Демо ФИПИ (август 2017)
Для выполнения заданий 1-3 используйте следующий ряд химических элементов. Ответом в заданиях 1-3 является последовательность цифр, под которыми указаны химические элементы в данном ряду.
1. Na
2. K
3. Si
4. Mg
5. C
Задание №1.
Определите, атомы каких из указанных в ряду элементов имеют на внешнем энергетическом уровне четыре электрона. Запишите в поле ответа номера выбранных элементов.
Объяснение: напишем электронные конфигурации всех представленных элементов.
1. Na - 2е, 8е, 1е
2. K - 2е, 8е, 8е, 1е
3. Si - 2е, 8е, 4е
4. Mg - 2е, 8е, 2е
5. C - 2е, 4е
То есть, на внешнем энергетическом уровне 4 электрона имею кремний и углерод. Правильный ответ - 35.
Задание №2.
Из указанных химических элементов выберите три элемента, которые в Периодической системе находятся в одном периоде. Расположите эти элементы в порядке возрастания их металлических свойств. Запишите в поле ответа номера выбранных элементов в нужной последовательности.
Объяснение: посмотрите в объяснение к первому заданию - в третьем периоде расположены натрий, кремний и магний. Самый сильный металл среди перечисленных - натрий, чуть слабее - магний и кремний - вообще неметалл. В обратном порядке расположим их в ответе. Правильный ответ - 341.
Задание №3.
Из числа указанных в ряду элементов выберите два элемента, которые проявляют низшую степень окисления, равную -4. Запишите в поле ответа номера выбранных элементов.
Объяснение: степень окисления -4 могут иметь атомы элементов, уже имеющие 4 электрона, то есть они забирают еще 4 электрона, чтобы завершить свой энергетический уровень (так как для завершения второго и третьего энергетических уровней нужно 8 электронов). Правильный ответ - 35.
Задание №4.
Из предложенного перечня выберите два соединения, в коnорых присутствует ионная химическая связь.
1. Ca(ClO2)2
2. HClO3
3. NH4Cl
4. NH4Cl
5. Cl2O7
Объяснение: ионная химическая связь образуется между атомом металла и атомом металла (как правило, в солях). В данном случае между кислородом и кальцием и хлором и аммонием (здесь он выполняет роль металла). Правильный ответ - 13.
Задание №5.
Установите соответствие между формулой вещества и классом/группой, к окторому(-ой) это вещество принадлежит: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию из второго столбца, обозначенную цифрой:
Формула вещества Класс/групп
А) NH4HCO3 1. Соль средняя
Б) KF 2. Оксид кислотный
В) NO 3. Оксид несолеобразующий
4. Соль кислая
Объяснение: гидрокарбонат аммония - кислая соль (так как есть остаток кислоты - Н), фторид калия - средняя соль (нет ни остатка кислоты ни основания), оксид азота (II) - несолеобразующий оксид, так как нет соответствующей ему кислоты. Правильный ответ - 413.
Задание №6.
Из предложенного перечня веществ выберите два вещества, с каждым из которых железо реагирует без нагревания:
1. Хлорид цинка
2. Сульфат меди (II)
3. Концентрированная азотная кислота
4. Разбавленная соляная кислота
5. Оксид алюминия
Объяснение: железо без нагревания реагирует с сульфатом меди (II) (так как медь как металл слабее железа и железо будет вытеснять медь из ее соли) и с разбавленной соляной кислотой (так как растворы кислот реагируют с металлами, стоящими в ряду напряжений металлов до водорода без нагревания). Правильный ответ - 24.
Задание №7.
Из предложенного перечня выберите два оксида, которые реагируют с раствором соляной кислоты, но не реагируют с раствором гидроксида натрия.
1. CO
2. SO3
3. CuO
4. MgO
5. ZnO
Объяснение: с кислотами, но не с основаниями вступают в реакции основные оксиды (то есть оксиды металлов), как, например, оксид магния. Но оксид меди тоже будет вступать в реакцию с кислотой, но не с основанием (так как медь не образует солей (где она была бы в составе кислотного остатка, как цинкаты, алюминаты, ферраты и т.д.)). Оксид цинка - амфотерный оксид, то есть реагирует как с кислотами, так и с основаниями, угарный газ - несолеобразующий оксид - не реагирует с кислотами и с основаниями, а оксид серы (VI) - реагирует с гироксидами, он - кислотный. Правильный ответ - 34.
Задание №8.
В пробирку с раствором соли Х добавили несколько капель раствора вещества У. В результате реакции наблюдали выделение бесцветного газа. Из предложенного перечня выберите вещества Х и У, которые могут вступать в описанную реакцию.
1. KOH
2. HCl
3. Cu(NO3)2
4. K2SO3
5. Na2SiO3
Объяснение: нам нужно выбрать такую соль, чтобы соответствующая ей кислота в растворе распадалась на оксид и воду. Из представленных вариантов - это только сульфит калия. То есть из соли нужно сделать кислоту, такое возможно только при реакции с другой кислотой. Запишем реакцию:
K2SO3 + HCl = KCl + H2O + SO2↑
Правильный ответ - 42.
Задание №9.
Задана следующая схема превращений веществ:
Х У
СО2 → К2СО3 → КНСО3
Определите, какие из указанных веществ являются веществами Х и У.
1. KCl(р-р)
2. K2O
3. H2
4. HCl(избыток)
5. CO2(р-р)
Объяснение: СО2 - кислотный оксид, которому соответствует угольная кислота (Н2СО3), так же этот оксид реагирует с гидроксидами и оксидами металлов, то есть при взаимодействии с оксидом калия получится карбонат калия.
К2О + СО2 → К2СО3
Чтобы из средней соли сделать кислую соль, нужно добавить кислоту (образуется промежуточное вещество между средней солью и кислотой).
К2СО3 + СО2 + Н2О → 2КНСО3
Правильный ответ - 25.
Задание №10.
Установите соответствие между уравнением реакции и свойством элемента азота, которое он проявляет в этой реакции: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
Уравнение реакции
А) NH4HCO3 = NH3 + H2O + CO2
Б) 3CuO + 2NH3 = N2 + 3Cu + 3H2O
В) 4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O
Г) 6Li + N2 = 2Li3N
Свойство азота
1. Является окислителем
2. Является восстановителем
3. Является и окислителем и восстановителем
4. Не проявляет окислительно-восстановительных свойств
Объяснение: в первой реакции азот не меняет степень окисления (был -3 и остался -3), во второй реакции меняет степень окисления с -3 на 0, то есть отдает электрона, значит, является восстановителем. В третьей реакции азот меняет степень окисления с -3 на +2, то есть тоже отдает электроны и тоже является восстановителем. В последней реакции азот меняет степень окисления с 0 на -3, то есть принимает электроны, то есть является окислителем. Правильный ответ - 4221.
Задание №11.
Установите соответствие между формулой вещества и реагентами, с каждым из которых это вещество может взаимодействовать: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
Формула вещества Реагенты
А) S 1. AgNO3, Na3PO4, Cl2
Б) SO3 2. BaO, H2O, KOH
В) Zn(OH)2 3. H2, Cl2, O2
Г) ZnBr(р-р) 4. HBr, LiOH, CH3COOH
5. H3PO4, BaCl2, CuO
Объяснение: сера вступает в реакцию с простыми веществами:
А) S + H2 = H2S
S + Cl2 =(t) SCl2
S + O2 = SO2
Б) SO3 + BaO = BaSO4
SO3 + H2O = H2SO4
SO3 + 2KOH = K2SO4 + H2O
В) ZnBr2 + 2AgNO3 = 2AgBr↓ + Zn(NO3)2
3ZnBr2 + 2Na3PO4 = Zn3(PO4)2 = Zn3(PO4)2 + 6NaBr
ZnBr2 + Cl2 = Br2 + ZnCl2
Г) Zn(OH)2 + 2HBr = ZnBr2 + H2O
Zn(OH)2 + LiOH = Li2[Zn)OH)4]
Zn(OH)2 + 2CH3COOH = (CH3COO)2Zn + 2H2O
Правильный ответ - 3241.
Задание №12.
Установите соответствие между названием вещества и классом/группой, к которому(-ой) принадлежит: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
Название вещества
А) Метилбензол
Б) Анилин
В) 3-метилбутаналь
Класс/группа
1. Альдегиды
2. Амины
3. Аминокислоты
4. Углеводороды
Объяснение: метилбензол - ближайший гомолог бензола - толуол - С6Н5СН3, относится к ароматическим углеводородам. Анилин - C6H5NH2 - простейший ароматический амин. 3-метилбутаналь - заканчивается на -аль, значит это - альдегид. Правильный ответ - 421.
Задание №13.
Из предложенного перечня выберите два вещества, которые являются структурными изомерами бутена-1.
1. Бутан
2. Циклобутан
3. Бутин-2
4. Бутадиен-1,3
5. Метилпропен
Объяснение: формула бутена-1 - СН3-СН2-СН=СН2, или С4Н8. Структурными изомерами алкенов (а бутен является алкеном) являются циклоалканы. То есть циклобутан тоже будет иметь формулу С4Н8. Метилпропен имеет разветвленную молекулу и тоже имеет формулу С4Н8 (относится к алкенам). Правильный ответ - 25.
Задание №14.
Из предложенного перечня выберите два вещества, при взаимодействии которых с раствором перманганата калия будет наблюдаться изменение окраски раствора.
1. Циклогексан
2. Бензол
3. Толуол
4. Пропан
5. Пропилен
Объяснение: с перманганатом калия будут реагировать вещества, способные к окислению. Это - толуол (из него в кислой среде будет образовываться бензойная кислота) и пропилен (из него в нейтральной среде будет образовываться двухатомный спирт - пропиленгликоль). Правильный ответ - 35.
Задание №15.
Из предложенного перечня выберите два вещества, с которыми реагирует формальдегид.
1. Cu
2. N2
3. H2
4. Ag2O (NH3р-р)
5. CH3OCH3
Объяснение: альдегиды вступают в реакцию с водородом, то есть восстанавливаются до спиртов:
СН2О + Н2 → СН3ОН
И еще альдегиды вступают в реакцию серебряного зеркала в аммиачным раствором оксида серебра:
СН2О + 2[Ag(NH3)2]OH → HCOOH + 2Ag + 4NH3 + H2O
Правильный ответ - 34.
Задание №16.
Из предложенных веществ выберите два вещества, с которыми реагирует метиламин:
1. Пропан
2. Хлорметан
3. Водород
4. Гидроксид натрия
5. Соляная кислота
Объяснение: метиламин реагирует с хлорметаном, эта реакция называется реакцией алкилирования.
CH3NH2 + CH3Cl → (CH3)2NH2+Cl‾
И еще реагирует с соляной кислотой: CH3NH2 + HCl → CH3NH3+Cl‾
Правильный ответ - 25.
Задание №17.
Задана следующая схема превращений веществ:
X Y
CH3CH2Cl → CH3CH2OH → CH3CHO
Определите, какие из указанных веществ являются веществами Х и У.
1. Н2
2. CuO
3. Cu(OH)2
4. NaOH (H2O)
5. NaOH (спирт)
Объяснение: чтобы из хлорэтана получить этиловый спирт добавим водный гидроксид натрия:
CH3CH2Cl + NaOH (H2O) → CH3CH2OH + NaCl
Затем окислим спирт до альдегида при помощи оксида меди:
CH3CH2OH + CuO → CH3CHO + Cu(OН)2
Правильный ответ - 42.
Задание №18.
Установите соответствие между названием вещества и продуктом, который преимущественно образуется при взаимодействии этого вещества с бромом: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
Название вещества
А) Этан
Б) Изобутан
В) Циклопропан
Г) Циклогексан
Продукт бромирования
1. Бромциклопропан
2. CH3-C(CH3)(Br)-CH3
3. Br-CH2-CH2-CH2-Br
4. CH3-CH(CH3)-CH2-Br
5. CH3-CH2-Br
6. Бромциклогексан
Объяснение: при бромировании этана получается бромэтан (5). При бромировании изобутана получается бромизобутан, при этом бром замещается на водород у второго атома углерода (2). Циклопропан теряет циклическую структуру при взаимодействии с бромом, то есть идет реакция присоединения, а не замещения (3). Циклогексан вступает в реакцию замещения с бромом (6). Правильный ответ - 5236.
Задание №19.
Установите соответствие между реагирующими веществами и углеродсодержащим продуктом, который образуется при взаимодействии этих веществ: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
Реагирующие вещества
А) Уксусная кислота и карбонат натрия
Б) Муравьиная кислота и гидроксид натрия
В) Муравьиная кислота и гидроксид меди (II) (при нагревании)
Г) Этанол и натрий
Продукт взаимодействия
1. Пропионат натрия
2. Этилат натрия
3. Формиат меди (II)
4. Формиат натрия
5. Ацетат натрия
6. Углекислый газ
Объяснение: запишем реакции.
CH3COOH + Na2CO3 → CH3COONa + H2O + CO2
HCOOH + NaOH → HCOONa + H2O
2HCOOH + 2Cu(OH)2 → 2СО2 + Cu2О + 3H2O
2C2H5OH + 2Na → 2C2H5ONa + H2
Правильный ответ - 5462.
Задание №20.
Из предложенного перечня типов реакций выберите два типа реакции, к которым можно отнести взаимодействие щелочных металлов с водой.
1. Каталитическая
2. Гомогенная
3. Необратимая
4. Окислительно-восстановительная
5. Реакция нейтрализации
Объяснение: напишем пример реакции:
2Na + 2H2O → 2NaOH + H2↑
Реакция идет только в одну сторону, то есть является необратимой. Еще при этом происходит изменение степеней окисления у натрия и водорода.
Правильный ответ - 34.
Задание №21.
Из предложенного перечня внешних воздействий выберите два воздействия, которые приводят к уменьшению скорости реакции этилена с водородом.
1. Понижение температуры
2. Увеличение концентрации этилена
3. Использование катализатора
4. Уменьшение концентрации водорода
5. Повышение давления в системе
Объяснение: запишем реакцию.
СН2=СН2 + Н2 → СН3-СН3
При использовании катализатора равновесие смещается вправо, как и при увеличении концентрации этилена и при повышении давления в системе, то есть равновесие сместится влево при понижении температуры и уменьшении концентрации водорода. Правильный ответ - 14.
Задание №22.
Установите соответствие между формулой соли и продуктами электролиза водного раствора этой соли, которые выделились на инертных электродах: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
Формула соли
А) Na3PO4
Б) KCl
В) CuBr2
Г) Cu(NO3)2
Продукты электролиза
1. H2, O2
2. Cu, O2
3. Cu, Br2
4. H2, Cl2
5. Cu, NO2
Объяснение: при электролиз растворов солей кислородсодержащих кислот на аноде получается кислород и соответствующий оксид, при этом на катоде вместо атомов сильного металла получается водород, то есть при электролизе фосфата натрия получается водород и кислород, хлорида калия - хлор и водород, бромида меди - (на катоде получается сама медь) медь и бром, и при нитрате меди - медь и кислород. Правильный ответ - 1432.
Задание №23.
Установите соответствие между названием соли и отношением этой соли к гидролизу.
Название соли
А) Хлорид аммония
Б) Сульфат калия
В) Карбонат натрия
Г) Сульфид алюминия
Отношение к гидролизу
1. Гидролизуется по катиону
2. Гидролизуется по аниону
3. Гидролизу не подвергается
4. Гидролизуется по катиону и аниону
Объяснение: для решения данного задания рекомендуем повторить тему гидролиз здесь. Хлорид аммония гидролизуется по катиону, сульфат калия не гидролизуется, карбонат натрия - по аниону и сульфид алюминия гидролизуется и по катиону и по аниону. Правильный ответ - 1324.
Задание №24.
Установите соответствие между уравнением химической реакции и направлением смещения химического равновесия при увеличении давления в системе.
Уравнение реакции
А) N2(г) + 3H2(г) ⇔ 2NH3(г)
Б) 2H2(г) + O2(г) ⇔ 2H2O(г)
В) H2(г) + Cl2(г) ⇔ 2HCl(г)
Г) SO2(г) + Cl2(г) ⇔ SO2Cl2(г)
Направление смещения равновесия
1. Смещается в сторону прямой реакции
2. Смещается в сторону обратной реакции
3. Не происходит смещения равновесия
Объяснение: для решения задания рекомендуем повторить тему "Химическое равновесие". При увеличении давления равновесие смещается в сторону уменьшения количества газообразных веществ. То есть в первой реакции равновесие сместится вправо, во второй - тоже вправо, в третьей не сместится и в четвертой - вправо. 1131.
Задание №25.
Установите соответствие между формулами веществ и реагентом, с помощью которого можно различить их водные растворы.
Формулы веществ
А) HNO3 и H2O
Б) KCl и NaOH
В) NaCl и BaCl2
Г) AlCl3 и MgCl2
Реагент
1. CaCO3
2. KOH
3. HCl
4. KNO3
5. CuSO4
Объяснение: воду от азотной кислоты отличим при помощи карбоната кальция - это нерастворимое вещество, поэтому при добавлении воды ничего не происходит, а при добавлении кислоты осадок растворяется начинает выделяться углекислый газ. Хлорид калия и гидроксид натрия различим при помощи сульфата меди, в первой реакции образуется хлорид меди - растворимое вещество, а во второй - гидроксид меди - нерастворимое вещество. Хлорид натрия и хлорид бария отличим при помощи качественной реакции на сульфат-ионы, то есть добавим сульфат меди, во второй реакции образуется белый осадок - сульфат бария. Последние два вещества - хлорид алюминия и хлорид магния различим при помощи гидроксида калия, образуются два гидроксида - гидроксид магния малорастворим, а гидроксид алюминия совсем нерастворим. Правильный ответ - 1552.
Задание №26.
Установите соответствие между веществом и областью его применения.
Вещество
А) Аммиак
Б) Метан
В) Изопрен
Г) Этилен
Область применения
1. Получение капрона
2. В качестве топлива
3. Получение каучука
4. Производство удобрений
5. Получение пластмасс
Объяснение: аммиак применяют при получении азотсодержащих удобрений, метан является очень энергоемкой молекулой, поэтому его применяют в качестве топлива. Из изопрена получают каучук. Этилен используют для получения полиэтилена и пластмасс. Правильный ответ - 4235.
Задание №27.
Вычислите массу нитрата калия (в граммах), которую следует растворить в 150 г раствора с массовой долей этой соли 10% для получения раствора с массовой долей 12%.
Объяснение: был раствор нитрата калия. Масса раствора была 150 г, где чистого вещества было 10%, то есть 15 г. В раствор добавили х г соли, при этом массовая доля вещества стала 12%. Запишем формулу массовой доли вещества с х. При этом получится:
(15+х)/(150+х) = 0,12 (на х увеличилась не только масса вещества, но и масса раствора)
⇒ х = 3,4 г.
Ответ: добавили 3,4 г нитрата калия.
Задание №28.
В результате реакции, термохимическое уравнение которой
2Н2(г) + О2(г) = 2Н2О(г) + 484 кДж
выделилось 1452 кДж теплоты. Вычислите массу образовавшейся при этом воды в граммах.
Объяснение: Рассчитаем какому количеству моль соответствует 1452 кДж. Для этого разделим эту цифру на количество кДж в реакции.
n = 1452/484 = 3 моль (количество вещества, соответствующее коэффициенту 1, а коэффициент перед водой - 2, поэтому 3 нужно умножить на 2)
n(Н2О) = 3 х 2 = 6 моль
m(H2O) = 6 х 18 = 108 г
Ответ: масса образовавшейся воды равна 108 г.
Задание №29.
Вычислите массу кислорода (в граммах), необходимого для полного сжигания 6,72 л (н.у.) сероводорода.
(Запишите ответ с точностью до десятых.)
Объяснение: (нам не подходит реакция 2H2S + O2 = 2S + 2H2O так как она идет при недостатке кислорода, а при наших условиях кислорода должно быть соответствующее количество) запишем химическую реакцию:
2H2S + 3O2 = 2SО2 + 2H2O
Найдем количество вещества сероводорода:
n(H2S) = 6,72/22,4 = 0,3 моль
Значит, кислорода в полтора раза больше (смотрим по коэффициентам), то есть 0,45 моль.
Находим массу кислорода:
m(O2) = 0,45 x 32 = 14,4 г
Ответ: для полного сжигания сероводорода потребуется 14,4 г кислорода.
Задание №30.
Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции
Na2SO3 + ... + KOH → K2MnO4 + ... + H2O
Определите окислитель и восстановитель.
Объяснение: в щелочной среде перманганат калия превращается в манганат, при этом происходит окисление сульфита до сульфата.
То есть реакция в полном виде будет выглядеть следующим образом:
Na2SO3 + KMnO4 + KOH → K2MnO4 + Na2SO4 + H2O
Запишем баланс:
Mn(+7) +1e → Mn(+6) | 2 - окислитель
S(+4) -2e→ S(+6) | 1 - восстановитель
Значит, перед марганце слева и справа поставим 2. И еще поставим 2 перед гидроксидом калия, чтобы уравнять его и водород.
Итоговое уравнение выглядит так:
Na2SO3 + 2KMnO4 + 2KOH → 2K2MnO4 + Na2SO4 + H2O
Задание №31.
Железо растворили в горячей концентрированной серной кислоте. Полученную соль обработали избытком раствора гидроксида натрия. Выпавший бурый осадок отфильтровали и прокалили. Полученное вещество нагрели с железом. Напишите уравнения четырех описанных реакций.
Объяснение:
Задание №32.
Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
H2SO4, 180C HCl NaOH, H2O KMnO4, H2O, 0C
CH3-CH2-CH2-OH → X1 → X2 → X3 → X1 → X4
При написании уравнений реакций используйте структурные формулы органических веществ.
Объяснение:
Задание №33.
Определите массовые доли (в %) сульфида железа (II) и сульфида алюминия в смеси, если при обработке 25 г этой смеси водой выделился газ, который полностью прореагировал с 960 г 5%-ного раствора сульфата меди.
Объяснение:
Задание №34.
При сжигании образца некоторого органического соединения массой 14,8 г получено 35,2 г углекислого газа и 18,0 г воды.
Известно, что относительная плотность паров этого вещества по водороду равна 37. В ходе исследования химических свойств этого вещества установлено, что при взаимодействии этого вещества с оксидом меди (II) образуется кетон.
Объяснение: если искомое вещество при окислении его оксидом меди образует кетон, значит вещество - вторичный спирт и имеет общую формулу CnH2n+1OH.