Національний мультитест з хімії – Варіант 10

ТЕМА: Будова атома. Ізотопи. Йони.

Перевірці підлягають уміння визначати за нуклідним символом кількість електронів і нейтронів в атомах і йонах.

Відповідь: А.

ТЕМА: Окисно-відновні властивості катіонів у водних розчинах.

Перевірці підлягає вміння порівнювати окисні властивості катіонів металічних елементів на основі ряду активності металів.

Що лівіше розташований метал у ряду активності, то він активніший як відновник, тобто його атом легше віддає електрони й перетворюється на катіон. Відповідно, катіони металічних елементів, яким відповідають метали, що стоять правіше в ряду активності, є сильнішими окисниками (активніше приєднують електрони).

Найактивніший метал із-поміж наведених – \(\mathrm{Fe}\), катіон \(\mathrm{Fe^{2+}}\) має найслабші окисні властивості.

У ряду активності металів \(\mathrm{Cu}\) розташований правіше за \(\mathrm{Fe}\), є менш активним за нього металом, а катіон \(\mathrm{Cu^{2+}}\) – сильнішим окисником, ніж \(\mathrm{Fe^{2+}}\).

У ряду активності металів \(\mathrm{Ag}\) розташований правіше за \(\mathrm{H_2}\), є малоактивним металом, катіон \(\mathrm{Ag^+}\) має найсильніші окисні властивості з-поміж катіонів, зазначених в умові.

Отже, окисні властивості катіонів зростають у рядку

\begin{gather*}\mathrm{\xrightarrow{\textstyle{Fe^{2+}\quad Cu^{2+}\quad Ag^+}}}\end{gather*}

\begin{gather*}\text{посилення окисних властивостей}\end{gather*}

Відповідь: А.

ТЕМА: Хімічні властивості кислот і солей у водних розчинах.

Перевірці підлягає вміння аналізувати зовнішні ефекти перебігу реакцій йонного обміну у водних розчинах.

А барій хлорид + сульфатна кислота:

\begin{gather*}\mathrm{BaCl_2+H_2SO_4\rightarrow BaSO_4{\downarrow}+2HCl}\end{gather*}

Утворюється осад барій сульфату.

Б кальцій гідроксид + вуглекислий газ:

\begin{gather*}\mathrm{Ca(OH)_2+CO_2\rightarrow CaCO_3{\downarrow}+H_2O}\end{gather*}

Утворюється осад кальцій карбонату.

В хлоридна кислота + натрій силікат:

\begin{gather*}\mathrm{Na_2SiO_3+2HCl\rightarrow H_2SiO_3{\downarrow}+2NaCl}\end{gather*}

Утворюється осад силікатної кислоти.

Г нітратна кислота + натрій карбонат:

\begin{gather*}\mathrm{CO_3+2HNO_3\rightarrow 2NaNO_3+H_2O+CO_2{\uparrow}}\end{gather*}

Виділяється газ, осад не утворюється.

Відповідь: Г.

ТЕМА: Хімічна рівновага. Принцип Ле Шательє.

Перевірці підлягає вміння визначати чинники, що зміщують хімічну рівновагу в замкненій системі.

У замкненій системі на положення рівноваги впливають лише ті чинники, які змінюють концентрації реагентів або тепловий баланс реакції.

Каталізатор (\(\mathrm{Pt}\), наприклад) не змінює рівноваги – він лише однаково пришвидшує прямий і зворотний процеси.

Тиск впливає лише на реакції, де змінюється кількість молекул газів. За умов перебігу реакції йод перебуває в газуватому стані. У реакції, рівняння якої

\begin{gather*}\mathrm{H_2\text{(газ)}+I_2\text{(газ)}\rightleftarrows2HI\text{(газ)},\ \Delta \mathit{H}\lt0},\end{gather*}

реактанти – дві молекули газуватих речовин, продукт – дві молекули газу, тому зміна тиску не впливає на рівновагу.

Температура впливає на хімічну рівновагу, бо реакція екзотермічна (\(\Delta H\lt0\)): підвищення температури зміщує рівновагу вліво (у напрямку підвищення концентрації реактантів), зниження – вправо (у напрямку підвищення концентрації продукту реакції).

Отже, лише температура впливає на рівновагу реакції

\begin{gather*}\mathrm{H_2\text{(газ)}+I_2\text{(газ)}\rightleftarrows2HI\text{(газ)},\ \Delta \mathit{H}\lt0}.\end{gather*}

Відповідь: А.

ТЕМА: Хімічна формула. Індекси в хімічній формулі.

Перевірці підлягають уміння відтворювати й аналізувати формулу речовини.

На моделі видно:

• \(2\) атоми \(\mathrm{P}\);
• \(7\) атомів \(\mathrm{O}\);
• \(4\) атоми \(\mathrm{H}\).

Отже, формула сполуки: \(\mathrm{H_4P_2O_7}\).

Сума індексів: \(4+2+7=13\).

Або ж достатньо порахувати загальну кількість атомів у молекулі – їх \(13\).

Відповідь: В.

ТЕМА: Кислоти та їхня основність. Середні й кислі солі, їхні назви.

Перевірці підлягають уміння аналізувати назви солей і визначати основність кислот.

У молекулі одноосновної кислоти лише один атом Гідрогену, здатний до заміщення металом. Її сіль не містить Гідрогену в складі аніона.

А кальцій етаноат, формула якого \(\mathrm{Ca(CH_3COO)_2}\), – сіль одноосновної етанової кислоти (\(\mathrm{CH_3COOH}\)), у молекулі якої лише один атом Гідрогену (у складі гідроксильної групи \(\mathrm{{-}OH}\)) здатний до заміщення металом.

Модель молекули одноосновної етанової кислоти

Б кальцій карбонат (\(\mathrm{CaCO_3}\)) – сіль двоосновної карбонатної кислоти (\(\mathrm{H_2CO_3}\)).

Модель молекули двоосновної карбонатної кислоти

В і Г кальцій гідрогенортофосфат (\(\mathrm{CaHPO_4}\)) і кальцій дигідрогенортофосфат (\(\mathrm{Ca(H_2PO_4)_2}\)) – солі триосновної ортофосфатної кислоти (\(\mathrm{H_3PO_4}\)).

Модель молекули триосновної ортофосфатної кислоти

Відповідь: А.

ТЕМА: Якісні реакції багатоатомних спиртів й альдегідів.

Перевірці підлягає знання якісних реакцій багатоатомних спиртів й альдегідів.

Щойно добутий \(\mathrm{Cu(OH)_2}\) реагує з речовинами двох типів із-поміж зазначених в умові завдання:

1) багатоатомні спирти й вуглевод глюкоза, у молекулі якої п’ять гідроксильних груп, з купрум(ІІ) гідроксидом утворюють яскраво-сині розчинні комплексні сполуки;

2) альдегіди й вуглевод глюкоза, у молекулі якої є альдегідна група, за нагрівання відновлюють купрум(ІІ) гідроксид до купрум(ІІ) оксиду (цегляно червоний осад).

Не реагують зі щойно добутим купрум(ІІ) гідроксидом одноатомні спирти (метанол, етанол тощо).

А гліцерол і глюкоза реагують зі щойно добутим купрум(ІІ) гідроксидом

Б метаналь й етаналь – альдегіди, реагують зі щойно добутим купрум(ІІ) гідроксидом

В багатоатомний спирт гліцерол реагує зі щойно добутим купрум(ІІ) гідроксидом, одноатомний спирт метанол – ні, тобто лише одна речовина реагує

Г глюкоза й метаналь реагують зі щойно добутим купрум(ІІ) гідроксидом

Відповідь: В.

ТЕМА: Альдегіди й карбонові кислоти. Якісна реакція на альдегідну групу.

Перевірці підлягає вміння прогнозувати перебіг і зовнішні ефекти хімічних реакцій органічних сполук.

У пробірці \(1\) – мурашина кислота (\(\mathrm{HCOOH}\)).

Мурашина кислота є єдиною карбоновою кислотою, що має альдегідну групу в молекулі й відновлює катіони Аргентуму(І) до срібла:

Модель молекули мурашиної (метанової) кислоти

\begin{gather*}\mathrm{HCOOH+[окисник] \rightarrow CO_2+H_2O};\\[7pt]\mathrm{Ag^+ + e^- \rightarrow Ag^0\ \text{(осад срібла)}}.\end{gather*}

У пробірці \(2\) – формалін (водний розчин метаналю, формула якого \(\mathrm{HCHO}\)).

Метаналь – альдегід, він також відновлює катіони Аргентуму(І) до срібла й окиснюється до мурашиної кислоти:

Модель молекули метаналю

\begin{gather*}\mathrm{HCHO+[окисник] \rightarrow HCOOH};\\[7pt]\mathrm{Ag^+ + e^- \rightarrow Ag^0\ \text{(осад срібла)}}.\end{gather*}

Отже, обидві речовини реагують, і в обох пробірках утворюється осад срібла.

Відповідь: В.

ТЕМА: Класифікація спиртів за кількістю гідроксильних груп.

Перевірці підлягає вміння визначати за молекулярною формулою природу органічної сполуки.

Насичена сполука ациклічної будови, формула якої \(\mathrm{C_3H_8O_3}\), не може бути ні одноатомним спиртом, ні полісахаридом, ні моносахаридом. Залишається варіант триатомного спирту гліцеролу. Його молекула містить три гідроксильні групи (\(\mathrm{-OH}\)), сполучені з різними атомами Карбону, що є характерною ознакою багатоатомних спиртів.

Модель молекули гліцеролу

Відповідь: Г.

ТЕМА: Хімічні властивості етанолу. Типи хімічних реакцій в органічній хімії.

Перевірці підлягає вміння визначати тип реакції за участю етанолу.

На схемі відображено три реакції:

1. Етанол + \(\mathrm{CuO}\) (нагрівання)

Це – реакція часткового окиснення:

\begin{gather*}\mathrm{C_2H_5OH\xrightarrow{\text{окисник}}CH_3CHO}\end{gather*}

2. Етанол + оцтова кислота (за участю каталізатора)

Це – реакція естерифікації:

\begin{gather*}\mathrm{C_2H_5OH+CH_3COOH\xrightarrow{\text{каталізатор}}CH_3COOC_2H_5+H_2O}\end{gather*}

3. Етанол + \(\mathrm{H_2SO_4}\) (конц.)

Це – реакція дегідратації (відщеплення води):

\begin{gather*}\mathrm{C_2H_5OH\xrightarrow{\text{каталізатор}}C_2H_4+H_2O}\end{gather*}

У схемі немає реакції дегідрування (відщеплення водню).

Відповідь: В.

ТЕМА: Номенклатура амінів.

Перевірці підлягає вміння називати аміни за номенклатурою ІЮПАК.

Назви первинних амінів утворюють поєднанням назви відповідного алкану зі словом амін. Щоб назвати первинний амін, треба вибрати й пронумерувати найдовший вуглеводневий ланцюг, починаючи з атома, до якого ближче розташована аміногрупа. Перед назвою відповідного алкану зазначають місця (цифрами) й назви бічних відгалужень, а після назви – місце (цифрою) аміногрупи й додають слово амін.

Отже, назва речовини – \(3\)-метилбутан-\(2\)-амін.

Відповідь: Г.

ТЕМА: Приєднання брому до алкенів. Якісна реакція на кратний зв’язок.

Перевірці підлягає вміння визначати, чи реагуватиме органічна речовина з бромом, розчиненим у воді.

Реакція приєднання брому відбувається лише за наявності подвійного або потрійного зв’язку (в алкенах й алкінах).

Фенол реагує з бромом, розчиненим у воді, але це реакція заміщення, а не приєднання.

У молекулі етену є подвійний зв’язок, відбувається реакція приєднання, бромна вода знебарвлюється:

\begin{gather*}\mathrm{CH_2{=}CH_2+Br_2 \rightarrow CH_2Br{-}CH_2Br}\\[7pt] \mathrm{\text{етен} \quad \text{бром} \quad 1{,}2\text{-дибромоетан}}\end{gather*}

Бензен – ароматичний вуглеводень, не реагує з бромом, розчиненим у воді.

Етанол – насичений спирт, не реагує з бромом, розчиненим у воді.

Відповідь: Б.

ТЕМА: Водневий показник. Кислотно-основні властивості водних розчинів газів.

Перевірці підлягає вміння визначати характер середовища, що утворюється після розчинення газу у воді.

Запис \(\mathrm{pH \gt 7}\) означає, що розчин має лужне середовище.

Відповідь: В.

ТЕМА: Взаємодія металів із кислотами.

Перевірці підлягає знання особливостей реакцій металів із кислотами.

А мідь реагує з розведеною нітратною кислотою:

\begin{gather*}\mathrm{3Cu + 8HNO_3\ \text{(розв.)} = 3Cu(NO_3)_2 + 2NO{\uparrow} + 4H_2O}\end{gather*}

Б Мідь реагує з концентрованою нітратною кислотою:

\begin{gather*}\mathrm{Cu + 4HNO_3\ \text{(конц.)} = Cu(NO_3)_2 + 2NO_2{\uparrow} + 2H_2O}\end{gather*}

В Мідь не реагує з розведеною сульфатною кислотою, бо в ряду активності металів мідь стоїть після Гідрогену й не витісняє його з кислот:

\begin{gather*}\mathrm{Cu + 2H_2SO_4\ \text{(розв.) – реакція не відбувається}}\end{gather*}

Г мідь реагує з концентрованою H₂SO₄ (за нагрівання):

\begin{gather*}\mathrm{Cu + 2H_2SO_4\ \text{(конц.)} = CuSO_4 + SO_2{\uparrow} + 2H_2O}\end{gather*}

Відповідь: В.

ТЕМА: Окисно-відновні властивості сірки.

Перевірці підлягає вміння прогнозувати окисно-відновні властивості неметалів у хімічних реакціях.

Відповідь: Б.

ТЕМА: Кислотні оксиди. Кислоти.

Перевірці підлягає знання хімічних властивостей кислотних оксидів і сили кислот.

Відповідь: Г.

ТЕМА: Хімічні властивості амоніаку. Ступінь окиснення.

Перевірці підлягає знання хімічних властивостей амоніаку.

Основний продукт каталітичного окиснення амоніаку (\(\mathrm{NH_3}\)) киснем (\(\mathrm{O_2}\)) – нітроген(ІІ) оксид (\(\mathrm{NO}\)):

\begin{gather*}\mathrm{4NH_3+5O_2 \xrightarrow{Pt,\ 800\, \text{°C}} 4NO+6H_2O}\end{gather*}

Ступінь окиснення Нітрогену в \(\mathrm{NO}\) дорівнює \(+2\).

Відповідь: В.

ТЕМА: Реакції йонного обміну.

Перевірці підлягає вміння складати й аналізувати рівняння реакцій йонного обміну.

1 кальцій гідрогенкарбонат + хлоридна кислота

Молекулярне рівняння:

\begin{gather*}\mathrm{Ca(HCO_3)_2+2HCl\rightarrow CaCl_2+2CO_2{\uparrow}+2H_2O}\end{gather*}

Повне йонно-молекулярне рівняння:

\begin{gather*}\mathrm{Ca^{2+}+2HCO_3^-+2H^++2Cl^-\rightarrow Ca^{2+}+2Cl^-+2CO_2{\uparrow}+2H_2O}\end{gather*}

Скорочене йонно-молекулярне рівняння:

\begin{gather*}\mathrm{HCO_3^-+H^+\rightarrow \mathbf{CO_2{\uparrow}+H_2O\ (\textbf{Г})}}\end{gather*}

2 суспензія кальцій карбонату у воді + вуглекислий газ

Молекулярне рівняння:

\begin{gather*}\mathrm{CaCO_3+CO_2+H_2O\rightarrow Ca(HCO_3)_2}\end{gather*}

Повне йонно-молекулярне рівняння:

\begin{gather*}\mathrm{CaCO_3+CO_2+H_2O\rightarrow Ca^{2+}+2HCO_3^-}\end{gather*}

Скорочене йонно-молекулярне рівняння збігається з повним:

\begin{gather*}\mathrm{CaCO_3+CO_2+H_2O\rightarrow \mathbf{Ca^{2+}+2HCO_3^-\ (\textbf{Б})}}\end{gather*}

3 водний розчин кальцій гідроксиду + вуглекислий газ

Молекулярне рівняння:

\begin{gather*}\mathrm{Ca(OH)_2+CO_2\rightarrow CaCO_3{\downarrow}+H_2O}\end{gather*}

Повне йонно-молекулярне рівняння:

\begin{gather*}\mathrm{Ca^{2+}+2OH^-+CO_2\rightarrow CaCO_3{\downarrow}+H_2O}\end{gather*}

Скорочене йонно-молекулярне рівняння збігається з повним:

\begin{gather*}\mathrm{Ca^{2+}+2OH^-+CO_2\rightarrow \mathbf{CaCO_3{\downarrow}+H_2O\ (\textbf{Д})}}\end{gather*}

Відповідь: 1 – Г, 2 – Б, 3 – Д.

ТЕМА: Склад і хімічні властивості вуглеводнів.

Перевірці підлягає вміння зіставляти склад і хімічні властивості вуглеводнів, що належать до різних груп – алканів, алкенів, алкінів, аренів.

Відповідь: 1 – Б, 2 – Г, 3 – Д.

ТЕМА: Хімічна формула. Арени.

Перевірці підлягає вміння аналізувати й тлумачити хімічні формули аренів.

Структурна формула	Повна структурна формула	Модель молекули	Кількість атомів Гідрогену в молекулі
			\(8\)

Відповідь: 8.

ТЕМА: Обчислення за хімічною формулою. Кількість речовини. Моль – одиниця кількості речовини. Молярна маса.

Перевірці підлягає вміння обчислювати молярну масу речовини й кількість речовини за її масою.

Хімічна формула озону \(\mathrm{O_3}\), у молекулі озону три атоми Оксигену. Тобто кількість атомів Оксигену втричі більша за кількість молекул озону, а кількість речовини атомів Оксигену втричі більша за кількість речовини озону.

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{M}(O_3)=3\mathit{M}(O)=3\cdot16\ \text{г/моль}=48\ \text{г/моль}};\\[7pt]\mathrm{\mathit{n}(O_3)=\mathit{m}(O_3) : \mathit{M}(O_3) = 480\ \text{г} : 48\ \text{г/моль} = 10\ \text{моль}};\\[7pt] \mathrm{\mathit{n}(O)=3\mathit{n}(O_3) = 3 \cdot 10\ \text{моль}=30\ \text{моль}}.\end{gather*}

Відповідь: 30.

ТЕМА: Обчислення за хімічною формулою. Карбонові кислоти.

Перевірці підлягає вміння визначати й аналізувати молекулярну формулу речовини.

Загальна формула представників гомологічного ряду насичених одноосновних карбонових кислот: 

\begin{gather*}\mathrm{C_\mathit{n}H_{2\mathit{n}+1}COOH}\end{gather*}

У молекулі карбонової кислоти два атоми Оксигену. Атомів Гідрогену

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

За умовою задачі маса атомів Оксигену дорівнює масі атомів Гідрогену:

\begin{gather*}\mathrm{2\cdot16=(2\mathit{n}+2)\cdot1};\\[7pt]\mathrm{32=2\mathit{n}+24};\\[7pt]\mathrm{2\mathit{n}=30};\\[7pt]\mathrm{\mathit{n}=15}.\end{gather*}

А кількість атомів Карбону в молекулі дорівнює \(16\): \(15\) атомів у вуглеводневій групі й один – у карбоксильній.

Відповідь: 16.

ТЕМА: Розчини. Розчинність. Кількісний склад розчину.

Перевірці підлягає вміння аналізувати криву розчинності.

1. Визначення за графіком розчинності сахарози

За \(40\) °C розчинність сахарози становить \(220\) г у воді масою \(100\) г.

2. Обчислення маси сахарози, що розчиниться у воді масою \(150\) г

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{m}_\text{цукру}=220\ \text{г}\cdot\dfrac{150\ \text{г}}{100\ \text{г}}=220\ \text{г}\cdot1{,}5=330\ \text{г}}\end{gather*}

3. Обчислення маси насиченого розчину сахарози

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{m}_\text{розчину}=\mathit{m}_\text{води}+\mathit{m}_\text{цукру}};\\[7pt]\mathrm{\mathit{m}_\text{розчину}=150\ \text{г}+330\ \text{г}=480\ \text{г}}\end{gather*}

Відповідь: 480.