Для веществ, приведённых в перечне, определите характер среды их водных растворов. 1) хлорид аммония; 2) бромоводород; 3) гидроксид цезия; 4) силикат калия. Запишите номера веществ в порядке возрастания значения pH их водных растворов, учитывая, что концентрация всех растворов (моль/л) одинаковая.

Разберём каждое вещество по составу соли или электролита — от какой кислоты и какого основания оно образовано. Хлорид аммония \(NH_{4}Cl\) — соль слабого основания \(NH_{3} \cdot H_{2}O\) и сильной кислоты \(HCl\). Гидролиз идёт по катиону, в растворе накапливаются ионы водорода: \(NH_{4}^{+} + H_{2}O \rightleftharpoons NH_{3} \cdot H_{2}O + H^{+}\). Среда кислая, но слабо: \(pH\) лишь немного меньше 7. Бромоводород \(HBr\) — сильная кислота, гидролизу не подвергается, а полностью диссоциирует: \(HBr \rightarrow H^{+} + Br^{-}\). Концентрация \(H^{+}\) максимальна из всего перечня, среда сильнокислая. Гидроксид цезия \(CsOH\) — щёлочь, сильное основание, диссоциирует нацело: \(CsOH \rightarrow Cs^{+} + OH^{-}\). Концентрация \(OH^{-}\) максимальна, среда сильнощелочная, \(pH\) наибольший. Силикат калия \(K_{2}SiO_{3}\) — соль сильного основания \(KOH\) и очень слабой кремниевой кислоты \(H_{2}SiO_{3}\). Гидролиз по аниону: \(SiO_{3}^{2-} + H_{2}O \rightleftharpoons HSiO_{3}^{-} + OH^{-}\). Среда щелочная, но гидролиз обратим и идёт в основном по первой ступени, поэтому ионов \(OH^{-}\) заметно меньше, чем в растворе щёлочи той же концентрации. Теперь выстраиваем шкалу. Чем больше в растворе ионов \(H^{+}\), тем ниже \(pH\). Самый низкий \(pH\) — у сильной кислоты \(HBr\) (2), затем идёт слабокислый раствор \(NH_{4}Cl\) (1). Далее — щелочная область: сначала слабощелочной раствор \(K_{2}SiO_{3}\) (4), а наибольший \(pH\) — у сильного основания \(CsOH\) (3). Ответ: 2143.

Установите соответствие между внешним воздействием на систему CH3COOH(ж.) + CH3OH(ж.) CH3COOCH3(ж.) + H2O(ж.) и смещением химического равновесия: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой. ВОЗДЕЙСТВИЕ НА СИСТЕМУ: А) повышение концентрации метанола; Б) повышение давления; В) повышение концентрации эфира; Г) добавление гидроксида натрия. ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ: 1) смещается в сторону прямой реакции; 2) смещается в сторону обратной реакции; 3) практически не смещается.

Принцип Ле Шателье: если на систему в равновесии подействовать извне, равновесие смещается в сторону той реакции, которая ослабляет это воздействие. Здесь реакция этерификации \(CH_{3}COOH + CH_{3}OH \rightleftharpoons CH_{3}COOCH_{3} + H_{2}O\) идёт целиком в жидкой фазе, газов в системе нет, поэтому решают только концентрации. А) Повышение концентрации метанола — 1. \(CH_{3}OH\) — исходное вещество; система «расходует» его избыток, поэтому равновесие смещается вправо, в сторону прямой реакции. Б) Повышение давления — 3. Все участники — жидкости, число молей газов не меняется (их просто нет), а жидкости практически несжимаемы. Давление на такое равновесие не влияет, оно практически не смещается. В) Повышение концентрации эфира — 2. \(CH_{3}COOCH_{3}\) — продукт; его избыток система уменьшает за счёт обратной реакции, равновесие смещается влево. Г) Добавление гидроксида натрия — 2. Щёлочь нейтрализует уксусную кислоту: \(CH_{3}COOH + NaOH = CH_{3}COONa + H_{2}O\). Концентрация исходной кислоты падает, и равновесие смещается в сторону её образования, то есть в сторону обратной реакции. Полезно помнить и то, что катализатор равновесие не смещает: он одинаково ускоряет прямую и обратную реакции и лишь сокращает время его достижения. Так же и вещество, которого в системе нет и которое не участвует в равновесии, никак его не сдвигает — в отличие от \(NaOH\), который здесь вмешивается в равновесие косвенно, связывая кислоту. Ответ: 1322.

В реактор постоянного объёма поместили оксид азота(II) и кислород. При этом исходные концентрации оксида азота(II) и кислорода составляли 0,9 моль/л и 0,5 моль/л соответственно. В результате протекания обратимой реакции 2NO(г.) + O2(г.) 2NO2(г.) в реакционной системе установилось химическое равновесие, при котором концентрация кислорода составила 0,2 моль/л. Определите равновесные концентрации NO (X) и NO2 (Y). Выберите из списка номера правильных ответов. 1) 0,1 моль/л; 2) 0,2 моль/л; 3) 0,3 моль/л; 4) 0,4 моль/л; 5) 0,5 моль/л; 6) 0,6 моль/л. Запишите выбранные номера (X, Y).

По уравнению \(2NO + O_{2} \rightleftharpoons 2NO_{2}\) вещества расходуются и образуются в отношении \(2 : 1 : 2\), то есть NO расходуется и \(NO_{2}\) образуется вдвое больше по количеству, чем расходуется кислорода. Изменение концентрации кислорода: \(\Delta c(O_{2}) = 0{,}5 - 0{,}2 = 0{,}3\) моль/л. Тогда \(\Delta c(NO) = 2 \cdot 0{,}3 = 0{,}6\) моль/л и \(\Delta c(NO_{2}) = 2 \cdot 0{,}3 = 0{,}6\) моль/л. Равновесная концентрация оксида азота(II): \(c(NO) = 0{,}9 - 0{,}6 = 0{,}3\) моль/л — это вариант 3. Равновесная концентрация \(NO_{2}\) (в начале его не было): \(c(NO_{2}) = 0 + 0{,}6 = 0{,}6\) моль/л — это вариант 6. Ответ: 36.

Установите соответствие между веществами и реагентом, с помощью которого эти вещества можно различить: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой. ВЕЩЕСТВА: А) H2O и KOH (р-р); Б) Fe(NO3)3 (р-р) и FeCl3 (р-р); В) KBr (р-р) и AlBr3 (р-р); Г) Zn(OH)2 и Mg(OH)2. РЕАГЕНТ: 1) NaOH (р-р); 2) AgNO3 (р-р); 3) H2O; 4) H2SO4 (разб.); 5) HCl (р-р).

Все четыре пары различаем по признаку — есть осадок или нет, какой он и растворяется ли он в избытке реагента. А) \(H_{2}O\) и \(KOH\) (р-р) — реагент \(AgNO_{3}\) (2). С раствором нитрата серебра вода видимых изменений не даёт, а щёлочь даёт бурый осадок оксида серебра (гидроксид серебра неустойчив и сразу разлагается). \(2KOH + 2AgNO_{3} = Ag_{2}O\downarrow + 2KNO_{3} + H_{2}O\) \(H_{2}O + AgNO_{3} \cancel{=}\) Признак: с \(KOH\) — бурый осадок, с водой — без изменений. Б) \(Fe(NO_{3})_{3}\) (р-р) и \(FeCl_{3}\) (р-р) — реагент \(AgNO_{3}\) (2). Катион в обеих солях одинаковый, поэтому различаем по аниону: хлорид-ион даёт с ионами серебра белый творожистый осадок, нитрат-ион осадка не даёт. \(FeCl_{3} + 3AgNO_{3} = 3AgCl\downarrow + Fe(NO_{3})_{3}\) \(Fe(NO_{3})_{3} + AgNO_{3} \cancel{=}\) Признак: с \(FeCl_{3}\) — белый осадок, с \(Fe(NO_{3})_{3}\) — без изменений. В) \(KBr\) (р-р) и \(AlBr_{3}\) (р-р) — реагент \(NaOH\) (1). Анион здесь общий, различие в катионе: ион алюминия даёт белый осадок гидроксида, который в избытке щёлочи растворяется; с солью калия щёлочь не реагирует. \(AlBr_{3} + 3NaOH = Al(OH)_{3}\downarrow + 3NaBr\) \(Al(OH)_{3} + NaOH = Na[Al(OH)_{4}]\) \(KBr + NaOH \cancel{=}\) Признак: с \(AlBr_{3}\) — белый осадок (в избытке реагента растворяется), с \(KBr\) — без изменений. Г) \(Zn(OH)_{2}\) и \(Mg(OH)_{2}\) — реагент \(NaOH\) (1). Оба вещества — нерастворимые основания, но гидроксид цинка амфотерен и растворяется в щёлочи, а гидроксид магния проявляет только основные свойства и со щёлочью не реагирует. \(Zn(OH)_{2} + 2NaOH = Na_{2}[Zn(OH)_{4}]\) \(Mg(OH)_{2} + NaOH \cancel{=}\) Признак: осадок \(Zn(OH)_{2}\) растворяется, осадок \(Mg(OH)_{2}\) остаётся. Ответ: 2211.

Установите соответствие между используемым в быту веществом и областью его применения: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой. ВЕЩЕСТВО: А) глицерин; Б) стеарат натрия; В) пероксид водорода. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ: 1) используется для мытья рук и стирки белья; 2) используется для обработки небольших ран и осветления волос; 3) используется для снятия накипи со стенок металлической посуды; 4) используется в составе косметических кремов.

А) Глицерин — \(C_{3}H_{5}(OH)_{3}\), трёхатомный спирт. Благодаря трём гидроксогруппам он образует водородные связи с водой и удерживает влагу, поэтому глицерин вводят в состав косметических кремов как увлажняющий и смягчающий компонент. Ответ — 4. Б) Стеарат натрия — \(C_{17}H_{35}COONa\), натриевая соль высшей карбоновой (стеариновой) кислоты, то есть обычное твёрдое мыло. Его молекула имеет длинный неполярный углеводородный «хвост» и полярную группу \(-COO^{-}\), что позволяет захватывать частицы жира и уносить их с водой. Отсюда применение — мытьё рук и стирка белья. Ответ — 1. В) Пероксид водорода — \(H_{2}O_{2}\), сильный окислитель, разлагающийся с выделением кислорода: \(2H_{2}O_{2} \rightarrow 2H_{2}O + O_{2}\uparrow\). Выделяющийся кислород губителен для микробов и разрушает окрашенные вещества, поэтому 3%-й раствор используют для обработки небольших ран, а более концентрированный — для осветления волос. Ответ — 2. Позиция 3 (снятие накипи) здесь лишняя: накипь \(CaCO_{3}\) удаляют кислотами, например лимонной или уксусной: \(CaCO_{3} + 2CH_{3}COOH = (CH_{3}COO)_{2}Ca + H_{2}O + CO_{2}\uparrow\). Ответ: 412.