2

Відділ освіти Тлумацької райдержадміністраціїІвано-Франківської області

Районний методичний кабінет

Розв’язування ускладнених розрахункових задач та задач олімпіадного типу

при підготовці дітей до І, ІІ та ІІІ етапівВсеукраїнської олімпіади з хімії

(методичні рекомендації, зразки та розв’язки задач)

За редакцією Гальчука Я.А.

Тлумач20113

Розв’язування ускладнених розрахункових задач та задач олімпіадного типу при підготовці дітей до І, ІІ та ІІІ етапів Всеукраїнської олімпіади з хімії (методичні рекомендації, зразки розв’язків задач,) ⁄ За ред. Я.А. Гальчук — Тлумач, 2011. – 68 с.

Автори: Я.А.Гальчук, Г.Д.Бойко, Я.Л.Гаврилаш, Н.П.Гальчук, Двояк Н.Б., О.В.Роговик, І.І.Шушваль.

Видання містить методичні рекомендації по проведенню уроків розв’язування розрахункових задач, типологію задач шкільного курсу, зразки розв’язків ускладнених розрахункових задач на узагальнюючих уроках в різних класах, задачі олімпіадного типу, які використовувалися на ІІ та ІІІ етапах Всеукраїнської олімпіади з хімії у різні роки та методичні рекомендації для проведення позакласної роботи при підготовці дітей до олімпіади. Для учителів хімії, учнів, які цікавляться хімією.

Рецензенти: Стрільчик А.К., методист кафедри природничо-математичних дисциплін Івано-Франківського ОІППО;Мельник О.О., доцент Прикарпатського університету

Відповідальна за випуск Тодорів Люба Данилівна, завідувач районного методичного кабінету відділу освіти

Коректор Дзьоба Г.В. , методист районного методичного кабінету відділу освіти

Затверджено радою методичного кабінету 1 березня 2011 року, протокол №2.

© Тлумацький РМК, 20114

З М І С Т

Вступ…………………......................................................................... 6Методика розв’язування розрахункових задач………………….. 7Факультативний курс по розвязуванню розрахункових задач ... 8Зразки уроків, факультативних занять розв’язування розрахункових задач підвищеної складності………………………14Розв’язування якісних задач……………………………………… 23Зразки розв’язування олімпіадних задач………………………….. 24Олімпіадні задачі для самостійного розв’язування………………51Приведення газів до нормальних умов (н. у.) (теоретичні відомості)…………………………………………………………….57Відомості про авторів………………………………………………..58Використана література……………………………………………...59

5

ВступІнтеграція України в європейський та світовий освітній простір

викликала необхідність переглянути деякі підходи до навчання учнів. Згідно з Національною доктриною розвитку освіти у XXI столітті, «головна мета української системи освіти — створити умови для розвитку самореалізації кожної особистості України, формування покоління, здатного вчитися протягом життя, створювати і розвивати цінності громадянського суспільства».

Одним із пріоритетів державної політики в розвитку освіти є подолання прірви між освітою та життям, компетентнісне ставлення особистості до життя. Основними структурними компонентами навчальної діяльності учнів є:

• мотиваційний — ставлення до навчання;• змістовий — відомі та нові знання, уміння,навички;• процесуальний — способи виконання діяльності на різних рівнях

складності.Щоб мати можливість знайти своє місце в житті, учень сучасної

школи повинен володіти певними якостями: гнучко адаптуватися в життєвих ситуаціях; самостійно і критично мислити; грамотно працювати з інформацією (вміти збирати потрібні

факти, аналізувати їх, висувати гіпотези для розв'язання проблем, робити необхідні узагальнення, зіставлення з аналогічними або альтернативними варіантами розв'язання, встановлювати статистичні закономірності, робити аргументовані висновки, використовувати їх для розв'язання нових проблем);

уміти самостійно працювати над розвитком особистого морального, інтелектуального, культурного рівня.

Однією з основних вимог сучасної школи є формування гнучкого, нестандартного мислення, притаманного творчій особистості. Одним із засобів для досягнення цього є розрахункові задачі.

Розрахункові задачі посідають особливе місце у вивченні хімії. Систематичне їх розв'язування сприяє свідомому засвоєнню хімічних знань, формуванню логічного мислення, розвитку розумових здібностей, навчає практично використовувати набуті теоретичні знання. Хімічні задачі сприяють формуванню системи конкретних уявлень, що

6

необхідно для осмисленого сприйняття теоретичного матеріалу. Задачі, що включають певні хімічні ситуації, стають стимулом до самостійної роботи учнів над навчальним матеріалом, а в процесі розв'язування задач виховується працелюбність, цілеспрямованість, почуття відповідальності, наполегливості у досягненні поставленої мети. Під час розв'язування задач реалізуються міжпредметні зв'язки з фізикою, математикою, біологією, екологією та іншими навчальними дисциплінами. Найтісніший зв'язок знань і дій є основою формування різних прийомів мислення.

Методика розв’язування розрахункових задачСистематичне розв'язування задач сприяє досягненню глибоких і

міцних знань, свідомих і стійких умінь, сприяє розвиткові логічного мислення учнів.

Завдання учителя — переконати учнів, що головне в розв'язуванні задач полягає не в тому, щоб визначити, до якого типу належить задача і за яким зразком її розв'язувати, а розв'язок з пошуком своїх підходів до задачі з різних позицій.

Ефективним є поетапне формування в учнів уміння розв'язувати розрахункові задачі. Воно полягає в тому, що спочатку розбирають зразок задачі, форму запису. Потім учні повторюють показані дії. Наступним кроком є закріплення виконаних дій шляхом розв'язування аналогічних задач та обернених до них. Пізніше, коли учні навчилися розв'язувати типові задачі, починають етап розвитку вмінь, який реалізується шляхом розв'язування складніших (на кілька дій), комбінованих задач, розв'язування задач кількома способами.

Спочатку виробляють в учнів уміння розв'язувати прості задачі (проста — задача, під час розв'язання якої актуалізується один елемент знань і один спосіб дій), потім складні (складна — задача, під час розв'язання якої актуалізується кілька елементів умінь та способів дій) і наступним етапом є розв’язування комбінованих (комбінована — задача, під час розв'язання якої актуалізуються кілька різних елементів знань і способів дій).

Як було сказано вище, слід намагатися розв'язок задачі подати декількома способами, враховуючи мислення дітей. Наприклад:

Залізну пластинку, яка важить 100 г, занурили в розчин мідного купоросу. Коли пластинка вкрилась міддю, її промили, висушили і знову зважили. Її вага дорівнювала 101,3 г. Обчисліть, яка маса міді осіла на пластинці.

7

І спосібЗа умовою: Δ m = 101,3 г-100г = 1,3гЗа рівнянням: Δ Мr = 64 г - 56 г = 8 г.Згідно з рівнянням реакції, якщо в реакцію вступає 1 моль Fе, то

маса пластинки збільшується на 8 г, записуємо:Згідно з умовою: υ(Fе) = υ (Сu) =0,1625 (моль), тоді m(Сu)= 0,1625 моль•64 г/моль = 10,4 г. ІІ спосібЗбільшення маси пластинки можна записати так:Якщо в результаті реакції на пластинці осідає 64 г міді, то маса

пластинки збільшується на 8 г:64 г (Сu) - на 8 г

х г (Сu) — на 1,3 г х = (64 г•1,3г): 8 г = 10,4г.

Відповідь: 10,4 г.

Факультативний курс по розв’язуванню розрахункових задач До кожної теми чинної програми для середньої загальноосвітньої

школи вказані типи розрахункових задач, але годин для їх розв'язування відведено обмаль. При можливості в школі потрібно проводити факультативний курс по розв’язуванні розрахункових задач.

Пропоновані розрахункові задачі для програми факультативного курсу диференціюються на рівні складності. Завдання, що включають перетворення органічних речовин та їх синтези, виходячи з простих речовин або з неорганічних і природних сполук, якісні задачі, дають змогу перевірити знання хімічних властивостей вивчених класів органічних і неорганічних сполук.

Складніші задачі вимагають творчого підходу, знань законів хімії, зв'язку теорії з практикою і важливі з точки зору свідомого, глибокого і міцного засвоєння основ хімії.

При розв'язування задач алгоритм дії може бути такий:1. Уважно прочитайте умову задачі та запишіть скорочено умову,

використовуючи при цьому загальновживані позначення величин.2. Проаналізуйте задачу та складіть хімічні рівняння, зробіть його

(їх) аналіз. Для цього:а). Зробіть відповідні позначення над і під формулами речовин.б). Осмисліть логічну послідовність дій та виберіть спосіб

розв'язування.

8

3. Виконайте розрахунки в тих одиницях вимірювання, які задані умовою задачі, використовуючи по можливості формули або пропорції. Обчислення проводьте з точністю до 0,01.

4. Запишіть повну відповідь.Розглянемо найбільш поширені типи розрахункових задач, якими

слід розпочинати заняття факультативу і зразки таких задач (без розв’язків) для самостійного розв’язування.

1. Обчислення масової частки елемента в складі речовини за її хімічною формулою

1. Скільки кальцій карбонату міститься у 200 г вапняку, що містить 5 % домішок?

2. Масова частка халькозину, формула якого Сu2S, у мідній руді — 6,25 %. Яку масу міді можна одержати з такої руди масою 25 т?

2. Обчислення числа атомів (молекул) у певній кількості речовини1. Обчисліть, скільки молекул води міститься в 5 моль цієї речовини.2. Скільки атомів міститься у фосфорі кількістю речовини 0,25 моль?3. Обчислення маси речовини за відомою кількістю і кількості

речовини за відомою масою1. Обчисліть молярну масу речовини А, якщо відомо, що 0,2 моль її

мають масу 24 г.2. При кімнатній температурі ртуть існує в рідкому стані, густина

ртуті — 13,6 г/см3. Обчисліть кількість речовини ртуті, якщо її об'єм — 25 см3.

4. Обчислення маси, об'єму та кількості речовини за рівнянням реакцій

Який об'єм водню виділився внаслідок взаємодії з кислотою суміші 0,65 г цинкових і 0,54 г магнієвих ошурок?

5. Обчислення, пов'язані з молярним об'ємом газів1. Обчисліть об'єм кисню (н. у). узятого в кількості 0,2 моль.2. Обчисліть масу азоту, об'єм якого дорівнює 8,96 л (н. у).3. Який об'єм водню потрібно взяти, щоб його маса дорівнювала масі

224 мл азоту?6. Обчислення, пов'язані з відносною густиною газів1. Густина деякого газу за воднем дорівнює 17. Обчисліть молярну

масу газу та його густину за киснем.2. Густина газу за повітрям дорівнює 1,52. Який об'єм займуть 10 г

цього газу (н. у)?3. За деяких умов густина пари сірки за повітрям дорівнює 8,83?

Скільки атомів Сульфуру в молекулі сірки за цих умов?9

7. Обчислення із застосуванням закону об'ємних відношень газів1. Змішали 5 л хлору і 2 л водню. Який об'єм хлору залишився після

реакції?2. Який об'єм повітря, об'ємна частка кисню в якому становить 21 %,

витратиться на спалювання бутану С4Н10 об'ємом 5 л?3. Суміш із 4 л водню і 5 л кисню вибухнула. Утворену газову суміш

привели до нормальних початкових умов, при цьому водяна пара конденсувалася. Обчисліть об'єм газу після реакції.

8. Обчислення за термохімічними рівняннями реакцій1. Яка кількість тепла виділиться внаслідок згоряння 500 г вугілля.

Термохімічне рівняння цієї реакції: С+О2=СО2; ∆Н= - 402кДж2. Унаслідок розкладу кальцій карбонату масою 25 г поглинулося 45

кДж тепла. Складіть термохімічне рівняння розкладу кальцій карбонату.9. Обчислення з використанням об'ємної частки газової суміші1. Визначте густину за воднем газової суміші, що складається з

аргону об'ємом 56 л і азоту об'ємом 28 л. Об'єми газів приведені до нормальних умов.

2. Підводники для дихання використовують «гелієве повітря» (суміш 1 об'єму кисню і 4 об'ємів гелію). Визначте відносну густину цієї суміші за повітрям і за воднем.

10. Обчислення з використанням понять, пов'язаних з розчинами1. Яку масу солі натрій хлориду необхідно взяти для приготування

300 г 10%-го розчину?2. До 120 г 15%-го розчину сульфатної кислоти додали 30 г води.

Обчисліть масову частку сульфатної кислоти в новоутвореному розчині.3. Хлороводень об'ємом 11,2 л розчинили в 73 мл води. Обчисліть

масову частку хлороводню в розчині.4. Амоніак, утворений у результаті взаємодії 112 л азоту з

надлишком водню (н. у), розчинили в 5 л води. Обчисліть масову частку амоній гідроксиду в утвореному розчині.5. Визначте маси розчинів з масовою часткою кислоти 10 і 90 %, які необ-хідні для приготування 160 г розчину з масовою часткою кислоти 30%.

11. Молярна концентрація розчину та розрахунки, пов'язані з нею1. Скільки натрій гідроксиду треба для приготування розчину

об'ємом 250 мл, молярна концентрація якого 0,3 моль/л?2. У розчині об'ємом 200 мл міститься натрій гідроксид масою 8 г.

Обчисліть молярну концентрацію цього розчину.3. У воді розчинили калій гідроксид масою 11,25 г. Об'єм розчину

довели до 200 мл. Визначте молярну концентрацію одержаного розчину.10

4. До води масою 200 г долили розчин 2 М КС1 об'ємом 40 мл (густина 1,09 г/мл). Визначте молярну концентрацію і масову частку КС1 у одержаному розчині, якщо його густина дорівнює 1,015 г/мл.

12. Виведення хімічної формули речовини за масовими частками елементів та співвідношеннями мас елементів, що входять до складу речовини

1. Масові частки Сульфуру й Оксигену в оксиді становить 40 і 60 %. Визначте формулу цього оксиду.

2. Масова частка Хлору у фосфор хлориді становить 77,5 %. Визначте формулу хлориду.

3. До складу речовини входить Купрум (66,6 %) і Сульфур (33,4 %). Знайдіть хімічну формулу сполуки.

13. Обчислення маси або об'єму продукту реакції за відомою масою або об'ємом вихідної речовини, що містить домішки

1. Визначте масову частку домішок у зразку кальцій карбіду, якщо з 200 г його було одержано 56 л ацетилену. (Виробничі втрати не враховувати.)

2. Скільки грамів осаду утвориться внаслідок пропускання крізь вапняну воду вуглекислого газу, що виділиться в результаті обробки розчином хлоридної кислоти 25 г натрій карбонату, що містить 10 % некарбонатних домішок?

14. Обчислення з використанням понять «масова та об'ємна частки» виходу продукту реакції

1. Під час нагрівання калій нітрату масою 30,3 г зібрали 3 л кисню Обчисліть об'ємну частку виходу.

2. Розрахуйте об'єм розчину 65%-ї нітратної кислоти (густина — 1391 кг/м3), який можна одержати з 1,5 т амоніаку, як вихід кислоти становить 72 % від теоретично можливого.

15. Обчислення за хімічним рівнянням, якщо одна з реагуючих речовин дана в надлишку

У таких задачах кількість продукту обчислюють за масою чи об'ємом речовини, яка в процесі реакції витрачається повністю, тобто за речовиною що перебуває у недостачі.

1. Обчисліть об'єм водню, що утвориться в результаті взаємодії цинку масою 13 г із сульфатною кислотою масою 20 г.

2. До 200 г 13,6%-го розчину цинк хлориду додали 20 г 10%-го розчину натрій гідроксиду. Яка маса цинк гідроксиду утворилась?

3. Унаслідок взаємодії розчину етанолу об'ємом 200 мл (густина 0,8 г/см3, масова частка спирту 96 %) і оцтової кислоти масою 120 г

11

утворився естер. Обчисліть масу естеру, якщо масова частка практичного виходу становить 95%.

16. Знаходження молекулярної формули органічної сполукиВивести формулу — це встановити якісний і кількісний склад

речовини.1. Виведіть формулу газоподібної речовини, у якій масова частка

Карбону дорівнює 0,83, масова частка Гідрогену — 0,17, а густина речовини за воднем — 29.

2. 13 г ацетиленового вуглеводню займає об'єм 11,2л (н. у). Визначте його формулу, якщо масова частка Карбону в ньому становить 85,7 %.

3. Унаслідок спалювання органічної речовини масою 60 г утворилось 44,8 л вуглекислого газу (н. у.) і 36 г пари. Об'єм, що займає пара цієї речовини за температури 30 °С і тиску 90 кПа, становить 55,95 л. Визначте молекулярну формулу.

4. У результаті нагрівання насиченого одноатомного спирту масою 12 г з концентрованою сульфатною кислотою утворився алкен масою 12 г. Вихід продукту становить 75 %. Визначте формулу спирту.

17. Розрахунки, пов'язані з використанням універсального рівняння стану газу

1. Який об'єм займе амоніак за температури 20 °С і тиску 250 кПа масою 51 г?

2. Визначте відносну молекулярну масу кисневмісної речовини, якщо її пара об'ємом 500 мл за температури 87 °С і тиску 94,7 кПа має масу 0,735 г.

18. Розв'язування задач за рівняннями хімічних реакцій між розчином солі й металом

1. Мідний провід масою 40 г витримали в розчині меркурій (ІІ) нітрату, маса його збільшилась до 45,48 г. Після цього провід нагріли до постійної маси без доступу повітря. Обчисліть масу проводу наприкінці хімічних реакцій.

2. У 500 мл розчину купрум (ІІ) сульфату опустили залізну пластинку масою 50 г. Через деякий час маса пластинки збільшилась на 4 %. Визначте масу міді, що виділилась. і молярну концентрацію розчину ферум (ІІ) сульфату.

3. У розчин, що містить 2,24 г двовалентного металу у вигляді суль-фату, занурили цинкову пластинку. Після повного виділення металу маса пластинки збільшилась на 0,94 г. Визначте метал.

19. Задачі на встановлення кількісного складу сумішей

12

1. Через розчин, що містить 170 г натрій флуориду та натрій іодиду, пропустили надлишок хлору. При цьому виділилось 12,7 г іоду. Визначте масові частки солей Натрію у суміші.

2. Маємо суміш фенолу й етанолу. До однієї половини суміші додали надлишок металічного натрію, одержавши водень об'ємом 672 мл (н. у.), до другої половини — надлишок розчину брому. При цьому утворився осад масою 6,62 г. Визначте масові частки фенолу й етанолу в суміші.

3. Після обробки хлоридною кислотою 9,92 г суміші карбідів Кальцію й Алюмінію утворилось 4,48 л суміші метану й ацетилену (н. у.) Визначте кількісний склад суміші.

4. Для гідрування 19,2 г суміші мурашиного та оцтового альдегідів використали 56 л (н. у.) газової суміші, що містить водень та карбон діоксид і має густину за повітрям 1,2276. Визначте масову частку (%) мурашиного альдегіду в суміші.

5. Суміш метану й етилену об'ємом 400 мл (н. у) знебарвила бромну воду масою 40 г з масовою часткою Брому 3,2 %. Визначте об'ємну частку етилену в суміші.

20. Задачі на електроліз розплавів і розчинів солей1. Електричний струм пропустили через 200 г розчину натрій

хлориду з масовою часткою солі 40 %. За час електролізу на аноді виділилось 10 л газу (н. у). Визначте масові частки речовин (%), що міститимуться в утвореному розчині.

2. Через 1 л розчину натрій гідроксиду (ρ = 1,219 г/см3) з масовою часткою лугу 20 % пропустили електричний струм, поки масова частка лугу не збільшилась в 1,4 раза. Обчисліть маси речовин, які виділились на електродах.

3. Електричний струм силою 6 А пропустіть через водний розчин сульфатної кислоти протягом 1,5 год. Обчисліть масу води, що розклалася, та об'єми кисню та водню (н. у), що виділились.

21. Експериментальні задачі та приклади синтезів — перетворень

1. У шести пробірках без етикеток містяться такі речовини: калій гідроксид, барій хлорид, фосфор(V) оксид, барій оксид та силіцій (IV) оксид. Визначте вміст кожної пробірки, використовуючи воду, сульфатну кислоту і розчин лакмусу. Опишіть хід виконання роботи і складіть рівняння реакцій.

2. У посудині міститься суміш магній карбонату, барій сульфату і натрій хлориду. Виділіть із суміші кожну речовину в чистому стані.

13

3. Розділіть суміш газів, що складається з амоніаку, ацетилену й азоту, на компоненти. (Підказка: використайте сульфатну кислоту, натрій гідроксид, амоніаковий розчин солі Аргентуму та хлоридну кислоту.)

4. Як хімічним способом із суміші міді, заліза, цинку і срібла виділити індивідуальні речовини в чистому стані? Складіть рівняння реакцій.

5. У трьох пробірках без етикеток містяться рідини: хлоридна кислота, мурашина кислота й ацетальдегід. Як хімічним способом встановити вміст кожної пробірки.

6. Речовина А енергійно взаємодіє з водою з виділенням газу В. здатного вибухати. Речовина А може реагувати з речовиною Г. При цьому утворюється речовина С, без якої людина не може обходитися у своєму щоденному раціоні. Визначте згадані речовини. Складіть рівняння реакцій.

7. У результаті сильного нагрівання суміші двох безбарвних газів (по 2,24 л кожного) утворюється 4,48 л газоподібного продукту, який швидко окиснюється на повітрі і бурий газ. Унаслідок розчинення бурого газу у воді у присутності одного з вихідних газів утворюється 100 г розчину кислоти. Що це за кислота та якою є її масова частка? (Об'єми газів виміряні за н. у.).

При розв’язуванні задач ступінь їх ускладнення має бути поступовим, від найпростіших до все більш складних.

Зразки уроків (факультативних занять) розв’язування розрахункових задач підвищеної складності

ТЕМА: Розв’язування розрахункових задач підвищеної складності за курс хімії 9 класу (в залежності від рівня підготовки учнів можна розбити цей матеріал на два уроки).

Мета: розібрати методику розв'язування задач підвищеної складності, показати практичне значення цих задач; виявити можливості використання математичних методів для розв'язання хімічних задач.

Обладнання та матеріали: таблиця Менделєєва, калькулятори, підручники.

Базові поняття і терміни уроків:найпростіша формула, істинна формула, відносна густина газів.План уроків:1. Організаційний етап - 1-2 хв.

14

2. Перевірка домашнього завдання – 8-10 хв. 3. Пояснення розв'язування задач підвищеної складності - 10-12 хв.4. Розв'язування задач - 10-15 хв.5.Домашнє завдання - 3-5 хв.6. Додадкові задачі (по можливості)СТРУКТУРА ТА ЗМІСТ УРОКУПеревірка домашнього завданняДомашнім завданням були запропоновані задачі. Поки учні біля

дошки пишуть їх розв’язки, клас виконує самостійну роботу:І варіант1. Хімічні властивості основ2. Добування солейІІ варіант1. Хімічні властивості кислот2. Добування оксидівПояснення розв’язування задачПояснення до розв'язання задач підвищеної складності подано у

підручнику, причому слід звернути увагу учнів на основні поняття, які використовуються при розв’язуванні задач. Ці поняття висвітлені у підручнику, але вони можуть викликати складності у розумінні учнів.

1. Газ, добутий унаслідок дії розведеної хлоридної кислоти на кристалічний ферум (ІІ) сульфід, пропустили крізь розчин алюміній хлориду. Маса осаду становила 1,56 г. Визначте масу алюміній хлориду в розчині.

Варіант розв’язку:FеS+2НС1=FеС12+Н2S (1)3H2S+2А1С13=А12S3+6НС1 (2)У результаті гідролізу А12S3 утворюється осад А1(ОН)3:А12S3+6НОН=2А1(ОН)3↓+3Н2S. (3)Кількість речовини А1(ОН)3:ν=m / М;v(Аl(ОН)3) = 1,56 г: 78 г/моль = 0,2 моль.З рівняння (3) та (2):v (А1(ОН)3):v(Al2S3): vАlСl3) = 2:1:2=0,2:0,1 :0,2.v(А1С13)= 0,2 моль;т (АlСl3) = 0,2 моль • 133,5 г/моль = 26,7 г.Відповідь: m(А1С13)= 26,7г.2. Суміш водню з киснем об'ємом 40 мл спалили в евдіометрі. Суміш

газів, що утворилися, не горить і займає об'єм 28 мл. Визначте склад 15

вихідної та добутої суміші за умови, що вода перебуває в паруватому стані, а всі об'єми виміряно за однакових умов.

Варіант розв’язку: 2Н2 + О2 = 2Н2О.Зміна об'єму до та після реакції становить 40 мл -28 мл = 12 мл.Це відповідає зміні кількості речовин до та після реакції: 2+1-2=1

(моль).Якщо утворена суміш не горить, то в надлишку був кисень.Тобто об'єм вихідної суміші складається з: V(Н2)=2•12мл=24мл, V(О2)прореаг =1. 12 мл = 12 мл. V (О2)залишився = V сум – V(Н2) – V(О2)прореаг= 40 мл – 36 мл = 4 мл. Об'єм добутої суміші становить:V(Н2О) = 2 • 12 = 24 (мл), V(О2) = 4 мл. Відповідь: вихідна суміш: V(Н2) = 24 мл,V(О2) = 16 мл; добута суміш: V(Н2О) = 24 мл, V(О2) = 4 мл.3. Яку масу манган(ІV) оксиду і яку масу розчину хлоридної кислоти з

масовою часткою гідроген хлориду 3,65 % потрібно взяти для добуван-ня хлору, що може витіснити з розчину калій йодиду йод масою 25,4г?

Варіант розв’язку:МnО2+4НС1=МnСl2+Сl2+Н2О; (1)Сl2+ 2KI = I2 + 2KCl (2)Кількість речовини йоду:v(І2) = т: М = 25,4 г: 127 г/моль = 0,2 моль. З рівняння (2):v(I2): v(Сl2) = 1:1 = 0,2:0,2.З рівняння (1):v (Сl2): v(МnО2): v(HC1) = 1:1:4 = 0,2:0,2:0,8.Звідси:т (МnО2) =v. М= 0,2 моль • 87 г/моль = 17,4 г.т (НС1) = 0,8 моль • 36,5 г/моль = 29,2 г.Визначимо масу розчину хлоридної кислоти:w = mреч : mрозч; mрозч (HC1) = mреч • w = 29,2 г: 0,0365 = 800 г. Відповідь: m (МnО2)= 17,4г; mрозч(НС1) = 800г.Закріплення нового матеріалу (самостійне розв’язування задач) 1. Газ, добутий унаслідок дії розведеної хлоридної кислоти на

кристалічний ферум(ІІІ) сульфід, пропустили крізь розчин цинк хлориду. Маса осаду становила 3,46 г. Визначте масу цинк хлориду в розчині.

2. Суміш водню з киснем об'ємом 60 мл спалили в евдіометрі. Суміш газів, що утворилися, не горить і займає об'єм 42 мл. Визначте склад

16

вихідної та добутої суміші за умови, що вода перебуває в газоподібному стані, а всі об'єми виміряно за однакових умов.

3. Яку масу манган (ІV) оксиду і яку масу розчину бромідної кислоти з масовою часткою гідроген броміду 7,45 % потрібно взяти для добуван-ня брому, що може витіснити з розчину калій йодиду йод масою 35,2 г?

Домашнє завдання:1. Внаслідок повного розкладу суміші кобальт (ІІ) нітрату та

меркурій (ІІ) нітрату кількістю речовини 0,4 моль утворився твердий залишок масою 70,2 г. Визначте масу кожного нітрату у вихідній суміші.

Додаткові задачі1. Газ, добутий унаслідок дії розведеної бромідної кислоти на

кристалічний ферум (ІІІ) сульфід, пропустили крізь розчин алюміній броміду. Маса осаду становила 3,56 г. Визначте масу алюміній броміду в розчині.

2. Суміш водню з киснем об'ємом 80 мл спалили в евдіометрі. Суміш газів, що утворилися, не горить і займає об'єм 56 мл. Визначте склад вихідної та добутої суміші за умови, що вода перебуває в газоподібному стані, а всі об'єми виміряно за однакових умов.

3. Яку масу манган(ІV) оксиду і яку масу розчину флуоридної кислоти з масовою часткою гідроген флуориду 4,75 % потрібно взяти для добування флуору, що може витіснити з розчину калій йодиду йод масою 20,2г?

ТЕМА: Розв’язування розрахункових задач підвищеної складності за курс хімії 10 класу (в залежності від рівня підготовки учнів можна розбити цей матеріал на два уроки).

Мета: розібрати методику розв'язування задач підвищеної складності, показати практичне значення цих задач; виявити можливості використання математичних методів для розв'язання хімічних задач.

Обладнання та матеріали: таблиця Менделєєва, підручники з хімії, калькулятори.

Базові поняття і терміни уроків:найпростіша формула, істинна формула, відносна густина газів.План уроків:1. Організаційний етап - 1-2 хв.2. Перевірка домашнього завдання – 8-10 хв. 3. Пояснення розв'язування задач підвищеної складності - 10-12 хв.4. Розв'язування задач - 10-15 хв.

17

5.Домашнє завдання - 3-5 хв.6. Додадкові задачі (по можливості)СТРУКТУРА ТА ЗМІСТ УРОКУПеревірка домашнього завданняДомашнім завданням були запропоновані задачі. Поки учні біля

дошки пишуть їх розв’язок, клас виконує самостійну роботу:І варіант1. Хімічні властивості сірки2. Добування нітратної кислоти (хімізм)ІІ варіант1. Хімічні властивості фосфору2. Добування сульфатної кислоти (хімізм)Пояснення розв’язування задачПояснення до розв'язування задач підвищеної складності подано у

підручнику, причому слід звернути увагу учнів на основні поняття, які використовуються при розв’язуванні задач. Ці поняття висвітлені у підручнику, але вони можуть викликати складності у розумінні учнів.

1. Суміш амоніаку, кисню, азоту і вуглекислого газу займала об'єм 15л. Після спалювання без каталізатора при температурі, меншій від 2000 °С, і приведення до н. у. суміш не містила кисню, а її об'єм зменшився на 5,6 л. При пропусканні вихідної суміші того самого об'єму крізь вапняну воду отримали осад масою 20 г. Визначте об'єми газів у вихідній суміші. Всі об'єми виміряно за однакових умов.

Розв'язування СО2+ Са(ОН)2 = СаСО3 ↓ = Н2ОКількість речовини вуглекислого газу: у=т:М;v (СаСО3) = 20 г: 100 г/моль = 0,2 моль;v (СО2): v(СаСО3) = 1:1 = 0,2 :0,2;v(СО2)= 0,2 моль;V=v.Vт;V(СО2) = 2,24 л/моль • 0,2 моль = 4,48 л.Азот з киснем реагують при температурі близько 3 000 °С. При

температурі, меншій від 2000 °С, і без каталізатора, згоряє амоніак:4NH3 + 3О2 = 2N2+6Н2О. (1)Після приведення продуктів реакції до н. у. в газовій фракції

залишається N2 .Зменшення кількості речовин газів до і після реакції становить: Δv = 4+3-2 = 5 (моль), що відповідає зменшенню об'єму на 5,6 л; Δv = 5 моль; ΔV = 5,6л.

18

Значить, на один моль припадає 1,12л:5,6:5= 1,12(л).З рівняння (1):Vдо реакції (NН3) = 4 .1,12 л = 4,48л. Оскільки весь кисень згорів, то з рівняння (1);V(O2) = 3 . 1,12л = 3,36л; Vсум = V(NН3) + V(O2) + V(СО2) + V(N2); V до реакції (N2 ) = 15л - V(СО2) - V(O2) – V(NН3) = = 15 л - 4,48 л - 3,36л - 4,48 л = 2,68л. Відповідь: V(СO2)= 4,48л; V(O2) = 3,36л; V(NH3) = 4,48 л; V (N2) = 2,68л.2. У розчин, що містить 10,35 г йонів металу, занурили цинкову

пластинку масою 50 г. Після повного виділення металу на пластинці її маса збільшилась на 14,2 %. Визначте метал.

Розв'язуванняПісля Цинку в електрохімічному ряді напруг розміщуються одно-,

дво-, і тривалентні метали. Можливі реакції:2Ме+1 + Zn0 = 2Мeо+Zn+2; (1) Ме+2 + Zn° = Ме° + Zn+2; (2) 2Me+3 +3Zn0 = 2Me0 + 3Zn+2. (3) Збільшення маси пластинки після реакції:Δm = 50г . 14,2 / 100 = 7,1 г; Δт = m(Ме), що осів на пластинці, - т (Zn), що прореагував;Δm = m(Ме)-m(Zn) = 7,1г. (4) З рівняння (1) для одновалентного металу:v(Ме): v(Zn) =2:1; v (Ме) = 10,35 : Ar(Ме); v(Zn) = 10,35:2Ar(Ме);m(Zn) = v . Ar(Zn); m(Zn) = 10,35 . 65 / 2Ar(Ме);З рівняння (4):10,35-(10,35-65/2Ar(Ме)) = 7,1;Ar(Мe) = 103,5.Одновалентного металу з такою відносною атомною масою немає.З рівняння (2) для двовалентного металу:v(Ме):v(Zn)= 1:1; v (Ме) = 10,35 : Ar(Ме) = v(Zn);m(Zn) = 10,35 . 65/Ar(Ме).Підставляємо в рівняння (4);10,35 - (10,35 • 65 / Аr (Мe)) = 7,1;Ar(Мe) = 207; Ar(Рb) = 207. З рівняння (3): Ar(Ме) = 310,5. Металу з такою відносною атомною

масою немає.19

В і д п о в і д ь: у розчині були йони Плюмбуму.3. Крізь 1 М розчин ортофосфатної кислоти об'ємом 500 мл про-

пустили гази, добуті при термічному розкладі суміші амоній сульфату (масова частка 0,4975) і амоній нітрату (масова частка 0,5025) масою 79,6 г. Визначте склад і масу добутих солей.

Розв'язування (NH4)2SO4 = 2NН3 + Н2SO4; (1) NH4NО3 = N2О + 2Н2О. (2)Нітроген (І) оксид не реагує ні з водою, ні з кислотами, ні з лугами.З ортофосфатною кислотою реагує амоніак. Кількість речовини (NH4)2SO4:wреч = mреч : mсум; mреч = w . mсум; т ((NН4)2SO4) = 0,4975 • 79,6 = 39,6 г; v = m : M; v((NH4)2SO4) = 39,6 г:132г/ моль =0,3 моль. З рівняння (1): v ((NН4)2SO4: v (NН3) = 1: 2 = 0,3 : 0,6; v(NH3) = 0,6 моль.Кількість речовини ортофосфатної кислоти в розчині:C = v:V; v = CV ;v(Н3РО4) = 1 моль /л . 0,5 л = 0,5 моль. NH3 реагує з Н3РО4 у співвідношенні:v (NH3) : v(Н3РО4) = 0,6 :0,5 = 6 : 5.Це відповідає рівнянню: 6NН3 + 5Н3РО4 = (NН4)2НРО4+4NН4Н2РО4. Звідси: v((NН4)2НРО4) = 0,1 моль; v(NН4Н2РО4) = 0,4 моль; m ((NН4)2РO4) =0,1 моль .132 г/моль = 13,2г; m(NH4H2РО4) = 0,4 моль • 115 г/моль = 46 г. Відповідь: m ((NН4)2РO4) = 13,2г; m(NH4H2РО4) = 46г.4. Унаслідок обробки водою суміші гідриду і фосфіду лужного

металу (їх масові частки рівні), утворилася газова суміш з густиною за Неоном 0,44. Встановіть, йони якого металу входили до складу сполук.

Розв'язування Позначимо невідомий метал «Ме»:МеН + Н2О = МеОН + Н2; (1)Ме3Р + ЗН2О = 3МеОН + РН3; (2)wреч = mреч : mсум.

20

З умови задачі:w (МеН) = (т (МеН): (т (МеН) + т (Ме3P));w (Ме3P) = т (Ме3Р): (т (МеН) + т (Ме3P)); w(МеН) = w(Ме3Р), звідси: т (МеН) = т (Ме3Р).Відносна густина водню і фосфіну за Неоном:DNe(H2) = 2: 20 = 0,1; DNe(РН3) = 34:20 = 1,7За правилом діагоналей визначимо відношення відносних густин

водню і фосфіну: Н2 0,1 1,26 0,44 РН3 1,7 0,34Співвідношення часток РН3 і Н2 відповідно співвідношенню

кількості речовин Ме3Р і МеН .З рівняння (1):v(Ме3Р) :v (МеН) = v (РН3): v(H2) = 0,34 : 1,26 = 1 : 3,7. Підставимо кількості речовин у рівняння (2);m(МеН) = m(Ме3Р); 3,7(Ar(Ме) +1) = 3Ar(Ме)+31; Ar(Ме) = 39;Ar(К) = 39.В і д п о в і д ь: до складу речовин входили йони Калію.5. Водний розчин, що містить йони двовалентного металу,

розділили на дві рівні частини. В першу частину розчину опустили залізну пластинку, у другу — кадмієву. Весь метал осів на пластинках, При цьому маса залізної пластинки збільшилася на 0,2 г, а кадмієвої зменшилася на 1,2 г; Визначте, йони якого металу були в розчині.

Розв'язуванняFe° + Мe+2 = Fе+2 + Ме°. (1) Якщо маса пластинки збільшилася, то:Сd° + Ме+2 = Сd+2 + Ме0; (2) Δm = m(Мe) - m(Fe+2) = 0,2. (3) осів перейшов у розчинЯкщо маса пластинки зменшилася, то:Δm = m(Сd+2) - m(Ме) = 1,2, (4) перейшов у розчин осів тобто Ar(Fе) < Ar(Ме) < Ar(Сd). Це можуть бути: Со, Ni, Сu, Аg.

Приймемо: т (Ме) = х г, v(Ме) = х : Ar(Ме). З рівняння (1);v(Fе) : v(Ме) = 1:1;v(Fе)=х : Аr(Me); m(Fе):=:56х : Ar(Ме);

21

З рівняння (3);х-(56х : Аr(Ме)) = 0,2; (1-56) : Ar(Ме))х = 0,2. (5) Позначимо 56 : Аr(Ме) = у. (6) Тоді рівняння (5) матиме вигляд:х(1-y) = 0,2; х = 0,2 : (1-у). З рівняння (2);v(Сd) : v(Ме) = 1 : 1; ν (Сd) = х: Ar(Me); m(Cd) = 112x : Ar(Me). З рівняння (4);(112х : Аr(Ме)) - х = 1,2; (112 : Ar(Me))- 1)x = 1,2. (7)Підставимо значення «у» у рівняння (7);(2у-1)x = 1.2. (8)Підставимо значення «х» у рівняння (8):(2у-1)0,2 : (1-у) = 1,2. у= 7/8. Підставимо в рівняння (6):7/8=56 : Ar(Ме);Ar(Ме)=64.В і д п о в і д ь: Аr (Сu) = 64; у розчині були йони Сu2+.Закріплення матеріалу (самостійне розв’язування задач)1. Водний розчин, що містить йони двовалентного металу, розділили

на дві рівні частини. В першу частину розчину опустили залізну пластинку, у другу — кадмієву. Весь метал осів на пластинках, При цьому маса залізної пластинки збільшилася на 0,4 г, а кадмієвої зменшилася на 2,4 г; Визначте, йони якого металу були в розчині.

2. Суміш амоніаку, кисню, азоту і вуглекислого газу займала об'єм 30л. Після спалювання без каталізатора при температурі, меншій від 2000 °С, і приведення до н. у. суміш не містила кисню, а її об'єм зменшився на 11,2 л. При пропусканні вихідної суміші того самого об'єму крізь вапняну воду отримали осад масою 40 г. Визначте об'єми газів у вихідній суміші. Всі об'єми виміряно за однакових умов.

Домашнє завданняУнаслідок обробки водою суміші гідриду і фосфіду лужного металу

(їх масові частки рівні), утворилася газова суміш з густиною за Неоном 0,44. Встановіть, йони якого металу входили до складу сполук.

Додаткові задачі1. У розчин, що містить 10,35 г йонів металу, занурили цинкову

пластинку масою 50 г. Після повного виділення металу на пластинці її маса збільшилась на 14,2 %. Визначте метал.

22

2. Крізь 1 М розчин ортофосфатної кислоти об'ємом 500 мл про-пустили гази, добуті при термічному розкладі суміші амоній сульфату (масова частка 0,4975) і амоній нітрату (масова частка 0,5025) масою 79,6 г. Визначте склад і масу добутих солей.

3. Суміш амоніаку, кисню, азоту і вуглекислого газу займала об'єм 45л. Після спалювання без каталізатора при температурі, меншій від 2000 °С, і приведення до н. у. суміш не містила кисню, а її об'єм зменшився на 16,8 л. При пропусканні вихідної суміші того самого об'єму крізь вапняну воду отримали осад масою 60 г. Визначте об'єми газів у вихідній суміші. Всі об'єми виміряно за однакових умов.

Розвязування якісних задачЯкісні задачі сприяють формуванню наукового світогляду учнів,

виробленню навичок практичної реалізації певних проектів. Вони дають можливість учням навчитися самостійно передбачати хід події та відповідно до цього здійснювати вибір того чи іншого шляху розв'язання проблеми, проводити дослідження і створювати умови для отримання найбільш ефективних результатів.

Але, як правило, їм приділяють недостатньо уваги, а тому цей тип завдань викликає в учнів труднощі. При проведенні факультативних занять, гурткової роботи їм слід приділяти значно більше уваги.

Для того щоб при розв'язуванні таких задач не виникали труднощі, необхідно:

1. Знати фізичні властивості та характерні зовнішні ознаки простих і складних речовин.

2. Уміти визначити за заданою умовою клас речовини та запропонувати її хімічні властивості.

3. Знати якісні та основні хімічні реакції, що характеризують катіони, аніони, що містяться в розчині.

4. Знати індикаторні реакції на різні середовища розчину та можливі кольорові переходи для речовин, що мають забарвлення гідратованого йона.

5. Уміти орієнтуватися в таблиці Д. І. Менделєєва, ряді електрохімічної активності та таблиці розчинності, передбачати властивості речовин на основі періодичного закону, розуміти різницю між малорозчинними та нерозчинними речовинами.

6. Знати стандартні та специфічні способи добування основних класів сполук органічної та неорганічної хімії.

23

7. Володіти поняттями «ступінь окиснення», «окисник», «відновник» та розуміти, які зміни відбуваються під час ОВР.

8. Уміти користуватися методом електронного (електронно-йонного) балансу в процесі підбору коефіцієнтів в ОВР.

9. Знати основні положення теорії електролітичної дисоціації (ТЕД), розуміти суть процесів, які відбуваються в розчині, орієнтуватися в поняттях «електроліт» (сильний і слабкий) та «неелектроліт». Знати умови повного протікання хімічних процесів у розчині.

10. Розуміти хімічну суть генетичного зв'язку між різними класами речовин, уміти прогнозувати послідовність реакцій, що дозволяють ілюструвати генетичний зв'язок та взаємоперетворення різних класів сполук органічної та неорганічної хімії.

Можна виділити такі типи якісних задач:1. Синтетичні задачі на добування (практичне або теоретичне) однієї

чи кількох речовин із записом відповідних рівнянь реакції:• на добування (синтез) речовин;• на перетворення речовин одна на одну;• складання рівнянь послідовних реакцій хімічних перетворень, що

протікають у розчині;• прогнозування багатостадійного синтезу органічних і неорганічних

речовин за заданими вихідними речовинами;• складання та розв'язування рівнянь ОВР, що протікають при різних

умовах;• з'ясовування можливості протікання реакцій між речовинами;• на приготування розчинів різних концентрацій.2. Аналітичні задачі на аналіз складу суміші чи індивідуальних

речовин з відповідними коментарями на основі хімічних і фізичних властивостей речовин:

• на розпізнавання речовин за властивостями;• на доведення якісного складу речовини;• виділення компонентів суміші у чистому вигляді або визначення

домішок у зразку;• проблемні питання, що досліджують фізичні та хімічні властивості

речовин;• ідентифікація речовин або розділення суміші на основі фізичних і

хімічних властивостей.

Зразки розв’язування олімпіадних задачНайбільш цікаві але і найскладніші для розуміння школярів є задачі

24

олімпіадного рівня. Більшість таких задач вимагають не лише ґрунтовного знання основних законів і теорій, хімічних властивостей вовчених класів речовин, але вимагають від учнів нестандартного мислення, тому, що кожна з них має якусь «ізюминку», часто рівняння, використані в задачі виходять за межі шкільного курсу хімії.

Пропонуємо вашій увазі наші варіанти розв’язку таких задач, які використовувалися у різні роки на ІІ і ІІІ етапах Всеукраїнської олімпіади у м. Івано-Франківську в різних класах. Ми не вказуємо клас, для якого задачі пропонувалися, тому що відповідно до діючої програми з хімії тепер такого типу завдання можуть бути на ІІ, ІІІ етапах Всеукраїнської олімпіади в будь-якому класі, починаючи від восьмого.

Ми не є авторами більшості задач, а лише пропонуємо власні варіанти їх розв’язку. До кожної із запропонованих задач можливі інші варіанти розв’язку. Будемо вдячні нашим колегам-учителям, учням, які запропонують свої варіанти розв’язків. Ваші варіанти розв’язків будуть враховані при випуску ІІ частини посібника (дані про авторів з їх адресою є в кінці посібника).

1. В результаті прожарювання зеленого порошку масою 36,2 г одержали 15 г темно-зеленого безводного осаду, 17,6 г газу, який при пропусканні через вапняну воду спричинює її помутніння і 4,48 л водяної пари. Встановити формулу вихідної речовини (2005-06 н.р., Гальчук Я.А.)

Авторський варіант розв’язку: Наявність вуглекислого газу серед продуктів розкладу (він

спричинює помутніння вапняної води) говорить про те, що вихідна речовина – карбонат. Зелений колір серед карбонатів мають купрум (ІІ) гідроксокарбонат, ніколу карбонат та гідрокарбонат. При термічному розкладі утворюється темно-зеленого кольору ніколу оксид (купрум (ІІ) оксид – чорного кольору). Наявність у продуктах розкладу водяної пари говорить про те, що вихідною речовиною був нікол гідрокарбонат.

За продуктами розкладу ми зробили висновок, що до складу вихідної речовини входить нікол, оксиген, гідроген та карбон. Визначаємо масу утвореної води: m(Н2О) = V(Н2О)хМ(Н2О)/Vm; М(Н2О)= 18г/моль; m(Н2О)=4,48 л х 18 г/моль : 22,4 л/моль = 3,6 г.

Згідно з законом збереження маси: m(речовини) = m(NiO) + m(СО2) + m(Н2О): 36,2г = 15г + 17,6г + 3,6г; 36,2г = 36,2г.

25

Визначаємо масу ніколу в 15г NіО: М(NіО) = 73 г/моль; m(Nі) = 15х59:73 = 12,12 г. Аналогічно визначаємо масу карбону в СО2 та гідрогену в Н2О:

М(СО2) = 44 г/моль, m(С) = 17,6г х 12г : 44г = 4,8г . m(Н) = 3,6г х 2г : 18г = 0,4г.Масу оксигену визначаємо за різницею між масою речовини та

сумою мас гідрогену, ніколу та карбону: m(О) = 36,2 – (0,4 + 12,12 + 4,8) = 18,88 (г).

Використовуючи формулу ν = m:М, знаходимо відношення атомів ніколу, карбону, гідрогену та оксигену в речовині: n(Nі) : n(С) : n(Н) : n(О) = 12,12/59 : 4,8/12 : 0,4/1 : 18,88 : 16 = 0,2 : 0,4 : 0,4 : 1,2 = 1 : 2 : 2 : 6. Отже формула речовини NіН2С2О6 або Nі(НСО3)2.

2. Деякий мінерал містить 20, 14 % Феруму, 11,51% Сульфуру, 63,31% Оксигену та Гідроген. Визначте його формулу. Де використовують цю речовину? (2006-07 н.р., Шушваль І.І.)

Авторський варіант розв’язку:Дано: ω(Fe) = 20,14 % ω(Н) = 100 – (20,14 + 11,51 + 63,31) = 5,04 (%) ω(S) = 11,51 а : б : в : г = (20,14:56) : (11,51:32) : (63,31:16) : ω(О) = 63,31 (5,04:1) = 0,36 : 0,36 : 3,96 : 5,04 = 1 : 1 : 11 : 14, ________________________ отже загальна формула сполуки – FеSО11Н14.FеаSбОвНг – ? Якщо це мінерал, то скоріше всього – кристалогідрат, тобто містить в своєму складі кристалізаційну воду.В складі сполуки міститься 14 атомів Гідрогену, отже можна

припустити, що до складу молекули мінералу входить 7 молекул води. В такому випадку одержимо сполуку: FеSО4·7Н2О (ферум (ІІ) сульфат семиводний (гідрат) або залізний купорос).

3. При розчиненні у хлоридній кислоті солі двовалентного металу масою 38,8 г виділяється газ з неприємним запахом. При пропусканні якого крізь розчин купрум (ІІ) сульфату випадає чорний осад. При спалюванні в надлишку повітря такої самої наважки вихідної солі утворюється оксид, розчинний у лугах, і виділяється газ, розчинний у воді з утворенням кислоти, що може знебарвити бром масою 64 г. Визначити склад вихідної суміші. (2006-07 н.р., Гальчук Н.П.)

Авторський варіант розвязку:26

Дано: m (MeS) = 38,8 г 1) Виходячи з умови задачі можна припустити, m( Br2) = 64 г що дана сіль – сульфід, а газ з неприємним ________________ запахом – сірководень:МеКз - ? МеS + 2HCl = MeCl2 + H2S ↑.2) Сірководень з розчином купрум (ІІ) сульфату дає

осад купрум (ІІ) сульфіду чорного кольору: Н2S + CuSO4 = CuS↓ + H2SO4. чорний3) При спалюванні сульфідів утворюються оксид металу та сульфур

(ІV) оксид: 2МеS + 3О2 = 2МеО + 2SО2↑.4) Якщо метал амфотерний, то його оксид реагує з лугом: МеО + КОН → КНМеО2 або МеО + 2КОН → К2МеО2 + Н2О або МеО +Н2О + 2КОН → К2[ Ме(ОН)4] - в залежності від умов (за

умовою задачі метал двовалентний).5) Сульфур (ІV) оксид, або сульфітна кислота в водному розчині

знебарвлюють бром: SO2 + 2H2O + Br2 = H2SO4 + 2HBr або H2SO3 + H2O + Br2 = H2SO4 + 2HBr.6) Складаємо схему переходу від МеS до Н2SО4, включаючи бром

(за умовою задачі дано його масу): 38,8 г 82 г

МеS → SO2 → H2SO4 → Br2 (а + 32)г/моль 160 (г/моль)

за пропорцією знаходимо атомна масу шуканого металу (а):38,8 : (а + 32) = 64 : 160; 64 (а+32) = 38,8·160; Звідси а = 65, отже

шуканий метал – цинк, оксид якого проявляє амфотерні властивості, що задовольняє умови нашої задачі.

Відповідь: Склад вихідної солі – ZnS.

4. При розчиненні 75 г кристалогідрату СuSО4∙5Н2О утворився розчин з масовою часткою солі 15%. Обчисліть масу води, в якій було розчинено кристалогідрат. (2006-07 н.р., Роговик О.В.)

Авторський варіант розв’язку:

m(CuSO4·5Н2О) = 75 г 1). Знаходимо масу купрум (ІІ) сульфату в ω(CuSO4) = 15% кристалогідраті M(CuSO4) = 160г/моль;

27

_________________________________ М(CuSО4·5Н2О) = 250 г/моль.m(Н2О) - ? m(CuSО4) = (75г • 160г) : 250г = 48г. 2). Знаходимо масу кінцевого розчину:m(р-ну) = [m(CuSО4) • 100%] : ω(CuSО4); m(р-ну) = (48 г • 100%) : 15% = 320 г.3). Визначаємо масу води: m(Н2О) = 320г – 75г = 245г.Відповідь: До 75г кристалогідрату необхідно добавити 245г води,

що одержати 15% розчин купрум (ІІ) сульфату.

5. Активоване вугілля масою 1 г має поглинальну поверхню 975 м2. Що уявляє собою активоване вугілля, де його застосовують? Розрахуйте, скільки молекул нітроген діоксиду може бути поглинуто 1 мм2

активованого вугілля, якщо 10 г його поглинає 10 мг нітроген діоксиду. (2006-07 н.р., Гальчук Н.П.)

Авторський варіант розв’язкуДано: m1(Сак) = 1г 1). Яку площу має 10г активованого вугілля ?m2(Cак) = 10г Sзаг = 975 м2 • 10 = 9,75·103 м2 = 9,75·109 мм2.m2(NO2) = 1 2). Скільки молекул нітроген (ІV) оксиду S1 = 975 м2 міститься в 10 мг ? М(NО2) = 78 г/моль.S2 = 1 мм2 N = [NА · m(NO2)] : M(NO2); ______________ N = (6,02 · 1023 · 0,001) : 78 = 7,7 · 1018 (молекул)Nмол(NO2) - ? 3). Cкільки молекул поглине 1 мм2 активованого вугілля: N = (7,7∙1018) : (9,75∙109) = 7,9∙108 (молекул)

6. На початку XVIII ст. Гуллівер відвідав Велику академію наук у Лагадо і побачив, як учені добувають селітру з повітря. Які речовини називають селітрами? Яку із селітр можна добути з повітря ? Які операції виконували вчені під час добування селітри? Напишіть рівняння і вкажіть умови проведення реакцій. Які властивості селітри дали можливість лагадійцям використовувати її у сільському господарстві, медицині та для розваг?( 2006-07 н.р., Шушваль І.І.)

Авторський варіант розв’язку:1) Селітри — це нітрати активних металів, насамперед лужних:

КNО3 - калійна (чилійська) селітра; NаNО3 - натрієва селітра, NН4NО3 – аміачна селітра.

2) 3 повітря можна добути аміачну селітру - NН4NО3. 28

3) Спочатку з повітря необхідно виділити азот і кисень шляхом охолодження повітря. Воду краще з повітря не виділяти (водяної пари в повітрі занадто мало, операція непродуктивна), а взяти з якого-небудь джерела;

2Н2О → 2Н2↑ + О2↑ (електроліз);N2 + 3Н2 → 2NН3 (нагрівання на каталізаторі при підвищеному тиску);

4NН3 + 5O2 → 4NО + 6Н2O (каталітичне окиснення); 4NО + 3О2 + 2Н2 → 4НNО3;НNО3 + NH3 → NН3NО3

4) Аміачна селітра — цінне азотне добриво. У медицині її можна використовувати для наркозу, оскільки при її розкладі виділяється нітроген (І) оксид звеселяючий газ: NH4NO3 → N2O + 2Н2O.

За цією реакцією відбувається розклад з вибухом, що дає змогу використовувати сіль у піротехніці (виготовлення феєрверків).

7. Якщо весь кисень, що міститься в повітрі (21%) перейде в озон, яка буде густина одержаної газової суміші за повітрям? ( 2007-08 н.р., Гальчук Я.А.)

Авторський варіант розв’язкуПовітря складається з кисню (21%), азоту (78%), аргону (1%),

рештою газів (водяна пара, вуглекислий газ, інші інертні гази) можемо знехтувати, так як їх вміст у повітрі порівняно незначний.

Припустимо, що в озон перейшов кисень із 100 л повітря.Згідно із рівнянням реакції: 3О2 = 2О3 з 21 л кисню утвориться 14 л

озону, а загальний об’єм газової суміші зменшиться на 7 л і становитиме 93 л.

Визначимо загальну масу цього об’єму.1. 22,4 л озону має масу 3х16=48 г, а 14 л – у. у = (48х14):22,4 = 30 г.2. 22,4 л аргону має масу 40 г, а 1 л – у. у = (40х1):22,4 = 1,79 г.3. 22,4 л азоту має масу 2х14=28 г, а 78 л – у. у = (28х78):22,4 = 97,5 г.Загальна маса суміші: 30 + 1,79 + 97,5 = 129,29 (г.)Визначимо масу одного моля суміші: 93 л суміші має масу 129,29 г , а 22,4 л – х. х = (129,29•22,4): 93 = 31,14 г.Знайдемо густину суміші за повітрям.Dпов = 31,14 : 29 = 1,07.

29

8. На шальках терезів перебувають у рівновазі однакові посудини, в кожну з яких налито по 100 г розчину хлоридної кислоти однакової концентрації. В одну посудину добавлено 0,7 г порошку заліза. Яку масу алюмінію потрібно добавити у другу посудину, щоб після повного розчинення обох металів у кислоті терези знову були у рівновазі? (2008-2009 н.р., Гальчук Н.П.)

Авторський варіант розв’язку:1). Знаходимо масу водню, яка виділиться під час реакції кислоти з

залізом:Fe + 2HCl = FeCl2 + H2 m(H2) = (0,7·2) : 56 = 0,025г56 г 2 г

2). У відповідній посудині залишиться 100 г + 0,7 г – 0,025 г = 100,675 г.

3). Збільшення маси склянки з кислотою після добавлення заліза і виділення водню становить 0,675 г.

4). Таке саме збільшення маси склянки має бути і для вмісту другої склянки:

2Аl + 6HCl = 2AlCl3 + 3H22∙27 г 3∙2 г

5). Якщо реагує 54 г алюмінію, то виділиться 6 г водню і маса посудини збільшується на 54 – 6 = 48 (г)

6). Складаємо пропорцію: при реакції 54 г алюмінію маса посудини збільшується на 48 г,а при реакції х г алюмінію маса посудини збільшується на 0,675 г.звідси х = (54·0,675) : 48 = 0,76 г. – маса алюмінію, яку слід додати в

другу посудину.

9. Запишіть як зміниться швидкість реакції, якщо температуру реакції підвищили із 350°С до 400°С, а температурний коефіцієнт цієї реакції дорівнює 3. (2008-2009н.р., Гаврилаш Я.Л.)

Авторський варіант розв’язку:1). Оскільки температура реакції зростає з 350°С до 400°С то

швидкість реакції зросте, тому що температура є фактором прямої дії: (t° > i υ >), (t° < i υ <).

2). Знаходимо у скільки разів зросте швидкість реакції виходячи із Правила Вант-Гоффа:

t2 – t1 30

υt2 = υt1 ·γ 10 , звідси: υt2 = 3(400-350):10 = 35 = 243 (рази).

10. До насиченого розчину соди (Na2CO3) добавили 2 г натрій карбонату і в результаті викристалізувалося 12 г кристалогідрату Na2CO3∙10Н2О. вирахувати розчинність соди при умовах досліду.( (2008-2009н.р., Бойко Г.Д.).

Авторський варіант розв’язку:М(Na2CO3) = 106 г/моль, М(Na2CO3∙10Н2О) = 286 г/моль. Позначимо

розчинність соди – х. Тоді масова частка соди в насиченому розчині ω = х .

100 + х

За законом збереження мас у процесі перетворень маса Na2CO3 не змінилась:

m1∙х : (100 + х) + 2 = 12∙(106 : 286) + (m1 – 10)∙х/100 + х;2 = 4,45 – 10х : (100 + х);х : (100 + х) = 0,245; х = 24,5 + 0,245х; 0,755х = 24,5; х = 32,45, отже розчинність соди 32,5 г в 100 г води.

11. Газ Х2 добувають у лабораторії двома методами. За першим із них чорно-фіолетові кристали речовини А прожарюють, внаслідок чого крім газу Х2 утворюються також речовини Б і В. За другим методом прожарюють білі кристали речовини Г за наявності речовини Б. Якщо речовину Г прожарювати без речовини Б, газ Х2 не виділяється. Назвіть усі речовини, якщо відомо, що газ Х2 міститься в повітрі. Наведіть рівняння відповідних реакцій. Які ще способи отримання газу Х2 ви знаєте? Наведіть рівняння реакцій. (2008-2009н.р., Гальчук Я.А.)

Авторський варіант розв’язку:І. Два способи добування в лабораторії газу Х2 (О2):1) 2KMnO4 t° → K2MnO4 + MnO2 + O2↑

31

m = 2

ω = 1

m = m1 x

ω = ―――

100 + x

m = m1 + 2 – 12 x

ω = ―――

100 + x m = 12 106

ω = ―――

286

2) 2KClO3 t°, Mn O2 → 2KCl + 3O2↑ 4KClO3 t° → KCl + 3KClO4

ІІ. Ідентифікувати і назвати речовини: Х2 ― О2 (кисень); Б ― MnO2

( манган (ІV) оксид); В ― K2MnO4 (калій манганат (VІ)); Г ― KClO3

(калій хлорат, бертолетова сіль).ІІІ. Інші способи отримання кисню:1) В процесі фотосинтезу в природі:

6СО2 + 6Н2О h v→ С6Н12О6 + 6О2↑;2) Електролізом води: 2Н2О ел. струм→ 2Н2↑ + О2↑;3) Електролізом розчинів та розплавів:

4 NаОН ел. струм→ 4 Nа + 2Н2О + О2↑;4) Розкладом нітратів: 2NаNО3 t° → 2NаNО2 + О2↑;5) Розкладом пероксидів: 2Н2О2 Mn O2 → 2Н2О + О2↑;6) розкладом гідраргірум (ІІ) оксиду : 2НgО t° → 2Нg + О2↑;7) Розкладом плюмбум (ІV) оксиду: 3РbO2 t° → Рb3O4 + О2↑.

12. ( уявний експеримент) У посудинах без написів у вигляді порошків містяться такі речовини: калій перманганат, купрум (ІІ) оксид, манган (ІV) оксид, натрій нітрат, кухонна сіль. Як розрізнити ці речовини, використовуючи найменшу кількість додаткових реактивів. Складіть план визначення цих речовин та напишіть рівняння відповідних реакцій. (2008-2009н.р., Роговик О.В.)

Авторський варіант розв’язку1). Нам видано три чорні порошки: KMnO4, MnO2, СuО.2) Два білі порошки: NаNО3, NaCl.3)Зразки виданих порошків нагрівають.4) В пробірках, де були речовини KMnO4, NаNО3 спостерігається

виділення газу кисню (перевіряємо тліючою скіпкою): 2KMnO4 t° → K2MnO4 + MnO2 + O2↑; 2NаNО3 t° → 2NаNО2 + О2↑.5) Чорна речовина – калій перманганат (KMnO4).6) Біла речовина – натрій нітрат (NаNО3).7) Методом виключення визначаємо другий білий порошок – натрій

хлорид (NaCl), (можна розчинити і добавити розчину аргентум нітрату – випаде білий осад: NaCl + АgNO3 = АgCl↓ + NaNO3).

8) Чорні порошки нагріваємо в розчині НCl. 9) В одній пробірці розчин забарвиться після розчинення оксиду в голубий колір:

32

СuO + 2HCl = CuCl2 + H2O (там був купрум (ІІ) оксид). 10) В другій пробірці після розчинення осаду розчин буде безбарвним:МnO2 + 4 HCl = MnCl4 + 2H2O (там був манган (ІV) оксид).

13. 32,05 г сплаву цинку з металом, що у витискувальному ряді металів стоїть після водню, обробили надлишком розведеної сульфатної кислоти. При цьому виділило-ся 4,48 л газу (н.у.). До нерозчинного залишку додали гарячу концен-тровану сульфатну кислоту до повного його розчинення. Виділилось 6,72 л газу. Визначити якісний склад сплаву, якщо відомо, що катіон металу двовалентний? (2008-2009 н.р., Шушваль І.І.)

Авторський варіант розв’язку:1) Метал, що у витискувальному ряді стоїть після водню, з

розведеною сульфатною кислотою реагувати не буде. Це означає, що газ, який виділився, утворився при реакції з цинком:

х г 4,48 лZn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑ х = 13 г ( m(Zn) → 40%).65 г 22,4 л2) Відповідно маса іншого металу: 32,05 – 13,0 = 19,05 (г) → 60%.

Складаємо рівняння другої реакції: 19,05 г 6,72 л Ме + 2H2SO4 = МеSO4 + SO2 + 2Н2О х1 22,4 л

х1 = 63,5 г – це мідь (Сu).

14. Метали Х1, Х2, Х3 та Х4 розміщені в одному із довгих періодів періодичної системи, причому Аr(Х3) = 1,625 Аr(Х1). У результаті взаємодії: а) оксиду Х1 з розчином сульфату Х2 утворюється осад сульфату Х1 і розчин речовини А; б) розчину А з сульфатом Х3

утворюється осад і розчин сульфату Х2; в) отриманого осаду з розчином сульфату Х4, в якому метал Х4 трьохвалентний, утворюється осад і розчин сульфату Х3. Назвати всі речовини, написати необхідні рівняння реакцій. (2008-2009н.р., Гальчук Я.А.)

Авторський варіант роз’вязку:Виходячи з того, що сульфат Х1 – осад, то Х1 можуть бути: кальцій

(Са), барій (Ва), срібло (аргентум) (Аg) і плюмбум (Рb). Нехай Х1 – кальцій, тоді Аr(Х3) = 1,625∙40 = 65 і Х3 – цинк (Аr(Zn) = 65)

33

Нехай Х1 – барій, тоді Аr(Х3) = 1,625∙137 = 223 і Х3 – францій (Аr(Fr) = 223), але францій і барій розміщені в різних періодах, що не відповідає умові задачі.

Нехай Х1 – срібло, тоді Аr(Х3) = 1,625∙107,9 = 175 і Х3 – лютецій (Аr(Lu) = 175), але лютецій і срібло розміщені в різних періодах, що не відповідає умові задачі.

Нехай Х1 – плюмбум, тоді Аr(Х3) = 1,625∙207 = 336. Хімічний елемент з Аr(Х3) = 336 невідомий.

Отже, Х1 – кальцій, а Х3 – цинк.а) при взаємодії СаО з розчином сульфату Х2 відбуваються реакції: СаО + Н2О = Са(ОН)2. Так як речовина А розчинна у воді, то це

луг. Отже речовина А – це КОН, а Х2 – калій: Са(ОН)2 + К2SO4 = CaSO4↓ = 2КОНб) 2КОН + ZnSO4 = К2SO4+ Zn(ОН)2↓ 2K+ + 2OH- + Zn2+ + SO4

2- = Zn(ОН)2↓ + 2K+ + SO42-

2OH- + Zn2+ = Zn(ОН)2↓в) Х4 – ферум (Fe)Fe2(SO4)3 + 6H2O = 2Fe(OH)3↓ + H2SO4 2Fe3+ + 3SO4

2- + 6H2O = 2Fe(OH)3↓ + 6H+ + 3SO42-

2Fe3+ + 6H2O = 2Fe(OH)3↓ + 3SO42-

Кисле середовище. Zn(ОН)2↓+ H2SO4 = ZnSO4 + 2H2O Zn(ОН)2↓+ 2Н+ + SO4

2- = Zn2+ + SO42- + 2H2O

Zn(ОН)2↓+ 2Н+ = Zn2+ + 2H2O

15. Суміш натрій нітрату та аргентум нітрату піддали повному термічному розкладу. Утворену газову суміш пропустили через надлишок води. При цьому об’єм одержаного газу виявився утричі меншим за об’єм використаної газової суміші. Обчисліть масову частку натрій нітрату у вихідній суміші. (2008-2009н.р., Гальчук Н.П.)

Авторський варіант розв’язку: 2х моль х моль1) 2NaNO3 t° → 2NaNO2 + O2↑ (рівняння 1) 2у моль 2у моль у моль 2AgNO3 t° → 2Ag + 2NO2↑ + O2↑ (рівняння 2)гази NO2 і O2 пропустили через воду: 4NO2 + O2 + 2Н2О = 4НNO3 (рівняння 3)

34

2) Нехай за реакцією 1 утворилося х моль O2, а за реакцією 2 – у моль O2.

ν утвореного O2 = (х+у) моль. Тоді вихідна суміш містила:2х моль NaNO3 і 2у моль AgNO3.3) За рівнянням 2 утворилося також 2у моль NO2 . ν(газів) = х + у +

2у = (х + 3у) моль.4) За рівнянням реакції 3 у реакцію вступило 2у моль NO2 та 0,25·2у

= 0,5 (моль) кисню, а не прореагувало (х+у) - 0,5у = х + 0,5у (моль) О2.5) За умовою задачі можна записати: х + 3у = 3(х + 0,5у); х + 3у =

3х + 1,5у;2х = 1,5у; х = 1,33у.

6) m(NaNO3) = M(NaNO3)·ν(NaNO3) = 85 г/моль·2х моль = 170х (г) m(AgNO3) = M(AgNO3)·ν(AgNO3) = 170 г/моль·2·1,33х моль =

453,33х (г) m(суміші) = 170х + 453,33х = 623,33х m(NaNO3) 170х 7) ω((NaNO3) = = _______________ = 0, 2727 (27,27%) m(суміші) 623,33х

16. Під час дії надлишку вуглекислого газу на 32,9 г невідомої сполуки металу з Оксигеном утворилася тверда речовина А і виділився газ В. Речовину А розчинили у воді і додали надлишок барій нітрату, в результаті випало 27,58 г осаду. Газ В пропустили через трубку з розпеченою міддю, і маса трубки зросла на 6,72 г. Встановити формулу вихідної сполуки. (2008-2009н.р., Бойко Г.Д.)

Авторський варіант розвязку1) З умови задачі виходить, що після пропускання вуглекислого газу

над оксигеновмісною сполукою металу (лужного, оскільки лише карбонати лужних металів добре розчинні у воді) і виділився кисень.

Нехай формула вихідної сполуки МехОу, тоді рівняння реакцій:2 МехОу + хСО2 = Ме2СО3 + (у – 0,5х)О2↑ (рівняння 1)Ме2СО3 + Ва(NО3)2 = ВаСО3 + 2МеNО3 (рівняння 2)2Сu + O2 = 2CuO (рівняння 3)2) Збільшення маси трубки (рівняння 3) з нагрітою міддю дорівнює

масі кисню, що вступив в реакцію, тому:

6,72 г ν (О2) = ────── = 0,21 моль

35

32 г/моль3) За реакцією 2 27,58 г ν(ВаСО3) = ─────── = 0,14 моль 197 г/мольν(ВаСО3) = ν(Ме2СО3); тому ν(Ме) = 2ν(Ме2СО3) = 0,28 моль4) Відношення коефіцієнтів у рівнянні реакцій дорівнює відношенню

кількостей речовин (у молях), тому з рівняння 1 виходить: х 0,14────── = ─────; звідки х:у = 1:2, тобто найпростіша формула у - 0,5х 0,21 оксигеновмісної сполуки МеО2.5) Через те, що ν(МеО2) = ν(Ме) = 0,28 моль то 32,9 г

М(МеО2) = ────── = 117,5 г/моль, а М(Ме) = 117,5 – 32 = 85,5 (г/моль) 0,28 мольЦей метал – рубідій (Rb), а шукана формула – RbO2.

17. Знайдіть у періодичній системі елемент, єдиний оксид якого має молекулярну масу 40±1, а валентність не є більшою ІV. Доведіть, що іншого розв’язку задача не має. (2008-2009н.р., Шушваль І.І.)

Авторський варіант розвязкуРозглянемо всі можливі випадки розв’язку задачі:1) Оксид елемента має не більше 2 атомів Оксигену (тому, що

3х16=48 (маса трьох атомів Оксигену) більше за молекулярну масу).2) Якщо ЕО2 (тобто елемент чотиривалентний), то Мr(Е) = 40–32 = 8.

Цей елемент не може бути чотирьохвалентним, оскільки він у ІІ групі.3) Якщо Е2О2 (перекисні сполуки одновалентних елементів, то Мr(Е)

= (40 – 32) : : 2 = 4. Гелій перекисних сполук не утворює.4) Якщо Е2О, тоді Мr(Е) = (40 – 16) : 2 = 12. Оскільки Карбон не

проявляє валентності І, то сполука Е2О не задовольняє умови задачі.5) У сполуці ЕО Мr(Е) = 40 – 16 = 24. Магній утворює оксид МgO,

що відповідає умовам задачі, отже шукана речовина магній оксид: МgO.

18. Напишіть рівняння реакцій, за допомогою яких з чотирьох простих речовин – натрію, сірки, кисню і водню, можна добути три кислоти, три середні і три кислі солі.( (2008-2009н.р.,Гаврилаш Я.Л.)

Авторський варіант розвязкуІз кисню і водню можна добути воду: 2Н2 + О2 = 2Н2О.

36

Із сірки і кисню можна добути сульфур (IV) оксид, який можна окислити до сульфур (VI) оксиду: S + О2 = SО2; 2SО2 + О2 = 2SО3,

Калій, взаємодіючи з водою, утворює гідроксид: 2К + 2Н2О = 2КОН + Н2.

Калій гідроксид можна відновити металічним калієм до оксиду:2КОН + 2К = 2К2О + Н2.( При безпосередній взаємодії калію з киснем

оксид не утворюється: К + О2 = КО2 - надперосид калію, до оксидів він не належить).

Основний калій оксид з кислотними оксидами сульфуру утворює відповідно калій сульфіт і калій сульфат - дві середні солі: K2O+SО2=K2SО3, К2О + SО3 = K2SО4.

Ще одну середню сіль (калій сульфід) можна добути безпосередньо взаємодією калію і сірки: 2К + S = K2S.

Водень з сіркою утворює сірководень: H2 + S = H2S, розчин якого у воді називається сульфідною кислотою.

Сульфур (IV) оксид взаємодіє з водою, утворюючи гідрат, який називається сульфітною кислотою: SО2+H2О = H2SО3.

При взаємодії сульфур (VI) оксиду з водою утворюється сульфатна кислота:

Нарешті, три кислі солі можна добути, здійснивши реакції між калій оксидом і трьома добутими кислотами, взявши їх з надлишком:

К2О + 2H2S = 2KHS + Н2О; К2О + 2H2SО3 = 2KHSО3 + Н2О;К2О + 2H2SO4 = 2KHSО4 + Н2О, або взаємодією надлишку калій

гідроксиду з кислотами.

19. Об'ємні частки газів у суміші становлять: водню 20%, азоту 45% і аргону 35%. Визначте густину газової суміші за воднем (2008-2009 н.р., Гальчук Н.П.).

Авторський варіант розвязкуВибираємо для обчислень зразок газової суміші, в якому сумарна

кількість речовини всіх газів дорівнює 1 моль , тобто ν = 1 моль. Об'єм газової суміші становить: V = ν∙Vm

Об'єм будь-якого компонента суміші становитиме: V(X) = Vφ(X) = νVmφ(X), а кількість речовини компонента ν (X) = V(X)/Vm(X) = νVmφ(X)/Vm = νφ(X)

Використовуючи отримане співвідношення, знаходимо кількість речовини водню у суміші: ν (Н2) = νφ (Н2); ν(Н2) = 1 0,2 моль = 0,2 моль.

Аналогічно дістаємо: ν(N2) = 0,45 моль, ν (Аr) = 0,35 моль,37

Визначаємо маси газів m(Н2) = 2 0,2 моль = 0,4 г. m (N2) = 12,6 г, m (Аr) = 14,0 г

Середня молярна маса газової суміші дорівнює 27,0 г/моль, а густина за воднем – 13,5

20. У воді розчинили алюмінієві галуни КА1(SО4)2 • 12Н2О масою 23,7 г, добавили розчин об'ємом 24,6 мл з масовою часткою гідроксиду натрію 20 % і густиною 1,22 г/мл. Які сполуки алюмінію утворяться? Визначте їхню масу. (2008-2009 н.р., Шушваль І.І.)

Авторський варіант розвязкуПри взаємодії гідрату сульфату калію-алюмінію з гідроксидом натрію

можлива реакція:2 КА1(SО4)2 • 12 Н2О + 6 NaOH = K2SО4 +2 Al (ОН)3 + 3 Na2SО4 + 24 Н2О.

(а)Якщо натрій гідроксид взято в надлишку, відбувається розчинення

утворюваного алюміній гідроксиду:Al (ОН)3 + NaOH+ 2H2О = Na[Al(OH)4(H2О)2]. (б)Визначаємо вихідну кількість речовини кристалогідрату:ν (КА1 (SО4)3•12Н2О) = m (КА1 (SО4)3•12Н2О)/M (КА1 (SО4)3•12Н2О)ν (КА1 (SО4)3•12Н2О) =23,7/474 = 0,05 мольЗ рівняння (а) випливає:

ν (КА1(SО4)3•12Н2О) / ν (КОН) = 2:6. Звідси ν (NaOH) = 3 • 0,05 моль = 0,15 моль.

Отже, у розчині міститься натрій гідроксид у кількості, необхідній для здійснення реакції, тобто утворюється алюміній гідроксид.

Визначаємо кількість речовини добутого алюміній гідроксиду: ν(А1(ОН)3) = 0,05 моль та знаходимо масу алюміній гідроксиду, що випав в осад: :

m(А1(ОН)3) =: ν(А1(ОН)3) ∙М(А1(ОН)3) = 78∙0,05 = 3,9 г

21. Який об'єм 78% сульфатної кислоти (ρ = 1,71 г/мл) потрібно для розчинення 4 г суміші міді та купрум (ІІ) оксиду, якщо відомо, що врезультаті розчинення такої ж маси цієї суміші в розбавленій нітратній кислоті виділяється 560 мл (н.у.) нерозчинного у волі газу? (2009-10 н.р., Гальчук Н.П.)

Авторський варіант розв’язкуПри взаємодії розведеної нітратної кислоти з міддю виділяється

нітроген (ІІ) оксид, який не взаємодіє з водою.38

x 0,56 л3Сu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O3· 64 г/моль 2· 22,4л/мольх = (3·64·0,56) : 2·22,4 = 2,4 (г)Складаємо рівняння реакцій взаємодії міді та купрум (ІІ) оксиду з

сульфатною кислотою та визначаємо масу кислоти, що прореагувала.Сu + 2H2SO4 = СuSO4 + SO2 + 2H2OСuO + H2SO4 = СuSO4 + 2H2O

22. Під час нагрівання калій перманганату масою 47,4 г виділилося 47,4 г газу (н.у.). Обчислити об’єм розчину хлоридної кислоти, необхідного для розчинення одержаного твердого залишку. (2009-10 н.р., Роговик О.В.)

Авторський варіант розвязкуДано: 1. Складаємо рівняння реакції, робимо його аналіз:m(КМnО4) = 47,4 г х г t◦ у г z г 2,8 л (0,125 моль) V(О2) = 2,8 л (н.у.) 2 КмnО4 = К2МnО4 + МnО2 + О2 (1)ρ(р-ну НС1) = 1,169 г/мл 2 моль 1 моль 1 моль 1 мольω(НС1) = 34% 158 г моль 197 г/моль 87 г/моль 22,4 л/моль_______________________ 316 г 197 г 87 г 22,4 лV(р-ну) НС1) - ?

2. Знаходимо молярні маси, необхідних нам речовинM(КмnО4) = 158 г/моль; М (К2МnО4) = 197 г/моль М (МnО2) = 87 г/моль

3. Знаходимо маси (кількість речовини) утворених речовин та тих, що прореагували за рівнянням реакції.ν(О2) = 2,8 л:22,4 л/моль = 0,125 моль. За рівнянням (1):ν (КМnО4) = 0,25 моль (прореагувало) – 0,25х158 = 39,5 (г) КМnО4

ν (К2МnО4) = 0,125 моль – 0,125х197 = 24,625 (г) К2МnО4

ν (МnО2) = 0,125 моль = 0,125х87 = 10,875 (г) МnО2

Не прореагувало 47,4 – 39,5 = 7,9 (г) КМnО4 (0,3-0,25 = 0,05 моль)4. Складаємо рівняння реакцій розчинення твердого залишку: 0,05 моль а моль2КМnО4 + 16 НС1 = 2КС1 + 2 МnC12 + 5C12 + 8Н2О (2) 2 моль 16 моль0,125 моль б мольК2МnО4 + 8 НС1 = 2КС1 + МnC12 + 2C12 + 4Н2О (3) 1 моль 8 моль

0,125 моль в моль МnО2 + 4 НС1 = МnC12 + C12 + 2Н2О (4)

39

1 моль 4 моль 5. Знаходимо загальну масу (кількість речовини) НС1, що

прореагувало:а = (0,05х16):2 = 0,4 моль ( 14,6 г)б = (0,125х8):1 = 1 моль (36,5 г)в = (0,125х4):1 = 0,5 моль ( 18,25 г)а + б + в = 1,9 моль ( 69,35 г)6. Знаходимо масу розчину хлоридної кислоти:m (р-нy НC1) = 69,35х100):34 = 203,97 г7. Знаходимо об’єм розчину:V(р-ну НС1) = 203,97 г: 1,169 г/мл = 174,5 мл

23. Дано рівняння реакції: 2NО + О2 = 2NО2 а) Написати кінетичне рівняння з використанням концентрації та тиску. б) У скільки разів зміниться швидкість реакції, якщо вихідний тиск збільшити два рази? в) У скільки разів зміниться швидкість реакції, якщо температуру підвищити на 40 ºС (γ = 2) ? г) На скільки градусів треба змінити температуру, щоб з підвищенням тиску у два рази швидкість реакції не змінилася? ((2009-10 н.р., Бойко Г.Д.).

Авторський варіант розв’язкуа) ν = k∙C2(NO) ∙C(O2), де C(NO), C(O2) – молярні концентрації ν = k∙р2(NO) ∙р(O2), де р(NO), р(O2) – парціальні тиски.

k – константа швидкості реакціїб) При збільшенні вихідного тиску в два рази концентрації

реагуючих речовин теж зростуть в два рази.ν1 = k∙C2(NO) ∙C(O2);ν2 = k∙22 C2(NO) ∙2C(O2) = 8 k∙C2(NO) ∙C(O2);ν2 8 k∙C2(NO) ∙C(O2);── = ──────────── = 8ν1 k∙C2(NO) ∙C(O2)Швидкість реакції зросте у 8 разів.в) Згідно з правилом Вант-Гоффа ∆t

νt2 = νt1∙ γ 10 ∆t = t2 – t1 ∆ν = νt2 – νt1 (∆ν – зміна швидкості реакції)

40

∆ν = 2 10 = 24 = 16. Отже швидкість реакції при підвищенні температури на 40 ºС зросте у 16 разів.

40

г) Оскільки при підвищенні тиску в 2 рази швидкість реакції зросте 8 разів, то: ∆t ∆t 1 3

∆ν = 2 10 = ⅛ = (1/2)3 ── = ─ ∆ t = 3 ∆t = 30ºС 10 2 10 Необхідно знизити температуру на 30ºС.

24. Газ добутий взаємодією надлишку концентрованого розчину їдкого натру на суміш, що містила 21,4 г амоній хлориду, пропустили через 160 мл 9,8 % розчину сульфатної кислоти (густина 1,25 г/см3). Визначити молярність та масову частку солей в утвореному розчині, якщо прореагувало 75% газу від теоретично можливого. (Об’єм розчину вважати незмінним). (2009-10 н.р., Двояк Н.Б.)

Авторський варіант розв’язкуДано:m(NH4Cl) = 21,4 г 1. Записуємо рівняння проведених реакцій:Vр-ну = 160 млρр-ну = 1,25 г/см3 NH4Cl + NаОH = NаCl + [NH4ОН]↔NH3↑+ Н2О (1)ω(Н2SO4) = 9,8%ωвих(NН3) = 75% NH3 + Н2SO4 = NH4НSO4 (2)Якщо амоніак в надлишку: NH4НSO4 + NH3 = (NH4)2SO4 (3)

2. Знаходимо молярні маси сульфатної кислоти , амоніаку, амоній хлориду: М(Н2SO4) = 98 г/моль; М (NН3) = 17 г/моль;М(NH4Cl) = 53,5 г/моль.

3. Визначаємо кількість молів сульфатної кислоти в розчині.m (Н2SO4) = (160 мл∙1,25 г/мл ∙9,8%):100% = 19,6 гν(Н2SO4) = 19,6 г: 98 г/моль = 0,2 моль.4. Визначаємо кількість молів амоніаку, що брали участь в реакціях

(2), (3).m(NH3) = (21,4 г∙17г/моль):53,5г/моль = 6,8 г.νтеор (NH3) = 6,8г:17 г/моль = 0,4 мольνпракт. (NH3) = (0,4∙75%):100% = 0,35. Визначення кількості утворених солей.Відповідно до рівняння (2) згідно з умовами задачі утворилося 0,2

моль NH4НSO4 з яких 0,1 моль перетвориться в (NH4)2SO4 .6. Визначення молярності солей.См(NH4НSO4) = См(NH4)2SO4 = (0,1 моль∙1000 мл):160 мл = 0,625

моль/л.7. Визначення масових часток утворених солей.

41

а) знаходимо молярні маси (NH4)2SO4 та NH4НSO4.М(NH4НSO4) = 115 г/моль М(NH4)2SO4) = 132 г/ моль.б) Знаходимо масу кінцевого розчину:200 г=5,1 г = 205,1 гв) Знаходимо масові частки солей в кінцевому розчині:ω (NH4НSO4) = (115 г/моль· 0,1 моль · 100%) : 205,1 = 5,6%;ω ((NH4)2SO4) = (132 г/моль · 0,1 моль · 100%) : 205,1 = 6,44 %.

25. Користуючись запропонованими схемами хімічних реакцій визначити речовини А, Б, В, Г, Д, розставити коефіцієнти, використовуючи електронний баланс, визначити окисник, відновник.

А + Н2S → S + Г (1)Д + Н2S + А → Б +Сr2(SO4)3 + S + Г (2)КNO3 + S + C → Б + К2СО3 + СО2 + N2 (3)B + CO + A → Б + МnSO4 + CO2 + Г (4)Д + КІ + А → Б + І2 + Сr2(SO4)3 + Г (5)В + КВr + А → Б + Вr2 + МnSO4 + Г (6)

(2009-10 н.р., Гальчук Я.А.)

Авторський варіант розв’язкуСульфатна кислота окиснює багато складних сполук. Сульфатна

кислота окиснює сірководень, утворюючи сірку та воду, отже А – сульфатна кислота, Г – вода: Н2SО4 + Н2S → S + Н2О (1)

Виходячи з рівнянь (5), (6) можемо припустити, що речовини Д і Б – сильні окиснювачі (можливо К2Сr2O7 і КмnО4, які окислюють галоген оводні в кислому середовищі до галогену). Тоді В – КмnО4, Д – К2Сr2O7, а Б – К2SO4. Дихромат калію окиснює сірководень до сірки в кислому середовищі до сірки, калій перманганат чадний газ до вуглекислого (карбон (ІІ) оксид до карбон (ІV) оксиду).

Записуємо рівняння реакцій, складаємо електронний баланс та розставляємо коефіцієнти.

+6 -2 0Н2SО4 + 3Н2S → 4S + 4Н2О (1)S+6 + 6 ē → S0 6 1 окисник, відновлюється

6S-2 – 2 ē → S0 2 3 відновник, окиснюється +6 -2 +3 0

К2Сr2O7 +3 Н2S +4 Н2SО4→К2SO4 + Сr2(SO4)3 + 3 S + 7 Н2О (2)2Сr+6 + 6 ē → 2Сr+6 6 1 окисник, відновлюється

42

6S-2 – 2 ē → S0 2 3 відновник, окиснюється

+5 0 0 +6 +4 +4 06КNO3 + S + 6C → К2SO4 + 2К2СО3 + 4СО2 + 3N2 (3)

2N+5 + 5 ē → N20 10 1 окисник, відновлюється

S0 – 6 ē → S+6 10 відновник, окиснюється C0 – 4 ē → C+4 10 1 відновник, окиснюється

+7 +2 +2 +42КМnО4 + 5CO + 3Н2SО4 → К2SO4 + 2МnSO4 + 5CO2 + 3Н2О (4)

Мn+7 + 5 ē → Mn+2 5 2 окисник, відновлюється 10

С+2 – 2 ē → С+4 2 5 відновник, окиснюєтьс +6 - 0 +3 К2Сr2O7 + 6КІ + 7Н2SО4 → 4К2SO4+ 3І2 + Сr2(SO4)3 + 7Н2О (5)

2Сr+6 + 6 ē → 2Сr+3 6 1 окисник, відновлюється 6

2І- – 2 ē → І20 2 3 відновник, окиснюється

+7 - 0 +22КМnО4 + 10КВr + 8Н2SО4 → 6К2SO4 + 5Вr2 + 2МnSO4 + 8Н2О (6)

Мn+7 + 5 ē → Mn+2 5 2 окисник, відновлюється 10

2Вr - – 2 ē → Вr20 2 5 відновник, окиснюється

26. Газ, добутий у результаті прожарювання 4,9 г бертолетової солі (у присутності каталізатора), змішали в герметично закритій посудині місткістю 4 л з газом, добутим у результаті взаємодії 6 г кальцію з водою. Визначити тиск газової суміші в посудині при температурі 27ºС. (2009-10 н.р.,Гальчук Н.П.).

Авторський варіант розв’язкуЗаписуємо рівняння реакцій розкладу бертолетової солі та взаємодії

кальцію з водою:2 КмnО4 = К2МnО4 + МnО2 + О2 ↑ (1)

Са + 2Н2О = Са(ОН)2 + Н2↑ (2)Визначаємо кількість речовини кисню та водню, що утворилися:а) М (КС1О3) = 122,5 г/мольν(КС1О3) = 4,9 г : 122,5 г/моль = 0,04 мольν(Са) = 6 г : 40 г/моль = 0,15 моль

43

ν (О2) = (0,04х3): 2 – 0,06 моль (за рівнянням (1))ν (Н2) = ν(Са) = 0,15 моль (за рівнянням (2))Загальна кількість речовини газів у посудині:ν (газів) = 0,06 + ) 15 = 0,21 (моль)Отже в посудину об’ємом 4 л (0,004 м3) було внесено 0,21моль

суміші газів.3. Визначаємо тиск суміші газів у посудині за рівнянням

Менделєєва-Клапейрона: рV = νRT.

νRT 0,21 ∙ 8,314 ∙ 300,15 р = ─── = ──────────── = 130945,5 Па ≈ 131 кПа V 0,004

27. При електролізі водного розчину калій хлориду на катоді виділився газ, об’ємом 33,6 л (н.у.). Газ, що виділився при цьому на аноді пропустили крізь гарячий розчин калій гідроксиду. Утворилася суміш солей масою 185,63 г. Визначити: а) склад і маси утворених солей; б) відсоток одержаного при електролізі газу, який поглинувся гарячим розчином лугу. (2009-10 н.р., Бойко Г.Д.)

Авторський варіант розв’язку1. Складаємо рівняння проведених реакцій. ел. струм2КС1 + 2Н2О = Н2↑ + С12↑ + 2КОН (1)А+/ С1−; ОН− / 2С1− - 2ē → С12

0

К− / К+; Н+ / 2Н+ + 2ē → Н20

3С12 + 6КОН = 5КС1 + КС1О3 + 3Н2О (2)2. З рівняння (1) згідно з умовою задачі:ν(Н2) = ν1(С12) = 33,6л:22,4 л/моль = 1,5 мольЗ рівняння (2) згідно з умовою задачі:а) М(КС1О3) = 122,5 г/моль; М(КС1) = 74,5 г/мольб) ν2(С12) = (185,63г х 3 моль) : (122,5 г/моль + 5 х 74,5 г/моль) = = 1,125 моль3. Поглинулося С12: (1,125 моль : 1,5 моль) х 100% = 75%4. Визначаємо маси утворених солей.m(КС1О3) = 122,5 г/моль х 1,125 моль) : 3 = 45,94 гm (КС1) = 185,63 г – 45,94 г = 139,69 г

44

28. У результаті сплавлення 12 г кремнезему (SіО2) з еквімолярною кількістю калій карбонату одержали твердий та газоподібний продукти. Газ, що утворився, пропустили крізь 100 мл 10%-го розчину натрій гідроксиду (ρ = 1,11 г/см3). Які речовини присутні в розчині, крізь який пропустили газ, та в яких кількостях? Знайти їх масову частку та молярність. (2009-10 н.р., Роговик О.В.)

Авторський варіант розв’язку1. Визначимо, які речовини утворяться в результаті сплавлення

кремнезему з калій карбонатом. Запишемо рівняння. Утворився вуглекислий газ.

SіО2 + К2СО3 = СО2 + К2SіО3

2. У процесі пропускання його крізь розчин натрій гідроксиду можливі такі перетворення:NаОН→ Nа2СО3 → NаНСО3. (В залежності від кількості лугу та газу).

3. Знаходимо молярні маси необхідних нам речовин: М (NаОН) = 40 г/моль, М(SіО2) = 60 г/моль4. Знаходимо кількість речовини вихідних речовин: ν(NаОН) = (100х0,1х1,11):40 = 0,2775 (моль)Варіант ІРозглянемо реакцію між вуглекислим газом і натрій гідроксидом. На

початку реакції значний надлишок натрій гідроксиду, і вона відбувається так

СО2 +2 NаОН = Nа2СО3 + H2O 1. Повністю прореагувати вуглекислий газ (0, 2 моль) таким чином

не може, отже буде відбуватися утворення NаНСО3;Nа2СО3 + H2O + СО2 = NаНСО3

Варіант ІІ0,2775 0,2 0,2

NаОН + СО2 = NаНСО3

0,2 0,0775 0,0775

NаНСО3 + NаОН = Nа2СО3 + H2O0,1225 (залишилось)

Відповідь: у розчині присутні натрій карбонат кількістю 0,0766 моль і натрій гідрогенкарбонат кількістю 0,1243 моль.

29. Яку масу манган(ІV) оксиду і яку масу розчину хлоридної кислоти з масовою часткою гідроген хлориду 3,65 % потрібно взяти для

45

добування хлору, що може витіснити з розчину йодиду калію йод масою 25,4г? (2010-11 н.р., Двояк Н.Б.).

Авторський варіант розв’язку1. Складаємо рівняння реакцій.МnО2+4НС1=МnСl2+Сl2+Н2О; (1)Сl2+ 2KI = I2 + 2KCl (2)2. Визначаємо кількість речовини йоду:v(І2) = т: М = 25,4 г: 127 г/моль = 0,2 моль. З рівняння (2):v(I2): v(Сl2) = 1:1 = 0,2:0,2.З рівняння (1):v (Сl2): v(МnО2): v(HC1) = 1:1:4 = 0,2:0,2:0,8.Звідси: т (МnО2) =v. М= 0,2 моль • 87 г/моль = 17,4 г.т (НС1) = 0,8 моль • 36,5 г/моль = 29,2 г.Визначимо масу розчину хлоридної кислоти:w = mреч : mрозч; mрозч (HC1) = mреч • w = 29,2 г: 0,0365 = 800 г. Відповідь: m (МnО2)= 17,4г;mрозч(НС1) = 800г.

30. Речовина А складається з елементів: Гідрогену, Нітрогену, Карбону. Наважку даної речовини спалили (не нагріваючи до високих температур) в достатній кількості кисню. Отримані продукти горіння розділили на дві рівні порції. Після пропускання першої порції через концентровану сульфатну кислоту, маса продуктів, що не поглинулися становила 11,6 г. Другу порцію витримали над кристалічним калій гідроксидом (до повного поглинання). Маса останнього збільшилася на 16 г, а не поглинутим залишилося 2,8 г газу. Виведіть молекулярну формулу речовини А. Запишіть згадані рівняння хімічних реакцій та всі можливі графічні формули речовини А (враховуючи валентності елементів). Відносні атомні маси заокруглені до найближчих цілих чисел. (2009-10 н.р. Гальчук Я.А.)

Авторський варіант розв’язку1. Формула речовини CxHyNz. При горінні утворюються СО2; Н2О; N2.2. Лугом поглинається Н2О та СО2, отже m (H2O+CO2) = 16 г.3. Газ, що не поглинувся N2, m ( N 2) = 2,8 г . 4. Сульфатною кислотою поглинається Н2О. 5. Маса N2 та СО2 залишається після поглинання сульфатною кислотою води і становить m(N2 + СО2) = 11,6 г.

46

6. m(CО2) -m(N2 + СО2) -m(N2) = 11,6 г.- 2,8 г = 8,8 г.7. m (Н2О) = m (H2О+CО2) - m(CО2) = 16 r. - 8,8 г.- 7,2 г.8. M(N2) = 28 г/ моль; М(Н2О) = 18 г/ моль; М(СО2) = 44 г/ моль.9. v(N2) = 0,1 моль; → v(N) = 0,2 моль;10. v(H2О) = 0,4 моль; → v(H) = 0,8 моль;11. v(CO 2) = 0,2 моль; → v(C) - 0,2 моль;12. v(C): v(H): v(N) - 1:4:1; найпростіша формула CH4N не відповідає валентності, реальна формула (CH4N)n. При п = 2 одержуємо формулу C2H8N2

13. Можливі графічні формули Н Н Н Н Н Н Н Н │ │ │ │ │ │ │ │ N ─ C ─C ─ N H ─ C─ N ─ C ─N │ │ │ │ │ │ │ Н Н Н Н Н Н Н

Н H H H H H │ │ │ │ │ │H ─ C ─ N ─ N ─ C ─ H N ─ N─ C─ H │ │ │ │ │ H H H C H

│ H H H14. Рівняння реакції: C2H8N2 + 4О2 = 2СО2 + 4Н2О + N2

СО2 + КОН = КНСО3 КНСО3 + КОН = К2СО3 + Н2О СО2 + 2КОН = К2СО3 + Н2О К2СО3 + Н2О + СО2 = 2КНСО3 КОН + пН2О = КОН • пН2О H2SО4 + пН2О = H2SО4 • пН2О

31. За приведеною схемою ідентифікуйте всі речовини, вкажіть їх назви, запишіть рівняння відповідних реакцій.

А3БВ4 + А2

└ ── ┘47

↑ + А2В │ tº ┌ А3БВ4

┌ А3БВ3 → │ + охолодж ┌ А2

А3БВ3 ┐ tº + А2В │ + └ БА3 ────→ │ + + В2┌ А2В + │←А3БВ4 ─→ │ А3БВ4 └Б2А4 ──→ │ + + Б,інер.сер.,tº tº,вакуум ┌Б2В4

БА3 ┘ │ + └ Б4А10

───────→ Б4В6 ─────→ │ + └ А2

└ БУмови:

а) А, Б, В – зашифровані хімічні елементи;б) А3БВ3; А3БВ2; А3БВ4 – тверді речовини;в) Мr(Б2А4) + Мr(А2) = 68г) А2В; Б2А4 – рідини;д) ω(В) в А3БВ4 дорівнює 65,31 %;е) А2В; А2 – речовини молекулярної будови. (2010-11 н.р., Шушваль І.І.)

Авторський варіант розв’язкуПослідовність виконанняА2 - проста речовина, Аr(А) може бути не більше 11 відповідно до

умови- (в). Елементи, що мають таку Аr: Бор (Аr =11) ,Берилій(Аr = 9), Літій (Аr = 7), Гелій (Аr = 4), Гідроген(Аr = 1). Гелій не утворює сполук. З вказаних елементів умовам: в), г), ж) найкраще відповідає Гідроген.

ж) А2 →H2. Водень речовина молекулярної будови.в)Мr(Б2А4) Мr(А2) =68; Х∙2 + 1∙4 + 1∙2 = 68; 2Х + 6 = 68;2Х =62; X

=31. Б → Р (фосфор) Б2А4 – Р2Н4 (дифосфін). БА3 – РН3 (фосфін) д) ω(В) в А3БВ4 дорівнює 65,31%; 100% - 65,31% = 34,69%;34,69% = 34 (3Аr(Н) + Аr(Р))Мr(А3БВ4) = 98; 98 - 34 = 64; 64 : 4 = 16; Аr(В) = 16; В → О (Оксисен)А3БВ4 – Н3РО4 (ортофосфорна кислота)В2 – О2 (кисень)А3БВ3 – Н3РО3 фосфітна кислота)А3БВ2 – Н3РО2 (гіпофосфітна кислота)Б4В10 – Р4О10 (фосфор (V) оксид)

48

Б4В6 – Р4О6 (фосфор (ІІІ) оксид)Б2В4 – Р2О4 (фосфор (ІV) оксид)А2В – Н2О (вода)Рівняння: t° 3Н3РО2 = 2Н3РО3 + РН3;2Н3РО2 + ЗН2О = Н3РО3 + Н3РО4 + 3Н2;Н3РО3 + Н2О = Н3РО4 + Н2; t°

4Н3РО3 = 3Н3РО4 + РН3; охолодження2РН3 ===== Р2Н4 + Н2 2Р2Н4+7О2 → Р4О10 + 4Н2О; .

інерт.сер., t°ЗР4О10 + 8Р =======> 5Р4О6; t°, вакуум2Р4О6→ 3Р2О4 + 2Р.Назви речовин: Н2 -водень, Р- фосфор, Н3РО4-ортофосфатна кислота,

02- кисень, Р4О10- фосфор(V) оксид, Р4О6 - фосфор(ІІІ) оксид, Р2О4- фосфор(ІV) оксид, Н2О -вода

Назви речовин: РНз- фосфін, Р2Н4 дифосфін, Н3РО3- фосфітна кислота, Н3РО2 - гіпофосфітна кислота

32. Дано речовини: НС1, N2, Са. Напишіть не більше 20 хімічних реакцій які можна провести з цими речовинами, продуктами які можна добути з цих речовин чи продуктів їх взаємодії. (2010-11 н.р., Гальчук Н.П.).

Авторський варіант розв’язку t°2НС1 = Н2 + С12 2НС1 + Са = СаС12 + Н2 N2О + H2 = N2 + H2О t° кат, Р, t° 2Н2О = 2Н2+О2 N2+3H2 ====== 2NH3

N2+О2 = 2NO 2Са + О2 = 2СаО 2Н2 + О2 = 2Н2О Са + Н2 = СаН2 ЗСа + N2 = Ca3N2 Са + С12 = СаС12

NH3 + НС1 = NH4C1 4NH3 +3О2 = 2N2 + 6H2О t°, кат

4NH3 +5О2===== 4NO + 6H2О NH3 + H2О = NH4OH NH4OH + HC1 = NH4C1 + H2О CaO + H2О = Ca(OH)2

Са(ОН)2 + 2НС1 = СаС12 + 2Н2О

49

2NO + О2 =2NО2 4NО2 + О2 +2H2О = 4HNО3

33. Суміш ферум (ІІ) і ферум (ІІІ) оксидів масою 39,2 г розчинили в хлоридній кислоті з масовою часткою хлороводню 20 %, густина розчину 1,101 г/мл. Виявили, що прореавала кислота, яка місться в 232 мл такого розчину. Визначте склад суміші. (2010-11 н.р., Бойко Г.Д.).

Авторський варіант розв’язку1 .Маса кислоти, що вступила в реакціюМ(НС1) = 0,20 • 232 • 1,101 = 51,1 г2. Рівняння реакційх моль 2х мольFeO + 2НС1= FeCl2 + Н2О72г/моль 2 36,5 г/моль

у моль 6у мольFe2О3 + 6НС1 = FeCl3 + 3H2О160 г/моль 6 36,5 г/мольСистема алгебраїчних рівняньх∙72 + у ∙160 = 39,2(2x + 6y)∙ 36,5 = 51.1Склад за кількістю х = 0,1 моль FeO або 33,33%; у = 0,2 моль Fe2О3 або

66,67%.Склад за масою m(FeO) = 7,2 г або 18,37%; т(Fе2О3) = 32,0 г або

81,63%

34. Від додавання до 50 г води 2г суміші натрію та його оксиду утворюється розчин з масовою часткою розчиненої речовини 5,4 %.

1. Напишіть рівняння можливих хімічних реакцій.2. Обчисліть склад вихідної суміші в масових відсотках.3. Який максимальний об'єм діоксиду вуглецю за нормальних умов

може поглинути утворений розчин?(2010-11 н.р., Гаврилаш Я.Л.)

Авторський варіант розв′язкух -маса натрію у вихідній суміші, (2- х) - маса натрій оксиду.Рівняння реакцій

хг 1,74хг 0,0435х г

50

2Na + 2Н2О = 2NaOH + Н2 (2∙23)г (2∙40)г (1∙2)г

(2-x)r 129(2-x)Na2О + 2H2О = 2NaOH

(M62)г (2-40)г3. ω(Na OH) = m(NaOH)/ mp03 4. ω (NaOH) = m(NaOH)/ m(H2О) + m(Na +

Na2О) - m(H2) 0,054 = l,75x + l,29(2-x)/50+2-0,0435x; x = 0,5 г (Na); 4.ω(Na) = 0,5/2 = 0,25 або 25%ω(Na2O) = 100-25 = 75% 5. Максимальний об'єм СО2 поглинається у випадку утворення кислої

солі2,81г. у лNaOH + СО2 = NaHCО3(1∙40)г (1∙22,4)л m(NaOH) = 1,75х + 1,29(2-х) = 1,75∙ 0,5 + 1,29(2-0,5) = 0,875 + 1,935 =

2,81 г.у = 1,5736 л.

35. У розчин, що містить 10,8 г сулеми (НgCl2) занурили мідну пластинку. після витіснення всієї ртуті маса пластинки збільшилася на 13,7 %. визначити масу зануреної мідної пластики. (2007-08 н.р., Двояк Н.Б.)

Авторський варіант розв′язку:m(HgCl2) = 10,8 xΔm (Hg/Cu) = 13,7% Cu + HgCl2 = Hg + CuCl2

m(Cu) - ?Позначимо вихідну масу пластинки міді через хпісля реакції маса пластинки стала: х + 5,44 г 10,8 x 201m(HgCl2) = 10,8 г m (Hg) = = 7,98 (г)

272Δm (Hg/Cu) = 201 – 64 = 137 (г) ( за молярними масами) 7,98 х 137Δm (Hg/Cu) = = 5,44 (г) ( за умовою задачі) 201складаємо пропорцію:

х – 100 %51

х + 5,44 – 113, 7 %113,7х = 100(х+5,44) звідси 13,7х = 544 х= 544 6 13,7 = 40 (г)Відповідь: Маса зануреної мідної пластинки 40 г.

36. Який об'єм 78% сульфатної кислоти (ρ = 1,71 г/мл) потрібно для розчинення 4 г суміші міді та купрум (ІІ) оксиду, якщо відомо, що врезультаті розчинення такої ж маси цієї суміші в розбавленій нітратній кислоті виділяється 560 мл (н.у.) нерозчинного у волі газу? (2007-08 н.р., Гальчук Я.А.).

Авторський варіант розв′язкуПри взаємодії розведеної нітратної кислоти з міддю виділяється

нітроген (ІІ) оксид, який не взаємодіє з водою. x 0,56 л3Сu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O3· 64 г/моль 2· 22,4л/мольх = (3·64·0,56) : 2·22,4 = 2,4 (г)Складаємо рівняння реакцій взаємодії міді та купрум (ІІ) оксиду з

сульфатною кислотою та визначаємо масу кислоти, що прореагувала.Сu + 2H2SO4 = СuSO4 + SO2 + 2H2OСuO + H2SO4 = СuSO4 + 2H2O

Олімпіадні задачі для самостійного розв’язуванняЗадача 1. Газова суміш, що складається з метану, водню та карбон

діоксиду, має відносну густину за аморніаком 1,27. Для спалювання одного об'єму суміші витратили три об'єми повітря. Обчиліть об'ємний склад вихідної суміші (%). Усі виміри проводяться за однакових умов. Об'ємна частка кисню в повітрі становила 20%.

Задача 2. На повне окиснення 5,03 г суміші двох металів, з яких один має ступінь окиснення +3, а другий +2, витрачається 1,96 л кисню (н.у.). Відносна атомна маса першого металлу в 2,314 рази більша за відносну атомну масу другого металлу, а їх молярне співвідношення в суміші дорівнює 1:2. Визначити метали та масовий склад суміші цих металів.

Задача 3. Два хімічні елементи А і Б розміщені в одній групі періодичної системи хімічних елементів Д.І.Менделєєва. Вони можуть сполучатися один з одним, утворюючи сполуку АБ2. Елемент Б утворює просту речовину, що являє собою рідину, яка може сполучатися з воднем. А може витискувати водень з розбавлених кислот-неокисників.

52

Обидва елементи утворюють кислотні оксиди. Калієву сіль елемента А використовують у лабораторії для добування простої речовини, утвореної елементом Б з його безоксигенової кислоти. Які це елементи? Дати обгрунтовану відповідь. Скласти рівняння відповідних реакцій. В яких з реакцій А є окисником, а в яких відновником?

Задача 4. Людина за добу вдихає в середньому 15 кг повітря і видихає газ, об’ємна частка карбон (ІV) оксиду в якому дорівнює 1 %. Розрахувати масу натрій пероксиду, необхідного для зв’язування СО2, що виділяється при десятидобовому польоті космічного корабля, екіпаж якого складається з 8 космонавтів. Які недоліки та обмеження має цей метод регенерації повітря?

Задача 5. При розчиненні у хлоридній кислоті солі двовалентного металу масою 3,88 г виділяється газ з неприємним запахом. При пропусканні якого крізь розчин купрум (ІІ) сульфату випадає чорний осад. При спалюванні в надлишку повітря такої самої наважки вихідної солі утворюється оксид, розчинний у лугах, і виділяється газ, роз-чинний у воді з утворенням кислоти, що може знебарвити бром масою 6,4 г. Визначити склад вихідної суміші.

Задача 6. До насиченого водного розчину ферум (ІІ) хлориду масою 40 г внесли безводну сіль масою 10 г. добуту суміш нагріли до повного розчинення, а потім охолодили до початкової температури. В результаті випав осад кристалогідрату масою 24,3 г. Визначити формулу кристалогідрату, якщо відомо, що в насиченому водному розчині масова частка безводної солі 38,5 %. Задача 7. ( у Е) У посудинах без написів у вигляді порошків містяться такі речовини: калій перманганат, купрум (ІІ) оксид, манган (ІV) оксид, натрій нітрат, кухонна сіль. Як розрізнити ці речовини, використовуючи найменшу кількість додаткових реактивів. Складіть план визначення цих речовин та напишіть рівняння відповідних реакцій.

Задача 8. Добудьте алюміній оксид, маючи в наявності алюміній, барій оксид, воду та хлоридну кислоту, використовуючи усі ці речовини та всі 4 відомим вам типи хімічних реакцій. Напишіть рівняння пропонованих вами реакцій та вкажіть умови їх проведення.

Задача 9. Масова частка Калію в суміші добрив: калій нітрату і сечовини (СО(NН2)2) складає 25%. Розрахуйте масову частку нітрогену у цій суміші і молярне відношення сполук.

Задача 10. Елемент А утворює з елементом Б дві сполуки В і Г, відношення молярних мас яких дорівнює 0,845. відношення атомних мас елементів А і Б дорівнює 6,9, а відношення ступенів окиснення елемента

53

А у цих сполуках складає 2:3. Визначте елементи А і Б, напишіть формули сполук В і Г. якщо ступінь окиснення елемента Б у цих сполуках дорівнює (-1).

Задача 11. Речовини А,В,С вступають в реакції за такими схемами: А + В + Н2О → С;

t˚

А + НCl → В + …; С + НСl → В + …; А → В + …; Назвіть можливі речовини А, В, С. До яких класів хімічних сполук вони належать? Напишіть рівняння реакцій.

Задача 12. У 500 г водного розчину Н3РО4 з масовою часткою кислоти 23,72 % розчинили 142 г Р2О5. Визначте масову частку кислоти в одержаному розчині. Яка сіль ут-вориться, якщо до 100 г утвореного розчину додати 292,9 мл розчину NаОН з масовою часткою 12 % (густина розчину 1,14 г/мл)?

Задача 13. Наведіть 4 приклади хімічних реакцій різних типів, при яких сіль, що не розчиняється у воді, реагує з розчином іншої солі з утворенням таких речовин, які розчиняються у воді.

Задача 14. Суміш двох нерозчинних солей кальцію масою 2,72 г обробили концентрованою сульфатною кислотою і одержали 5,16 г білих кристалів А та бінарний газ Б (густина 4,643 г/л у н.у.). Визначте формулу Б, якщо у нього тетраедрична форма молекули, а центральний атом – атом елемента, другого за поширеністю у земній корі.

Задача 15. Юний хімік знайшов у кабінеті хімії старий зошит. В ньому він прочитав: 1) при сильному нагріванні біла магнезія перетворюється на палену магнезію, причому її маса майже в 2 рази менша маси взятої білої магнезії; 2) при обробці білої магнезії сірчаною кислотою відбувається сильне закипання і утворюється «епсомська» сіль; 3) палена магнезія з сірчаною кислотою дає ту ж саму сіль, але без закипання; 4) якщо на епсомську сіль подіяти поташем, то випадає осад (який?), а з розчину випаровуванням можна виділити купоросний камінь; 5) при дії сірчаної кис-лоти на поташ відбувається закипання і утворюється купоросний камінь; 6) їдке калі з сірчаною кислотою також дає купоросний камінь, але без закипання. Юний хімік розшифрував ці перетворення. Пропонуємо і вам написати рівняння відповідних реакцій, назвати всі згадані у задачі речовини за сучасною номенклатурою, та вказати до яких класів неорганічних речовин вони належать.

Задача 16. Червоний флуорид МеFа+1 при дії надлишку води утворює бурий осад МеОа (0,522 г) та розчинний флуорид МеFа (0,558 г).

54

Розшифруйте метал, напишіть рівняння реакцію МеFа+1 з водою, вкажіть до якого типу вона відноситься, наведіть приклади реакцій, в яких МеОа є окислювачем, або відновником.

Задача 17. У 1776 році Прістлі добув газ Х за такою методикою: спочатку білі кристали речовини А сушать при 105˚С, потім змішують з однаковою кількістю піску й нагрівають до 200 - 225˚С, але не вище 280˚С. Після цього отримують газ Х з густи-ною 1,97 г/л. Газ Х використовують в анестезії і як слабкий інгаляційний агент при лікуванні зубів, тощо. Визначте газ Х, розшифруйте методику його добування та наведіть рівняння реакцій. Яка тривіальна назва газу Х, де ще його використовують? Чому суміш А з піском не можна нагрівати вище 280˚С?

Задача 18. До розчину цинк хлориду (500 г; 5,44 мас. %) додали 300 мл розчину натрій гідроксиду. Гетерогенну суміш у склянці перемішали і відокремили осад, при прожарюванні якого утворилася бінарна сполука масою 8,1 г. Напишіть рівняння реакцій взаємодії ZnCl2 з NаОН, визначте можливу молярну концентрацію лугу; розрахуйте об’єм 0,1 моль/л розчину хлоридної кислоти, потрібний для переводу вмісту маточного розчину у цинк хлорид.

Задача 19. Після термічного розкладу ферум (ІІ) карбонату в атмосфері азоту, що містив домішки повітря, добуто речовину чорного кольору. За результатами її хімічного аналізу виведено формулу речовини – Fе0,95О. Поясніть результат досліду. Як, на вашу думку, розкладатиметься ферум (ІІ) карбонат при нагріванні на повітрі? На-пишіть відповідні рівняння реакцій. Розрахуйте мольні (атомні) частки у кожному із ступенів окиснення в речовині Fе0,95О. Обчисліть маси солей, що утворяться при реакції 1 г цієї речовини з хлоридної кислотою, що взята в надлишку.

Задача 20. Рідку бінарну сполуку А (вміст хлору – 68,93 %) масою 1,03 г розчинили в 99,13 г холодної води і одержали 0,16 г осаду простої речовини Б жовтого кольору. На нейтралізацію 10 г утвореного розчину витратили 30 мл 0,1 моль/л розчину натрій гідроксиду. При випаровуванні одержаного розчину і подальшому прожарюванні одержали 0,18 г кристалів. Визначте речовини А і Б, встановіть формули розчинених у воді продуктів гідролізу речовини А, напишіть рівняння взаємодії А: а) з водою; б) з розчином лугу.

Задача 21. Визначте невідомі речовини і напишіть рівняння реакцій, за якими можна здійснити такі перетворення:

Х4

55

13 ↑ А

+Н2О ↑ ↑+О2

+Н2 11 │ │12 + CO2 + O2, tº ———————→ Q ————→ M —————→ Д │ 1 2 ↑ 3 │ │ 14│+СО,(р, tº) 4 │+ СО2, Н2О │ +О2 (надлишок) + Н2О │ +СО2 ↓К ———————→Х1 ————→ А —————→ Е │ 7 6 │ 5 │ 10 │ + К │ + О2 + К ↓ ————————→ Х2 ———→ Х3

8 9

Відомо, що речовини Х1, Х2, Х3, Х4 – це бінарні сполуки, які містять одні й ті ж елементи. Вкажіть назви речовин Х1, Х2, Х3, Х4, а також А, Д, Е, М, Q.

Задача 21. На збагачувальний завод подають руду, що містить 12% металлу й одержують концентрат з масовою часткою металлу 27% і відходи, масова частка металу в яких – 5 %. У процесі виплавки металлу з концентрату втрати складають 9%. Вирахувати у відсотках втрати металу в процесі виробництва.

Задача 22. Три вуглеводні мають однаковий склад: 85,7% С та 14,3% Н. Відносна густина їх пари за повітрям становить 0,965; 1,45 та 1,93. Знайдіть молекулярні формули цих вуглеводнів та вкажіть загальну кількість їх структурних ізомерів.

Задача 23. Кристалогідрат солі металлу массою 8,22 г із загальною формулою МеSО4·7Н2О був розчинений в 50 мл води. Виміряна через деякий час масова частка речовини виявилася рівною 8,51%. Визначте, про який метал йде мова.

Задача 24. Безбарвна прозора рідина А, яка містить 8,3% Гідрогену, 32,7% Хлору і Оксиген при нагріванні до 110 ºС виділяє газ Х. Після того, як втрата маси рідини складе 16,8%, при 110 ºС пере ганяється однорідна рідина В сталого складу (азеотропна суміш). При охолодженні рідини А нижче 0 ºС спочатку випадають кристали Y, які не містять Хлор, а при сильнішому повільному охолодженні (виморожуванні) виділяються кристали С, які містять до 65% Хлору за масою. Плавлення кристалів С супроводжується частковим виділенням газу Х.

56

1). Що собою являють рідини А і В, речовини С, Х, Y. Відповідь підтвердіть розрахунками.

2). Напишіть рівняння необоротних реакцій рідини В із трьома неорганічними і двома органічними сполуками, які належать до різних класів речовин.

Задача 25. Є суміш азоту і водню, яка на 5% легша за гелій. Після пропускання суміші над нагрітим каталізатором утворився амоніак, в результаті чого суміш стала важча за гелій за тих же умов. Розрахуйте область допустимих значень для виходу реакції.

Задача 26. Безбарвна рідина Х складу С8Н10 утворює тільки одне монобромпохідне в результаті реакції з Вr2 в присутності А1 Вr3. Окиснення Х надлишком КМnО4 в присутності сульфатної кислоти приводить до речовини Y. Із Y та 1,3,5-тригідроксибензолу можна отримати естер Z складу С36Н18О12. Визначити структури речовин Х, Y, Z. Напишіть рівняння окиснення Х в Y при вказаних вище умовах і розставте в ньому коефіцієнти.

Задача 27. Розшифруйте схему перетворень: NаВ ——→ С ——————→F ↑1 НС1 ZnO,Al2O3,tº │ │ H2O H2

A ——→ Д —————→ Е │Х │ Х ↓ ↓осад орг.кислотаЗадача 28. Для розчинення 39,2 г суміші двох сполук заліза з киснем

взяли 500 мл розчину соляної кислоти з масовою часткою 20% (густина 1,1 г/см3). Внаслідок реакції прореагувало 212 мл кислоти. Визначте якісний і кількісний склад суміші.

Приведення газів до нормальних умов (н. у.) (теоретичні відомості)

Об'єм газів залежить від тиску і температури. Тому під час розв'язування задач усі вони повинні перебувати за однакових — нормальних умов. Нормальні умови (н. у):

р= 1атм.=101,ЗкПа, Т=0°С=273К,К = 0,082 л • атм/(моль • град) == 8,3143 Дж/(моль • град).

57

Якщо це не так, то необхідно перейти до цих умов. Такий перехід робиться з допомогою рівняння Менделєєва — Клапейрона через величини, що не залежать від температури й тиску — масу і кількість речовини:

рV=пRТНеобхідно пам'ятати, що молярний об'єм виміряний теж за

нормальних умов.

ЛітератураЗадачі взято з посібників:1. Ярошенко О. Г., Новицька В. І. Збірник задач і вправ з хімії— К.,

1996.2. Кузьменко М. В., Єрьомін В. В. 2400 задач,— Тернопіль, 2001.3. Хомченко Г.П. Посібник з хімії для вступників. - Видавництво

Київ "Н.С.К." 2000 р.4. Туринська Н.М. Основи загальної хімії. - Київ: Ірпінь: ВТФ

"Перун".5. Косинський О.І. Органічна хімія. Практикум : Посібник - Київ.:

Вища школа, 2002 р6. Сльота Л.О., Граніна Г.М., Холін В.Ю. Цікава хімія для вчителів і

учнів. Харків. Видавнича група „Основа”.7. Науково-методичні журнали:- „Хімія” видавнича група „Основа”.

- „Хімія і біологія в школі”, Педагогічна преса, Київ.

8. А.Стрільчик «Методичні рекомендації щодо викладання хімії

в школі».

Відомості про авторів:

58

Гальчук Ярослав Адамович, вчитель хімії Тлумацької гімназії, вчитель вищої категорії, вчитель-методист, методист РМК.

Бойко Галина Дмитрівна, вчитель хімії та біології Колінцівського НВК, вчитель вищої категорії,закінчила аспірантуру при Прикарпатському університеті, переможець районного етапу Всеукраїнського конкурсу «Вчитель року 2008», номінація «біологія».

Гаврилаш Ярослава Лукянівна, вчитель хімії Тлумацької ЗОШ І-ІІІ ступенів, вчитель вищої категорії, старший вчитель.

Гальчук Надія Петрівна, вчитель хімії Делівської ЗОШ І-ІІІ ступенів, вчитель вищої категорії, призер районного етапу Всеукраїнського конкурсу «Вчитель року 2010», номінація «хімія».

Двояк Надія Богданівна, вчитель хімії та біології Вікнянського НВК, вчитель вищої категорії, старший вчитель, керівник школи молодого вчителя хімії та біології.

Роговик Оксана Володимирівна, вчитель хімії і основ здоровя Долинської ЗОШ І-ІІ ступенів, вчитель вищої категорії.

Шушваль Іван Іванович, вчитель хімії і біології Гавриляцької ЗОШ І-ІІ ступенів, вчитель вищої категорії, переможець районного етапу Всеукраїнського конкурсу «Вчитель року 2010», номінація «хімія».

59

60