу (\(\mathrm{C_2H_5OH}\))

\begin{gather*}\mathrm{C_2H_4 + H_2O \rightarrow C_2H_5OH}.\end{gather*}

Отже, 2 – А.

Дегідрування (3)

Це реакція відщеплення водню (\(\mathrm{H_2}\)) від молекул органічних речовин. Реакція В – приклад перетворення, у якому від циклогексану (\(\mathrm{C_6H_{12}}\)) відщеплюється водень (\(\mathrm{H_2}\)) й утворюється бензен (\(\mathrm{C_6H_6}\)):

\begin{gather*}\mathrm{C_6H_{12} \rightarrow C_6H_6 + 3H_2}.\end{gather*}

Отже, 3 – В.

У варіанті Г описано окиснення чи дегідрування спирту з утворенням альдегіду, а у варіанті Д – взаємодія спирту з активним металом із виділенням водню (реакція заміщення).

Відповідь: 1-Б, 2-А, 3-В.

ТЕМА: Загальна хімія. Основні поняття хімії. Молярна маса. Відносна густина газів. Обчислення в хімії.

Перевірці підлягають уміння обчислювати молярну масу речовин і густину одного газу за іншим.

Густину одного газу за іншим обчислюють як відношення молярних мас цих газів:

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{D}(O_2/He) = \mathit{M}(O_2) : \mathit{M}(He)};\\[7pt]\mathrm{\mathit{D}(O_2/He) = 32\ \text{г/моль} : 4\ \text{г/моль}};\\[7pt]\mathrm{\mathit{D}(O_2/He) = 8}.\end{gather*}

Відповідь: 8.

ТЕМА: Загальна хімія. Кількість речовини. Молярна маса. Обчислення за хімічними рівняннями.

Перевірці підлягають уміння застосовувати закони стехіометрії, обчислювати кількість речовини й молярну масу.

Рівняння реакції оксиду (\(\mathrm{EO_3}\)) з воднем (\(\mathrm{H_2}\)):

\begin{gather*}\mathrm{EO_3 + 3H_2 \rightarrow E + 3H_2O}.\end{gather*}

Згідно з рівнянням реакції, на відновлення оксиду (\(\mathrm{EO_3}\)) кількістю речовини \(1\) моль витрачається водень (\(\mathrm{H_2}\)) кількістю речовини \(3\) моль.

Кількість речовини (\(\mathit{n}\)) оксиду (\(\mathrm{EO_3}\)), що прореагував:

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{n}(EO_3) = \mathit{n}(H_2) : 3 = 0{,}75\ \text{моль} : 3 = 0{,}25\ \text{моль}}.\end{gather*}

Молярна маса (\(\mathit{M}\)) оксиду (\(\mathrm{EO_3}\)) дорівнює відношенню його маси (\(\mathit{m}\)) до кількості речовини (\(\mathit{n}\)):

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{M}(EO_3) = \mathit{m}(EO_3) : \mathit{n}(EO_3) = 58\ \text{г} : 0{,}25\ \text{моль} = 232\ \text{г/моль}}.\end{gather*}

Відповідь: 232.

ТЕМА: Органічна хімія. Оксигеновмісні органічні сполуки. Одноатомні спирти, карбонові кислоти. Реакція естерифікації. Закон збереження маси в хімічних реакціях. Обчислення в хімії.

Перевірці підлягає вміння застосовувати закон збереження маси речовин у розрахунках за хімічними рівняннями.

За законом збереження маси загальна маса реактантів (спирту й кислоти) дорівнює загальній масі продуктів реакції (естеру й води) у реакції естерифікації:

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{m}\text{(спирту)} + \mathit{m}\text{(кислоти)} = \mathit{m}\text{(естеру)} + \mathit{m}\text{(води)}};\\[7pt]\mathrm{30\ \text{г} + 36\ \text{г} = 57\ \text{г} + \mathit{m}\text{(води)}};\\[7pt]\mathrm{\mathit{m}\text{(води)} = 66\ \text{г} − 57\ \text{г} = 9\ \text{г}}.\end{gather*}

Кількість речовини води

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{n}\text{(води)} = \mathit{m}\text{(води)} : \mathit{M}\text{(води)} = 9\ \text{г} : 18\ \text{г/моль} = 0{,}5\ \text{моль}}.\end{gather*}

У реакції естерифікації

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{n}\text{(спирту)} = \mathit{n}\text{(кислоти)} = \mathit{n}\text{(естеру)} = \mathit{n}\text{(води)}}.\end{gather*}

Молярна маса спирту

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{M}\text{(спирту)} = \mathit{m}\text{(спирту)} : \mathit{n}\text{(спирту)} = 30\ \text{г} : 0{,}5\ \text{моль} = 60\ \text{г/моль}}.\end{gather*}

Отже, відносна молекулярна маса спирту дорівнює \(60\).

Відповідь: 60.

ТЕМА: Загальна й неорганічна хімія. Карбон і його сполуки. Газові закони. Обчислення за хімічними рівняннями.

Перевірці підлягають:

• знання хімічних властивостей оксидів Карбону;
• уміння виконувати розрахунки за об'ємом і масою речовин, визначати склад суміші газів.

Хімічні властивості газів – складників суміші:

• чадний газ (\(\mathrm{CO}\)) – це несолетворний оксид, не реагує з розчиненим у воді натрій гідроксидом (\(\mathrm{NaOH}\)) і проходить крізь уміст склянки, не змінюючи його маси;
• вуглекислий газ (\(\mathrm{CO_2}\)) – це кислотний оксид, що реагує з лугом (\(\mathrm{NaOH}\)), надлишок якого запобігає утворенню кислої солі. Тобто продуктами реакції є натрій карбонат (\(\mathrm{Na_2CO_3}\)) і вода (\(\mathrm{H_2O}\)):

\begin{gather*}\mathrm{CO_2 + 2NaOH = Na_2CO_3 + H_2O}.\end{gather*}

Кількість речовини (\(\mathit{n}\)) вуглекислого газу (\(\mathrm{CO_2}\)):

• маса вмісту склянки збільшилася внаслідок поглинання розчином лугу вуглекислого газу (\(\mathrm{CO_2}\)). Отже, маса поглинутого \(\mathrm{CO_2}\) дорівнює \(22\) г;
• молярна маса (\(\mathit{M}\)) вуглекислого газу (\(\mathrm{CO_2}\))

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{M}(CO_2) = 12\ \text{г/моль} + 2 \cdot 16\ \text{г/моль} = 44\ \text{г/моль}};\end{gather*}

• кількість речовини (\(\mathit{n}\)) вуглекислого газу (\(\mathrm{CO_2}\))

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{n}(CO_2) = \mathit{m}(CO_2) : \mathit{M}(CO_2) = 22\ \text{г} : 44\ \text{г/моль} = 0{,}5\ \text{моль}};\end{gather*}

• об’єм (\(\mathit{\!V\,}\)) вуглекислого газу (\(\mathrm{CO_2}\)) за нормальних умов (н. у.)

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{V}(CO_2) = \mathit{n}(CO_2)\mathit{V}_m = 0{,}5\ \text{моль} \cdot 22{,}4\ \text{л/моль} = 11{,}2\ \text{л}}.\end{gather*}

Об’єм (\(\mathit{\!V\,}\)) чадного газу (\(\mathrm{CO}\)) в суміші:

• загальний об’єм (\(\mathit{\!V\,}\)) суміші становить \(44{,}8\) л;
• об’єм чадного газу

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{V}(CO) = \mathit{V}\text{(суміші)} - \mathit{V}(CO_2)};\\[7pt]\mathrm{\mathit{V}(CO) = 44{,}8\ \text{л} - 11{,}2\ \text{л} = 33{,}6\ \text{л}}.\end{gather*}

Об’ємна частка (\(\varphi\)) чадного газу

\begin{gather*}\mathrm{\varphi(CO) = \mathit{V}(CO) : \mathit{V}\text{(суміші)} \cdot 100\, \% = 33{,}6\ \text{л} : 44{,}8\ \text{л} \cdot 100\, \% =} \\[7pt] \mathrm{= 0{,}75 \cdot 100\, \% = 75\, \%}.\end{gather*}

Також можна обчислити об’ємну частку (\(\varphi\)) чадного газу, скориставшись кількостями речовини чадного й вуглекислого газів:

• загальна кількість речовини газів

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{n}(CO, CO_2) = 44{,}8\ \text{л} : 22{,}4\ \text{л/моль} = 2\ \text{моль}};\end{gather*}

• кількість речовини чадного газу

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{n}(CO) = 2\ \text{моль} - 0{,}5\ \text{моль} = 1{,}5\ \text{моль}};\end{gather*}

• об’ємна частка чадного газу (дорівнює його мольній частці, адже за однакових умов молярні об’єми газів однакові)

\begin{gather*}\mathrm{\varphi(CO) = \chi(CO) = 1{,}5\ \text{моль} : 2\ \text{моль} = 0{,}75\ \text{або}\ 75\, \%}.\end{gather*}

Відповідь: 75.