Химия 2013 c ответами

ИПО – выпускникам
ХИМИЯ
Тест готовности к продолжению образования
Вопросы, ответы и комментарии
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Может ли химический элемент содержать атомы с разным зарядом ядра?
НЕТ
Химический элемент – совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра и числом протонов,
совпадающим с порядковым (атомным) номером в таблице Менделеева (из БСЭ).
Верно ли, что у стабильных изотопов число протонов равно числу нейтронов?
НЕТ
В настоящее время в науке установилось следующее определение понятия изотопов: изотопы – это вещества, ядра атомов которых состоят из одинакового числа протонов (содержат
одинаковое число протонов) и различаются лишь числом нейтронов в ядре. Сейчас известно
около 270 стабильных изотопов, причем у большинства число протонов не равно числу нейтронов. Хотя в ряде случаев утверждение оказывается верным – достаточно вспомнить
4
He, 16O, 32S…
Верно ли, что во всех нижеперечисленных соединениях атомы углерода находятся в состоянии sp2 – гибридизации?
(А) бензол; (Б) бутадиен-1,3; (В) мочевина; (Г) муравьиная кислота; (Д) стирол
ДА
Гибридизация орбиталей – гипотетический процесс смешения разных (s, p, d) орбиталей
центрального атома многоатомной молекулы с возникновением того же числа орбиталей, эквивалентных по своим характеристикам – по форме и энергии (по Л. Полингу). Считается,
что в гибридизации участвуют орбитали, на которых располагаются неподеленные электронные пары, и орбитали, участвующие в образовании σ-связей (сигма-связь). У атомов углерода
в молекулах предложенных соединений по три σ-связи. Происходит смешивание одной s- и
двух p-орбиталей. Образуется три гибридные орбитали. Негибридная p-атомная орбиталь
перпендикулярна плоскости и участвует в образовании π-связей.
Верно ли, что при повышении температуры на 20оС скорость химической реакции увеличится в 6 раз, если температурный коэффициент равен 3?
НЕТ
Зависимость скорости химической реакции от температуры определяется правилом ВантГоффа – скорость большинства химических реакций при повышении температуры на каждые
10 возрастает в 2–4 раза. Математически правило Вант-Гоффа выражается формулой:
V2/ V1 = γ(Τ2 – Τ1)/10 , где V1, Τ1 – начальные скорость реакции и температура; V2, Τ2 – конечные;
γ – температурный коэффициент.
Подставляя данные значения, получаем:
V2/ V1 = 320/10 = 32 = 9. Ответ: скорость увеличится в 9 раз.
Верно ли, что число атомов водорода в 30 г уксусной кислоты СН3СООН равно 6,02 х 1023?
НЕТ
Один моль уксусной кислоты имеет массу 60 г и содержит 6,02 х 1023 молекул СН3СООН.
Следовательно, 30 г содержит 3,01 х 1023 молекул СН3СООН или по 6,02 х 1023 атомов углерода и кислорода, и 12,04 х 1023 атомов водорода.
Верно ли, что атом алюминия в основном состоянии имеет 3 (три) неспаренных электрона?
НЕТ
Al +13 )2)8)3 , p – элемент. Основное состояние: 1s22s22p63s23p1 (один неспаренный электрон
на 3p-орбитали); возбужденное состояние: 1s22s22p63s13p2 (три неспаренных электрона – один
на 3s и два на 3p-орбиталях).
1
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
Верно ли, что в сульфате аммония присутствуют связи: ковалентные полярные, ковалентные неполярные и ионные?
НЕТ
В сульфате аммония нет ковалентных неполярных связей. Неполярная (симметричная) ковалентная связь – связь между атомами с равной электроотрицательностью и, следовательно, равномерным распределением электронной плотности между ядрами атомов. Это связи в
простых веществах и связи между одинаковыми атомными группировками. Таких в сульфате
аммония нет.
Верно ли, что хлороводород можно получить взаимодействием раствора хлорида натрия с
избытком раствора серной кислоты?
НЕТ
Растворы хлорида натрия и серной кислоты между собой не взаимодействуют. Хлороводород
получается при действии концентрированной серной кислотой на твердый хлорид натрия
(поваренную соль) при нагревании: NaCl(тверд.) + H2SO4(конц.) = NaHSO4 + HCl↑
Верно ли, что массовая доля (в %) гидроксида кальция в растворе, образовавшемся при растворении 16,8 г оксида кальция в 72 г воды, равна 25%?
ДА
При растворении оксида кальция в воде протекает реакция: CaO + H2O → Ca(OH)2
На основании реакции: из одного моля CaO (массой 56 г) получается один моль Ca(OH)2
(массой 74 г), следовательно, из 16,8 г CaO образуется: (16,8 х 74)/56 = 22,2 г Ca(OH)2 (видно,
что CaO находится в недостатке). Массовая доля Ca(OH)2 будет равна:
(22,2 х 100)/(16,8 + 72) = 2220/88,8 = 25(%).
Верно ли, что наибольшее различие в свойствах природных изотопов наблюдается у урана?
НЕТ
Изотопные разновидности по своим физическим и физико-химическим свойствам (изотопы
имеют одинаковые химические свойства) различаются тем сильнее, чем больше относительные различия в массах этих изотопов. Наибольшее различие в массах природных изотопов
наблюдается, естественно у водорода.
Можно ли получить оксид фосфора (V) окислением фосфора азотной кислотой?
НЕТ
Азотная кислота окисляет фосфор до его оксида, согласно уравнению:
2P + 10HNO3 = P2O5 + 10NO2↑ + 5H2O
(а точнее, Р4О10)
Однако даже концентрированная азотная кислота содержит воду, с которой будет мгновенно
реагировать P2O5 с образованием фосфорной кислоты. Р2О5 + 3Н2О = 2Н3РО4
Верно ли, что железо реагирует с раствором азотной кислоты с образованием оксида азота
(II), согласно уравнению: 3Fe + 8HNO3 (р) = 3Fe(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O
НЕТ
Азотная кислота, как сильный окислитель, будет окислять железо до степени окисления +3,
до Fe(NO3)3
Можно ли получить иодид железа (III) обменной реакцией между оксидом железа (III) и
иодистым водородом: Fe2O3 + 6HI = 2FeI3 + 3H2O
НЕТ
Иодистый водород – сильный восстановитель. Поэтому железо будет восстанавливаться
(в зависимости от условий взаимодействия) до Fe+2 , либо до чистого железа.
Верно ли, что озон, как простое вещество, всегда реагирует как окислитель?
ДА
Озон является сильнейшим окислителем. Из стабильных веществ он уступает только фтору.
Однако до настоящего времени его взаимодействие с фтором не установлено.
Верно ли, что при сжигании в кислороде красного фосфора массой 6,2 г и последующем растворением продуктов сжигания в 200 г 4%-го раствора гидроксида натрия образуется 24 г
соли?
ДА
2
16.
17.
18.
19.
20.
21.
Красный фосфор горит в кислороде по реакции:
2P + 2,5O2 = P2O5
Согласно уравнению, два моля фосфора (массой 62 г) образуют один моль P2O5 (массой
142 г). Следовательно, из 6,2 г фосфора образуется: (6,2 х 142) / 62 = 14,2 г P2O5
Взаимодействие P2O5 с гидроксидом натрия может приводит к образованию средней или кислых солей, в зависимости от количества реагирующих веществ.
При избытке P2O5 будет наблюдаться реакция:
P2O5 + 2NaOH + H2O = 2NaH2PO4
200 г 4%-го раствора гидроксида натрия содержит 8 г NaOH
Согласно уравнению, один моль P2O5 (массой 142 г) реагирует с двумя молями NaOH, массой
80 г. В нашем случае 14,2 г P2O5 (0,1 моля) реагируют с 8 г NaOH (0,2 моля) – вещества находятся в эквимолекулярных количествах, и следовательно другие соли образовываться не будут. Продуктом реакции будет NaH2PO4 в количестве 0,2 моля – 24 г.
Можно ли получить серу окислением сероводорода перманганатом калия в кислой среде в
результате следующей реакции:
2 KMnO4 + 5H2S + 2H2SO4 = 2MnSO4 + 5S↓ + 2KOH + 6H2O
НЕТ
В кислой среде будет образовываться не щелочь KOH, а соль КНSO4 (либо К2SO4).
Верно ли, что кислота HClO2 более сильный окислитель, чем HClO4?
ДА
Кислородные соединения хлора – сильные окислители. С увеличением степени окисления
хлора окислительная способность его кислородных кислот уменьшается, а устойчивость этих
соединений растет:
HClO------HClO2---------HClO3---------HClO4
увеличение устойчивости →
← усиление окислительной способности
Окислительная активность тем больше, чем менее устойчива кислота. Этот факт можно объяснить тем, что в ряду оксохлорат-ионов в порядке возрастания степени окисления хлора увеличивается прочность связи Cl–O и, следовательно, устойчивость соответствующего иона.
Может ли углерод реагировать с оксидом углерода (IV)?
ДА
Такая реакция имеет место при газификации угля: C + CO2 = 2CO
Верно ли, что и раствор хлорида железа (II), и раствор хлорида железа (III) окрашивают
лакмус в красный цвет?
ДА
Растворы обеих солей в воде будут подвергаться гидролизу. В данном случае гидролизу по
катиону – гидролизу соли сильной кислоты и слабого основания:
FeCI2 + H2O ↔ FeOHCl + HCl
FeCI3 + H2O ↔ FeOHCl2 + HCl
Растворы имеют слабокислую среду, реакции протекают обратимо, гидролиз по второй ступени протекает в ничтожной степени.
Будут ли одновременно выделяться газ и выпадать осадок при взаимодействии концентрированного раствора хлорида железа (III) с концентрированным раствором карбоната натрия?
ДА
Протекает реакция необратимого совместного гидролиза аквакатионов железа (III) и карбонат-ионов: 2 FeCl3 + 3Na2CO3 + H2O = 2FeO(OH)↓ + 3CO2↑ + 6NaCl
( можно записать, что вместо осадка FeO(OH) будет образовываться осадок Fe(OH)3 )
Продукты выводятся из сферы протекания реакции.
Будет ли оксид кремния реагировать со всеми нижеперечисленными веществами:
(А) магний; (Б) оксид калия; (В) фтороводород; (Г) сода
ДА
3
22.
23.
24.
25.
26.
Согласно уравнениям:
(А): При температуре выше 1000 °С реагирует с активными металлами, при этом образуется
кремний:
SiO2 + 2Mg = Si + 2MgO (при избытке металла образуются силициды: Mg2Si)
(Б): При сплавлении SiO2 с основными оксидами образуются силикаты – соли не имеющих
постоянного состава очень слабых, нерастворимых в воде кремниевых кислот общей формулы xH2O·ySiO2
SiO2 + K2O = K4SiO4
(В): SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O (используется при травлении стекла)
(Г): Аналогично (Б)
SiO2 + CaCO3 = CaSiO3 + CO2↑
Верно, ли что все нижеперечисленные вещества реагируют с металлическим натрием:
(А) пропин; (Б) бутанол-1; (В) глицин; (Г) 2-бромбутан; (Д) фенол
ДА
(A): CH3–C≡CH + Na = CH3–C≡CNa + 1/2H2
(Б): СН3(СН2)3ОН + Na = СН3(СН2)3ОNa + 1/2H2↑
(B): NH2CH2COOH + Na = NH2CH2COONa + 1/2H2↑
(Г): Реакция Вюрца
2СН2-СН(Br)-СН2-СН3 + 2Na = СН2-СН-СН2-СН3 + 2NaBr
│
СН2-СН-СН2-СН3
(Д): 2C6H5OH + 2Na = 2C6H5ONa + H2↑
Верно ли записано уравнение реакции серебряного зеркала для уксусного альдегида:
CH3CHO + Ag2O = CH3COOH + 2Ag↓
НЕТ
Это реакция восстановления серебра из аммиачного раствора оксида серебра (реактив Толленса). В водном растворе аммиака оксид серебра растворяется с образованием комплексного
соединения – гидроксида диамминсеребра (I) [Ag(NH3)2]OH.
CH3CHO + 2[Ag(NH3)2]OH = CH3COONH4 + 2Ag↓ + 3NH3 + H2O (при нагревании).
Верно ли, что все виды химической связи (ковалентная полярная, ковалентная неполярная,
ионная, водородная, металлическая) характерны как для неорганических, так и для органических соединений?
НЕТ
Металлическая связь характерна только для простых веществ – металлов.
Верно ли, что в 2010 г. ученым удалось получить органическое вещество, в котором два
атома углерода связаны между собой тремя π-связями?
НЕТ
Согласно концепции сигма- и пи-связей разработанной Лайнусом Полингом, максимальное
число π-связей между двумя атомами – два (лежат во взаимоперпендикулярных плоскостях).
Верно ли, что с аммиачным раствором оксида серебра (I) будут взаимодействовать:
(А) глюкоза; (Б) муравьиная кислота; (В) бутаналь; (Г) метилформиат
ДА
Все вышеперечисленные соединения содержат альдегидную группу:
Следовательно они будут вступать в «реакцию серебряного зеркала», согласно уравнениям,
представленным в п. 23.
27. Может ли бензол в присутствии катализаторов вступать в реакции: полимеризации и изомеризации?
НЕТ
Теоретически бензол может иметь шесть структурных изомеров:
4
Первые пять из показанных изомеров существуют (второй, третий, четвертый и пятый изомеры были получены спустя почти 100 лет, после того, как было установлено строение бензола). Однако эти изомеры не были получены непосредственной изомеризацией самого бензола
(а изомеризацией производных бензола или в результате синтеза из других веществ). Последний изомер, скорее всего, никогда не будут получен.
За исключением статьи: Kovacic P., Jones M. // Chem. Rev., 1987, v. 87, p. 3578, в литературе
нет данных об участии бензола в реакции полимеризации. Однако, в указанной статье не
приводится формула и структура образующегося полимера. Поэтому можно утверждать:
бензол не вступает в реакцию полимеризации.
28. Верно ли, что для сжигания смеси, состоящей из 5 л метана и 15 л ацетилена потребуется
47,5 литров воздуха?
НЕТ
Горение (полное) протекает согласно уравнениям:
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O
2C2H2 + 5O2 = 4CO2 + 2H2O
Согласно первому уравнению, для 1 объема CH4 требуется 2 объема O2 – т. е. требуется 10 л
кислорода.
Согласно второму уравнению: для двух объемов C2H2 требуется 5 объемов O2 – т. е. требуется
37,5 л кислорода.
Суммарно требуется 47,5 л кислорода. Однако кислорода в воздухе – примерно 20% от объема. Следовательно, воздуха нужно в 5 раз больше.
29. Верно ли, что для ацетилена характерны все перечисленные признаки:
(А) линейная форма молекулы; (Б) наличие π-связей; (В) sp2-гибридизация ;
(Г) реакции гидратации
НЕТ
Для ацетилена характерна sp-гибридизация. Остальные признаки – характерны.
30. Будет ли увеличиваться скорость химической реакции:
Zn(ТВ.) + 2HCl = ZnCl2 + H2↑ + 154 кДж при уменьшении температуры?
НЕТ
Скорость подавляющего большинства химических реакций увеличивается с температурой.
Это правило не зависит от того: экзотермическая или эндотермическая реакция. (Изменение
температуры влияет на сдвиг химического равновесия, но не на скорость его наступления).
Следовательно, при уменьшении температуры скорость практически всех реакций (в т. ч. рассматриваемой) уменьшается.
5