ХИМИЯ

Вступительный экзамен по химии сдают школьники, желающие обучаться на химико-биологическом отделении лицея-интерната. Экзамен проводится в письменном виде в тестовой форме в два тура. Продолжительность экзамена на 1-ом отборочном туре - 3 часа, на 2-ом туре – 1 час. На экзамене можно пользоваться таблицами: "Периодическая система элементов Д.И. Менделеева", "Растворимость оснований, кислот и солей в воде", "Электрохимический ряд напряжений металлов". При решении расчётных задач разрешается пользоваться микрокалькулятором.

Тест состоит из 20 вопросов, в которые включены как упражнения, так и расчетные задачи. Вопросы теста составлены в соответствии с “Программой по химии для средней школы за 8-9 классы”, включают вопросы по общей и неорганической химии по следующим основным темам и требуют следующих знаний и умений:

1. Строение ядер и электронных оболочек атомов химических элементов – умение написать электронную конфигурацию атомов химических элементов (распределение электронов по энергетическим уровням, подуровням и орбиталям) и определить по электронной конфигурации и строению атома природу химического элемента.

2. Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева - знание строения периодической системы, форм водородных и высших кислородных соединений химических элементов в зависимости от строения атома и положения химического элемента в периодической системе; физического смысла номера периода, номера группы, порядкого номера и относительной атомной массы химического элемента; изменения основных характеристик и свойств химических элементов (радиуса атомов, электроотрицательности, металлических (восстановительных) и неметаллических (окислительных) свойств), форм и свойств соединений элементов (основных, кислотных, восстановительных, окислительных свойств водородных, кислородных соединений).

3. Атомно-молекулярное учение – знание следующих понятий и законов: простое вещество (аллотропия, причины аллотропии), сложное вещество, количество вещества, моль, число Авогадро, молярная масса вещества, закон сохранения массы веществ, закон постоянства состава (массовая доля химического элемента в соединении), закон Авогадро и его следствия (молярный объем, абсолютная и относительная плотности газообразных веществ); умение решить расчетные задачи на определение молекулярной формулы соединений на основании массовых долей химических элементов в соединении, на определение объема, массы или числа структурных единиц (молекул, атомов, ионов) определенного количества вещества соединений.

4. Строение вещества – знание основных типов химических связей (состав, природа кристаллической решетки и свойства соединений в зависимости от типа химической связи), природы межмолекулярных сил – водородных связей, их влияние на особенности физических свойств соединений; умение определить природу химической связи и межмолекулярных сил в соединениях, представить молекулярные, графические, электронные формулы соединений на основании электронных конфигурации атомов и валентностей химических элементов, определить валентности химических элементов в соединении.

5. Физические и химические процессы – знание основных признаков протекания химических реакций, основных типов химических реакций (по числу взаимодействующих и образующихся веществ - соединения, разложения, обмена, замещения, тепловому эффекту - экзо-, эндотермические, изменению степени окисления химических элементов, обратимости - обратимые или равновесные, необратимые или неравновесные - условия необратимости, агрегатному состоянию взаимодействующих и образующихся веществ – гомогенные, гетерогенные), умение провести классификацию химической реакции.

6. Окислительно-восстановительные реакции – умение определить степени окисления химических элементов в соединениях, оценить окислительно-восстановительные свойства химических элементов в зависимости от их положения в периодической системе и соединений в зависимости от степени окисления химического элемента, применить метод электронного баланса в составлении уравнений окислительно-восстановительных реакций, составить уравнения процессов электролиза расплавов и водных растворов солей, химической и электрохимической коррозии металлов, знание химических свойств металлов и неметаллов в зависимости от их положения в периодической системе и положения металлов в электрохимическом ряду напряжений (взаимодействие металлов с растворами щелочей, соляной, серной и азотной кислот).

7. Скорость химической реакции и равновесие – знание факторов, определяющих скорость реакции (концентрации, давления, объема реакционной системы, температуры – правило Вант-Гоффа, измельченности, катализатора) и условий смещения равновесия – принцип Ле-Шателье, умение решить расчетные задачи с применением понятий: избыток и недостаток взаимодействующих веществ, массовая доля выхода продукта, массовая и объемная доли веществ в смеси, правила Вант-Гоффа.

8. Растворы – знание способов выражения концентрации (массовая доля, молярная концентрация растворенного вещества в растворе), умение решить расчетные задачи на приготовление растворов и определение концентрации растворов.

9. Теория электролитической диссоциации – знание особенностей поведения электролитов в водных растворах, понятия сила электролита (степень диссоциации, факторы ее определяющие) и классификации электролитов по их силе, умение составить уравнения диссоциации электролитов, решить расчетные задачи на определение общего числа ионов в растворе, знание условий необратимости реакций ионного обмена, умение составить молекулярные и краткие ионные уравнения реакций ионного обмена, определить природу солей, подвергающихся гидролизу, составить молекулярные, краткие ионные уравнения гидролиза солей, определить природу среды и условия ингибирования гидролиза солей в водных растворах, знание окраски индикаторов (лакмуса, фенолфталеина и метилоранжа) в водных растворах электролитов в зависимости от природы среды, знание характерных реакций на ионы для определения качественного состава электролита, знание видов жесткости воды (временная, постоянная) и способов их устранения.

10. Получение и свойства индивидуальных неорганических веществ и технических продуктов (негашеной извести, гидроксида натрия, кислорода, озона, водорода, хлора, хлороводорода, аммиака, азотной, соляной и серной кислот, углекислого газа, стекла, бетона, цемента, чугуна, стали и т.д.) – знание тривиальных названий индивидуальных веществ и минералов (угарный газ, веселящий газ, бурый газ, ангидриды кислот, олеум, плавиковая кислота, кальцинированная сода, питьевая сода, поташ, гибс, Бертолетова соль, Глауберова соль, каменная соль, сильвинит, кремнезем, корунд, известняк, мел, мрамор и т.д.), исходных веществ (сырья), физических (агрегатное состояние, растворимость в воде) и химических свойств (взаимодействие металлов с неметаллами, взаимодействие металлов и неметаллов со сложными соединениями, отношение сложных веществ различного класса к нагреванию); реакций, лежащих в основе их распознавания, знание генетической связи между основными классами неорганических соединений, умение составить уравнения цепочек превращений.

При одинаковой программе тесты разного тура отличаются уровнем сложности. Все задания теста имеют 4 варианта ответа, из которых правильный только один. Каждое задание теста оценивается на 1 балл. Оценивание работы проводится по числу правильных ответов. Ко 2-му туру вступительного экзамена допускаются соискатели, набравшие в 1-ом туре более 12 баллов.

При выполнении теста выбор Вами правильного варианта ответа на вопросы теста возможен, если приведете электронные конфигурации атомов химических элементов, молекулярные формулы соединений, молекулярные, ионные и электронные уравнения химических реакций (это можно выполнить в черновиках и необязательно приводить в самой экзаменационной работе), например:

1. Распределение электронов по энергетическим уровням для атома кремния – это набор: а) 2, 8, 3; б) 2, 6, 6; в) 2, 8, 4; г) 2,8,5 (вопрос теста 1-го тура)

Вариантам ответов соответствуют атомы следующих химических элементов:

а) общее число электронов - 13, порядковый номер элемента – 13, это – алюминий;

б) общее число электронов – 14, последовательность распределения электронов по энергетическим уровням неверна (максимальное число электронов на II энергетическим уровне должно быть – 8), элемента с таким распределением электронов нет;

в) общее число электронов - 14, порядковый номер элемента – 14, это – кремний;

г) общее число электронов - 15, порядковый номер элемента – 15, это – фосфор.

Таким образом, правильный ответ - вариант в).

2. Сокращенное ионное уравнение реакции Н⁺ + НО^-  Н₂О соответствует взаимодействию веществ:

а) кремневая кислота и раствор гидроксида калия

б) растворы соляной кислоты и гидрокисида калия

в) растворы гидроксида калия и гидросульфида калия

г) растворы соляной кислоты и гидроксида аммония

(вопрос теста 2-го тура)

Вариантам ответов соответствуют следующие молекулярные и краткие ионные уравнения:

Молекулярные уравнения: Краткие ионные уравнения реакций:

а) Н₂SiO₃ + 2KOH  K₂ SiO₃+ 2Н₂О; Н₂SiO₃ +2НО^-  SiO₃^2-+ 2Н₂О

б) HCl + KOH  KCl + Н₂О; Н⁺ + НО^-  Н₂О

в) KOH + KHS  K₂S + Н₂О; НS^- + НО^-  S^2- + Н₂О

г) HCl + NH₄OH  NH₄Cl + Н₂О; Н⁺ + NН₄ОH  NH₄⁺ + Н₂О

Таким образом, правильный ответ - вариант б).

3. Химическое равновесие в системе 2NO(г) + O₂(г)  2NO₂(г) + Q смещается в сторону продукта реакции при:

а) повышении давлении; б) повышении температуры;

в) увеличении объема реакционной системы;

г) использовании катализатора

(вопрос теста 1-го тура)

Вариантам ответов соответствуют:

а) до реакции 3 моля газообразных веществ, после реакции – 2 моля, повышение давления смещает равновесие в сторону той реакции, которая идет с уменьшением числа газообразных веществ, т.е. в сторону продуктов реакции;

б) прямая реакция – экзотермическая, обратная – эндотермическая, повышение температуры смещает равновесие в сторону эндотермического процесса, т.е. в сторону исходных веществ;

в) увеличение объема реакционной системы смещает равновесие в сторону увеличения числа газообразных веществ, т.е. в сторону исходных веществ;

г) катализатор увеличивает скорость как прямой, так и обратной реакции, поэтому не влияет на состояние равновесия.

Таким образом, правильный ответ - вариант а).

4. В каком случае реакция будет протекать с максимальной скоростью:

а) алюминиевая пыль и вода

б) алюминиевая пыль и гидроксид аммония

в) кусочек алюминия и концентрированный раствор гидроксида натрия

г) алюминиевая пыль и концентрированный раствор гидроксида натрия

(вопрос теста 2-го тура)

В случаях а) и б) вода и гидроксид аммония как слабые электролиты не могут снять оксидную пленку алюминия, поэтому химические реакции в данных случаях не протекают.

Случаи в) и г) отличаются лишь степенью измельченности алюминия как одного из реагирующих веществ. Известно, что измельчение реагента приводит к увеличению поверхности соприкосновения реагирующих веществ, а значит к увеличению скорости реакции.

Таким образом, правильный ответ - вариант г).

Молекулярное уравнение реакции вариантов в) и г) следующее:

2Al_тв. + 6NaOH_конц.  2Na₃AlO₃ + 3H₂.

Для вопросов, включающих расчетные задачи, приведите решение задачи (это можно также выполнить в черновиках и не обязательно приводить в самой экзаменационной работе). При решении задач необходимо правильное составление (с расстановкой коэффициентов) уравнения реакции (обратите внимание на условия и возможность протекания реакции, правильное написа ние формул реагирующих и образующихся веществ).

Решение задач необходимо проводить с использованием понятий – количество вещества, молярная масса, молярный объем, мольное отношение реагирующих и образующихся веществ на основании уравнения реакции, избыток и недостаток реагирующих веществ, массовая и объемная доли чистого вещества в смеси, массовая доля выхода продукта реакции, а также математических выражений основных количественных характеристик и законов химии. Нежелательно при решении задач вести расчеты через пропорции, например:

5. Какой объем воды необходимо добавить к раствору хлорида натрия массой 50 г с концентрацией 20 % , чтобы приготовить раствор с массовой долей растворенного вещества 5 %: а) 50 мл; б) 100 мл; в) 150 мл; г) 200 мл (вопрос теста 1-го тура)

Определяем массу хлорида натрия в исходном растворе массой 50 г с массовой долей растворенного вещества 20 %:

m(NaCl) = m_{исх.р-ра}  w(NaCl) = 50  0.2 = 10 г

Определяем массу конечного раствора с массовой долей растворенного вещества 5 %: m_{конеч.р-ра}= m(NaCl)/ w(NaCl) = 10/0.05 = 200 г

Определяем массу воды, которую необходимо добавить к исходному раствору с массовой долей 20 %, чтобы приготовить раствор с массовой долей 5 %: m(H₂O) = m_{конеч.р-ра} - m_{исх.р-ра} = 200 – 50 = 150 г

Т.к. плотность воды 1 г/мл, то необходимый объем воды равен 150 мл.

Таким образом, правильный ответ - вариант в).

6. Объем (н.у.) оксида серы (IV), который можно получить при обжиге 3 кг FeS₂ c выходом 95 %, равен:

а) 532 л; б) 1179 л; в) 1064 л; г) 1120 л (вопрос теста 2-го тура)

Составляем уравнение реакции и проводим расстановку коэффициентов перед реагирующими и образующимися веществами. Так как реакция - окислительно-восстановительная, при составлении уравнения реакции используем метод электронного баланса:

4FeS₂ + 11O₂  8SO₂ + 2Fe₂O₃

F e²⁺ - e  Fe²⁺

4 окисление FeS₂ - восстановитель

S₂^2- - 10e  2S⁴⁺

O₂^o + 4e  2O^2- 11 восстановление O₂ - окислитель

Определяем количество вещества FeS₂:

(FeS₂) = m(FeS₂)/M(FeS₂) = 3000/120 = 25 моль

Определяем количество вещества SO₂: (SO₂) = 2(FeS₂) = 2  25 = 50 моль

Определяем теоретический объем выделившегося SO₂:

V_o(SO₂)_теор. = V_m(SO₂)  (SO₂) = 22.4  50 = 1120 л

Определяем практический объем выделившегося SO₂:

V_o(SO₂)_практ.= V_o(SO₂)_теор.   = 1120  0.95 = 1064 л

Таким образом, правильный ответ - вариант в).

7. При температуре 30 ^оС реакция протекает за 25 минут, а при температуре 50 ^оС – за 4 минуты. Температурный коэффициент () реакции равен:

а) 1.5; б) 2; в) 2.5; г) 3 (вопрос теста 2-го тура)

Зависимость скорости или времени протекания реакции от температуры определяется правилом Вант-Гоффа.

Математическое выражение правила следующее: (t₁)/(t₂) = ^t2-t1/10. Подставим данные задачи в формулу: 25/4 = ^50-30/10, 6.25 = ², отсюда  = 2.5

Таким образом, правильный ответ - вариант в).

При подготовке к вступительному экзамену в лицей используйте школьные учебники по химии за 8 – 9 классы, можно также воспользоваться пособиями для подготовки к тестированию по химии за 8 – 9 классы.