Національний мультитест з хімії – Варіант 11

ТЕМА: Будова атомів і йонів.

Перевірці підлягає вміння визначати й порівнювати кількість електронів у йонах.

Отже, лише бромід-йон (\(\mathrm{Br^-}\)) має іншу, ніж у хлорид-йоні (\(\mathrm{Cl^-}\)), кількість електронів.

Відповідь: А.

ТЕМА: Періодичний закон, зміна властивостей у групі.

Перевірці підлягає вміння аналізувати зміну радіуса атома й електронегативності в межах групи періодичної таблиці.

Елементи \(\mathrm{N}\), \(\mathrm{P}\), \(\mathrm{As}\), \(\mathrm{Sb}\) належать до однієї групи (\(15\)). У групі зі збільшенням протонного числа (згори донизу):

• радіус атома збільшується;
• електронегативність зменшується.

Отже, у ряду \(\mathrm{N}\), \(\mathrm{P}\), \(\mathrm{As}\), \(\mathrm{Sb}\) атоми стають більшими, а їхня електронегативність – меншою, бо зростає кількість енергетичних рівнів, а екранування ядра послаблює його вплив на зовнішні електрони.

Відповідь: А.

ТЕМА: Кислотно-лужні властивості, pH розчинів.

Перевірці підлягають уміння за формулами речовин визначати їхню природу й прогнозувати \(\mathrm{pH}\) водних розчинів.

Найнижче \(\mathrm{pH}\) матиме розчин сильної хлоридної кислоти (\(\mathrm{HCl}\)).

Відповідь: В.

ТЕМА: Ступінь окиснення. Окисно-відновні реакції.

Перевірці підлягає вміння аналізувати хімічні реакції з погляду окиснення-відновлення.

У реакції, рівняння якої

\begin{gather*}\mathrm{8Mg+S_8\rightarrow8MgS},\end{gather*}

у простій речовині \(\mathrm{S_8}\) ступінь окиснення Сульфуру \(0\), у магній сульфіді (\(\mathrm{MgS}\)) її ступінь окиснення \(-2\). Отже, кожен атом \(\mathrm{S}\) приймає \(2\) електрони:

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

Тут проста речовина сірка є окисником, кожен із восьми атомів Сульфуру в її молекулі приєднує два електрони.

Відповідь: Б.

ТЕМА: Йони, молекули й міжмолекулярні взаємодії.

Перевірці підлягає вміння оцінювати здатність частинок до приєднання електронів й утворення водневих зв’язків.

І. \(\mathrm{H^+}\) не має електронів, тому може приймати електрон у вільну s-орбіталь – є акцептором електрона.

Твердження І правильне.

ІІ. Водневі зв’язки утворюються між молекулами, де атом Гідрогену \(\mathrm{H}\) сполучений із сильно електронегативним елементом (\(\mathrm{O}\), \(\mathrm{N}\), \(\mathrm{F}\)). У молекулі \(\mathrm{H_2}\) атоми Гідрогену мають однакову електронегативність, зв'язок неполярний, водневі зв’язки не утворюються.

Твердження ІІ неправильне.

Відповідь: А.

ТЕМА: Хімічна формула. Відносна молекулярна маса.

Перевірці підлягають уміння аналізувати хімічні формули й обчислювати відносну молекулярну масу сполуки.

Відносна молекулярна маса оксиду:

\begin{gather*} \mathrm{M_{\mathrm{r}}(SO_{\mathit{x}})=A_{\mathrm{r}}(S)+\mathit{x}A_{\mathrm{r}}(O)=32+16\mathit{x}}. \end{gather*} 

За умовою:

\begin{gather*}32+16x=64;\\[7pt]16x=32;\\[7pt]x=2.\end{gather*}

Отже, формула оксиду \(\mathrm{SO_2}\).

Відповідь: Б.

ТЕМА: Жири, мило.

Перевірці підлягає розуміння залежності властивостей мила від природи катіонів й аніонів у його складі.

Рідке мило – це переважно калієві солі вищих карбонових кислот. Для утворення солі потрібні вища карбонова кислота й калій гідроксид:

\begin{gather*}\mathrm{C_{17}H_{35}COOH+KOH\rightarrow C_{17}H_{35}COOK+H_2O}.\end{gather*}

Відповідь: Б.

ТЕМА: Склад і будова молекул органічних речовин. Хімічна формула.

Перевірці підлягає вміння аналізувати хімічні формули органічних сполук.

Відповідь: Г.

ТЕМА: Оксигеновмісні органічні сполуки: спирти, карбонові кислоти, вуглеводи.

Перевірці підлягає знання хімічного складу й будови оксигеновмісних органічних сполук.

Ця речовина не може бути полісахаридом – для цього в її молекулі замало атомів Карбону.

Ця речовина не може бути насиченим одноатомним спиртом – для цього в її молекулі забагато гідроксильних груп.

Ця речовина не може бути одноосновною карбоновою кислотою – для цього в її молекулі замало атомів Оксигену.

Загальна формула моносахаридів

\begin{gather*}\mathrm{C_\mathit{n}H_{2\mathit{n}}O_\mathit{n}}.\end{gather*}

Для \(\mathrm{C_6H_{12}O_6 : \mathit{n}=6}\), отже це типовий моносахарид (наприклад, глюкоза, фруктоза).

Відповідь: А.

ТЕМА: Гідроліз органічних сполук. Вуглеводи.

Перевірці підлягає знання органічних речовин, що можуть зазнавати гідролізу (розщеплення водою).

Сахароза – дисахарид, який унаслідок гідролізу розщеплюється на глюкозу й фруктозу:

\begin{gather*}\begin{array}[t]{c}\mathrm{C_{12}H_{22}O_{11}} \\ \small\text{сахароза}\end{array}+\mathrm{H_2O}\rightarrow\, \begin{array}[t]{c}\mathrm{C_6H_{12}O_6} \\ \small\text{глюкоза}\end{array}+\, \begin{array}[t]{c}\mathrm{C_6H_{12}O_6} \\ \small\text{фруктоза}\end{array}\end{gather*}

Гліцин (амінокислота), гліцерол (багатоатомний спирт) і фенол гідролізу не зазнають.

Відповідь: А.

ТЕМА: Вуглеводи. Глюкоза. Якісні реакції на альдегідну групу.

Перевірці підлягає знання якісної реакції з купрум(ІІ) гідроксидом на альдегідну групу.

Глюкоза має в молекулі альдегідну групу, тому в лужному середовищі відновлює купрум(ІІ) гідроксид до купрум(І) гідроксиду, який унаслідок нагрівання розкладається на купрум(І) оксид і воду:

\begin{gather*}\begin{array}[t]{c}\mathrm{Cu(OH)_2} \\ \small\text{купрум(ІІ)} \\ \small\text{гідроксид}\end{array}+ \text{глюкоза}\xrightarrow{\text{нагрівання}}\begin{array}[t]{c}\mathrm{Cu_2O}{\downarrow} \\ \small\text{купрум(І)} \\ \small\text{оксид}\end{array}+\ \text{глюконова кислота}\end{gather*}

Етанол, гліцерол і сахароза не відновлюють купрум(ІІ) гідроксид.

Відповідь: А.

ТЕМА: Реакції заміщення в ароматичних сполуках.

Перевірці підлягає вміння розрізняти типи реакцій в органічній хімії.

Фенол реагує з бромом, розчиненим у воді:

\begin{gather*}\begin{array}[t]{c}\mathrm{C_6H_5OH} \\ \small\text{фенол}\end{array}+\, \begin{array}[t]{c}\mathrm{3Br_2} \\ \small\text{бром}\end{array}\rightarrow \begin{array}[t]{c}\mathrm{C_6H_2Br_3OH} \\ \small\text{2,4,6-трибромо-} \\ \small\text{фенол}\end{array}+\begin{array}[t]{c}\mathrm{3HBr} \\ \small\text{гідроген} \\ \small\text{бромід}\end{array}\end{gather*}

Для етену й етину з бромною водою відбуваються реакції приєднання; метанол не вступає в реакцію заміщення з бромом за таких умов.

Відповідь: А.

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

Перевірці підлягає знання 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, зв'язаних міцним потрійним ковалентним зв'язком)

В сірка ромбічна (\(\mathrm{S_8}\)) – тверда речовина, її молекула містить вісім атомів Сульфуру

Г фосфор білий (\(\mathrm{P_4}\)) – тверда речовина, її тетраедрична молекула складається із чотирьох атомів Фосфору

Відповідь: А.

ТЕМА: Основність кислот, склад середніх і кислих солей.

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 сульфат, формула якого \(\mathrm{CaSO_4}\), – сіль двоосновної сульфатної кислоти \(\mathrm{H_2SO_4}\)

Модель молекули двоосновної сульфатної кислоти

Б алюміній ортофосфат, формула якого \(\mathrm{AlPO_4}\), – сіль триосновної кислоти \(\mathrm{H_3PO_4}\)

Модель молекули триосновної ортофосфатної кислоти

В кальцій хлорид, формула якого \(\mathrm{CaCl_2}\), – сіль одноосновної хлоридної кислоти \(\mathrm{HCl}\)

Модель молекули одноосновної хлоридної кислоти

Г натрій гідрогенсульфід, формула якого \(\mathrm{NaHS}\), – кисла сіль двоосновної сульфідної кислоти \(\mathrm{H_2S}\)

Модель молекули двоосновної сульфідної кислоти

Отже, сіль одноосновної кислоти – кальцій хлорид (\(\mathrm{CaCl_2}\))

Відповідь: В.

ТЕМА: Амфотерні сполуки та їхні властивості.

Перевірці підлягає вміння аналізувати властивості амфотерних гідроксидів і ступені окиснення металічних елементів у них.

І. Визначення амфотерних сполук: вони реагують і з кислотами, і з лугами.

Твердження І правильне.

ІІ. Ступені окиснення металічних елементів можуть відрізнятися від \(+3\).

Наприклад, у цинк гідроксиді ступінь окиснення Цинку становить \(+2\).

Отже, не в усіх амфотерних гідроксидах ступінь окиснення металічного елемента дорівнює \(+3\).

Твердження ІІ неправильне.

Відповідь: А.

ТЕМА: Гідроліз солей.

Перевірці підлягає вміння аналізувати склад солі й можливість її гідролізу.

Гідроліз за катіоном відбувається, якщо катіон походить від слабкої основи.

А барій хлорид (\(\mathrm{BaCl_2}\)) – сіль сильної основи (барій гідроксиду \(\mathrm{Ba(OH)_2}\)) і сильної хлоридної кислоти (\(\mathrm{HCl}\)), тому гідроліз ні за катіоном, ні за аніоном не відбувається

Б цинк хлорид (\(\mathrm{ZnCl_2}\)) – сіль слабкої основи (цинк гідроксиду \(\mathrm{Zn(OH)_2}\)) і сильної хлоридної кислоти (\(\mathrm{HCl}\)), тому зазнає гідролізу лише за катіоном:

\begin{gather*}\mathrm{Zn^{2+}+H_2O\rightleftarrows Zn(OH)^++H^+}\end{gather*}

В барій етаноат (\(\mathrm{(CH_3COO)_2Ba}\)) – сіль сильної основи (барій гідроксиду \(\mathrm{Ba(OH)_2}\)) і слабкої етанової кислоти (\(\mathrm{CH_3COOH}\)), тому зазнає гідролізу лише за аніоном

Г цинк етаноат (\(\mathrm{(CH_3COO)_2Zn}\)) – сіль слабкої основи (цинк гідроксиду \(\mathrm{Zn(OH)_2}\)) і слабкої етанової кислоти (\(\mathrm{CH_3COOH}\)), тому зазнає гідролізу і за катіоном, і за аніоном

Відповідь: Б.

ТЕМА: Порівняння сили неорганічних й органічних кислот.

Перевірці підлягає вміння порівнювати силу кислот різної природи.

Хлоридна кислота (\(\mathrm{HCl}\)) – сильна неорганічна кислота. Метанова (\(\mathrm{HCOOH}\)) й етанова (\(\mathrm{CH_3COOH}\)) органічні кислоти, слабші за \(\mathrm{HCl}\). Карбонатна кислота (\(\mathrm{H_2CO_3}\)) – дуже слабка.

А Карбонатна кислота слабша за етанову.

Це правильне твердження, карбонатна кислота слабка й нестійка, тому етанова кислота (складник оцту), витісняє карбонатну з її солей, наприклад, кальцій карбонату (складника крейди).

Б Метанова кислота слабша за карбонатну.

Це неправильне твердження. Метанова кислота сильніша за етанову, тому також витісняє слабку й нестійку карбонатну кислоту з її солей.

В Етанова кислота сильніша за метанову.

Це неправильне твердження. Метанова кислота – найсильніша в гомологічному ряду насичених одноосновних карбонових кислот.

Г Етанова кислота сильніша за хлоридну.

Це неправильне твердження. Етанова кислота – слабка органічна, хлоридна – сильна неорганічна кислота, яка у водному розчині дисоціює практично повністю на йони.

Отже, карбонатна кислота слабша за етанову. 

Відповідь: А.

ТЕМА: Оксиди. Ступінь окиснення.

Перевірці підлягають уміння складати формули вищих оксидів хімічних елементів і визначати ступінь окиснення елемента в оксиді.

Відповідь: 1 – Д, 2 – Г, 3 – А.

ТЕМА: Типи реакцій в органічній хімії.

Перевірці підлягає вміння співвідносити тип реакції з хімічним рівнянням.

1. Гідрування – приєднання водню:

\begin{gather*}\mathrm{C_2H_4+H_2\rightarrow C_2H_6}, \\[7pt]\text{етен} + \text{водень} \rightarrow \text{етан}\ (\textbf{Б}).\end{gather*}

2. Дегідрування – відщеплення водню:

\begin{gather*}\mathrm{C_6H_{12}\rightarrow C_6H_{6}+3H_2}, \\[7pt]\text{циклогексан} \rightarrow \text{бензен} + \text{водень}\ (\textbf{В}).\end{gather*}

3. Повне окиснення до вуглекислого газу й води:

\begin{gather*}\mathrm{C_2H_5OH+3O_2\rightarrow 2CO_2+3H_2O}, \\[7pt]\text{етанол} + \text{кисень} \rightarrow \text{вуглекислий газ} + \text{вода}\ (\textbf{Г}).\end{gather*}

Відповідь: 1 – Б, 2 – В, 3 – Г.

ТЕМА: Відносна густина газів. Обчислення в хімії.

Перевірці підлягає вміння обчислювати густину одного газу за іншим.

Густина газу \(\mathrm{X}\) за газом \(\mathrm{Y}\) дорівнює відношенню їхніх молярних мас:

\begin{gather*}\mathit{D_{X/Y}=\dfrac{M(X)}{M(Y)}}\end{gather*}

\(\mathrm{\mathit{M}(O_2)=32\ \text{г/моль}, \mathit{M}(CH_4)=16\ \text{г/моль}}\). Густина кисню за метаном:

\begin{gather*}\mathit{D}_{\mathrm{O_2/CH_4}}=\dfrac{32\ \text{г/моль}}{16\ \text{г/моль}}=2\end{gather*}

Відповідь: 2.

ТЕМА: Об’ємні відношення газів у хімічних реакціях.

Перевірці підлягає вміння обчислювати за хімічними рівняннями об’єми газуватих реактантів і продуктів реакції, визначати об’ємні частки складників суміші газів.

Рівняння реакції:

\begin{gather*}\mathrm{2CO+O_2=2CO_2}.\end{gather*}

За рівнянням реакції:

\begin{gather*} \mathrm{\mathit{n}(O_2)=0{,}5\,\mathit{n}(CO)=1\ \text{л}}, \mathrm{\mathit{n}(CO_2)=\mathit{n}(CO)=2\ \text{л}}. \end{gather*}

Кисень об’ємом \(3\) л не прореагував (надлишок).

Склад суміші після реакції:

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{V}(CO_2)+\mathit{V}(O_2)= 2\ \text{л} + 3\ \text{л}=5\ \text{л}}.\end{gather*}

Об’ємна частка кисню в суміші після реакції:

\begin{gather*}\mathrm{\varphi(O_2 )=\dfrac{\mathit{V}(O_2)}{\mathit{V}(O_2) + \mathit{V}(CO_2)}}, \\[7pt]\mathrm{\varphi(O_2)=\dfrac{3\ \text{л}}{5\ \text{л}}\cdot100\, \%=60\, \%}.\end{gather*}

Відповідь: 60.

ТЕМА: Визначення.

Перевірці підлягає вміння визначати формулу карбонової кислоти за співвідношенням мас реагентів і продуктів.

Формула кислоти \(\mathrm{C_\mathit{n}H_{2\mathit{n}}O_2}\).

Відносна молекулярна маса кислоти:

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{M}_r(C_\mathit{n}H_{2\mathit{n}}O_2)=12\mathit{n}+2\mathit{n}+32=14\mathit{n}+32}\end{gather*}

Відносна молекулярна маса вуглекислого газу

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{M}_r(CO_2)=12+2\cdot32=44}\end{gather*}

Унаслідок повного окиснення молекули кислоти утвориься стільки молекул вуглекислого газу, скільки атомів Карбону було в молекулі кислоти. За умовою маса вуглекислого газу, що утворився, удвічі більша за масу кислоти:

\begin{gather*}44\mathit{n}=2(14\mathit{n}+32), \\[7pt]44 \mathit{n}=28\mathit{n}+64, \\[7pt] 16\mathit{n}=64, \\[7pt] \mathit{n}=4.\end{gather*}

Отже, формула кислоти: \(\mathrm{C_4H_8O_2}\).

Сума індексів:

\begin{gather*}4+8+2=14.\end{gather*}

Відповідь: 14.

ТЕМА: Обчислення складу суміші.

Перевірці підлягає вміння виконувати розрахунки за хімічними рівняннями, визначати об’ємну частку складника суміші газів.

Рівняння реакцій:

\begin{gather*}\mathrm{CaS+2HCl\rightarrow CaCl_2+H_2S}, \\[7pt] \mathrm{CaCO_3+2HCl\rightarrow CaCl_2+CO_2+H_2O}.\end{gather*}

Нехай маси компонентів: \(\mathrm{\mathit{m}(CaS)=\mathit{x}, \mathit{m}(CaCO_3)=97-\mathit{x}}\).

Молярні маси:

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{M}(CaS)=40\ \text{г/моль}+32\ \text{г/моль}=72\ \text{г/моль}}, \\[7pt] \mathrm{\mathit{M}(CaCO_3)=40\ \text{г/моль}+12\ \text{г/моль}+48\ \text{г/моль}=100\ \text{г/моль}}.\end{gather*}

Кількості речовини:

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{n}(CaS)=\dfrac{\mathit{x}}{72}}, \\[7pt] \mathrm{\mathit{n}(CaCO_3)=\dfrac{97-\mathit{x}}{100}}.\end{gather*}

Об’єми газів (н. у.):

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{V}(H_2S)=\dfrac{\mathit{x}}{72}\cdot22{,}4}, \\[7pt] \mathrm{\mathit{V}(CO_2)=\dfrac{97-\mathit{x}}{100}\cdot22{,}4}.\end{gather*}

Сумарний об’єм:

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{V}(H_2S)+\mathit{V}(CO_2)=28\ \text{л}.}\end{gather*}

Поділімо на \(22{,}4\):

\begin{gather*}\mathrm{\dfrac{\mathit{x}}{72}+\dfrac{97-\mathit{x}}{100}=\dfrac{28}{22{,}4}=1{,}25}.\end{gather*}

Розв’яжімо:

\begin{gather*}\mathrm{\dfrac{\mathit{x}}{72}+\dfrac{97-\mathit{x}}{100}=1{,}25}.\end{gather*}

Приведімо до спільного знаменника:

\begin{gather*}\dfrac{100x+72(97-x)}{7200}=1{,}25, \\[7pt] 100x+6984-72x=1{,}25\cdot7200=9000, \\[7pt] 28x+6984=9000, \\[7pt] 28x=2016, \\[7pt] x=72.\end{gather*}

Отже:

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{m}(CaS)=72\ \text{г}}, \\[7pt] \mathrm{\mathit{m}(CaCO_3)=97\ \text{г}-72\ \text{г}=25\ \text{г}}.\end{gather*}

Кількість речовини:

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{n}(CaS)=\dfrac{72\ \text{г}}{72\ \text{г/моль}}=1\ \text{моль}, \mathit{n}(CaCO_3)=\dfrac{25\ \text{г}}{100\ \text{г/моль}}=0{,}25\ \text{моль}}.\end{gather*}

Обчислімо об’єми:

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{V}(H_2S)=1\ \text{моль}\cdot22{,}4\ \text{л/моль}=22{,}4\ \text{л}}, \\[7pt] \mathrm{\mathit{V}(CO_2)=0{,}25\ \text{моль}\cdot22{,}4\ \text{л/моль}=5{,}6\ \text{л}}.\end{gather*}

Перевірмо: \(22{,}4\ \text{л}+5{,}6\ \text{л}=28\ \text{л}\).

Обчислімо об’ємну частку вуглекислого газу в суміші:

\begin{gather*}\mathrm{\varphi(CO_2)=\dfrac{5{,}6\ \text{л}}{28\ \text{л}}\cdot100\, \%=20\, \%}.\end{gather*}

Відповідь: 20.