Заочное тестирование по химии в рамках VII конкурса «Инструментальные исследования окружающей среды»

Конкурс «Инструментальные исследования окружающей среды» проводится для школьников 7-11 классов с 2005 года. В рамках конкурса школьники могут пройти заочное тестирование по теоретическим вопросам выбранной темы исследования. Тестирование позволит участникам конкурса проверить свою подготовку по теоретической части темы исследования, а это в свою очередь может сыграть положительную роль во время защиты работы на конференции при ответах вопросы конкурсного жюри. Кроме того, участие в заочном тестировании напоминает сдачу ЕГЭ и ГИА. Тестирование проводится на сайте конкурса http://www.eco-konkurs.ru/.

В 2011-2012 учебном году школьники в рамках VII конкурса «Инструментальные исследования окружающей среды» проходили заочное тестирование по химии. Тест «Химия-9» прошло 20 школьников, средний балл – 42,15 (max 50), тест «Химия-11»: прошло 14 школьников, средний балл – 37,2 (max 50). Как показали результаты, у школьников вызвали затруднения некоторые задания.

Неорганическая химия

– Строение атома

В задании необходимо назвать ион, которому соответствует электронная конфигурация 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶. Из перечисленных вариантов это S^2– (вариант «b»). Некоторые участники тестирования указали неверный вариант «с» – Al³⁺. У этого иона электронная конфигурация 1s²2s²2p⁶.

Участники тестирования успешно справились с некоторыми заданиями, указав, что атомы химических элементов бора и алюминия имеют одинаковое число электронов во внешнем электронном слое, а также указав верное число электронов во внешнем электронном слое атома, ядро которого содержит 8 протонов (6).

– Гидролиз солей

Как показали результаты тестирования, у школьников вызывают затруднения понятия «гидролиз по катиону», «гидролиз по аниону», «полный гидролиз». Так, в ответах участники ошибочно указывали, что гидролизуются соли: NaF, CaCl₂, K₂SO₄, KBr. Также участники ошибочно указывали, что AgNO₃ и Na₂CO₃ гидролизуются по катиону и аниону одновременно.

На вопрос «Каково отношение к гидролизу сульфида алюминия: …» некоторые участники выбирали ответы «не гидролизуется» и «гидролизуется по аниону». Сульфид алюминия образован слабыми кислотой и основанием, поэтому правильный ответ «гидролизуется по катиону и аниону», в другом задании некоторые участники ошибочно указали, что соли Fe₂(SO₄)₃ и (NH₄)₂CO₃. подвергаются полному гидролизу.

Задание «Щелочную реакцию среды имеют растворы …» имеет два правильных варианта ответа: Na₂CO₃ и Rb₂S. Некоторые участники выбирали неверные варианты CsCl и KClO₄. Карбонат натрия и сульфид рубидия образованы сильным основанием и слабой кислотой, поэтому реакция раствора щелочная. А хлорид цезия и хлорат калия образованы сильными основанием и кислотой.

– Тип химической связи и тип кристаллической решетки

В задании «Веществом с ковалентной полярной связью является: …» ошибочно выбирали вещества NaBr и CaCl₂, для которых характерна ионная связь.

В задании «Ионную кристаллическую решетку имеет …» из предложенных вариантов участники тестирования ошибочно выбирали ответы «хлор» и «хлорид фосфора (III)».

– Степень окисления

В задании «Наименьшую степень окисления хром имеет в соединении: …» ошибочно выбирали K₂CrO₄, где степень окисления хрома +6, и Cr₂(SO₄)₃, где степень окисления хрома +3 (правильный ответ – CrSO₄, где у хрома степень окисления +2).

Многие участники неправильно вычислили степень окисления азота в гидроксиламине NH₂OH, называя варианты -3 и -2. Правильный ответ: степень окисления равна (-1).

В одном из заданий участникам тестирования требовалось указать формулу соединения, в котором степени окисления химических элементов равны -3 и +1. Некоторые участники тестирования из предложенных вариантов выбрали NF₃ (фторид азота). Однако, фтор является элементом с самым большим значением электроотрицательности, поэтому степень окисления фтора в соединениях равна -1, значит, степень окисления азота равна +3.

– Качественный и количественный состав неорганических соединений

В одном из заданий к средним солям участники причисляли NaH₂PO₄ и KHS, которые относятся к кислым.

На вопрос «Химическое соединение состава K₂ЭO₃ образует каждый из двух элементов: …» некоторые участники тестирования ошибочно выбирали ответ «азот и сера». Действительно, существует соединение состава K₂SO₃, однако соединение K₂NO₃ не существует. Правильный ответ на этот вопрос – углерод и сера, образующие соединения K₂СO₃ и K₂SO₃.

– Кислотно-основные свойства неорганических соединений

При ответе на вопрос «Верны ли следующие суждения о магнии и его соединениях? А. Магний реагирует и с кислотами, и со щелочами. Б. Оксид магния является основным оксидом» часто выбирали вариант «верны оба суждения», забывая, что магний не реагирует со щелочами. К тому же можно заметить, что два суждения явно противоречат друг другу: если бы магний реагировал и с кислотами, и со щелочами, то оксид магния также бы обладал амфотерными свойствами. В данном вопросе верным является только утверждение Б.

В задании «Общим свойством меди и железа является их способность растворяться в …» из ответов выбирали разбавленную серную кислоту и раствор щелочи. Но медь не реагирует с разбавленной серной кислотой, а со щелочью не реагируют, ни железо, ни медь. Из предложенных вариантов ответов правильным был «в азотной кислоте».

В задании «Гидроксид натрия взаимодействует с каждым из двух веществ: ...» участники ошибочно выбрали все неправильные варианты: a) MgO и HCl, b) NH₃ и SO₃, c) H₂S и KNO₃. Из предложенных вариантов ответов правильным был d: HNO₃ и Al.

– Химические реакции между неорганическими веществами и условия их протекания

В задании «C водой при обычных условиях реагирует …» ошибочно выбирали оксид азота (II) и оксид железа (II). Из предложенных вариантов ответов правильным был оксид азота (IV).

В одном из заданий некоторые участники утверждали, что химическая реакция возможна между NaOH и K₃PO₄, а другие – между HCl и Ba(NO₃)₂. Из предложенных вариантов ответов правильным был «между Zn и CuCl₂».

В задании «Каждое из перечисленных веществ H₂O и Cl₂ взаимодействует с веществом: …» некоторые участники отвечали «с кислородом». Из предложенных вариантов ответов правильным был d: с натрием.

В схеме превращений некоторые школьники утверждали, что веществами «X» и «Y» могут быть соответственно b) K₂SO₄ и H₂O и d) KCl и CO₂. Из предложенных вариантов ответов правильным был c: KOH и HCl

Некоторые участники ошибочно полагали, что разбавленная серная кислота может реагировать с серебром Ag и оксидом кремния SiO₂. Правильные ответы на этот вопрос – Ba(NO₃)₂ и Fe₂O₃.

В задании «И серная кислота, и гидроксид калия способны реагировать с …» участники ошибочно выбирали варианты «с водородом» и «с оксидом магния». Правильные варианты ответов – «с гидроксидом алюминия» и «с цинком»

В задании «Алюминий взаимодействует со следующими веществами …» из 4 предложенных вариантов правильными было три: Fe₂O₃, HNO₃ (р-р) и NaOH(р-р). Единственный неправильный вариант P₂O₃ некоторые участники тоже выбрали.

Среди веществ, реагирующих с кислородом при обычных условиях, некоторые участники выбирали веществ кислород, а он азотом при обычных условиях не реагирует, а реагирует с натрием.

– Окислительно-восстановительные реакции

В задании «Изменению степени окисления Fe⁺²  Fe⁺³ соответствует схема: …» некоторые участники выбирали вариант ответа «Fe₃O₄ + HI  FeI₂ + I₂ + H₂O». Это неправильный ответ, поскольку в соединении Fe₃O₄ железо находится в степенях окисления +2 и +3. Правильный вариант ответа b: FeCl₂ + Cl₂  FeCl₃.

В одном из зданий некоторые участники тестирования ошибочно причисляли к окислительно-восстановительным следующие реакции: хлорида натрия (твердого) с концентрированной серной кислотой и димеризации оксида азота (IV). Остальные два ответа являлись правильными. Это реакции алюминия с разбавленной азотной кислотой и оксида марганца (IV) с соляной кислотой.

В задании «При взаимодействии CuSO₄ и KI среди продуктов реакции образуются …» участники должны были выбрать «CuI» и «I₂». Реакция сульфата меди и иодида калия является окислительно-восстановительной, где медь выступает окислителем, а иод – восстановителем. Некоторые участники ошибочно указывали, что образуется соединение CuI₂.

В одном из заданий необходимо было выбрать из 4 вариантов химических реакций только те, в которых сера является восстановителем.

Многие участники успешно справились с этим заданием, указав 2 верных варианта, однако некоторые, наряду с верным вариантом, указали неверный.

– Электролитическая диссоциация

Некоторые участники считают слабыми электролитами соляную кислоту и гидроксид натрия. Из предложенных вариантов ответов правильным была сероводородная кислота.

– Скорость химических реакций

Задание, с которым большинство участников не справилось, звучит так: «С наибольшей скоростью соляная кислота взаимодействует с …». Участники выбирали варианты: с металлическим цинком, с металлическим железом, с твёрдым карбонатом железа (II) .но никто не выбрал правильный ответ: с раствором гидроксида натрия. Первые три вещества являются твердыми, соответственно реакция идет на границе твердой фазы и раствора. А в случае с раствором гидроксида натрия реакция идет в однородной (гомогенной) среде, где степень диффузии, а соответственно, и скорость реакции самая высокая.

– Периодический закон и периодическая система

На вопрос: «В каком ряду химические элементы расположены в порядке возрастания их атомного радиуса? ...» ошибочно выбирали ответ «Li, Be, B, C». Но в периоде слева направо радиус атомов уменьшается. Правильный ответ – d: F, Cl, Br, I, поскольку в группах сверху вниз радиус атомов увеличивается.

В задании «Изменение свойств от металлических к неметаллическим происходит в ряду…» все участники тестирования указали верный вариант ответа: Mg → Al→ Si.

Подробный разбор всех ошибок приведен в пособии на сайте конкурса http://www.eco-konkurs.ru

Литература

1. Варианты заданий олимпиад по химии Санкт-Петербурга, Пермского края, Казахстана.

2. Тесты. Варианты и ответы централизованного тестирования, 11 класс – М.: Центр тестирования МО РФ, 2003. – 337 с.

3. Тесты. Варианты и ответы централизованного (абитуриентского) тестирования – М.: Федеральное государственное учреждение «Федеральный центр тестирования», 2005. – 382 с.

4. Тесты. Варианты и ответы централизованного (абитуриентского) тестирования – М: ООО «РУСТЕСТ», 2006. – 381 с.