ОТВЕТЫ С КОММЕНТАРИЯМИ НА ЗАДАНИЯ ТЕСТА ПО ХИМИИ

ОТВЕТЫ С КОММЕНТАРИЯМИ
НА ЗАДАНИЯ ТЕСТА ПО ХИМИИ
1. Если электронная конфигурация элемента имеет окончание (n-1)d3ns2, то
может ли n принимать значения 4 и 5?
Да
1s22s22p63s23p63d34s2 – № 23 в периодической системе элементов – V (ванадий)
1s22s22p63s23p63d104s24p64d35s2 – № 41 в периодической системе элементов – Nb (ниобий)
2. Верно ли, что во всех нижеперечисленных соединениях все атомы углерода
находятся в состоянии sp2 – гибридизации?
бензойная кислота; формальдегид; мочевина; дивинил
Да
Гибридизация орбиталей — гипотетический процесс смешения разных (s, p, d) орбиталей
центрального атома многоатомной молекулы с возникновением того же числа орбиталей,
эквивалентных по своим характеристикам (по Л.Полингу). Считается, что в гибридизации
участвуют орбитали неподеленных электронных пар с образованием σ-связей. У атомов
углерода в молекулах предложенных соединений по три σ-связи. Происходит смешивание
одной s- и двух p-орбиталей. Образуется три гибридные орбитали. Негибридная p-атомная
орбиталь перпендикулярна плоскости молекулы и участвует в образовании π-связей.
.
3. Верно ли, что форма молекул NF3 и BF3 одинакова?
Нет
В молекуле фторида азота (NF3) центральный атом (азота) находится в
состоянии sp3-гибридизации. В гибридизации участвуют: орбиталь
неподеленной электронной пары и орбитали, образующие σ-связи.
Следовательно, форма молекулы NF3 – треугольно-пирамидальная. Угол
между связями N-F равен 102,5о – т.к. неподеленные электронные пары
находятся ближе к центральному атому, чем связывающие, и поэтому
сильнее их отталкивают. В молекуле фторида бора (BF3) центральный
атом (бора) находится в состоянии sp2-гибридизаци. В гибридизации
участвуют только орбитали, образующие σ-связи. Угол между связями
B-F равен 120о – форма молекулы треугольная.
4. Верно ли написаны следующие уравнения окислительновосстановительных реакций с участием перманганата калия:
1) CH3CH=CH2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 = CH3COOH + CO2 + 2MnSO4 + K2SO4 + 4H2O (нагревание)
2) 2KMnO4 + 5H2S + 4H2SO4 = 2MnSO4 + 5S↓ + 2КНSO4 + 8H2O
3) KO2 + KMnO4 +2H2SO4 = 2O2↑ + MnSO4 + K2SO4 + 2H2O
Нет
При окислительно-восстановительном процессе должен сохраняться электронный баланс.
В первых двух уравнениях он сохранен:
Mn+7 + 5ē → Mn+2
2 окислитель
С-1 - 4ē → C+3 (до CH3COOH)
1 восстановитель
С-2 - 6ē → C+4 (до CO2)
Mn+7 + 5ē → Mn+2
2 окислитель
S-2 - 2ē → S0
5 восстановитель
В реакции окисления надпероксида (3) он нарушен:
Mn+7 + 5ē → Mn+2
1 окислитель
(О2)-1 - 1ē → O2
5 восстановитель
Следовательно, уравнение должно иметь вид:
5KO2 + KMnO4 +4H2SO4 = 5O2 + MnSO4 +3K2SO4 + 4H2O
5. Можно ли получить фосфорную кислоту, пропуская фосфин через воднощелочной раствор перманганата калия, согласно уравнению:
РН3 + 8KMnO4 +8КОН = 8К2MnO4 + Н3РO4 + 4H2O
Нет
Перманганат калия, как сильный окислитель, будет окислять фосфин до соединения, где у
фосфора степень окисления (+5). Однако, в щелочной среде не может образоваться фосфорная
кислота, следовательно процесс будет идти с образованием соли:
РН3 + 8KMnO4 +11КОН = 8К2MnO4 + К3РO4 + 7H2O
6. Верно ли, что при повышении температуры на 20оС скорость химической
реакции увеличится в 8 раз, если температурный коэффициент равен 4?
Нет
Зависимость скорости химической реакции от температуры определяет правило Вант-Гоффа
- скорость большинства химических реакций при повышении температуры на каждые 10
возрастает в 2-4 раза. Математически правило Вант-Гоффа выражается формулой:
V2/ V1 = γ (Т1-Т2)/10 ,где: V1, Τ1 – начальные скорость реакции и температура;
V2, Τ2 – конечные; γ – температурный коэффициент.
Подставляя данные значения, получаем:
V2/ V1 = 420/10 = 42 = 16. Ответ: скорость увеличится в 16 раз.
7. . Верно ли, что при замене в третичном спирте ОН-группы на NH2-группу
получается третичный амин?
Нет
В номенклатуре спиртов понятия «первичный» и «вторичный» означают тип атома углерода, а
в номенклатуре аминов они характеризуют число радикалов у атома азота.
8. Верно ли, что при взаимодействии 2 моль металлического натрия с 80 гр.
96%-ого водного раствора этанола выделится 18,7 л водорода (н.у.)?
Нет
В условии задачи даны количества обоих реагентов - это верный признак того, что какойнибудь из них находится в избытке. Найдем массу этанола, введенного в реакцию:
m(C2H5OH) = {m(раствора) × w%} : 100% = 80 г х 0,96 = 76,8 г
(1)
2C2H5OH + 2Na = 2C2H5ONa + H2↑
на 2 моль этанола – 2 моль натрия – 1 моль водорода
Найдем заданное количество этанола в моль:
n(C2H5OH) = m(C2H5OH) / M(C2H5OH) = 76,84 г : 46 г/моль = 1,67 моль
Поскольку заданное количество натрия составляло 2 моль, натрий в нашей задаче присутствует
в избытке. Поэтому объем выделенного водорода будет определяться количеством этанола:
n1(H2) = 1/2 n(C2H5OH) = 1/2 х 1,67 моль = 0,835 моль
V1(H2) = n1(H2) х VM = 0,835 моль х 22,4 л/моль = 18,7 л
Но это еще не окончательный ответ.
Вода, содержащаяся в растворе спирта, тоже реагирует с натрием с выделением водорода.
Найдем массу воды:
m(H2O) = {m(раствора) х w%} : 100% = 80 г х 0,04 = 3,2 г
n(H2O) = m(H2O)/M(H2O) = 3,2 г : 18 г/моль = = 0,178 моль
(2)
2H2O + 2Na = 2NaOH + H2↑
на 2 моль воды - 2 моль натрия - 1 моль водорода
Количество натрия, оставшееся неизрасходованным после реакции с этанолом, составит:
n(Na, остаток) = 2 моль - 1,67 моль = 0,33 моль
Таким образом, и по сравнению с заданным количеством воды (0,178 моль) натрий все равно
оказывается в избытке. Найдем количество и объем водорода, выделившегося по реакции (2):
n2(H2) = 1/2 n(H2O) = 1/2 х 0,178 моль = 0,089 моль
V2(H2) = n2(H2) х VM = 0,089 моль х 22,4 л/моль = 1,99 л
Общий объем водорода:
V(H2) = V1(H2) + V2(H2) = 18,7 л+ 1,99 л = 20,69 л Ответ: V(H2) = 20,69 л
9. При сгорании органического вещества массой 4,8 г образовалось 3,36 л CO2
(н.у.) и 5,4 г воды. Плотность паров органического вещества по водороду
равна 16. Верно, ли что формула исходного органического вещества С2Н6?
Нет
Продукты сгорания вещества состоят из трех элементов: углерода, водорода, кислорода. При
этом очевидно, что в состав этого соединения входил весь углерод, содержащийся в CO2, и весь
водород, перешедший в воду. А вот кислород мог присоединиться во время горения из воздуха,
а мог и частично содержаться в самом веществе. Для определения простейшей формулы
соединения нам необходимо знать его элементный состав. Найдем количество продуктов
реакции (в моль):
n(CO2) = V(CO2) / VM = 3,36 л : 22,4 л/моль = 0,15 моль
n(H2O) = m(H2O) / M(H2O) = 5,4 г : 18 г/моль = 0,3 моль
Следовательно, в состав исходного соединения входило 0,15 моль атомов углерода и 0,6 моль
атомов водорода: n(H) = 2n(H2O), так как в одной молекуле воды содержатся два атома
водорода. Вычислим их массы по формуле: m = n х M
m(H) = 0,6 моль х 1 г/моль = 0,6 г
m(С) = 0,15 моль х 12 г/моль = 1,8 г
Определим, входил ли кислород в состав исходного вещества:
m(O) = 4,8 - (0,6 + 1,8) = 2,4 г
Найдем число моль атомов кислорода:
n(O) = m(O) / M(O) = 2,4 г : 16 г/моль = 0,15 моль.
Соотношение числа атомов в молекуле исходного органического соединения пропорционально
их мольным долям:
n(CO2) : n(H) : n(O) = 0,15 : 0,6 : 0,15 = 1 : 4 : 1
самую маленькую из этих величин (0,15) принимаем за 1, а остальные делим на нее.
Итак, простейшая формула исходного вещества CH4O. По условию задачи можно определить
молекулярную формулу, которая в общем виде такова: (CH4O)х. Найдем значение x. Для этого
сравним молярные массы исходного вещества и его простейшей формулы:
x = M(CH4O)х / M(CH4O)
Зная относительную плотность исходного вещества по водороду, найдем молярную массу
вещества:
M(CH4O)х = M(H2) х D(H2) = 2 г/моль х 16 = 32 г/моль
x = 32 г/моль / 32 г/моль = 1
Есть и второй вариант нахождения x (алгебраический):
12x + 4x + 16x = 32; 32 x = 32; x = 1
Ответ. Формула исходного органического вещества CH4O.
10. Верно ли записано уравнение реакции серебряного зеркала для уксусного
альдегида:
CH3CHO + Ag2O = CH3COOH + 2Ag↓
Нет
В данном случае может быть допущена типичная ошибка, допускаемая при сдаче ЕГЭ. А
именно, написано упрощенное уравнение реакции, не учитывающее среду и неорганические
продукты. Это реакция восстановления серебра из аммиачного раствора оксида серебра
(реактив Толленса), - идет в присутствии избытка аммиака, который реагирует с кислотой,
продуктом является соль. В водном растворе аммиака оксид серебра растворяется с
образованием комплексного соединения — гидроксид диамминсеребра(I) [Ag(NH 3)2]OH.
CH 3CHO + 2[Ag(NH3)2]OH = CH 3COONH4 + 2Ag↓ + 3NH3↑ + H2O (при нагревании).
В крайнем случае, можно написать упрощенное уравнение, без комплексного соединения:
CH 3CHO + Ag2O + NH3 = CH 3COONH4 + 2Ag↓
11. Верно ли написаны следующие реакции:
CuS + HNO3 → Cu(NO3)2 + H2S↑
Fe2O3 + 6HI → 2FeI3 + 3H2O
Нет
Данные уравнения не учитывают возможность протекания окислительно-восстановительного
процесса наряду с реакциями обмена.
Азотная кислота – сильный окислитель, а сера в степени окисления (-2) – сильный
восстановитель, поэтому будет протекать окислительно-восстановительная реакция:
CuS + 10HNO3 → Cu(NO3)2 + H2SО4 + 8NO2↑ + 4H2O
Во втором случае: железо (+3) – окислитель, а иодид-ион – сильный восстановитель, поэтому
реально будет идти окислительно-восстановительный процесс:
Fe2O3 + 6HI → 2FeI2 + I2 + 3H2O
В зависимости от условий взаимодействия, может образовываться и чистое железо.
12. Верно ли, что газовая смесь, содержащая водород массой 1,4 г и азот
массой 5,6 г , занимает объем 20,16 л (н.у.)?
Да
Найдем количества вещества водорода и азота:
ν(N2) = m(N2)/M(N2) = 5,6/28 = 0,2 моль
ν(Н2) = m(Н2)/M(Н2) = 1,4/2 = 0,7 моль
Так, как при нормальных условиях эти газы не взаимодействуют между собой, то объем газовой
смеси будет равен сумме объемов газов:
V(смеси) = V (N2) + V (Н2) = Vm·· ν(N2) + Vm·· ν(H2) = 22,4 · 0,2 + 22,4 · 0,7 = 20,16 л
13. В результате обработки водой смеси, полученной при прокаливании оксида
кремния с избытком магния, выделился газ. Будет ли этот газ гореть на
воздухе?
Да
При прокаливании оксида кремния с магнием идет восстановление оксида кремния до чистого
кремния, который реагирует с избытком магния, при этом получается силицид магния:
SiO2 + 2Mg = MgO + Si
Si + 2Mg = Mg2Si
или суммарно: SiO2 + 4Mg = 2MgO + Mg2Si
При растворении в воде полученной смеси растворяется силицид магния с образованием
гидроксида магния и силана. Оксид магния реагирует с водой только при кипячении.
Mg2Si + 3H2O = Mg(OH)2 + SiH4↑
Силан горит на воздухе, образуя оксид кремния:
SiH4 + 2О2 = SiO2 + 2H2O
14. Верно ли, что при электролизе водного раствора сульфата меди в
электролизере будет накапливаться серная кислота?
Да
На катоде будет восстанавливаться только медь, т.к. Cu+2 – катион неактивного металла
Cu+2 + 2ē → Cu↓
На аноде будут окисляться молекулы воды с выделением свободного кислорода, т.к. анионы
кислородосодержащих кислот очень тяжело разряжаются (только из расплавов)
2H2O - 4ē → 4Н+ + O2↑
В растворе накапливаются ионы водорода, т.е. накапливается кислота.
15. Верно ли, что в растворе, полученном при растворении 3,5 г железного
купороса в 40 г воды, массовая доля сульфата железа (П) равна 4,4%?
Да
Формула железного купороса: FeSO4·7 Н2О
Найдем массу FeSO4, содержащуюся в FeSO4·7 Н2О
Для этого:
А) Рассчитаем количество вещества FeSO4·7 Н2О
ν(FeSO4·7 Н2О) = m(FeSO4·7 Н2О)/M (FeSO4·7 Н2О) = 3,5/278 = 0,0125 моль
Из формулы железного купороса следует, что ν(FeSO4) = ν(FeSO4·7 Н2О) = 0,0125 моль
Б) Рассчитаем массу FeSO4
m(FeSO4) = ν(FeSO4) · M(FeSO4) = 0,0125 · 152 = 1,91 г
Учитывая, что масса раствора складывается из массы железного купороса (3,5 г) и массы воды
(40 г.) = 43,5 г, рассчитаем массовую долю сульфата железа (П) в растворе:
ω (FeSO4) = m (FeSO4)/m(Р-ра) = 1,91/43,5 = 0,044 = 4,4%
16. При растворении гидроксида натрия NaOH в воде выделяется большое
количество тепла. Однако, растворимость гидроксида натрия с увеличением
температуры не уменьшается, а возрастает, что, казалось бы, противоречит
принципу Ле Шаталье. Означает ли это, что данный процесс является одним
из немногих исключений из правила Ле Шателье?
Нет
Исключений из правила Ле Шателье до настоящего времени не выявлено. В данном
случае при растворении NaOH в воде сначала образуется серия кристаллогидратов
(NaOH·H2O; NaOH·3H2O; NaOH·7H2O и др.). Образование кристаллогидратов
сопровождается большим выделением тепла. Растворение же образовавшихся
кристаллогидратов в воде происходит с уменьшением тепла, и, следовательно,
повышение температуры увеличивает их растворимость
17. Верно ли, что число Авогадро имеет две величины: 6,02·1023 и 6,02·10-23?
Нет
Число Авогадро (константа Авогадро, постоянная Авогадро) – физическая величина, численно
равная количеству структурных единиц (атомов, молекул, ионов, электронов или любых других
частиц) в 1 моль вещества. Определяется как количество атомов в 12 г чистого изотопа
углерода-12, - следовательно, это очень большая величина и не может быть меньше единицы
(6,02·10-23). Значение числа Авогадро, рекомендованное Комитетом по данным для науки и
техники (Committee on Data for Science and Technology) = 6,022 141 29(27)·1023 моль−1 или
приблизительно: 6,02·1023 моль−1.
18.Верно ли, что обязательным условием образования водородной связи
должно быть наличие атома водорода, ковалентно связанного с атомом
кислорода?
Нет
Водородная связь – связь между электроотрицательным атомом, имеющим неподеленную
электронную пару и атомом водорода, связанным ковалентно с другим электроотрицательным
атомом. В качестве электроотрицательных атомов могут выступать N, O, F (реже Cl и S).
19. Верно ли, что при взаимодействии 56 г металлического железа с водным
раствором нитрата серебра выделится 216 г чистого серебра?
Нет
Ag+ – сильный окислитель, поэтому (в отличие от Cu+2) железо будет окислятся до Fe+3
Fe + 3AgNO3 → Fe(NO3)3 + 3Ag↓
1 моль Fe вытесняет 3 моля Ag, т.е. 56 г Fe вытеснят 324 г Ag,
20. Может ли сероводород реагировать как окислитель?
Да
Сера в сероводороде находится в степени окисления -2 и не может далее восстанавливаться
(реагировать как окислитель). Но, водород имеет степень окисления +1, и за счет этого
сероводород может окислять металлы, что имеет место при сероводородной коррозии железа –
на поверхности металла образуются сульфидные пленки и отложения, состоящие в основном из
сульфида железа Fe + H2S ↔ FeS + H2
21. Будет ли увеличение температуры приводить к уменьшению скорости
реакции горения дымного пороха
2KNO3 + 3C +S → K2S + N2↑ + 3CO2↑ +700 ккал/кг?
Нет
Факторами, влияющими на скорость химической реакции являются:
– природа веществ;
– температура;
– концентрации исходных веществ;
– давления газообразных исходных веществ;
– наличие катализатора.
Для гетерогенных реакций добавляются такие факторы, как:
– величина поверхности, связанная обычно со степенью измельченности вещества;
– наличие (интенсивность) перемешивания.
Увеличение любого из этих факторов (кроме природы веществ) приводит к увеличению
скорости химической реакции.
Увеличение температуры будет влиять на сдвиг химического равновесия данного процесса в
сторону исходных веществ, но данная реакция практически необратима.
22. Верно ли, что водные растворы всех нижеперечисленных солей будут
изменять окраску индикатора вследствие гидролиза: Na2CO3, Na2SiO3, AgNO3, АgCl?
Нет
Гидролиз – обменная реакция между веществом и водой (где при взаимодействии веществ с
водой происходит разложение исходного вещества с образованием новых соединений).
Гидролиз солей (в данном случае даны только неорганические соли) обусловлен протеканием
реакций ионного обмена (в данном случае водного) растворимых солей. Движущей силой
процесса является взаимодействие ионов с водой, приводящее к образованию слабого
электролита в ионном или (реже) молекулярном виде («связывание ионов»).
Хлорид серебра (AgCl) в воде практически не растворяется и следовательно гидролизу не
подвергается.
23. Верно, ли что для сжигания 4 литров этиламина потребуется 60 литров
воздуха (н.у.)?
Нет
Этиламин горит согласно уравнению:
4C2H5NH2 + 15O2 = 2N2 + 8CO2 + 14H2O
Поскольку объёмы реагирующих газов пропорциональны коэффициентам в уравнении реакции,
то для сжигания 4 л этиламина потребуется 15 л кислорода. Доля кислорода в воздухе равна 1/5
или, точнее, 21% от объёма. Поэтому если рассчитывать из приближённой объёмной доли (1/5),
то получится 75 л, если рассчитывать из 21%, то получится 71,4 л.
24. Верно ли, что оксид цинка будет реагировать со всеми нижеперечисленными веществами: раствор гидроксида натрия, нашатырный спирт, оксид
кобальта, оксид кремния, хлороводород?
Да
При взаимодействии с растворами щелочей образуются комплексные тритетра- и
гексагидроксоцинкаты:
ZnO + 2NaOH + Н2О → Na2[Zn(OH)4]
При растворении в нашатырном спирте получается комплексный аммиакат:
ZnO + 4NH3 + Н2О → [Zn(NH3)4]·Н2О
C оксидом кобальта при сплавлении образуются цинкаты (реагирует как кислотный оксид):
ZnO + CoO → CoZnO2
С оксидом кремния при сплавлении образуются силикаты (реагирует как основной оксид):
2ZnO + SiO2 → Zn2SiO4
C соляной кислотой:
ZnO + 2HCl → ZnCl2 + Н2О
25. Недавно был выдан патент на получение 1,2-дихлорэтена при
дегидрохлорировании 1,1,2-трихлорэтана в атмосфере азота в присутствии
катализатора на основе FeCl3. Верно ли, что при этом образовывались
молекулы 1,2-дихлорэтена с разным дипольным моментом?
Да
При химическом синтезе всегда образуется смесь различных
изомеров (если есть такая возможность). В данном случае
будет образовываться смесь цис- и транс- изомеров.
В случае цис-изомера векторная сумма диполей,
образованных полярными связями углерод-хлор, не равна
нулю, молекула имеет дипольный момент:
H H
│ │
C=C
↓ ↓
Cl Cl
Молекула же транс-изомера полностью симметрична и её
дипольный момент равен нулю:
H Cl
│ ↑
C=C
↓ │
Cl H
26. Верно ли, что если при обработке смеси алюминиевых и железных опилок
избытком соляной кислоты выделяется 8,96 л (н.у.) водорода, а при обработке
этой же смеси избытком раствора гидроксида натрия выделяется 6,72 л (н.у.)
водорода, - то массовая доля железа в этой смеси равна 50,9%?
Да
Алюминий взаимодействует и с кислотой и со щелочью, а железо с раствором щелочи
реагировать не будет:
a) Fe + 2HCl = FeCl2 + H2↑ б) 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2↑
в) 2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na[Al(OH)4] + 3H2↑
Рассчитаем количество вещества и массу алюминия в соответствии с уравнением в):
n(Al) = 2/3n(H2) = 2/3·(6,72 : 22,4) = 0,2 моль
m(Al) = 0,2 · 27 = 5,4 г
Определим количество железа и его массу:
вычислим объем водорода, выделяемый в реакции железа с соляной кислотой а)
V(H2) = 8,96 – 6,72 = 2,24 л
вычислим количество вещества железа
n(Fe) = n(H2) = 2,24 : 22,4 = 0,1 моль
значит масса железа m(Fe) = 0,1 · 56 = 5,6 г
теперь, используя понятие «массовая доля вещества в смеси» рассчитаем массовую долю железа
ω(Fe) = m(Fe) : m(смеси) = 5,6 : (5,6+5,4) = 0,509 или 50,9%
27. Продукт реакции взаимодействия дихлорэтана с избытком спиртового
раствора щелочи пропустили на раскаленным активированным углем. Верно
ли, что при этом мог образоваться бензол?
Да
Уравнения реакций данных превращений: 2C2H4Cl2 + 2 KOHспирт. → 4C2H2 + 2КCl
при этом данное уравнение верно для 1,1-дихлорэтана и для 1,2-дихлорэтана:
Сакт.
3 C2H2
→ C6H6
28. Верно ли, что если при щелочном гидролизе 30 г сложного эфира
получается 34 г натриевой соли предельной одноосновной кислоты и 16 г
спирта, - то формула данного сложного эфира: HCOOCH3?
Да
Гидролиз эфира будет проходит согласно уравнению: RCOOR’ + NaOH → RCOONa + R’OH
Вычисляем количество вещества едкого натра:
m(NaOH) = (34 + 16) – 30 = 20 г
n(NaOH) = 20 / 40 = 0,5 моль
определяем молярную массу эфира и его молекулярную формулу:
из уравнения следует, что n(RCOOR’) = n(NaOH) = 0,5 моль, тогда
m(RCOOR’) = m/n = 30/0,5 = 60 г/моль
m (R + R’) = 60 – 12 – 32 = 16 г/моль
следовательно данными радикалами могут быть только атом водорода Н и метил CH3
29. Верно ли, что недавно было получено вещество, в котором атомы углерода
связаны между собой четырьмя связями: одной сигма-связью и тремя писвязями?
-Нет
π-связь и σ-связь – гипотетическая модель, разработанная Л. Полингом, и не может быть
найдена в природе. Согласно его концепции: максимальное число π-связей между двумя
атомами – два (лежат во взаимоперпендикулярных областях).
30. Будет ли подвергаться гидролизу хлорид железа (Ш) в метаноле?
Нет
Гидролиз – химическая реакция, где при взаимодействии вещества с водой происходит его
разложение с образованием новых соединений. Так как очищенный метиловый спирт (в
отличие от этилового) практически не содержит воду, то гидролиз в его атмосфере не
возможен.