Національний мультитест з хімії – Варіант 9

ТЕМА: Загальна хімія. Будова атома. Нукліди. Протони, нейтрони, електрони.

Перевірці підлягають:

• розуміння будови ядра атома;
• уміння користуватися періодичною таблицею хімічних елементів для визначення кількості протонів і нейтронів у ядрі атома.

Протонне число (\(\mathit{Z}\)) – кількість протонів в атомі, яку визначають за порядковим номером елемента в періодичній таблиці.

Нейтронне число (\(\mathit{N}\)) – кількість нейтронів в атомі, яку обчислюють як різницю між нуклонним числом (\(\mathit{A}\)), зазначеним як верхній лівий індекс у нуклідному символі, і протонним числом (\(\mathit{Z}\)):

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{N} = \mathit{A} - \mathit{Z}}.\end{gather*}

А Порядковий номер Карбону в періодичній таблиці хімічних елементів – \(6\). Тобто в ядрі його атома \(6\) протонів.

У нукліді \(\mathrm{^{14}C}\): \(\mathrm{\mathit{N}(^{14}C) = 14 - 6 = 8}\) (протонів менше, ніж нейтронів).

Б Порядковий номер Оксигену в періодичній таблиці хімічних елементів – \(8\). Тобто в ядрі його атома \(8\) протонів.

У нукліді \(\mathrm{^{16}O}\): \(\mathrm{\mathit{N}(^{16}O) = 16 - 8 = 8}\) (кількість протонів і нейтронів та сама).

В Порядковий номер Хлору в періодичній таблиці хімічних елементів – \(17\). Тобто в його ядрі \(17\) протонів.

У нукліді \(\mathrm{^{37}Cl}\): \(\mathrm{\mathit{N}(^{37}Cl) = 37 - 17 = 20}\) (протонів менше, ніж нейтронів).

Г Порядковий номер Калію в періодичній таблиці хімічних елементів – \(19\). Тобто в його ядрі \(19\) протонів.

У нукліді \(\mathrm{^{39}K}\): \(\mathrm{\mathit{N}(^{39}K) = 39 - 19 = 20}\) (протонів менше, ніж нейтронів).

Відповідь: Б.

ТЕМА: Загальна хімія. Періодичний закон і періодична система хімічних елементів. Зміна властивостей елементів у періодах і групах.

Перевірці підлягає знання закономірностей зміни радіуса атомів й електронегативності хімічних елементів у групах періодичної системи.

У періодичній системі хімічних елементів галогени Флуор (\(\mathrm{F}\)), Хлор (\(\mathrm{Cl}\)), Бром (\(\mathrm{Br}\)) і Йод (\(\mathrm{I}\)) належать до однієї групи. Зі збільшенням протонного числа (зверху вниз) у групі:

• радіус атома збільшується, бо з кожним новим періодом додається новий електронний шар (енергетичний рівень);
• електронегативність зменшується, бо зі збільшенням радіуса атома ядро все слабше притягує валентні електрони (зростає відстань й ефект екранування внутрішніх електронних шарів). Флуор (\(\mathrm{F}\)) має найвищу електронегативність серед галогенів (і решти хімічних елементів також).

Відповідь: А.

ТЕМА: Загальна хімія. Водні розчини електролітів. Водневий показник (\(\mathrm{pH}\)). Кисле, нейтральне й лужне середовище.

Перевірці підлягають:

• розуміння шкали \(\mathrm{pH}\);
• уміння визначати характер середовища розчинів електролітів (кислот і основ).

Значення показника \(\mathrm{pH}\) характеризує концентрацію йонів Гідрогену (\(\mathrm{H^+}\)) у розчині:

• що вища кислотність середовища (більше гідроген-йонів \(\mathrm{H^+}\) у розчині), то нижчим є значення \(\mathrm{pH}\) (\(\mathrm{pH \lt 7}\));
• що вища лужність середовища (більше гідроксид-йонів \(\mathrm{OH^-}\) у розчині), то вищим є значення \(\mathrm{pH}\) (\(\mathrm{pH \gt 7}\)).

Проаналізуймо характер середовища у водному розчині кожної з наведених речовин (за умови однакової кількості речовини й об'єму води).

А Сульфідна кислота (\(\mathrm{H_2S}\)) слабка. Середовище водного розчину гідроген сульфіду слабко кисле (\(\mathrm{pH \lt 7}\)).

Б Етанова (оцтова) кислота (\(\mathrm{CH_3COOH}\)) – слабка карбонова кислота. У її розчині середовище слабко кисле (\(\mathrm{pH \lt 7}\)).

В Нітратна кислота (\(\mathrm{HNO_3}\)) – сильна кислота. У її розчині концентрація гідроген-йонів (\(\mathrm{H^+}\)) найбільша, тому \(\mathrm{pH}\) буде найнижчим (\(\mathrm{pH \lt 7}\)).

Г Амоніак (\(\mathrm{NH_3}\)), розчинившись у воді, утворює гідрат \(\mathrm{NH_3 \cdot H_2O}\), який дисоціює з утворенням гідроксид-йонів \(\mathrm{OH^-}\):

\begin{gather*}\mathrm{NH_3 \cdot H_2O \rightleftarrows NH_4^+ + OH^-}.\end{gather*}

Тому середовище водного розчину амоніаку лужне (\(\mathrm{pH \gt 7}\)).

З-поміж усіх запропонованих варіантів лише водний розчин амоніаку має лужне середовище й найвище значення \(\mathrm{pH}\).

Відповідь: Г.

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

Перевірці підлягають уміння визначати ступені окиснення елементів у простих речовинах і сполуках, відрізняти окисно-відновні реакції від тих, що відбуваються без зміни ступенів окиснення.

Окисно-відновні реакції – це реакції, під час яких змінюються ступені окиснення хімічних елементів.

А У реакції випалювання кальцій карбонату ступені окиснення не змінюються:

\begin{gather*}\mathrm{CaCO_3 = CaO + CO_2\ \text{(реакція розкладання)}}.\end{gather*}

Б Під час гасіння негашеного вапна ступені окиснення залишаються незмінними:

\begin{gather*}\mathrm{CaO + H_2O = Ca(OH)_2\ \text{(реакція сполучення)}}.\end{gather*}

В Під час взаємодії лужного металу (наприклад, натрію \(\mathrm{Na}\)) з водою метал окиснюється від \(0\) до \(+1\), а Гідроген, що був у складі води, відновлюється від \(+1\) до \(0\), унаслідок чого виділяється газ водень (\(\mathrm{H_2}\)):

\begin{gather*}\mathrm{2Na + 2H_2O = 2NaOH + H_2{\uparrow}}.\end{gather*}

Ступені окиснення змінюються, це окисно-відновна реакція.

Г Реакція сильної кислоти з лугом – це реакція нейтралізації між катіонами Гідрогену (\(\mathrm{H^+}\)) й гідроксид-йонами (\(\mathrm{OH^-}\)), яка відбувається без зміни ступенів окиснення елементів:

\begin{gather*}\mathrm{H^+ + OH^- = H_2O}.\end{gather*}

Відповідь: В.

ТЕМА: Загальна хімія. Хімічний зв'язок. Водневий зв'язок.

Перевірці підлягають:

• розуміння причин утворення водневого зв'язку між молекулами;
• уміння розпізнавати речовини, між молекулами яких утворюються водневі зв'язки.

Водневий зв'язок – особливий вид між- або внутрішньомолекулярної взаємодії, виникає між атомом Гідрогену, ковалентно зв'язаним з атомом електронегативного елемента (найчастіше \(\mathrm{F}\), \(\mathrm{O}\), \(\mathrm{N}\)), й іншим атомом із високою електронегативністю й неподіленою електронною парою.

З-поміж запропонованих варіантів лише в молекулі води (\(\mathrm{H_2O}\)) атоми Гідрогену сполучені з атомом Оксигену, який має дуже високу електронегативність, що зумовлює утворення міцних водневих зв'язків між сусідніми молекулами води.

У молекулах водню (\(\mathrm{H_2}\)), метану (\(\mathrm{CH_4}\)) й етену (\(\mathrm{C_2H_4}\)) умов для утворення водневого зв’язку немає, тому між їхніми молекулами діють лише слабкі сили міжмолекулярного притягання.

Відповідь: В.

ТЕМА: Загальна хімія. Методи розділення сумішей. Фільтрування.

Перевірці підлягає знання основних способів розділення неоднорідних сумішей.

Фільтрат – рідина (розчин), що проходить крізь фільтрувальний матеріал (фільтр) під час фільтрування. У цьому прикладі фільтратом є водний розчин кухонної солі.

Осад (або залишок на фільтрі) – це нерозчинна речовина, що затрималася на фільтрувальному папері (у цьому прикладі – пісок).

Фільтрувальна скляна лійка й сама суспензія не є фільтратом.

Відповідь: Г.

ТЕМА: Органічна хімія. Оксигеновмісні органічні сполуки. Карбонові кислоти. Жири. Мило.

Перевірці підлягають знання складу твердого й рідкого мила.

Мила – це солі вищих карбонових кислот.

Тверде мило утворюється тоді, коли солі містять катіони Натрію, рідке – катіони Калію.

Б Натрій гідроксид (\(\mathrm{NaOH}\)) реагує зі стеариновою кислотою (\(\mathrm{C_{17}H_{35}COOH}\)), утворюючи натрій стеарат – тверде мило:

\begin{gather*}\mathrm{NaOH + C_{17}H_{35}COOH = C_{17}H_{35}COONa + H_2O}.\end{gather*}

В Калій гідроксид (\(\mathrm{KOH}\)) реагує з пальмітиновою кислотою (\(\mathrm{C_{15}H_{31}COOH}\)), утворюючи калій пальмітат (\(\mathrm{C_{15}H_{31}COOK}\)) – рідке мило:

\begin{gather*}\mathrm{KOH + C_{15}H_{31}COOH = C_{15}H_{31}COOK + H_2O}.\end{gather*}

А й Г Хлориди Натрію і Калію – солі сильної кислоти, зі слабкою етановою (оцтовою) кислотою не реагують.

Відповідь: Б.

ТЕМА: Загальна хімія. Хімічна формула. Органічна хімія. Будова молекул органічних сполук.

Перевірці підлягають:

• знання формул органічних сполук;
• уміння визначати загальну кількість атомів у молекулі речовини за хімічною формулою.

Порівняймо склад молекул органічних речовин, про які йдеться в завданні.

Відповідь: А.

ТЕМА: Органічна хімія. Оксигеновмісні органічні сполуки. Багатоатомні спирти. Гліцерол. Якісні реакції в органічній хімії.

Перевірці підлягають:

• знання якісних реакцій на багатоатомні спирти;
• уміння розпізнавати багатоатомні спирти за допомогою купрум(II) гідроксиду.

Після розчинення мідного купоросу (\(\mathrm{CuSO_4 \cdot 5H_2O}\)) утворюється водний розчин купрум(ІІ) сульфату (\(\mathrm{CuSO_4}\)). Унаслідок взаємодії купрум(ІІ) сульфату з лугом у розчині утворюється блакитний драглистий осад купрум(II) гідроксиду (\(\mathrm{Cu(OH)_2}\)):

\begin{gather*}\mathrm{CuSO_4 + 2NaOH = Cu(OH)_2{\downarrow} + Na_2SO_4}.\end{gather*}

Купрум(II) гідроксид (\(\mathrm{Cu(OH)_2}\)) є реактивом на багатоатомні спирти (зокрема на гліцерол) й альдегіди (за нагрівання).

Унаслідок додавання гліцеролу, формула якого \(\mathrm{CH_2(OH)CH(OH)CH_2(OH)}\), до свіжоосадженого купрум(ІІ) гідроксиду (\(\mathrm{Cu(OH)_2}\)) осад розчиняється й утворюється яскраво-синій розчин.

З етанолом (одноатомним спиртом, \(\mathrm{C_2H_5OH}\)), етеном (алкеном, \(\mathrm{C_2H_4}\)) або бензеном (ареном, \(\mathrm{C_6H_6}\)) реакція не відбувається.

Відповідь: Г.

ТЕМА: Органічна хімія. Оксигеновмісні органічні сполуки. Карбонові кислоти, жири, білки. Гідроліз.

Перевірці підлягають:

• розуміння сутності реакції гідролізу;
• уміння визначати здатність органічних сполук різних класів до розкладання під дією води внаслідок реакції обміну.

Гідроліз – це реакція обміну за участю води. Гідролізу зазнають складні речовини (білки, жири, вуглеводи, естери, деякі солі тощо).

А Етанова (оцтова) кислота (\(\mathrm{CH_3COOH}\)) – карбонова кислота, яка не вступає в реакцію обміну з водою, тобто не зазнає гідролізу.

Б Соєвий білок є біополімером (поліпептидом), унаслідок гідролізу якого утворюються амінокислоти.

В й Г Соняшникова олія і свиняче сало – жири (естери гліцеролу й вищих карбонових кислот). Жири зазнають гідролізу (омилення) з утворенням гліцеролу й відповідних кислот або їхніх солей, якщо гідроліз лужний.

Відповідь: А.

ТЕМА: Органічна хімія. Оксигеновмісні й азотовмісні органічні сполуки. Амінокислоти. Пептиди. Пептидний (амідний) зв'язок.

Перевірці підлягають уміння аналізувати й складати структурні формули дипептидів на прикладі найпростішої амінокислоти – гліцину.

Формула гліцину (аміноетанової кислоти) \(\mathrm{H_2NCH_2COOH}\). Структурна формула гліцину

Під час поліконденсації двох молекул гліцину (\(\mathrm{H_2NCH_2COOH}\)) карбоксильна група (\(\mathrm{{-}COOH}\)) однієї молекули реагує з аміногрупою (\(\mathrm{{-}NH_2}\)) іншої молекули з відщепленням молекули води (\(\mathrm{H_2O}\)). Унаслідок цього утворюється пептидний зв'язок

А загальна структурна формула дипептиду має вигляд:

Тобто з-поміж наведених у варіантах відповіді структурних формул треба вибрати ту, яка містить два залишки гліцину, з'єднані між собою пептидним (амідним) зв'язком \(\mathrm{{-}NH{-}C(O){-}}\), на одному кінці формули обов'язково залишається аміногрупа (\(\mathrm{{-}NH_2}\)), а на іншому – карбоксильна група (\(\mathrm{{-}COOH}\)).

Відповідь: Б.

ТЕМА: Органічна хімія. Вуглеводні (алкіни). Галогенопохідні вуглеводнів. Високомолекулярні сполуки. Полімеризація.

Перевірці підлягають знання хімічних властивостей ненасичених вуглеводнів і способів добування мономерів.

Полівінілхлорид (ПВХ) утворюється внаслідок полімеризації вінілхлориду (хлороетену).

Формула вінілхлориду (речовини \(\mathrm{X}\)) – \(\mathrm{CH_2{=}CHCl}\). Модель його молекули

Вінілхлорид у промисловості добувають каталітичним приєднанням гідроген хлориду (\(\mathrm{HCl}\)) до етину (\(\mathrm{C_2H_2}\)):

\begin{gather*}\mathrm{CH{\equiv}CH + HCl \rightarrow CH_2{=}CHCl}.\end{gather*}

Унаслідок приєднання хлору до етену чи етину, а також гідроген хлориду до етену утворюються зовсім інші продукти (наприклад, \(1{,}2\)-дихлороетан або хлороетан), з яких полівінілхлорид не утворюється.

Відповідь: Г.

ТЕМА: Загальна й неорганічна хімія. Основні поняття хімії. Будова речовин. Прості речовини. Неметали.

Перевірці підлягає знання складу й будови молекул поширених простих речовин за звичайних умов.

А Молекула озону (\(\mathrm{O_3}\)) триатомна.

Б Молекула азоту (\(\mathrm{N_2}\)) за звичайних умов (\(20\)–\(25\) °C і нормального атмосферного тиску) двоатомна (складається з двох атомів Нітрогену, сполучених міцним потрійним ковалентним зв'язком).

В Молекула ромбічної сірки (\(\mathrm{S_8}\)) містить вісім атомів Сульфуру.

Г Молекула білого фосфору (\(\mathrm{P_4}\)) має тетраедричну будову й складається із чотирьох атомів Фосфору.

Відповідь: Б.

ТЕМА: Загальна хімія. Хімічні рівняння. Закон збереження маси речовин.

Перевірці підлягають уміння складати й аналізувати рівняння хімічних реакцій, обчислювати суму індексів у формулі речовини.

За законом збереження маси речовин кількість атомів кожного хімічного елемента в лівій і правій частинах рівняння хімічної реакції має бути однаковою.

Баланс атомів для хімічної реакції

\begin{gather*}\mathrm{2X + 5H_2O_2 = 5O_2 + I_2 + 6H_2O}\end{gather*}

наведено в таблиці:

Віднімімо від правої частини рівняння ліву. Маємо \(2\) атоми \(\mathrm{H}\), \(2\) атоми \(\mathrm{I}\) та \(6\) атомів \(\mathrm{O}\), які припадають на фрагмент \(\mathrm{2X}\).

Тобто \(\mathrm{X = HIO_3}\).

Сума індексів у формулі \(\mathrm{HIO_3}\) дорівнює \(5\).

Відповідь: В.

ТЕМА: Загальна хімія. Неорганічні сполуки. Амфотерні гідроксиди. Хімічні властивості алюміній гідроксиду.

Перевірці підлягають знання специфічних хімічних властивостей амфотерних гідроксидів і способів їх експериментального доведення.

Амфотерність – здатність речовини виявляти основні або кислотні властивості залежно від реагенту.

Алюміній гідроксид (\(\mathrm{Al(OH)_3}\)) амфотерний. Щоб довести це експериментально, треба дослідити його здатність реагувати з кислотами й лугами.

З кислотою (наприклад, нітратною \(\mathrm{HNO_3}\)) він взаємодіє як основа (реакція нейтралізації з утворенням солі й води):

\begin{gather*}\mathrm{Al(OH)_3 + HNO_3 = Al(NO_3)_3 + 3H_2O}.\end{gather*}

З лугом (наприклад, калій гідроксидом \(\mathrm{KOH}\)) він взаємодіє як кислота (з утворенням комплексної солі або метаалюмінату):

\begin{gather*}\mathrm{Al(OH)_3 + KOH = K[Al(OH)_4]}.\end{gather*}

Інші варіанти відповіді містять або лише одну з потрібних речовин, або індикатори, що не дає змоги довести амфотерність.

Відповідь: А.

ТЕМА: Неорганічна хімія. Якісні реакції на катіони й аніони. Солі амонію і карбонати.

Перевірці підлягають знання хімічних властивостей солей (зокрема взаємодії солей амонію з лугами й карбонатів із кислотами) і способів виявлення газів.

Проаналізуймо взаємодію кожної речовини з обома реагентами.

Взаємодія у водному розчині з калій гідроксидом за нагрівання

Якщо речовина містить йон амонію \(\mathrm{[NH_4]^+}\), то внаслідок взаємодії з лугом виділяється амоніак (\(\mathrm{NH_3}\)) – газ, який має характерний запах:

\begin{gather*}\mathrm{[NH_4]^+ + OH^- \rightleftarrows NH_3{\uparrow} + H_2O}.\end{gather*}

Цій умові відповідають солі амонію: амоній карбонат (\(\mathrm{(NH_4)_2CO_3}\), варіант Б) й амоній нітрат (\(\mathrm{NH_4NO_3}\), варіант В). Солі Натрію (\(\mathrm{NaNO_3}\) й \(\mathrm{Na_2CO_3}\)) з калій гідроксидом (\(\mathrm{KOH}\)) не реагують.

Взаємодія у водному розчині з етановою кислотою

Якщо речовина містить карбонат-йон, то внаслідок реакції обміну із сильнішою кислотою виділяється газ – карбон(IV) оксид (вуглекислий газ, \(\mathrm{CO_2}\)):

\begin{gather*}\mathrm{CO_3^{2–} + 2H^+ = CO_2{\uparrow} + H_2O}.\end{gather*}

Лише амоній карбонат (\(\mathrm{(NH_4)_2CO_3}\)) водночас містить йон амонію (реагує з лугом із виділенням амоніаку) і карбонат-йон (реагує з кислотою з виділенням вуглекислого газу).

Відповідь: Б.

ТЕМА: Загальна хімія. Хімічна рівновага та умови її зміщення. Принцип Ле Шательє.

Перевірці підлягає вміння застосовувати принцип Ле Шательє для прогнозування напрямку зміщення хімічної рівноваги під впливом різних чинників (концентрації, тиску, температури).

А Каталізатор пришвидшує і пряму, і зворотну реакції однаково, тому він не зміщує хімічної рівноваги, а лише сприяє швидшому її досягненню.

Б Згідно з принципом Ле Шательє, якщо зменшити концентрацію продукту, хімічна рівновага зміщується в бік прямої реакції – тобто в напрямку утворення метанолу, намагаючись компенсувати цю втрату.

В Синтез метанолу із чадного газу й водню є екзотермічним (з виділенням тепла) процесом. Підвищення температури зміщує рівновагу в бік зворотної реакції (розкладання спирту).

Г Пряма реакція синтезу метанолу відбувається зі зменшенням кількості молекул газу (об'єму). Тому зниження тиску змістить рівновагу в бік утворення чадного газу й водню (де об'єм більший), а не метанолу.

Відповідь: Б.

ТЕМА: Загальна хімія. Основні хімічні поняття та явища. Адсорбція, алотропія, амфотерність.

Перевірці підлягають знання фундаментальних хімічних термінів, визначень явищ адсорбції, алотропії та хімічних властивостей речовин (амфотерності).

1 – Б Адсорбція – це поглинання речовини із суміші газів чи розчину поверхневим шаром твердого тіла.

2 – Г Алотропія – це явище існування різних простих речовин одного хімічного елемента.

3 – А Амфотерність – це здатність речовини реагувати і з лугами, і з кислотами.

У варіанті відповіді В описано ізотопи, а у варіанті Д – ізомери.

Відповідь: 1-Б, 2-Г, 3-А.

ТЕМА: Органічна хімія. Оксигеновмісні органічні сполуки. Карбонові кислоти, спирти та альдегіди. Генетичний зв'язок між класами органічних сполук.

Перевірці підлягають:

• знання будови й хімічних властивостей органічних речовин (насичених і ненасичених карбонових кислот, спиртів, альдегіди);
• уміння розпізнавати функціональні групи й продукти їх окиснення.

1 – В Ненасичений характер мають речовини А і В (олеїнова кислота \(\mathrm{C_{17}H_{33}COOH}\) містить один подвійний зв'язок, а лінолева кислота \(\mathrm{C_{17}H_{31}COOH}\) – два, тобто обидві ненасичені).

2 – А Карбоксильну групу \(\mathrm{{-}COOH}\) містять речовини В й А, які належать до вищих карбонових кислот.

3 – Г Частковим окисненням спирту Б можна добути речовину Г – альдегід \(\mathrm{C_{17}H_{35}CHO}\).

Відповідь: 1-В, 2-А, 3-Г.

Перевірці підлягають уміння визначати склад речовини за структурною формулою та обчислювати її відносну молекулярну масу.

Визначмо загальну кількість атомів кожного хімічного елемента в молекулі за її структурною формулою:

Карбон (\(\mathrm{C}\)): бензенове кільце містить \(6\) атомів Карбону, а група \(\mathrm{{-}CH_2OH}\) – ще \(1\) атом. Загалом \(7\) атомів Карбону.

Гідроген (\(\mathrm{H}\)): у бензеновому кільці залишилося \(4\) атоми \(\mathrm{H}\) (на місці двох замісників), у групі \(\mathrm{{-}CH_2OH}\) – \(3\) атоми \(\mathrm{H}\), у гідроксильній групі \(\mathrm{{-}OH}\) – \(1\) атом \(\mathrm{H}\). Загалом \(8\) атомів Гідрогену.

Оксиген (\(\mathrm{O}\)): група \(\mathrm{{-}CH_2OH}\) містить \(1\) атом \(\mathrm{O}\), і фенольна група \(\mathrm{{-}OH}\) містить \(1\) атом \(\mathrm{O}\). Загалом: \(2\) атоми Оксигену.

Молекулярна формула сполуки: \(\mathrm{C_7H_8O_2}\).

Обчислімо відносну молекулярну масу (\(\mathrm{\mathit{M}_r}\)). Використаймо значення відносних атомних мас хімічних елементів (з округленням до одиниць): \(\mathrm{\mathit{A}_r(C) = 12}\), \(\mathrm{\mathit{A}_r(H) = 1}\), \(\mathrm{\mathit{A}_r(O) = 16}\).

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{M}_r(C_7H_8O_2) = 7\mathit{A}_r(C) + 8\mathit{A}_r(H) +2\mathit{A}_r(O) = 7 \cdot 12 + 8 \cdot 1 + 2 \cdot 16 = 124}.\end{gather*}

Відповідь: 124.

ТЕМА: Загальна й неорганічна хімія. Хімічні реакції. Обчислення за хімічними рівняннями маси продукту реакції з урахуванням масової частки виходу (або втрат).

Перевірці підлягають уміння виявляти надлишок чи нестачу реактантів, обчислювати масу продукту реакції, зважаючи на виробничі втрати або вихід продукту від теоретичного.

Запишімо рівняння реакції горіння магнію в кисні:

\begin{gather*}\mathrm{2Mg + O_2 = 2MgO}.\end{gather*}

Обчислімо кількості речовини реактантів.

Кількість речовини (\(\mathit{n}\)) магнію (\(\mathrm{Mg}\)):

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{n}(Mg) = \mathit{m}(Mg) : \mathit{M}(Mg)},\\[7pt]\mathrm{\mathit{n}(Mg) = 4{,}8\ \text{г} : 24\ \text{г/моль} = 0{,}2\ \text{моль}}.\end{gather*}

Кількість речовини (\(\mathit{n}\)) кисню (\(\mathrm{O_2}\)) за нормальних умов:

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{n}(O_2) = \mathit{V}(O_2) : \mathit{V}_m = 4{,}48\ \text{л} : 22{,}4\ \text{л/моль} = 0{,}2\ \text{моль}}.\end{gather*}

Визначмо речовину, яка перебуває в надлишку.

Згідно з рівнянням реакції, на окиснення магнію кількістю речовини \(2\) моль витрачається кисень кількістю речовини \(1\) моль.

Отже, для повного окиснення магнію кількістю речовини \(0{,}2\) моль треба витратити вдвічі менше кисню – \(0{,}1\) моль.

Це менше, ніж зазначено в умові, тобто кисень у надлишку, тому кількість продукту реакції обчислімо за кількістю магнію, який витратиться повністю.

За рівнянням реакції з магнію кількістю речовини \(0{,}2\) моль утворюється стільки само магній оксиду (тобто співвідношення \(1 : 1\)).

Отже,

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{n}_\text{теор.}(MgO) = \mathit{n}(Mg) = 0{,}2\ \text{моль}}.\end{gather*}

Молярна маса магній оксиду:

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{M}(MgO) = \mathit{M}(Mg) + \mathit{M}(O) = 24\ \text{г/моль} + 16\ \text{г/моль} = 40\ \text{г/моль}}.\end{gather*}

Теоретична маса магній оксиду:

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{m}_\text{теор.}(MgO) = \mathit{n}(MgO)\mathit{M}(MgO) = 0{,}2\ \text{моль} \cdot 40\ \text{г/моль} = 8\ \text{г}}.\end{gather*}

Обчислімо практичну масу продукту, зваживши на виробничі втрати (\(25\, \%\)). Вихід продукту від теоретичного:

\begin{gather*}\mathrm{\eta(MgO) = 100\, \% − 25\, \% = 75\, \%}.\end{gather*}

Практична маса магній оксиду:

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{m}_\text{практ.}(MgO) = \eta(MgO)\mathit{m}_\text{теор.}(MgO) = 0{,}75 \cdot 8\ \text{г} = 6\ \text{г}}.\end{gather*}

Відповідь: 6.

ТЕМА: Загальна хімія. Розчини. Масова частка розчиненої речовини.

Перевірці підлягає вміння здійснювати розрахунки за співвідношенням мас складників розчину.

Визначмо масові співвідношення складників розчину. За умовою задачі відношення маси (\(m\)) пропанолу (\(\mathrm{C_3H_7OH}\)) до маси (\(m\)) води (\(\mathrm{H_2O}\)) становить \(7 : 11\). Позначмо частину маси \(x\). Тоді маса пропанолу \(7x\), а маса води – \(11x\). Разом – \(18x\).

Загальна маса розчину дорівнює сумі мас пропанолу й води:

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{m}\text{(розчину)} = \mathit{m}(C_3H_7OH) + \mathit{m}(H_2O)},\\[7pt]\mathrm{7\mathit{x} + 11\mathit{x} = 180\ \text{г}},\\[7pt]\mathrm{\mathit{x} = 10\ \text{г}}.\end{gather*}

Обчислімо масу пропанолу в розчині:

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{m}(C_3H_7OH) = 7\mathit{x} = 7 \cdot 10\ \text{г} = 70\ \text{г}}.\end{gather*}

Відповідь: 70.

ТЕМА: Загальна хімія. Розчини. Масова частка розчиненої речовини. Змішування розчинів.

Перевірці підлягає вміння виконувати розрахунки на змішування розчинів із різною масовою часткою речовини з використанням пропорцій і рівнянь матеріального балансу.

1. Співвідношення мас розчинів:

\begin{gather*}m_1 : m_2 = 2 : 1.\end{gather*}

Для зручності візьмімо:

\begin{gather*}m_1 = 2\ \text{кг},\quad m_2 = 1\ \text{кг}.\end{gather*}

2. Масові частки:

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{w}_1(NaCl) = 0{,}3},\\[7pt]\mathrm{\mathit{w}_2(NaCl) = 0{,}15}.\end{gather*}

3. Маса солі в кожному розчині:

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{m}_1(NaCl) = \mathit{m}_1\text{(розчину)}\mathit{w}_1(NaCl) = 2\ \text{кг} \cdot 0{,}3 = 0{,}6\ \text{кг}},\\[7pt]\mathrm{\mathit{m}_2(NaCl) = \mathit{m}_2\text{(розчину)}\mathit{w}_2 = 1\ \text{кг} \cdot 0{,}15 = 0{,}15\ \text{кг}}.\end{gather*}

4. Загальна маса солі та розчину:

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{m}_1(NaCl) + \mathit{m}_2(NaCl) = 0{,}6\ \text{кг} + 0{,}15\ \text{кг} = 0{,}75\ \text{кг}},\\[7pt]\mathrm{\mathit{m}_1\text{(розчину)} + \mathit{m}_2\text{(розчину)} = 2\ \text{кг} + 1\ \text{кг} = 3\ \text{кг}}.\end{gather*}

5. Масова частка солі в новому розчині:

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{w}_3(NaCl) = (\mathit{m}_1(NaCl) + \mathit{m}_2(NaCl)) : (\mathit{m}_1\text{(розчину)} + \mathit{m}_2\text{(розчину)})},\\[7pt] \mathrm{\mathit{w}_3(NaCl) = 0{,}75\ \text{кг} : 3\ \text{кг} = 0{,}25\ \text{або}\ 25\, \%}.\end{gather*}

Відповідь: 25.