Задание №1
Выберите два утверждения, в которых выделенное жирным шрифтом слово обозначает простое вещество.
Задание №1
Выберите два утверждения, в которых выделенное жирным шрифтом слово обозначает простое вещество.
Подряд, без пробелов и запятых
Правильный ответ
14
Пояснение
Решение.
Для выполнения этого задания важно различать понятия «простое вещество» и «химический элемент». Простое вещество — это форма существования элемента в свободном виде, обладающая определёнными физическими и химическими свойствами (цвет, плотность, способность вступать в реакции с другими веществами). Химический элемент — это вид атомов, который входит в состав сложных веществ или смесей.
Разберём каждое утверждение:
1) Многие металлы вытесняют водород из кислот.
В данном случае речь идёт о химической реакции между металлом и кислотой, в результате которой выделяется газ H2. Здесь водород рассматривается как конкретное вещество, обладающее определёнными химическими свойствами (способностью выделяться в свободном виде). Это описание физического объекта, а не просто типа атомов в составе молекулы. Следовательно, это простое вещество.
2) Метан образует взрывоопасную смесь с воздухом.
Воздух — это не индивидуальное вещество, а природная смесь газов (азота, кислорода, аргона и др.). Когда мы говорим о смеси, мы подразумеваем совокупность различных веществ. В данном контексте воздух выступает как среда, а не как простое вещество (так как он состоит из разных молекул). Это утверждение не подходит под определение простого вещества.
3) В состав многих парфюмерных изделий входит глицерин.
Глицерин имеет химическую формулу C3H8O3. Это сложное вещество, состоящее из атомов трёх разных элементов (углерода, водорода и кислорода). По определению, глицерин не может быть простым веществом.
4) В сельском хозяйстве серу применяют в качестве фунгицида.
Здесь описывается практическое применение конкретного вещества — серы (S) — для борьбы с грибковыми заболеваниями растений. Речь идёт об использовании физического тела (порошка или гранул серы), обладающего специфическими свойствами. Это простое вещество.
5) Для производства удобрений используют аммиак.
Аммиак имеет формулу NH3. Как и в случае с глицерином, это сложное вещество, так как его молекула состоит из атомов разных химических элементов (азота и водорода). Следовательно, аммиак не является простым веществом.
Таким образом, простое вещество упоминается в пунктах 1 и 4.
Ответ: 14
Источник: ФИПИ
Задание №2
На приведённом рисунке изображена модель атома химического элемента.

Запишите в таблицу номер периода (X) 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
22
Пояснение
Решение.
Для того чтобы определить положение химического элемента в Периодической системе по модели его атома, воспользуемся основными правилами строения атома.
1. Определим номер периода (X).
В модели атома электроны располагаются на электронных слоях (энергетических уровнях), которые изображаются в виде концентрических окружностей вокруг ядра. Количество заполненных электронных слоёв в атоме всегда равно номеру периода, в котором находится элемент.
На рисунке мы видим две окружности вокруг ядра, на которых расположены электроны. Следовательно, у данного атома 2 электронных слоя. Значит, номер периода X=2.
2. Определим номер группы (Y).
Для элементов главных подгрупп номер группы совпадает с числом электронов на внешнем (последнем) электронном слое.
Рассмотрим внешнюю (вторую) окружность на рисунке. Мы видим, что на ней расположены 2 чёрные точки, обозначающие электроны. Так как на внешнем слое 2 электрона, этот элемент находится во II группе. Значит, номер группы Y=2.
3. Дополнительная проверка.
Общее число электронов в атоме равно сумме электронов на всех слоях: 2 (на первом слое) + 2 (на втором слое) = 4. Атом с 4 электронами — это Бериллий (Be). Посмотрев в таблицу Менделеева, убеждаемся, что Бериллий действительно находится во 2-м периоде и во II группе.
Таким образом, X=2, Y=2.
Ответ: 22
Источник: ФИПИ
Задание №3
Расположите химические элементы
1) азот 2) фтор 3) фосфор
в порядке уменьшения радиусов их атомов.
Запишите указанные номера элементов в соответствующем порядке.
Расставьте номера по порядку
Правильный ответ
312
Пояснение
Решение.
Для выполнения задания определим положение указанных элементов в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева:
1) Азот (N) — 2-й период, V группа (главная подгруппа);
2) Фтор (F) — 2-й период, VII группа (главная подгруппа);
3) Фосфор (P) — 3-й период, V группа (главная подгруппа).
Вспомним закономерности изменения радиуса атома:
1. По группе (сверху вниз): Радиус атома увеличивается, так как растёт число электронных слоёв. Следовательно, радиус фосфора (P), у которого 3 слоя, больше, чем радиус азота (N), у которого 2 слоя.
2. По периоду (слева направо): Радиус атома уменьшается. Это происходит из-за того, что заряд ядра растёт, а число слоёв остаётся прежним, поэтому электроны сильнее притягиваются к ядру. Следовательно, в пределах 2-го периода радиус азота (N) больше, чем радиус фтора (F).
Сравним элементы между собой:
— Самый большой радиус у фосфора (P), так как он находится в 3-м периоде (номер 3).
— Далее следует азот (N), так как он находится во 2-м периоде левее фтора (номер 1).
— Самый маленький радиус у фтора (F), так как он находится во 2-м периоде в конце ряда (номер 2).
Расположим элементы в порядке уменьшения радиуса: фосфор → азот → фтор. Это соответствует последовательности цифр: 3, 1, 2.
Ответ: 312
Источник: ФИПИ
Задание №4
Установите соответствие между формулой вещества и степенью окисления кремния в данном веществе: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
| А) | H2SiO3 |
| Б) | Na4SiO4 |
| В) | Mg2Si |
| 1) | –4 |
| 2) | –2 |
| 3) | +2 |
| 4) | +4 |
Впишите цифры от 1 до 4
Правильный ответ
441
Пояснение
Решение.
Для определения степени окисления элемента в сложном веществе воспользуемся правилом электронейтральности: сумма степеней окисления всех атомов в молекуле равна нулю. Также вспомним постоянные степени окисления: у водорода в соединениях с неметаллами она равна +1, у кислорода в большинстве соединений −2, у металлов главных подгрупп она положительна и равна номеру группы.
А) H2SiO3 (кремниевая кислота)
В этом соединении степень окисления водорода равна +1, а кислорода −2. Пусть степень окисления кремния равна x.
Составим уравнение:
2⋅(+1)+x+3⋅(−2)=0
2+x−6=0
x−4=0
x=+4
Следовательно, степени окисления кремния соответствует цифра 4.
Б) Na4SiO4 (ортосиликат натрия)
Натрий — щелочной металл (I группа), его степень окисления всегда +1. Кислород имеет степень окисления −2. Пусть степень окисления кремния равна y.
Составим уравнение:
4⋅(+1)+y+4⋅(−2)=0
4+y−8=0
y−4=0
y=+4
Следовательно, степени окисления кремния соответствует цифра 4.
В) Mg2Si (силицид магния)
Магний — металл II группы главной подгруппы, его степень окисления равна +2. В бинарных соединениях металлов с кремнием (силицидах) кремний проявляет свою низшую степень окисления. Пусть она равна z.
Составим уравнение:
2⋅(+2)+z=0
4+z=0
z=−4
Следовательно, степени окисления кремния соответствует цифра 1.
Ответ: А — 4, Б — 4, В — 1.
Источник: ФИПИ
Задание №5
Из предложенного перечня выберите два вещества, содержащие ионную связь.
Подряд, без пробелов и запятых
Правильный ответ
34
Пояснение
Решение.
Для того чтобы правильно выбрать вещества с ионной связью, вспомним основные правила определения типов химической связи:
1. Ионная связь обычно возникает между типичным металлом и типичным неметаллом. В таких соединениях электроотрицательность элементов сильно различается, и происходит передача электронов от металла к неметаллу с образованием ионов.
2. Ковалентная полярная связь образуется между разными неметаллами.
3. Ковалентная неполярная связь образуется между атомами одного и того же неметалла.
Разберем каждое вещество из предложенного списка:
1) Азотная кислота (HNO3). Состоит из атомов водорода, азота и кислорода. Все эти элементы являются неметаллами. Следовательно, в молекуле присутствуют только ковалентные полярные связи. Вариант не подходит.
2) Бромоводород (HBr). Состоит из двух разных неметаллов — водорода и брома. Связь между ними ковалентная полярная. Вариант не подходит.
3) Иодид кальция (CaI2). Кальций (Ca) — это типичный металл (II группа, главная подгруппа), а иод (I) — типичный неметалл (галоген). Разность электроотрицательностей велика, поэтому связь между ними ионная. Вариант подходит.
4) Бромид натрия (NaBr). Натрий (Na) — щелочной металл, бром (Br) — неметалл (галоген). Соединение образовано типичным металлом и неметаллом, что характерно для ионной связи. Вариант подходит.
5) Оксид фосфора(V) (P2O5). Фосфор и кислород — это два разных неметалла. Связь между ними ковалентная полярная. Вариант не подходит.
Таким образом, веществами с ионной связью являются иодид кальция и бромид натрия.
Ответ: 34
Источник: ФИПИ
Задание №6
Какие два утверждения верны для характеристики как калия, так
и алюминия?
Подряд, без пробелов и запятых
Правильный ответ
14
Пояснение
Решение.
Для того чтобы выбрать верные утверждения, проанализируем положение элементов в Периодической системе и их электронное строение.
Калий (K) находится в 4-м периоде, I группе, главной подгруппе (IA). Это щелочной металл.
Алюминий (Al) находится в 3-м периоде, III группе, главной подгруппе (IIIA). Это амфотерный металл.
Разберём каждое утверждение:
1) В соединениях проявляет только положительную степень окисления.
Это утверждение верно. И калий, и алюминий являются типичными металлами. Металлы обладают низкой электроотрицательностью и в химических реакциях только отдают электроны, приобретая положительную степень окисления (+1 для K и +3 для Al). Отрицательных степеней окисления в соединениях они не проявляют.
2) Соответствующее простое вещество существует в виде двухатомных молекул.
Это утверждение неверно. Калий и алюминий — металлы. Простые вещества-металлы имеют немолекулярное строение (металлическая кристаллическая решётка), их формулы записываются просто символом элемента: K и Al. Двухатомные молекулы характерны для неметаллов, таких как H2, O2, N2 и галогенов.
3) На внешнем энергетическом уровне в атоме находится три электрона.
Это утверждение неверно для калия. Число электронов на внешнем уровне для элементов главных подгрупп равно номеру группы. У калия (I группа) на внешнем уровне 1 электрон. У алюминия (III группа) действительно 3 электрона, но условие должно выполняться для обоих элементов.
4) Значение электроотрицательности меньше, чем у азота.
Это утверждение верно. Азот (N) — типичный неметалл, находящийся в верхней правой части таблицы Менделеева, он обладает высокой электроотрицательностью (второй период, V группа). Металлы (калий и алюминий) всегда имеют значительно меньшую электроотрицательность, чем активные неметаллы.
5) Химический элемент образует высший оксид состава Э2O.
Это утверждение неверно для алюминия. Общая формула оксидов зависит от валентности элемента в высшей степени окисления. Для калия (группа I) высший оксид — K2O. Для алюминия (группа III) высший оксид имеет состав Al2O3.
Таким образом, общими для калия и алюминия являются утверждения № 1 и № 4.
Ответ: 14
Источник: ФИПИ
Задание №7
Из предложенного перечня веществ выберите основный оксид и кислоту.
1) | CаO |
2) | Mg(OH)2 |
3) | Al2O3 |
4) | HNO3 |
5) | Fe(OH)3 |
Запишите в поле ответа сначала номер осно́вного оксида, а затем номер кислоты.
Правильный ответ
14
Пояснение
Решение.
Для выполнения задания проанализируем каждое из предложенных веществ и определим их принадлежность к классам неорганических соединений.
1) CaO (оксид кальция) — это соединение металла (кальция) с кислородом, где металл находится в степени окисления +2. Кальций является щелочноземельным металлом, поэтому его оксид проявляет ярко выраженные основные свойства. Это основный оксид.
2) Mg(OH)2 (гидроксид магния) — это соединение, состоящее из иона металла и гидроксильных групп OH−. Относится к классу оснований (нерастворимое основание).
3) Al2O3 (оксид алюминия) — это оксид переходного металла в степени окисления +3. Данный оксид проявляет двойственные свойства, то есть является амфотерным оксидом.
4) HNO3 (азотная кислота) — это сложное вещество, состоящее из атома водорода, способного замещаться на металл, и кислотного остатка. Относится к классу кислот.
5) Fe(OH)3 (гидроксид железа(III)) — это соединение металла в степени окисления +3 с гидроксильными группами. Является амфотерным гидроксидом.
Согласно условию задачи, нам необходимо выбрать сначала номер основного оксида, а затем номер кислоты:
Основный оксид — №1 (CaO).
Кислота — №4 (HNO3).
Ответ: 14
Источник: ФИПИ
Задание №8
Какие два из перечисленных веществ вступают в реакцию с магнием?
Подряд, без пробелов и запятых
Правильный ответ
23
Пояснение
Решение.
Магний (Mg) — это активный щелочноземельный металл, который в ряду напряжений металлов стоит до водорода. Чтобы понять, с какими из предложенных веществ он будет взаимодействовать, проанализируем каждый вариант:
1) Na2SO4 (сульфат натрия). Магний менее активен, чем натрий (в ряду напряжений натрий стоит левее магния). Поэтому магний не может вытеснить натрий из его соли. Реакция не идет.
2) H2O (вода). Магний реагирует с водой. При комнатной температуре реакция идет очень медленно из-за образования на поверхности металла защитной оксидной пленки, но при нагревании магний активно вытесняет водород из воды с образованием гидроксида или оксида:
Mg+2H2OtMg(OH)2+H2↑.
Это утверждение верно.
3) ZnCl2 (хлорид цинка). В ряду активности металлов магний стоит левее цинка. Это означает, что магний является более сильным восстановителем и может вытеснить цинк из раствора его соли:
Mg+ZnCl2→MgCl2+Zn.
Это утверждение верно.
4) Ca(OH)2 (гидроксид кальция). Магний не реагирует с основаниями (щелочами), так как он не обладает амфотерными свойствами. Кроме того, кальций активнее магния, поэтому замещение здесь невозможно. Реакция не идет.
5) K2O (оксид калия). Калий — один из самых активных металлов, он стоит в ряду напряжений значительно левее магния. Магний не может восстановить калий из его оксида. Реакция не идет.
Таким образом, магний вступает в реакцию с водой и хлоридом цинка.
Ответ: 23
Источник: ФИПИ
Задание №9
Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами
их взаимодействия: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
| А) | K2S + H2SO4(р-р) ® |
| Б) | K2O+ H2SO3(р-р)® |
| В) | H2S + KOH® |
| 1) | ®K2SО3 + H2O |
| 2) | ®KHS + SO3 |
| 3) | ®K2SO4 + H2O |
| 4) | ®K2SO4 + H2S |
| 5) | ®K2S + H2O |
Впишите цифры от 1 до 5
Правильный ответ
415
Пояснение
Решение.
Для решения данной задачи необходимо проанализировать химические свойства предложенных веществ и определить продукты реакций ионного обмена и нейтрализации.
А) K2S+H2SO4 (р-р)
Перед нами реакция обмена между солью слабой летучей кислоты (сульфидом калия) и сильной кислотой (серной кислотой). В ходе такой реакции более сильная серная кислота вытесняет слабую сероводородную кислоту из её соли. В результате образуется растворимая соль — сульфат калия и выделяется газ — сероводород.
Уравнение реакции: K2S+H2SO4→K2SO4+H2S↑.
Этому превращению соответствует вариант №4.
Б) K2O+H2SO3 (р-р)
Здесь происходит взаимодействие основного оксида (оксида калия) с кислотой (сернистой кислотой). Это классическая реакция, в результате которой образуются соль этой кислоты и вода. Соль сернистой кислоты (H2SO3) называется сульфитом.
Уравнение реакции: K2O+H2SO3→K2SO3+H2O.
Этому превращению соответствует вариант №1.
В) H2S+KOH
Это реакция нейтрализации между слабой двухосновной кислотой (сероводородом в растворе) и сильным основанием (гидроксидом калия). При избытке щелочи образуется средняя соль — сульфид калия и вода.
Уравнение реакции: H2S+2KOH→K2S+2H2O.
Этому превращению соответствует вариант №5.
Сопоставив буквы и цифры, получаем последовательность: А — 4, Б — 1, В — 5.
Ответ: 415
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) | C |
| Б) | Al2O3 |
| В) | CuCl2 |
| 1) | O2, H2SO4 (конц.) |
| 2) | Mg, AgNO3(р-р) |
| 3) | CaO, HCl(р-р) |
| 4) | Fe(OH)2, AlCl3 (р-р) |
Впишите цифры от 1 до 4
Правильный ответ
132
Пояснение
Решение.
Разберём химические свойства каждого из предложенных веществ и подберём подходящие реагенты из списка.
А) Углерод C.
Углерод — это неметалл, который проявляет восстановительные свойства.
1. Он горит в кислороде: C+O2=CO2.
2. Углерод реагирует с концентрированной серной кислотой при нагревании, окисляясь до углекислого газа: C+2H2SO4(конц.)=CO2+2SO2+2H2O.
Следовательно, для углерода подходит вариант 1.
Б) Оксид алюминия Al2O3.
Это амфотерный оксид, что означает его способность взаимодействовать как с кислотами, так и с основными оксидами или щелочами.
1. С основным оксидом кальция при сплавлении образуется алюминат: Al2O3+CaO=Ca(AlO2)2.
2. С соляной кислотой протекает реакция обмена с образованием соли и воды: Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O.
Следовательно, для оксида алюминия подходит вариант 3.
В) Хлорид меди(II) CuCl2.
Это растворимая соль. Для неё характерны реакции замещения с более активными металлами и реакции ионного обмена.
1. Магний стоит в электрохимическом ряду напряжений левее меди, поэтому он вытесняет медь из раствора её соли: CuCl2+Mg=MgCl2+Cu.
2. При взаимодействии с раствором нитрата серебра выпадает белый творожистый осадок хлорида серебра (качественная реакция на хлорид-ион): CuCl2+2AgNO3=Cu(NO3)2+2AgCl↓.
Следовательно, для хлорида меди(II) подходит вариант 2.
Ответ: А — 1, Б — 3, В — 2.
Источник: ФИПИ
Задание №11
Из предложенного перечня выберите две реакции, которые не являютсяреакциями обмена.
Подряд, без пробелов и запятых
Правильный ответ
23
Пояснение
Решение.
Для выполнения задания вспомним определение реакции обмена. Реакция обмена — это химическая реакция между двумя сложными веществами, в процессе которой они обмениваются своими составными частями. В таких реакциях степени окисления элементов не меняются.
Разберём каждый предложенный вариант, составив уравнения реакций:
1) Растворение гидроксида магния в серной кислоте:
Mg(OH)2+H2SO4=MgSO4+2H2O
Это типичная реакция обмена между основанием и кислотой. Она нам не подходит, так как в условии просят найти реакции, которые не являются обменом.
2) Синтез аммиака:
N2+3H2⇌2NH3
В этой реакции из двух простых веществ образуется одно сложное. Это реакция соединения. Следовательно, она не является реакцией обмена. Это правильный ответ.
3) Восстановление оксида меди(II) алюминием:
3CuO+2Al=Al2O3+3Cu
В этой реакции простое вещество (алюминий) замещает атом металла в сложном веществе (оксиде меди). Это реакция замещения. Она также не является реакцией обмена. Это правильный ответ.
4) Нейтрализация гидроксида бария соляной кислотой:
Ba(OH)2+2HCl=BaCl2+2H2O
Это реакция обмена между щелочью и кислотой. Она нам не подходит.
5) Растворение карбоната кальция в соляной кислоте:
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
Несмотря на выделение газа, это классическая реакция обмена (с последующим распадом угольной кислоты на воду и углекислый газ). Она нам не подходит.
Таким образом, реакциями, не относящимися к типу обмена, являются синтез аммиака (соединение) и восстановление оксида меди алюминием (замещение).
Ответ: 23
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) | AgNO3 и K3PO4 |
| Б) | Bа(NO3)2 и H2SO4 |
| В) | MgCl2 и KOH |
| 1) | выпадение жёлтого осадка |
| 2) | выпадение чёрного осадка |
| 3) | выпадение белого осадка |
| 4) | растворение осадка |
Впишите цифры от 1 до 4
Правильный ответ
133
Пояснение
Решение.
Для решения данной задачи необходимо составить уравнения реакций ионного обмена между предложенными веществами и определить цвет образующихся осадков, используя таблицу растворимости и знания о качественных реакциях.
А) AgNO3 и K3PO4
Запишем уравнение реакции обмена:
3AgNO3+K3PO4→Ag3PO4↓+3KNO3
В результате реакции образуется фосфат серебра (Ag3PO4). Согласно качественным признакам в химии, это вещество представляет собой нерастворимый осадок ярко-жёлтого цвета. Таким образом, букве А соответствует цифра 1.
Б) Ba(NO3)2 и H2SO4
Запишем уравнение реакции обмена:
Ba(NO3)2+H2SO4→BaSO4↓+2HNO3
В ходе реакции образуется сульфат бария (BaSO4). Это классический мелкокристаллический осадок белого цвета, который не растворяется в сильных кислотах. Таким образом, букве Б соответствует цифра 3.
В) MgCl2 и KOH
Запишем уравнение реакции обмена:
MgCl2+2KOH→Mg(OH)2↓+2KCl
Продуктом реакции является гидроксид магния (Mg(OH)2). Это нерастворимое основание, которое выпадает в виде объёмистого белого осадка. Таким образом, букве В соответствует цифра 3.
Сопоставив полученные результаты, получаем последовательность цифр: 1, 3, 3.
Ответ: 133
Источник: ФИПИ
Задание №13
Выберите два вещества, при полной диссоциации 1 моль которых образуется 1 моль катионов и 1 моль анионов.
Подряд, без пробелов и запятых
Правильный ответ
14
Пояснение
Решение.
Для решения этой задачи необходимо составить уравнения электролитической диссоциации для каждого из предложенных веществ и подсчитать количество моль образующихся ионов при распаде 1 моль вещества.
1) Нитрат калия — KNO3.
Это растворимая соль, которая диссоциирует на катион калия и нитрат-анион:
KNO3→K++NO3−
Из 1 моль соли образуется 1 моль катионов K+ и 1 моль анионов NO3−. Это утверждение верно.
2) Карбонат аммония — (NH4)2CO3.
Уравнение диссоциации:
(NH4)2CO3→2NH4++CO32−
Из 1 моль соли образуется 2 моль катионов аммония и 1 моль карбонат-анионов. Утверждение не подходит.
3) Хлорид бария — BaCl2.
Уравнение диссоциации:
BaCl2→Ba2++2Cl−
Из 1 моль соли образуется 1 моль катионов бария и 2 моль хлорид-анионов. Утверждение не подходит.
4) Сульфат магния — MgSO4.
Уравнение диссоциации:
MgSO4→Mg2++SO42−
Из 1 моль соли образуется 1 моль катионов магния и 1 моль сульфат-анионов. Это утверждение верно.
5) Нитрат цинка — Zn(NO3)2.
Уравнение диссоциации:
Zn(NO3)2→Zn2++2NO3−
Из 1 моль соли образуется 1 моль катионов цинка и 2 моль нитрат-анионов. Утверждение не подходит.
Таким образом, условию задачи (1 моль катионов и 1 моль анионов) соответствуют нитрат калия и сульфат магния.
Ответ: 14
Источник: ФИПИ
Задание №14
Выберите два исходных вещества, взаимодействию которых соответствует сокращённое ионное уравнение реакции
Ag+ + Cl– = AgCl
Подряд, без пробелов и запятых
Правильный ответ
36
Пояснение
Решение.
Для того чтобы сокращённое ионное уравнение имело вид Ag++Cl−=AgCl, необходимо выбрать два исходных вещества, которые соответствуют следующим критериям:
1. Одно вещество должно быть источником ионов серебра Ag+. Это должна быть растворимая соль серебра.
2. Второе вещество должно быть источником хлорид-ионов Cl−. Это должна быть растворимая соль хлорид или сильная хлороводородная кислота.
Разберём предложенные варианты веществ:
1) Ag2O (оксид серебра) — это нерастворимое в воде соединение. В ионных уравнениях оксиды записываются в виде молекул, а не ионов. Не подходит.
2) Ag (серебро) — это простое вещество, металл. Металлы не диссоциируют на ионы в растворе. Не подходит.
3) AgNO3 (нитрат серебра) — это хорошо растворимая соль. В водном растворе она полностью диссоциирует на ионы: AgNO3→Ag++NO3−. Это подходящий источник ионов Ag+.
4) Cl2 (хлор) — это простое вещество, газ. Он не является источником свободных хлорид-ионов Cl− в том смысле, который требуется для ионного обмена. Не подходит.
5) HClO (хлорноватистая кислота) — это слабый электролит. В ионных уравнениях слабые кислоты записываются в молекулярном виде. Не подходит.
6) KCl (хлорид калия) — это хорошо растворимая соль. В водном растворе она полностью диссоциирует на ионы: KCl→K++Cl−. Это подходящий источник ионов Cl−.
Запишем полное и сокращённое ионные уравнения для выбранных веществ (3 и 6):
Молекулярное уравнение:
AgNO3+KCl=AgCl↓+KNO3
Полное ионное уравнение:
Ag++NO3−+K++Cl−=AgCl↓+K++NO3−
Сократим одинаковые ионы в левой и правой частях (K+ и NO3−):
Ag++Cl−=AgCl
Данное уравнение полностью совпадает с условием задачи.
Ответ: 36
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) | Zn+2 → Zn0 |
| Б) | 2N+2→ N20 |
| В) | Cr+3→ Cr+6 |
| 1) | окисление |
| 2) | восстановление |
Впишите цифры от 1 до 2
Правильный ответ
221
Пояснение
Решение.
Для решения этой задачи необходимо вспомнить определения процессов окисления и восстановления в химии:
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 по отдельности:
А) Zn+2→Zn0
Степень окисления цинка понижается с +2 до 0. Это происходит в результате принятия двух электронов: Zn+2+2eˉ→Zn0. Процесс принятия электронов называется восстановлением. (Цифра 2)
Б) 2N+2→N20
Степень окисления азота понижается с +2 до 0. Каждый атом азота принимает электроны, чтобы превратиться в нейтральную молекулу. Понижение степени окисления соответствует процессу восстановления. (Цифра 2)
В) Cr+3→Cr+6
Степень окисления хрома повышается с +3 до +6. Это происходит в результате отдачи трех электронов: Cr+3−3eˉ→Cr+6. Процесс отдачи электронов и повышения степени окисления называется окислением. (Цифра 1)
Соотнесем буквы и цифры:
А — 2
Б — 2
В — 1
Ответ: 221
Источник: ФИПИ
Задание №16
Из перечисленных суждений о правилах работы с веществами в школьной лаборатории и быту выберите верное(-ые) суждение(-я).
Подряд, без пробелов и запятых
Правильный ответ
4
Пояснение
Решение.
Разберём каждое утверждение с точки зрения правил техники безопасности и методики проведения химических опытов:
1) При нагревании соляной кислоты в пробирке её горлышко следует закрыть пробкой.
Это утверждение неверно. При нагревании жидкости в закрытом сосуде внутри него резко повышается давление образующихся паров. Это может привести к тому, что пробку выбьет или пробирка лопнет, что приведёт к выбросу кислоты. Пробирку при нагревании следует держать открытой, направляя её горлышко в сторону от себя и окружающих.
2) Для проведения реакций между твёрдыми веществами можно использовать только фарфоровую посуду.
Это утверждение неверно. Реакции между твёрдыми веществами (например, при сплавлении или растирании) действительно часто проводят в фарфоровых тиглях или ступках, так как они термостойки и прочны. Однако слово «только» делает утверждение ошибочным: некоторые реакции могут проводиться в металлических тиглях или специальных пробирках из тугоплавкого стекла.
3) Приготовление смесей для борьбы с насекомыми – вредителями растений всегда проводят без резиновых перчаток.
Это утверждение неверно. Средства для борьбы с вредителями (инсектициды и пестициды) являются ядовитыми веществами. При работе с ними необходимо строго соблюдать меры предосторожности, включая использование резиновых перчаток и средств защиты органов дыхания, чтобы избежать попадания химикатов на кожу и внутрь организма.
4) Для выделения соли из раствора используют чашечку для выпаривания.
Это утверждение верно. Выпаривание — это стандартный лабораторный метод выделения растворимого твёрдого вещества из раствора. Фарфоровая чашечка для выпаривания идеально подходит для этой цели, так как она выдерживает сильный нагрев и имеет большую площадь поверхности, что ускоряет испарение воды.
Ответ: 4
Источник: ФИПИ
Задание №17
Установите соответствие между двумя твёрдыми веществами и реактивом,
с помощью которого можно различить эти вещества: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
| А) | Fe и Ag |
| Б) | CaCO3и Ca(OH)2 |
| В) | Al(OH)3 и Mg(OH)2 |
| 1) | HCl |
| 2) | Cu |
| 3) | Na2SO4 |
| 4) | KOH |
Впишите цифры от 1 до 4
Правильный ответ
114
Пояснение
Решение.
Чтобы различить два вещества, необходимо подобрать такой реактив, который будет взаимодействовать с ними по-разному: например, реагировать только с одним из них или давать разные видимые признаки (выделение газа, выпадение или растворение осадка, изменение цвета).
А) Железо Fe и серебро Ag.
Железо — это металл средней активности, стоящий в электрохимическом ряду напряжений до водорода. Серебро — благородный металл, стоит после водорода.
Воспользуемся реактивом №1 — соляной кислотой HCl.
Железо вытесняет водород из кислот-неокислителей:
Fe+2HCl→FeCl2+H2↑ (наблюдается выделение пузырьков газа).
Серебро с соляной кислотой не реагирует, так как оно не способно вытеснить водород.
Следовательно, реактив №1 подходит для их распознавания.
Б) Карбонат кальция CaCO3 и гидроксид кальция Ca(OH)2.
Оба вещества являются соединениями кальция, но относятся к разным классам (соль и основание).
Снова воспользуемся реактивом №1 — соляной кислотой HCl.
При добавлении кислоты к карбонату кальция происходит характерное «вскипание» из-за выделения углекислого газа:
CaCO3+2HCl→CaCl2+H2O+CO2↑.
При добавлении кислоты к гидроксиду кальция происходит реакция нейтрализации, которая не сопровождается видимыми признаками (если вещества в растворе) или просто приводит к растворению твердого вещества без газа:
Ca(OH)2+2HCl→CaCl2+2H2O.
Наличие газа в первом случае позволяет однозначно отличить карбонат от гидроксида.
В) Гидроксид алюминия Al(OH)3 и гидроксид магния Mg(OH)2.
Оба вещества представляют собой нерастворимые в воде основания белого цвета. Однако гидроксид алюминия обладает амфотерными свойствами, а гидроксид магния — только основными.
Воспользуемся реактивом №4 — щелочью KOH.
Амфотерный гидроксид алюминия растворяется в избытке щелочи с образованием комплексной соли:
Al(OH)3+KOH→K[Al(OH)4] (осадок исчезает).
Гидроксид магния со щелочами не взаимодействует, так как является типичным основанием.
Различие в растворимости осадка позволяет нам их различить.
Ответ: 114
Источник: ФИПИ
Задание №18
Вычислите массовую долю (в процентах) азота в нитрате калия. Запишите число с точностью до десятых.
Калиевая селитра (нитрат калия, KNO3) – широко используемое азотное
и калийное удобрение. При подкормках овощных и цветочных культур
в почву вносят 15 г азота на 1 м2.
Правильный ответ
13.9
Пояснение
Решение.
Для того чтобы найти массовую долю химического элемента в веществе, необходимо воспользоваться формулой:
w(X)=Mr(вещества)n⋅Ar(X)⋅100%,
где n — число атомов данного элемента в молекуле, Ar — относительная атомная масса элемента, Mr — относительная молекулярная масса всего вещества.
Шаг 1. Определение относительных атомных масс элементов.
По таблице Д. И. Менделеева находим значения относительных атомных масс (округляем до целых чисел):
Ar(K)=39
Ar(N)=14
Ar(O)=16
Шаг 2. Вычисление относительной молекулярной массы нитрата калия KNO3.
Сложим атомные массы всех элементов, входящих в состав молекулы, с учётом их индексов:
Mr(KNO3)=Ar(K)+Ar(N)+3⋅Ar(O)
Mr(KNO3)=39+14+3⋅16=39+14+48=101
Шаг 3. Вычисление массовой доли азота.
В формуле KNO3 содержится один атом азота (n=1). Подставим значения в формулу массовой доли:
w(N)=Mr(KNO3)1⋅Ar(N)⋅100%
w(N)=10114⋅100%≈0,138613...⋅100%≈13,8613...%
Шаг 4. Округление результата.
По условию задачи результат необходимо записать с точностью до десятых. Так как в разряде сотых стоит цифра 6, мы округляем в большую сторону:
13,8613...%≈13,9%
Ответ: 13,9 %
Источник: ФИПИ
Задание №19
Вычислите массу (в килограммах) калиевой селитры, которую надо внести
в почву на участке площадью 200 м2. Запишите число с точностью до десятых.
Калиевая селитра (нитрат калия, KNO3) – широко используемое азотное
и калийное удобрение. При подкормках овощных и цветочных культур
в почву вносят 15 г азота на 1 м2.
Правильный ответ
21.6
Пояснение
Решение.
1. Сначала определим общую массу азота, которую необходимо внести на весь участок. По условию, на 1 м2 требуется 15 г азота. Площадь участка составляет 200 м2.
Вычислим общую массу азота (mобщ(N)):
mобщ(N)=15 г/м2⋅200 м2=3000 г.
2. Теперь рассчитаем относительную молекулярную массу калиевой селитры (KNO3), используя значения атомных масс из таблицы Менделеева (Ar(K)=39, Ar(N)=14, Ar(O)=16):
Mr(KNO3)=39+14+16⋅3=39+14+48=101.
3. Определим массовую долю азота (w) в молекуле нитрата калия. В одной молекуле KNO3 содержится один атом азота:
w(N)=Mr(KNO3)Ar(N)=10114≈0,13861.
4. Вычислим массу калиевой селитры (mудобр.), необходимую для получения 3000 г азота. Для этого разделим массу азота на его массовую долю в веществе:
mудобр.=w(N)mобщ(N)=14/1013000 г=143000⋅101≈21642,857 г.
5. Переведем полученную массу из граммов в килограммы (в 1 кг содержится 1000 г):
mкг=21642,857 г:1000=21,642857 кг.
6. Округлим результат до десятых, как того требует условие задачи:
21,642857≈21,6 кг.
Ответ: 21,6
Источник: ФИПИ
Задание №20
Используя метод электронного баланса, расставьте коэффициенты
в схеме реакции
HNO3 + HCl → Cl2 + NO + 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 методом электронного баланса, выполним следующие шаги:
1. Определим степени окисления элементов, которые их меняют.
В азотной кислоте HNO3 азот находится в высшей степени окисления +5. В оксиде азота NO азот имеет степень окисления +2.
В соляной кислоте HCl хлор находится в степени окисления −1. В молекулярном хлоре Cl2 степень окисления простого вещества равна 0.
2. Составим электронный баланс.
Выпишем процессы отдачи и принятия электронов:
Азот понижает степень окисления (принимает электроны):
N+5+3eˉ→N+2 (процесс восстановления)
Хлор повышает степень окисления (отдает электроны). Учитываем, что в молекуле хлора два атома:
2Cl−1−2eˉ→Cl20 (процесс окисления)
3. Найдем наименьшее общее кратное (НОК) и дополнительные множители.
Количество принятых и отданных электронов должно быть одинаковым. НОК для 3 и 2 равно 6.
Множитель для азота: 6:3=2.
Множитель для хлора: 6:2=3.
4. Перенесем коэффициенты в уравнение реакции.
Поставим коэффициент 2 перед азотсодержащими веществами и 3 перед Cl2. Перед HCl поставим 6 (так как 3×2=6):
2HNO3+6HCl→3Cl2+2NO+H2O
5. Уравняем водород и проверим кислород.
Слева 2+6=8 атомов водорода. Чтобы справа было столько же, поставим перед водой коэффициент 4:
2HNO3+6HCl=3Cl2+2NO+4H2O
Проверка по кислороду: слева 2×3=6, справа 2×1+4×1=6. Уравнение составлено верно.
6. Укажем окислитель и восстановитель.
Азот в степени окисления +5 (или HNO3) принимает электроны, значит, он является окислителем.
Хлор в степени окисления −1 (или HCl) отдает электроны, значит, он является восстановителем.
Ответ:
2HNO3+6HCl=3Cl2+2NO+4H2O
Окислитель: HNO3 (или N+5)
Восстановитель: HCl (или Cl−)
Источник: ФИПИ
Задание №21
Дана схема превращений:
CaBr2 → CaCl2 →+Na2CO3 X → CaSiO3
Напишите молекулярные уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить указанные превращения.
Решение
Решение.
Для решения данной цепочки превращений необходимо последовательно составить три уравнения химических реакций, учитывая свойства соединений кальция.
Шаг 1. Получение хлорида кальция из бромида кальция.
Чтобы перевести бромид кальция CaBr2 в хлорид кальция CaCl2, нужно провести реакцию замещения. Более активный галоген (хлор) вытесняет менее активный (бром) из состава его соли. Пропускаем газообразный хлор через раствор бромида кальция:
CaBr2+Cl2→CaCl2+Br2
Шаг 2. Получение вещества X.
По условию к хлориду кальция добавляют карбонат натрия Na2CO3. Это реакция ионного обмена между двумя растворимыми солями, в результате которой образуется нерастворимый осадок карбоната кальция. Следовательно, вещество X — это карбонат кальция CaCO3:
CaCl2+Na2CO3→CaCO3↓+2NaCl
Шаг 3. Получение силиката кальция из карбоната кальция.
Для получения силиката кальция CaSiO3 из карбоната кальция CaCO3 необходимо провести реакцию при сплавлении с оксидом кремния (песком). Более тугоплавкий оксид SiO2 вытесняет летучий углекислый газ из карбоната:
CaCO3+SiO2tCaSiO3+CO2↑
Ответ:
1) CaBr2+Cl2→CaCl2+Br2
2) CaCl2+Na2CO3→CaCO3+2NaCl
3) CaCO3+SiO2→CaSiO3+CO2
Источник: ФИПИ
Задание №22
К 32,8 г раствора с массовой долей нитрата кальция 15% добавили избыток раствора фосфата калия. Вычислите массу образовавшегося осадка.
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 нитратом кальция и фосфатом калия. В результате реакции обмена образуется нерастворимый фосфат кальция, который выпадает в осадок, и нитрат калия:
3Ca(NO3)2+2K3PO4→Ca3(PO4)2↓+6KNO3
2. Вычислим массу чистого нитрата кальция Ca(NO3)2, содержащегося в исходном растворе. Для этого массу раствора умножим на массовую долю соли (переведенную в доли единицы):
m(Ca(NO3)2)=mраствора⋅ω=32,8 г⋅0,15=4,92 г
3. Рассчитаем количество вещества нитрата кальция. Сначала найдем его молярную массу:
M(Ca(NO3)2)=40+2⋅(14+16⋅3)=40+2⋅62=164 г/моль
Теперь найдем количество вещества (n):
n(Ca(NO3)2)=Mm=164 г/моль4,92 г=0,03 моль
4. Определим количество вещества образовавшегося осадка — фосфата кальция Ca3(PO4)2. Согласно уравнению реакции, из 3 моль нитрата кальция образуется 1 моль фосфата кальция (соотношение коэффициентов 3:1):
n(Ca3(PO4)2)=31n(Ca(NO3)2)=31⋅0,03 моль=0,01 моль
5. Вычислим массу осадка. Для этого найдем молярную массу фосфата кальция:
M(Ca3(PO4)2)=40⋅3+2⋅(31+16⋅4)=120+2⋅95=310 г/моль
Находим массу:
m(Ca3(PO4)2)=n⋅M=0,01 моль⋅310 г/моль=3,1 г
Ответ: 3,1 г
Источник: ФИПИ
Задание №23
Для проведения эксперимента выданы склянки № 1 и № 2 с растворами фосфата натрия и хлорида алюминия, а также растворы трёх реактивов: гидроксида натрия, хлорида магния 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 (Na3PO4) и № 2 (AlCl3) необходимо выбрать такие реактивы из предложенного списка (NaOH, MgCl2, NH4Cl), которые дадут характерные визуальные признаки (осадки) при взаимодействии с исследуемыми веществами.
1. Выбор реактивов:
Для идентификации фосфат-ионов (PO43−) и ионов алюминия (Al3+) лучше всего подходят хлорид магния (MgCl2) и гидроксид натрия (NaOH).
- MgCl2 даст белый осадок с фосфатом натрия.
- NaOH даст белый студенистый осадок с хлоридом алюминия (который растворится в избытке щелочи).
2. Реакция для определения вещества в склянке № 1 (фосфат натрия):
При добавлении хлорида магния к фосфату натрия выпадает белый осадок фосфата магния.
Молекулярное уравнение:
2Na3PO4+3MgCl2=Mg3(PO4)2↓+6NaCl
Полное ионное уравнение:
6Na++2PO43−+3Mg2++6Cl−=Mg3(PO4)2↓+6Na++6Cl−
Сокращённое ионное уравнение:
3Mg2++2PO43−=Mg3(PO4)2↓
3. Реакция для определения вещества в склянке № 2 (хлорид алюминия):
При добавлении небольшого количества гидроксида натрия к хлориду алюминия выпадает белый студенистый осадок гидроксида алюминия.
Молекулярное уравнение:
AlCl3+3NaOH=Al(OH)3↓+3NaCl
Полное ионное уравнение:
Al3++3Cl−+3Na++3OH−=Al(OH)3↓+3Na++3Cl−
Сокращённое ионное уравнение:
Al3++3OH−=Al(OH)3↓
4. Таблица результатов эксперимента:
| № опыта | Реактив | Вещество из склянки № 1 (Na3PO4) | Вещество из склянки № 2 (AlCl3) |
|---|---|---|---|
| 1 | MgCl2 (хлорид магния) | Наблюдается образование белого осадка | Видимых признаков реакции нет |
| 2 | NaOH (гидроксид натрия) | Видимых признаков реакции нет | Наблюдается образование белого студенистого осадка |
ВЫВОД: В склянке № 1 находится фосфат натрия (Na3PO4), в склянке № 2 — хлорид алюминия (AlCl3).
Ответ: Выбраны реактивы MgCl2 и NaOH. В склянке № 1 — Na3PO4, в склянке № 2 — AlCl3. Уравнения реакций и признаки (образование белых осадков) приведены в решении.
Источник: ФИПИ