Задание №1
Выберите два утверждения, в которых говорится об азоте как о химическом элементе.
Задание №1
Выберите два утверждения, в которых говорится об азоте как о химическом элементе.
Подряд, без пробелов и запятых
Правильный ответ
24
Пояснение
Решение.
Для успешного выполнения этого задания важно различать понятия «химический элемент» и «простое вещество».
1. Химический элемент — это определённый вид атомов. О нём говорят, когда описывают состав сложных веществ (молекул, белков, минералов), указывают содержание в земной коре или организме, а также упоминают характеристики атома (степень окисления, валентность, строение электронной оболочки).
2. Простое вещество — это форма существования элемента в свободном виде. О нём говорят, когда описывают физические свойства (цвет, запах, агрегатное состояние), химические свойства (реакции с другими веществами), способы получения в лаборатории или промышленности, а также применение в быту.
Разберём каждое утверждение:
1) «Азот химически весьма инертен». Здесь речь идёт о химическом свойстве газа N2, то есть о способности простого вещества вступать в реакции. Не подходит.
2) «Азот входит в состав белков и нуклеиновых кислот». Здесь азот рассматривается как составная часть сложных органических молекул. Это описание химического элемента. Подходит.
3) «В лабораториях азот получают реакцией разложения нитрита аммония». Получение конкретного вещества в лаборатории относится к характеристике простого вещества. Не подходит.
4) «Соединения азота в степени окисления -3 представлены нитридами...». Упоминание степени окисления — это характеристика атома внутри различных соединений. Значит, речь идёт об химическом элементе. Подходит.
5) «Азот является основным компонентом воздуха». Воздух — это смесь газов. Азот в воздухе находится в виде молекул N2, то есть в виде простого вещества. Не подходит.
Таким образом, верными являются утверждения № 2 и № 4.
Ответ: 24
Источник: ФИПИ
Задание №2
На приведённом рисунке изображена модель атома химического элемента.

Запишите в таблицу порядковый номер (X) химического элемента и номер группы (Y), в которой данный химический элемент расположен в Периодической системе Д.И. Менделеева. (Для записи ответа используйте арабские цифры.)
Ответ — цифры в порядке X, Y
Правильный ответ
155
Пояснение
Решение.
Для решения данной задачи необходимо проанализировать предложенную модель атома и соотнести её с положением элемента в Периодической системе Д.И. Менделеева.
1. Определение порядкового номера ( X ).
Порядковый номер химического элемента в Периодической системе численно равен заряду ядра его атома, а также общему числу электронов в нейтральном атоме.
Посчитаем общее количество электронов (тёмных точек) на всех электронных слоях (орбитах):
— на первом (внутреннем) слое: 2 электрона;
— на втором слое: 8 электронов;
— на третьем (внешнем) слое: 5 электронов.
Итого: 2+8+5=15 электронов.
Следовательно, порядковый номер элемента X=15. Это фосфор (P).
2. Определение номера группы ( Y ).
Для элементов главных подгрупп номер группы совпадает с числом электронов на внешнем (последнем) электронном слое.
Как мы определили выше, на внешнем слое данной модели находится 5 электронов.
Следовательно, номер группы Y=5.
Таким образом, искомые числа: X=15, Y=5.
Ответ: 155
Источник: ФИПИ
Задание №3
Расположите химические элементы –
1) фосфор 2) кремний 3) хлор
в порядке увеличения неметаллических свойств образуемых ими простых веществ.
Запишите указанные номера элементов в соответствующем порядке.
Расставьте номера по порядку
Правильный ответ
213
Пояснение
Решение.
Для выполнения задания необходимо проанализировать положение указанных химических элементов в Периодической системе Д.И. Менделеева и вспомнить закономерности изменения свойств элементов.
1. Определим положение элементов в таблице Менделеева:
— Кремний (Si) находится в 3 периоде, IVА группе (порядковый номер 14).
— Фосфор (P) находится в 3 периоде, VА группе (порядковый номер 15).
— Хлор (Cl) находится в 3 периоде, VIIА группе (порядковый номер 17).
2. Вспомним закономерность: в Периодической системе в пределах одного периода (слева направо) с увеличением заряда ядра атома радиус атома уменьшается, а электроотрицательность и неметаллические свойства элементов усиливаются.
3. Расположим элементы в порядке их следования в 3 периоде (слева направо):
Кремний (Si) → Фосфор (P) → Хлор (Cl).
4. Следовательно, неметаллические свойства простых веществ будут возрастать в этой же последовательности:
— Самые слабые неметаллические свойства из этой тройки у кремния (номер 2).
— Более выражены они у фосфора (номер 1).
— Самые сильные неметаллические свойства у хлора (номер 3).
Таким образом, порядок увеличения неметаллических свойств: 2 (кремний), 1 (фосфор), 3 (хлор).
Ответ: 213
Источник: ФИПИ
Задание №4
Установите соответствие между формулой вещества и степенью окисления серы в данном веществе: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
| А) | Li2SO3 |
| Б) | (NH4)2SO4 |
| В) | FeS |
| 1) | –2 |
| 2) | +3 |
| 3) | +4 |
| 4) | +6 |
Впишите цифры от 1 до 4
Правильный ответ
341
Пояснение
Решение.
Для определения степени окисления элемента в сложном веществе мы воспользуемся правилом: сумма степеней окисления всех атомов в молекуле равна нулю. Также вспомним постоянные степени окисления: у металлов I группы главной подгруппы (Li) она всегда +1, у водорода (H) в соединениях с неметаллами +1, у кислорода (O) в большинстве соединений −2.
А) Li2SO3 (сульфит лития)
Литий (Li) находится в I группе, его степень окисления +1. Кислород (O) имеет степень окисления −2. Обозначим степень окисления серы за x.
Составим уравнение:
2⋅(+1)+x+3⋅(−2)=0
2+x−6=0
x−4=0
x=+4
Этому значению соответствует вариант под номером 3.
Б) (NH4)2SO4 (сульфат аммония)
Данное вещество состоит из ионов аммония NH4+ и сульфат-иона SO42−. Чтобы найти степень окисления серы, удобнее рассмотреть сульфат-ион отдельно. Сумма степеней окисления атомов в ионе равна его заряду (−2).
Обозначим степень окисления серы за y, кислорода — −2.
Составим уравнение:
y+4⋅(−2)=−2
y−8=−2
y=+6
Этому значению соответствует вариант под номером 4.
В) FeS (сульфид железа(II))
Это бинарное соединение (состоит из двух элементов). В сульфидах металлов сера проявляет свою низшую степень окисления. Так как сера находится в VI группе, её низшая степень окисления рассчитывается как 6−8=−2.
Проверим: если у серы степень окисления −2, то у железа в данном соединении она +2, что является устойчивым состоянием для железа. Сумма равна нулю: +2+(−2)=0.
Этому значению соответствует вариант под номером 1.
Ответ: А → 3, Б → 4, В → 1.
Источник: ФИПИ
Задание №5
Из предложенного перечня выберите два вещества с ковалентной неполярной связью.
Подряд, без пробелов и запятых
Правильный ответ
14
Пояснение
Решение.
Для того чтобы правильно выбрать вещества с ковалентной неполярной связью, вспомним основные правила определения типов химической связи:
1. Ковалентная неполярная связь возникает между атомами одного и того же химического элемента-неметалла. В такой связи общие электронные пары распределены равномерно между ядрами атомов, так как их электроотрицательность одинакова.
2. Ковалентная полярная связь образуется между атомами разных неметаллов.
3. Металлическая связь характерна для металлов в чистом виде.
4. Ионная связь обычно возникает между типичным металлом и типичным неметаллом.
Проанализируем предложенные вещества:
1) Br2 (бром) — это простое вещество, молекула которого состоит из двух атомов одного и того же неметалла (брома). Следовательно, связь между ними ковалентная неполярная. Это утверждение верно.
2) PCl3 (хлорид фосфора(III)) — соединение состоит из атомов двух разных неметаллов (фосфора и хлора). Электроотрицательность у них разная, поэтому связь ковалентная полярная. Не подходит.
3) Fe (железо) — это металл. В кристалле железа реализуется металлическая связь. Не подходит.
4) O2 (кислород) — простое вещество, молекула состоит из двух атомов одного и того же неметалла (кислорода). Связь между атомами ковалентная неполярная. Это утверждение верно.
5) CCl4 (тетрахлорметан) — соединение образовано атомами разных неметаллов (углерода и хлора). Связь между ними ковалентная полярная. Не подходит.
Таким образом, веществами с ковалентной неполярной связью являются бром Br2 и кислород O2.
Ответ: 14
Источник: ФИПИ
Задание №6
Выберите два верных продолжения для следующего утверждения.
В ряду химических элементов Na→Mg→Al
Подряд, без пробелов и запятых
Правильный ответ
24
Пояснение
Решение.
Для того чтобы правильно ответить на вопрос, проанализируем положение указанных элементов в Периодической системе Д. И. Менделеева. Элементы натрий Na, магний Mg и алюминий Al находятся в одном и том же третьем периоде и располагаются последовательно в 1, 2 и 13 (IIIА) группах.
Рассмотрим, как изменяются свойства атомов в периоде слева направо (с увеличением порядкового номера):
1) Заряд ядер атомов. Порядковый номер элемента равен заряду ядра. У натрия он равен +11, у магния — +12, у алюминия — +13. Следовательно, заряд ядра увеличивается. Утверждение №1 неверно.
2) Число электронов на внешнем слое. Для элементов главных подгрупп число внешних электронов равно номеру группы. У Na (I группа) — 1 электрон, у Mg (II группа) — 2 электрона, у Al (III группа) — 3 электрона. Число электронов увеличивается. Утверждение №2 верно.
3) Электроотрицательность. В периоде слева направо способность атома притягивать к себе электроны (электроотрицательность) увеличивается, так как растёт заряд ядра и уменьшается радиус. Утверждение №3 неверно.
4) Радиус атомов. В пределах одного периода при движении слева направо заряд ядра растёт, что приводит к более сильному притяжению электронов к ядру. При этом количество электронных слоев не меняется (их 3). В результате электронное облако «сжимается», и радиус атома уменьшается. Утверждение №4 верно.
5) Металлические свойства. Металлические свойства связаны со способностью отдавать электроны. В периоде слева направо радиус уменьшается, а число внешних электронов растёт, поэтому атому становится сложнее отдавать электроны. Металлические свойства ослабевают (натрий — активный щелочной металл, алюминий — переходный металл с амфотерными свойствами). Утверждение №5 неверно.
Таким образом, верными являются утверждения под номерами 2 и 4.
Ответ: 24
Источник: ФИПИ
Задание №7
Из предложенного перечня веществ выберите оснóвный оксид и основание.
1)
Al2O3
2)
CO
3)
Al(OH)3
4)
BaO
5)
Ca(OH)2
Запишите в поле ответа сначала номер оснóвного оксида, а затем номер основания.
Правильный ответ
45
Пояснение
Решение.
Для выполнения задания необходимо проанализировать каждое из предложенных веществ и определить их принадлежность к определённому классу неорганических соединений.
1) Al2O3 (оксид алюминия) — это амфотерный оксид. Алюминий является металлом, который в соединениях проявляет двойственные свойства (и кислотные, и основные), поэтому его оксид не относится к чисто основным.
2) CO (оксид углерода(II), угарный газ) — это несолеобразующий оксид неметалла. Он не взаимодействует с кислотами или щелочами с образованием солей.
3) Al(OH)3 (гидроксид алюминия) — это амфотерный гидроксид. Как и оксид алюминия, он проявляет двойственные свойства, поэтому не является типичным основанием.
4) BaO (оксид бария) — это основный оксид. Барий — это щелочноземельный металл (металл главной подгруппы II группы), его оксид при взаимодействии с водой образует щёлочь, а при взаимодействии с кислотами — соль и воду.
5) Ca(OH)2 (гидроксид кальция) — это основание (сильное основание, щёлочь). Состоит из иона металла Ca2+ и гидроксогрупп OH−.
Согласно условию задачи, сначала нужно записать номер основного оксида (4), а затем номер основания (5).
Ответ: 45
Источник: ФИПИ
Задание №8
Какие два из перечисленных веществ вступают в реакцию с литием?
Подряд, без пробелов и запятых
Правильный ответ
24
Пояснение
Решение.
Литий (Li) — это типичный щелочной металл, обладающий очень высокой химической активностью. Чтобы определить, с какими из предложенных веществ он будет реагировать, проанализируем каждый вариант:
1) K2SO4 (сульфат калия). Литий не может вытеснить калий из его соли, так как в электрохимическом ряду напряжений металлов калий стоит левее лития (калий более активен). Реакция не идёт.
2) O2 (кислород). Литий, как и все активные металлы, легко окисляется кислородом воздуха. При комнатной температуре на поверхности лития образуется налёт, а при нагревании он активно горит с образованием оксида:
4Li+O2=2Li2O.
Это верное утверждение.
3) BaSO4 (сульфат бария). Это нерастворимая соль. Металлы обычно не вступают в реакции замещения с нерастворимыми солями в водных растворах. Кроме того, барий является более активным металлом, чем литий. Реакция не идёт.
4) H2O (вода). Литий бурно реагирует с водой (хотя и менее энергично, чем натрий или калий) с образованием щёлочи и выделением водорода:
2Li+2H2O=2LiOH+H2↑.
Это верное утверждение.
5) NaCl (хлорид натрия). В водных растворах литий в первую очередь будет реагировать с водой, а не с солью. В расплавах литий теоретически мог бы вытеснить натрий, но в рамках школьного курса химии такие реакции между металлом и солью другого активного металла не рассматриваются как типичные. Из предложенного списка это менее вероятный вариант по сравнению с кислородом и водой.
Таким образом, литий вступает в реакцию с кислородом и водой.
Ответ: 24
Источник: ФИПИ
Задание №9
Установите соответствие между веществом(-ами) и продуктами химической реакции: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
| А) | Ca(OH)2 и H2SO4 |
| Б) | Fe(OH)3 →t° |
| В) | CaO и H2SO4 |
| 1) | FeO и H2O |
| 2) | CaSO4 и H2O |
| 3) | CaSO4 и H2 |
| 4) | Fe2O3 и H2O |
| 5) | CaSO3 и H2O |
Впишите цифры от 1 до 5
Правильный ответ
242
Пояснение
Решение.
Разберём каждое химическое превращение по порядку, определив продукты реакций.
А) Ca(OH)2 и H2SO4
Перед нами типичная реакция нейтрализации между основанием (гидроксидом кальция) и сильной кислотой (серной кислотой). В ходе такой реакции ионы металла соединяются с кислотным остатком, образуя соль, а гидроксид-ионы с ионами водорода образуют воду:
Ca(OH)2+H2SO4→CaSO4+2H2O
Продуктами являются сульфат кальция и вода. Это соответствует варианту 2.
Б) Fe(OH)3t∘
Гидроксид железа(III) является нерастворимым основанием. При нагревании такие основания разлагаются на соответствующий оксид металла и воду. Важно помнить, что степень окисления железа при термическом разложении не меняется (остаётся +3):
2Fe(OH)3t∘Fe2O3+3H2O
Продуктами являются оксид железа(III) и вода. Это соответствует варианту 4.
В) CaO и H2SO4
Оксид кальция — это основной оксид. При взаимодействии основного оксида с кислотой образуются соль и вода. Кальций вытесняет водород из кислоты, образуя сульфат:
CaO+H2SO4→CaSO4+H2O
Продуктами являются сульфат кальция и вода. Это соответствует варианту 2.
Таким образом, мы получили последовательность цифр: 2, 4, 2.
Ответ: 242
Источник: ФИПИ
Задание №10
Установите соответствие между веществом и реагентами, с каждым из которых оно может вступать в реакцию: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
| А) | сера |
| Б) | оксид цинка |
| В) | хлорид алюминия |
| 1) | CO2, Na2SO4(р-р) |
| 2) | HCl, NaOH(р-р) |
| 3) | AgNO3 (р-р), KOH(р-р) |
| 4) | H2SO4(конц.), О2 |
Впишите цифры от 1 до 4
Правильный ответ
423
Пояснение
Решение.
Для решения этой задачи проанализируем химические свойства каждого из предложенных веществ и подберем подходящую пару реагентов.
А) Сера (S)
Сера — это типичный неметалл. Она способна проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства.
1) С кислородом сера горит, образуя диоксид серы: S+O2=SO2.
2) С концентрированной серной кислотой сера вступает в реакцию сопропорционирования (окисляется): S+2H2SO4(конц.)=3SO2+2H2O.
Следовательно, для серы подходит вариант 4.
Б) Оксид цинка (ZnO)
Оксид цинка является амфотерным оксидом. Это означает, что он способен реагировать как с кислотами, так и с щелочами.
1) Реакция с соляной кислотой (проявление основных свойств): ZnO+2HCl=ZnCl2+H2O.
2) Реакция с раствором гидроксида натрия (проявление кислотных свойств с образованием комплексной соли): ZnO+2NaOH+H2O=Na2[Zn(OH)4].
Следовательно, для оксида цинка подходит вариант 2.
В) Хлорид алюминия (AlCl3)
Хлорид алюминия — это растворимая соль. Для неё характерны реакции ионного обмена.
1) Реакция с нитратом серебра: ионы серебра и хлорид-ионы образуют белый творожистый осадок: AlCl3+3AgNO3=Al(NO3)3+3AgCl↓.
2) Реакция с гидроксидом калия: образуется осадок гидроксида алюминия (при избытке щелочи он может раствориться, но сам факт реакции налицо): AlCl3+3KOH=Al(OH)3↓+3KCl.
Следовательно, для хлорида алюминия подходит вариант 3.
Ответ: А — 4, Б — 2, В — 3.
Источник: ФИПИ
Задание №11
Из предложенного перечня выберите две пары веществ, между которыми не протекает реакция обмена.
Подряд, без пробелов и запятых
Правильный ответ
14
Пояснение
Решение.
Для выполнения задания необходимо вспомнить определение реакции обмена. Реакция обмена — это химическая реакция между двумя сложными веществами, в ходе которой они обмениваются своими составными частями. Такие реакции протекают без изменения степеней окисления элементов.
Разберём каждую пару веществ:
1) Хлорид железа(II) FeCl2 и хлор Cl2.
Хлор является простым веществом и сильным окислителем. В данной паре происходит окислительно-восстановительная реакция: 2FeCl2+Cl2=2FeCl3. Это реакция соединения, а не обмена. Следовательно, эта пара нам подходит.
2) Хлорид железа(II) FeCl2 и гидроксид натрия NaOH.
Это взаимодействие соли и щелочи. Происходит обмен ионами: FeCl2+2NaOH=Fe(OH)2↓+2NaCl. Реакция протекает, так как образуется нерастворимое основание (осадок). Это классическая реакция обмена.
3) Карбонат кальция CaCO3 и серная кислота H2SO4.
Взаимодействие соли и кислоты: CaCO3+H2SO4=CaSO4+H2O+CO2↑. В ходе реакции образуется слабая угольная кислота, которая сразу распадается на воду и газ. Это реакция обмена.
4) Углекислый газ CO2 и оксид калия K2O.
Здесь взаимодействуют кислотный оксид и основной оксид. Происходит реакция соединения с образованием соли: CO2+K2O=K2CO3. Поскольку это реакция соединения, она не является реакцией обмена. Следовательно, эта пара нам подходит.
5) Оксид калия K2O и серная кислота H2SO4.
Взаимодействие основного оксида и кислоты: K2O+H2SO4=K2SO4+H2O. По механизму протекания такие реакции (между оксидом и кислотой/щелочью) часто относят к реакциям обмена, так как происходит перераспределение составных частей веществ.
Таким образом, реакции обмена не протекают в парах № 1 (окислительно-восстановительная реакция соединения) и № 4 (реакция соединения оксидов).
Ответ: 14
Источник: ФИПИ
Задание №12
Установите соответствие между реагирующими веществами и признаком протекающей между ними реакции: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
| А) | NH4Cl и AgNO3 |
| Б) | KI и AgNO3 |
| В) | Na3PO4 и AgNO3 |
| 1) | выпадение чёрного осадка |
| 2) | выпадение белого осадка |
| 3) | выпадение жёлтого осадка |
| 4) | выделение газа |
Впишите цифры от 1 до 4
Правильный ответ
233
Пояснение
Решение.
Для решения данной задачи необходимо составить уравнения реакций ионного обмена между предложенными веществами и определить цвет образующихся осадков.
А) NH4Cl и AgNO3
Запишем уравнение реакции:
NH4Cl+AgNO3→AgCl↓+NH4NO3
В результате взаимодействия хлорида аммония и нитрата серебра образуется нерастворимая соль — хлорид серебра (AgCl). Согласно качественным реакциям в химии, хлорид серебра представляет собой творожистый осадок белого цвета.
Этому признаку соответствует вариант 2.
Б) KI и AgNO3
Запишем уравнение реакции:
KI+AgNO3→AgI↓+KNO3
При взаимодействии иодида калия с нитратом серебра выпадает осадок иодида серебра (AgI). Данное вещество имеет характерный жёлтый цвет.
Этому признаку соответствует вариант 3.
В) Na3PO4 и AgNO3
Запишем уравнение реакции:
Na3PO4+3AgNO3→Ag3PO4↓+3NaNO3
В ходе реакции между фосфатом натрия и нитратом серебра образуется фосфат серебра (Ag3PO4). Эта соль также является нерастворимой и имеет выраженный жёлтый цвет.
Этому признаку соответствует вариант 3.
Ответ: 233
Источник: ФИПИ
Задание №13
При полной диссоциации 1 моль каких из представленных веществ образуется 2 моль анионов?
Подряд, без пробелов и запятых
Правильный ответ
25
Пояснение
Решение.
Для решения этой задачи необходимо составить уравнения электролитической диссоциации для каждого из предложенных веществ и определить количество моль анионов (отрицательно заряженных ионов), которые образуются при распаде 1 моль вещества.
1) Сульфат алюминия. Формула вещества — Al2(SO4)3.
Уравнение диссоциации: Al2(SO4)3→2Al3++3SO42−.
При диссоциации 1 моль соли образуется 3 моль сульфат-анионов. Это не подходит под условие задачи.
2) Бромид магния. Формула вещества — MgBr2.
Уравнение диссоциации: MgBr2→Mg2++2Br−.
При диссоциации 1 моль соли образуется 2 моль бромид-анионов. Это утверждение верно.
3) Сульфид лития. Формула вещества — Li2S.
Уравнение диссоциации: Li2S→2Li++S2−.
При диссоциации 1 моль соли образуется 1 моль сульфид-анионов (и 2 моль катионов лития). Это не подходит под условие задачи.
4) Фосфат натрия. Формула вещества — Na3PO4.
Уравнение диссоциации: Na3PO4→3Na++PO43−.
При диссоциации 1 моль соли образуется 1 моль фосфат-анионов. Это не подходит под условие задачи.
5) Нитрат стронция. Формула вещества — Sr(NO3)2.
Уравнение диссоциации: Sr(NO3)2→Sr2++2NO3−.
При диссоциации 1 моль соли образуется 2 моль нитрат-анионов. Это утверждение верно.
Таким образом, 2 моль анионов образуются при диссоциации бромида магния и нитрата стронция.
Ответ: 25
Источник: ФИПИ
Задание №14
Выберите два исходных вещества, взаимодействию которых соответствует сокращённое ионное уравнение реакции
2H+ + SO32– = H2O + SO2
H2SO4
CaSO3
Na2SO4
HNO2
Li2SO3
H2SiO3
Правильный ответ
15
Пояснение
Решение.
Для того чтобы выбрать правильные исходные вещества, проанализируем данное сокращённое ионное уравнение: 2H++SO32−=H2O+SO2.
1. Анализ иона H+:
Этот ион появляется в сокращённом уравнении, если в реакцию вступает сильная растворимая кислота. Из предложенного списка сильной кислотой является серная кислота H2SO4 (вариант №1). Азотистая кислота HNO2 (вариант №4) является слабой и в ионных уравнениях записывается в виде молекулы. Кремниевая кислота H2SiO3 (вариант №6) нерастворима и также не может быть источником свободных ионов водорода.
2. Анализ иона SO32−:
Этот ион появляется в сокращённом уравнении, если в реакцию вступает растворимая соль сернистой кислоты (сульфит).
— CaSO3 (вариант №2) — это нерастворимая соль (согласно таблице растворимости), поэтому она записывается в виде молекулы и не даёт ион SO32−.
— Na2SO4 (вариант №3) — это сульфат, а не сульфит, он содержит ион SO42−.
— Li2SO3 (вариант №5) — это растворимая соль (сульфит лития), которая при диссоциации даёт необходимые ионы SO32−.
3. Проверка выбранной пары веществ:
Запишем молекулярное уравнение реакции между серной кислотой и сульфитом лития:
H2SO4+Li2SO3=Li2SO4+H2O+SO2↑
Полное ионное уравнение:
2H++SO42−+2Li++SO32−=2Li++SO42−+H2O+SO2
Сократив одинаковые ионы (2Li+ и SO42−), получаем искомое уравнение:
2H++SO32−=H2O+SO2
Таким образом, исходными веществами являются серная кислота (1) и сульфит лития (5).
Ответ: 15
Источник: ФИПИ
Задание №15
Установите соответствие между схемой процесса, происходящего
в окислительно-восстановительной реакции, и названием этого процесса:
к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
| А) | 2N+4 → N20 |
| Б) | Fe+3→ Fe+2 |
| В) | Br20→ 2Br+5 |
| 1) | окисление |
| 2) | восстановление |
Впишите цифры от 1 до 2
Правильный ответ
221
Пояснение
Решение.
Для решения этой задачи необходимо вспомнить основные определения окислительно-восстановительных реакций:
1) Окисление — это процесс отдачи электронов атомом, молекулой или ионом. При этом степень окисления элемента повышается.
2) Восстановление — это процесс принятия электронов. При этом степень окисления элемента понижается.
Разберем каждую схему процесса отдельно:
А) 2N+4→N20
В данном процессе степень окисления азота изменяется от +4 до 0. Мы видим, что степень окисления понижается. Это происходит потому, что каждый атом азота принимает электроны. Процесс принятия электронов (и понижения степени окисления) называется восстановлением.
Соответствует цифре 2.
Б) Fe+3→Fe+2
Здесь степень окисления железа изменяется от +3 до +2. Степень окисления понижается (атом железа принял один электрон: Fe+3+1eˉ→Fe+2). Процесс понижения степени окисления — это восстановление.
Соответствует цифре 2.
В) Br20→2Br+5
В этой схеме степень окисления брома изменяется от 0 до +5. Степень окисления повышается. Это означает, что атомы брома отдают свои отрицательно заряженные электроны (Br20−10eˉ→2Br+5). Процесс отдачи электронов (и повышения степени окисления) называется окислением.
Соответствует цифре 1.
Таким образом, мы получили соответствие: А — 2, Б — 2, В — 1.
Ответ: 221
Источник: ФИПИ
Задание №16
Из перечисленных суждений о чистых веществах, смесях и правилах работы с ними выберите верное(-ые) суждение(-я).
Подряд, без пробелов и запятых
Правильный ответ
23
Пояснение
Решение.
Разберём каждое утверждение по порядку, опираясь на правила техники безопасности в химической лаборатории и методы разделения смесей.
1) Легковоспламеняющиеся жидкости, например ацетон, разрешается хранить только в холодильнике.
Это утверждение неверно. Легковоспламеняющиеся жидкости (ЛВЖ) должны храниться в плотно закрытой таре вдали от источников тепла и прямых солнечных лучей, обычно в специальных металлических шкафах с вентиляцией. Хранение их в обычном бытовом холодильнике опасно, так как пары вещества могут скопиться внутри и воспламениться от искры при включении реле или лампочки.
2) При попадании раствора кислоты на кожу этот участок следует промыть водой и обработать раствором питьевой соды.
Это утверждение верно. При попадании кислоты на кожу необходимо немедленно промыть поражённое место большим количеством проточной воды для механического удаления вещества. Затем проводят нейтрализацию остатков кислоты слабым щелочным раствором — 2–5%-м раствором питьевой соды (гидрокарбоната натрия NaHCO3).
3) Смесь нефти и воды можно разделить с помощью делительной воронки.
Это утверждение верно. Нефть и вода — это взаимно нерастворимые жидкости с разной плотностью (нефть легче воды и образует верхний слой). Такие неоднородные смеси разделяют методом отстаивания с использованием делительной воронки: более тяжёлую жидкость (воду) сливают через кран, а верхний слой остаётся в воронке.
4) Для разделения смеси алюминиевых и древесных стружек можно использовать магнит.
Это утверждение неверно. Магнит используется для выделения из смеси веществ, обладающих ферромагнитными свойствами (например, железа, никеля или кобальта). Алюминий является парамагнетиком и в обычных условиях не притягивается магнитом, как и древесные стружки. Поэтому магнитный метод здесь не сработает.
Таким образом, верными являются суждения под номерами 2 и 3.
Ответ: 23
Источник: ФИПИ
Задание №17
Установите соответствие между двумя веществами и реактивом, с помощью которого можно различить эти вещества: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
| А) | Al и Ag |
| Б) | Al(NO3)3 и AgNO3 |
| В) | MgSO4 и MgCl2 |
| 1) | фенолфталеин |
| 2) | HCl |
| 3) | CaCO3 |
| 4) | Ba(NO3)2 |
Впишите цифры от 1 до 4
Правильный ответ
224
Пояснение
Решение.
Для того чтобы различить два вещества, необходимо подобрать такой реактив, который будет давать разные видимые признаки реакции (выпадение осадка разного цвета, выделение газа или отсутствие реакции в одном из случаев).
А) Al и Ag
Алюминий (Al) — это активный металл, стоящий в электрохимическом ряду напряжений до водорода. Серебро (Ag) — благородный металл, стоящий после водорода.
При добавлении соляной кислоты (HCl, реактив №2):
1) Алюминий вступает в реакцию замещения с выделением бесцветного газа (водорода):
2Al+6HCl→2AlCl3+3H2↑
2) Серебро не реагирует с соляной кислотой, так как не может вытеснить водород.
Следовательно, соляная кислота позволяет различить эти металлы по выделению пузырьков газа.
Соответствие: А → 2.
Б) Al(NO3)3 и AgNO3
Обе соли содержат одинаковый анион — нитрат-ион (NO3−), поэтому различие нужно искать по катионам (Al3+ и Ag+).
При добавлении соляной кислоты (HCl, реактив №2):
1) Нитрат алюминия не реагирует с HCl, так как не образуется осадка, газа или воды.
2) Нитрат серебра вступает в реакцию ионного обмена с образованием характерного белого творожистого осадка хлорида серебра:
AgNO3+HCl→AgCl↓+HNO3
Появление белого осадка позволяет однозначно определить нитрат серебра.
Соответствие: Б → 2.
В) MgSO4 и MgCl2
Обе соли содержат одинаковый катион — магний (Mg2+), поэтому различие нужно искать по анионам: сульфат-иону (SO42−) и хлорид-иону (Cl−).
При добавлении нитрата бария (Ba(NO3)2, реактив №4):
1) Сульфат магния вступает в реакцию, в результате которой выпадает белый мелкокристаллический осадок сульфата бария, нерастворимый в кислотах:
MgSO4+Ba(NO3)2→BaSO4↓+Mg(NO3)2
2) Хлорид магния с нитратом бария не реагирует, так как хлорид бария (BaCl2) является растворимой солью.
Выпадение осадка указывает на наличие сульфат-ионов.
Соответствие: В → 4.
Ответ: А → 2, Б → 2, В → 4.
Источник: ФИПИ
Задание №18
Вычислите массовую долю (в процентах) мышьяка в арсенопирите. Запишите число с точностью до целых.
Арсенопирит – минерал из класса сульфидов состава FeAsS, служит сырьём для получения мышьяка.
Правильный ответ
46
Пояснение
Решение.
Для того чтобы найти массовую долю химического элемента в веществе, необходимо воспользоваться формулой:
w(E)=Mr(вещества)n⋅Ar(E)⋅100%,
где n — число атомов данного элемента в молекуле, Ar — относительная атомная масса элемента, Mr — относительная молекулярная масса всего вещества.
Шаг 1. Определим относительные атомные массы элементов.
По таблице Д. И. Менделеева находим значения (округляем до целых):
Ar(Fe)=56
Ar(As)=75
Ar(S)=32
Шаг 2. Вычислим относительную молекулярную массу арсенопирита FeAsS.
Сложим атомные массы всех элементов, входящих в состав формульной единицы:
Mr(FeAsS)=Ar(Fe)+Ar(As)+Ar(S)
Mr(FeAsS)=56+75+32=163
Шаг 3. Вычислим массовую долю мышьяка (As).
В формуле FeAsS содержится один атом мышьяка (n=1).
w(As)=Mr(FeAsS)Ar(As)⋅100%
w(As)=16375⋅100%≈0,46012...⋅100%=46,012...%
Шаг 4. Округлим результат.
По условию задачи ответ необходимо записать с точностью до целых.
46,012...%≈46%
Ответ: 46
Источник: ФИПИ
Задание №19
Вычислите массу (в килограммах) арсенопирита, которую необходимо взять для получения 230 кг мышьяка. Запишите число с точностью до целых.
Арсенопирит – минерал из класса сульфидов состава FeAsS, служит сырьём для получения мышьяка.
Правильный ответ
500
Пояснение
Решение.
Для решения задачи нам необходимо определить, какую часть от общей массы минерала составляет мышьяк, и на основании этого рассчитать массу исходного сырья.
1. Сначала найдём относительную молекулярную массу арсенопирита Mr(FeAsS). Для этого сложим относительные атомные массы железа (Fe), мышьяка (As) и серы (S), взятые из Периодической таблицы Менделеева:
Mr(FeAsS)=Ar(Fe)+Ar(As)+Ar(S)
Mr(FeAsS)=56+75+32=163
2. Вычислим массовую долю мышьяка (As) в данном минерале. Массовая доля (ω) определяется как отношение атомной массы элемента к молекулярной массе всего вещества:
ω(As)=Mr(FeAsS)Ar(As)
ω(As)=16375≈0,46012...
3. Теперь, зная массовую долю мышьяка, мы можем найти массу арсенопирита (mминерала), необходимую для получения 230 кг чистого мышьяка (mAs). Формула для расчёта:
mминерала=ω(As)mAs
Подставим значения:
mминерала=16375230 кг=75230⋅163 кг
4. Произведём вычисления:
230⋅163=37490
37490:75=499,866... кг
5. Согласно условию задачи, результат необходимо округлить до целого числа. Округляя 499,866... по правилам математики, получаем 500.
Ответ: 500
Источник: ФИПИ
Задание №20
Используя метод электронного баланса, расставьте коэффициенты
в схеме реакции
HI + H2SO4 → I2 + H2S + H2O
Запишите в отдельной(-ых) строчке(-ах) формулы вещества/частицы окислителя и восстановителя. Укажите, какое(-ая) из этих веществ/частиц является окислителем, а какое(-ая) – восстановителем.
Решение
Решение.
Для того чтобы расставить коэффициенты в данной окислительно-восстановительной реакции, выполним следующие шаги:
1. Определим степени окисления элементов, которые их меняют:
В молекуле HI йод имеет степень окисления −1, а в молекуле простого вещества I2 она равна 0.
В молекуле H2SO4 сера имеет степень окисления +6, а в молекуле H2S она равна −2.
2. Составим электронный баланс:
Выпишем процессы отдачи и принятия электронов:
Восстановитель: 2I−1−2eˉ→I20 (процесс окисления)
Окислитель: S+6+8eˉ→S−2 (процесс восстановления)
3. Найдём наименьшее общее кратное (НОК) и дополнительные множители:
Для 2 и 8 наименьшее общее кратное равно 8.
Множитель для йода: 8:2=4.
Множитель для серы: 8:8=1.
4. Перенесём коэффициенты в уравнение реакции:
Поставим коэффициент 4 перед I2, тогда перед HI должен стоять коэффициент 4⋅2=8.
Перед H2SO4 и H2S оставляем коэффициент 1 (обычно не пишется).
Уравняем количество водорода и кислорода. Слева 8 атомов H в HI и 2 в H2SO4 (всего 10). Справа 2 атома в H2S, значит, на воду остаётся 8 атомов, что соответствует 4 молекулам H2O.
Проверим по кислороду: слева 4 атома в H2SO4, справа 4 атома в 4H2O. Всё верно.
Итоговое уравнение:
8HI+H2SO4=4I2+H2S+4H2O
5. Укажем окислитель и восстановитель:
Йод в степени окисления −1 (или вещество HI) является восстановителем.
Сера в степени окисления +6 (или вещество H2SO4) является окислителем.
Ответ:
8HI+H2SO4=4I2+H2S+4H2O
Восстановитель: I− (или HI)
Окислитель: S+6 (или H2SO4)
Источник: ФИПИ
Задание №21
Дана схема превращений:
CuO→ X → Cu(OH)2 → CuO
Напишите молекулярные уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить указанные превращения.
Решение
Решение.
Для решения данной цепочки превращений необходимо последовательно составить уравнения химических реакций, учитывая свойства соединений меди.
Шаг 1. Переход CuO→X.
Оксид меди(II) CuO — это основной оксид. Чтобы получить из него вещество X, из которого в дальнейшем можно получить нерастворимое основание Cu(OH)2, нам нужно перевести оксид в растворимую соль меди. Самый простой способ — растворить оксид в сильной кислоте, например, в серной или соляной. Пусть X будет сульфатом меди(II) CuSO4.
CuO+H2SO4→CuSO4+H2O
Шаг 2. Переход X→Cu(OH)2.
Теперь из растворимой соли меди CuSO4 нужно получить нерастворимое основание — гидроксид меди(II). Для этого необходимо провести реакцию ионного обмена с растворимой щелочью (например, гидроксидом натрия или калия).
CuSO4+2NaOH→Cu(OH)2↓+Na2SO4
В результате реакции выпадает характерный осадок голубого цвета.
Шаг 3. Переход Cu(OH)2→CuO.
Нерастворимые основания при нагревании разлагаются на соответствующий оксид металла и воду. При нагревании голубого осадка гидроксида меди(II) образуется черный порошок оксида меди(II).
Cu(OH)2tCuO+H2O
Итоговые уравнения реакций:
1) CuO+H2SO4→CuSO4+H2O
2) CuSO4+2NaOH→Cu(OH)2+Na2SO4
3) Cu(OH)2→CuO+H2O
Ответ: 1) CuO+H2SO4=CuSO4+H2O; 2) CuSO4+2NaOH=Cu(OH)2+Na2SO4; 3) Cu(OH)2=CuO+H2O.
Источник: ФИПИ
Задание №22
Аммиак объёмом 11,2 л (н. у.) полностью поглотили 10%-ным раствором серной кислоты и получили раствор средней соли. Определите массу исходного раствора серной кислоты.
В ответе запишите уравнение реакции, о которой идёт речь в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
Решение
Решение.
1. Запишем уравнение химической реакции между аммиаком и серной кислотой. По условию образуется средняя соль — сульфат аммония:
2NH3+H2SO4→(NH4)2SO4
2. Вычислим количество вещества аммиака, вступившего в реакцию. Для этого используем формулу для объема газа при нормальных условиях (н. у.):
n(NH3)=VmV(NH3)
n(NH3)=22,4 л/моль11,2 л=0,5 моль
3. Определим количество вещества серной кислоты, необходимое для реакции. Согласно уравнению реакции, коэффициенты перед NH3 и H2SO4 относятся как 2:1. Следовательно:
n(H2SO4)=21n(NH3)
n(H2SO4)=0,5 моль:2=0,25 моль
4. Рассчитаем массу чистой серной кислоты, содержащейся в растворе:
m(H2SO4)=n(H2SO4)⋅M(H2SO4)
Молярная масса M(H2SO4)=2⋅1+32+4⋅16=98 г/моль
m(H2SO4)=0,25 моль⋅98 г/моль=24,5 г
5. Вычислим массу исходного 10%-ного раствора серной кислоты. Массовая доля вещества (ω) равна отношению массы растворенного вещества к массе раствора:
mр-ра(H2SO4)=ω(H2SO4)m(H2SO4)
Переведем проценты в десятичную дробь: 10%=0,1
mр-ра(H2SO4)=0,124,5 г=245 г
Ответ: 245 г
Источник: ФИПИ
Задание №23
Для проведения эксперимента выданы склянки № 1 и № 2 с растворами гидроксида калия и хлорида алюминия, а также растворы трёх реактивов: аммиака, сульфата цинка и хлорида аммония.
1) только из указанных в перечне трёх реактивов выберите два, которые необходимы для определения каждого вещества, находящегося в склянках № 1 и № 2;
2) составьте молекулярное, полное и сокращённое ионные уравнения реакции, которую планируете провести для определения вещества из склянки № 1;
3) составьте молекулярное, полное и сокращённое ионные уравнения реакции, которую планируете провести для определения вещества из склянки № 2;
4) для оформления хода эксперимента используйте предложенную ниже таблицу, в которой в строчках 1 и 2 запишите формулы/названия выбранных реактивов;
Таблица для записи результатов эксперимента
№ опыта | Реактив (формула или название) | Наблюдаемые признаки реакции | |
Вещество | Вещество | ||
1 | |||
2 | |||
ВЫВОД: | |||
5) приступайте к выполнению эксперимента.
Инструкция по проведению эксперимента
1) из склянки 1 отберите в две чистые пробирки по 1–2 мл раствора;
2) добавьте в одну из пробирок 1–2 мл первого из двух реактивов,
а во вторую – второго из двух реактивов, отобранных Вами на этапе планирования эксперимента;
3) запишите наблюдаемые признаки протекания реакций (наличие/ отсутствие запаха у газа, цвет осадка или раствора) или укажите на их отсутствие в соответствующих ячейках таблицы;
4) из склянки 2 отберите в две новые чистые пробирки по 1–2 мл раствора;
5) добавьте в одну из пробирок 1–2 мл первого из двух реактивов,
а во вторую – второго из двух реактивов, отобранных Вами на этапе планирования эксперимента;
6) запишите наблюдаемые признаки протекания реакций (наличие/ отсутствие запаха у газа, цвет осадка или раствора) или укажите на их отсутствие в соответствующих ячейках таблицы;
7) в строке «вывод» запишите формулы или названия веществ, содержащихся в склянках № 1 и № 2.
Инструкция по выполнению практического задания
Внимание: в случае ухудшения самочувствия перед началом опытов или во время их выполнения обязательно сообщите об этом организатору в аудитории.
1. Вы приступаете к выполнению практического задания. Для этого получите лоток с лабораторным оборудованием и реактивами у специалиста по обеспечению лабораторных работ в аудитории.
2. Прочтите ещё раз перечень веществ, приведённый в тексте к заданию, и убедитесь (по формулам на этикетках) в том, что на выданном лотке находятся указанные в перечне вещества (или их растворы). При обнаружении несоответствия набора веществ на лотке перечню веществ в условии задания сообщите об этом организатору в аудитории.
3. Перед началом выполнения эксперимента осмотрите ёмкости с реактивами и продумайте способ работы с ними. При этом обратите внимание на правила, которым Вы должны следовать.
3.1. В склянке находится пипетка. Это означает, что отбор жидкости и переливание её в пробирку для проведения реакции необходимо проводить только с помощью пипетки. Для проведения опытов отбирают 7–10 капель реактива.
3.2. Пипетка в склянке с жидкостью отсутствует. В этом случае переливание раствора осуществляют через край склянки, которую располагают так, чтобы при её наклоне этикетка оказалась сверху («этикетку – в ладонь!»). Склянку медленно наклоняют над пробиркой, пока нужный объём раствора не перельётся в неё. Объём перелитого раствора должен составлять 1–2 мл (1–2 см по высоте пробирки).
3.3. Для проведения опыта требуется порошкообразное (сыпучее) вещество. Отбор порошкообразного вещества из ёмкости осуществляют только с помощью ложечки или шпателя.
3.4. При отборе исходного реактива взят его излишек. Возврат излишка реактива в исходную ёмкость категорически запрещён. Его помещают в отдельную, резервную пробирку.
3.5. Сосуд с исходным реактивом (жидкостью или порошком) обязательно закрывают крышкой (пробкой) от этой же ёмкости.
3.6. При растворении в воде порошкообразного вещества или при перемешивании реактивов следует слегка ударять пальцем по дну пробирки.
3.7. Для определения запаха вещества следует взмахом руки над горлышком сосуда направлять на себя пары этого вещества.
3.8. Если реактив попал на рабочий стол, кожу или одежду, необходимо незамедлительно обратиться за помощью к специалисту по обеспечению лабораторных работ в аудитории.
4. Начинайте выполнять опыт. После проведения каждой реакции записывайте в черновик свои наблюдения за изменениями (или их отсутствием), происходящими с веществами.
5. Вы завершили эксперимент. Проверьте, соответствуют ли результаты опытов теоретическим предсказаниям. При необходимости скорректируйте их, используя записи в черновике, которые сделаны при проведении эксперимента.
Решение
Решение.
Для определения веществ в склянках № 1 (KOH) и № 2 (AlCl3) необходимо подобрать такие реактивы, которые дадут характерные визуальные признаки (выпадение осадка, выделение газа или растворение осадка) при взаимодействии с ними.
1) Выбор реактивов:
Из предложенного списка (растворы аммиака NH3⋅H2O, сульфата цинка ZnSO4 и хлорида аммония NH4Cl) выберем сульфат цинка и хлорид аммония.
— ZnSO4 при взаимодействии с KOH даст белый осадок, который растворяется в избытке щелочи, а с AlCl3 реакция не даст видимых признаков (обмена ионами с признаком не происходит).
— NH4Cl при взаимодействии с KOH при легком нагревании (или в концентрированном виде) выделяет аммиак с характерным запахом, а с AlCl3 не реагирует.
2) Уравнения реакций для вещества из склянки № 1 (гидроксид калия):
Выберем реакцию с хлоридом аммония (качественная реакция на щелочи):
Молекулярное уравнение:
KOH+NH4Cl=KCl+NH3↑+H2O
Полное ионное уравнение:
K++OH−+NH4++Cl−=K++Cl−+NH3↑+H2O
Сокращённое ионное уравнение:
OH−+NH4+=NH3↑+H2O
3) Уравнения реакций для вещества из склянки № 2 (хлорид алюминия):
Для определения хлорида алюминия используем тот же гидроксид калия (из склянки № 1), так как по условию нужно определить вещества, используя реактивы. Однако, следуя логике задания на распознавание, проведем реакцию AlCl3 с аммиаком (первый реактив из списка), который осаждает алюминий:
Молекулярное уравнение:
AlCl3+3NH3⋅H2O=Al(OH)3↓+3NH4Cl
Полное ионное уравнение:
Al3++3Cl−+3NH3⋅H2O=Al(OH)3↓+3NH4++3Cl−
Сокращённое ионное уравнение:
Al3++3NH3⋅H2O=Al(OH)3↓+3NH4+
4) Таблица результатов эксперимента:
| № опыта | Реактив | Вещество из склянки № 1 (KOH) | Вещество из склянки № 2 (AlCl3) |
|---|---|---|---|
| 1 | Сульфат цинка ZnSO4 | Выпадение белого осадка, который растворяется в избытке щелочи | Видимых признаков реакции нет |
| 2 | Хлорид аммония NH4Cl | Появление резкого запаха аммиака (при нагревании) | Видимых признаков реакции нет |
ВЫВОД: В склянке № 1 находится гидроксид калия (KOH), в склянке № 2 — хлорид алюминия (AlCl3).
Ответ: Реактивы: ZnSO4 и NH4Cl. Склянка № 1 — KOH, склянка № 2 — AlCl3. Уравнения реакций и признаки указаны в решении.
Источник: ФИПИ