Школьное химическое образование в России:
стандарты, учебники, олимпиады, экзамены

Ошибки в заданиях единого государственного экзамена

Для сильных школьников

            Многие задания единого государственного экзамена по химии содержат серьезные ошибки или неточности, так что вообще не имеют решения или допускают несколько правильных ответов. Такие задания в большинстве своем основаны на "бумажном" представлении о химических реакциях. Столкнувшись с подобными вопросами, сильные школьники, хорошо знающие химию, испытывают большие трудности. Задать вопрос некому, так как учитель, который дежурит на экзамене, сам не знает, что имел в виду автор задачи. Что делать в этой ситуации?

            В этом разделе мы проанализируем несколько заданий по химии 2003 года и попробуем определить, что имели в виду авторы.

Задание 1. В сосуд, содержащий 156 г воды, поместили 46 г натрия. Определите массовую долю гидроксида натрия в полученном растворе.

О чем думали авторы. Школьникам предлагается записать реакцию:

2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂­,

а затем выполнить следующие действия: n(NaOH) = n(Na) = 46 / 23 = 2 моль; m(NaOH) = 2 × 40 = 80 г. m(р-ра) = m(H₂O) + m(Na) – m(H₂) = 156 + 46 – 2 = 200 г. w(NaOH) = 80 / 200 = 0,4 = 40%.

На самом деле: если поместить указанное количество натрия в воду, то произойдет взрыв такой силы, что раствора не останется, и массовой доли не будет. Кроме того, уже некому будет ее считать. Это задание – типичный пример "бумажной" химии, причем вредной.

Задание 2. При взаимодействии пропена с хлороводородом образуется:

1) 1-хлорпропан

2) 2-хлорпропан

3) 2-хлорпропен

4) 1-хлорпропен

О чем думали авторы. Под правильным подразумевается ответ (2), вытекающий из правила Марковникова.

На самом деле: в этой реакции образуется смесь двух веществ – 1-хлорпропана и 2-хлорпропана, причем в смеси преобладает второе вещество. Строго говоря, правильных ответов здесь два: (1) и (2). Надо понимать, что правило Марковникова – это не закон, оно не имеет абсолютной силы. Это правило говорит лишь о преимущественном направлении протекания реакции.

Задание 3. При хлорировании бутана образуется:

1) 1-хлорбутан

2) 2-хлорбутан

3) 1,2-дихлорбутан

4) 3-хлорбутан

О чем думали авторы. Под правильным подразумевается ответ (2), следующий из того факта, что энергия связи C-H при вторичном атоме углерода меньше, чем при первичном, и поэтому радикальное хлорирование в первую очередь идет у третичного, а затем у вторичного атома углерода.

На самом деле: хлорирование алканов – не региоселективная реакция, в этой реакции образуется смесь веществ, причем надо учитывать не только энергию связи, но и число атомов водорода каждого типа. При хлорировании алканов всегда получается сложная смесь веществ. В этом задании – три правильных ответа: 1), 2) и 3).

Задание 4. Вещество, образующееся при окислении изопропилбензола, называется __________.

О чем думали авторы. Если изопропилбензол C₆H₅CH(CH₃)₂ окислять перманганатом калия в кислой среде, то образуется бензойная кислота C₆H₅COOH. По-видимому, это и есть правильный ответ с точки зрения авторов.

На самом деле: даже в указанной реакции образуется CO₂. Кроме того, продукты реакции окисления изопропилбензола зависят от условий. Если в качестве окислителя использовать кислород, то образуются фенол и ацетон (кумольный способ). В этой задаче по меньшей мере, еще три правильных ответа: оксид углерода (IV), фенол и ацетон.

Задание 5. Продуктами разложения нитрата аммония являются:

А) N₂

Б) NO₂

В) N₂O

Г) NO

Д) H₂O

О чем думали авторы. Реакция разложения нитрата аммония при не очень высокой температуре описывается уравнением:

NH₄NO₃ = N₂O + 2H₂O.

С точки зрения авторов, правильные ответы – В, Д.

На самом деле: продукты разложения нитрата аммония зависят от условий. При более высокой температуре (около 700 ^оС) оксид азота (I) разлагается на простые вещества, поэтому уравнение разложения приобретает вид:

2NH₄NO₃ = 2N₂ + O₂ + 4H₂O.

Тогда правильные ответы – А, Д.

Задание 6. Степень окисления хлора в молекуле KClO₃ равна

1) –1

2) +1

3) +5

4) +7

О чем думали авторы. Они подразумевали стандартное определение степени окисления хлора по молекулярной формуле, которое дает ответ 3).

На самом деле: молекула KClO₃ не существует, т.к. в твердом виде хлорат калия состоит из ионов, а в жидком и газообразном – его не бывает. KClO₃ – вещество немолекулярного строения. Эта ошибка – редакторская, к неправильным ответам она не приводит. Подобные ошибки встречаются довольно часто.

Задание 7. Установите соответствие между реагентами и ионно-молекулярным уравнением реакции.

О чем думали авторы. Они имели в виду соответствие: 1 – А, 2 – Б, 3 – В, 4 – Г.

На самом деле: в реакциях (3) и (4) происходит не только взаимодействие сульфат-ионов с ионами щелочно-земельного металла, но и одновременно реакция нейтрализации. Строго говоря, реакциям (3) и (4) в правом столбце не соответствует ни одно ионно-молекулярное уравнение.

Задание 8. Какая кислота встречается в природных жирах?

1) HCOOH

2) C₁₇H₃₅COOH

3) CH₃COOH

4) NH₂CH₂COOH

О чем думали авторы. Ответ 2) – стеариновая кислота.

На самом деле: жиры – это сложные эфиры, в них нет кислот, а есть остатки кислот. Это – не ошибка, скорее неточность. Она не фатальна.

Задание 9. Наиболее сильные основные свойства проявляет:

1) этиламин

2) триметиламин

3) фениламин

4) диметиламин

О чем думали авторы. Они полагали, что основные свойства предельных аминов возрастают в ряду: первичные < вторичные < третичные. Этого можно было бы ожидать, так как три углеводородных радикала увеличивают электронную плотность на атоме азота сильнее, чем два. Подразумевается правильный ответ 2) – триметиламин.

На самом деле: вопреки распространенному заблуждению, третичные предельные амины – более слабые основания, чем вторичные и даже первичные. Это связано, в частности, с пространственными эффектами: три радикала затрудняют доступ реагентов к атому азота. Строго говоря, правильный ответ – 4), диметиламин. Различие в основности вторичных и третичных аминов невелико и может являться предметом изучения в университетах, но никак не в общеобразовательных школах.

Задание 10. При нагревании метанола количеством вещества 0,5 моль с избытком бромида калия получен бромметан массой 38 г и практическим выходом ______ %.

О чем думали авторы. Имелась в виду реакция:

CH₃OH®CH₃Br.

n_практ(CH₃Br) = 38 / 95 = 0,4 моль. Выход продукта: h(CH₃Br) = 0,4 / 0,5 = 0,8 = 80%.

На самом деле: метанол с бромидом калия без добавления сильной кислоты не реагирует. Кроме того, здесь сильно страдает русский язык – из текста задания следует, что метанол нагревают не горелкой, а количеством вещества.

Задание 11. Укажите соединение, в котором все связи ковалентные полярные

1) Na₂SO₄

2) NH₄Cl

3) CaCl₂

4) MgCO₃

О чем думали авторы. В задании перечислены четыре соли. Три из них содержат атомы металла и явно имеют ионное строение. Похоже, авторы считали, что хлорид аммония содержит только ковалентные связи. Они подразумевали правильный ответ 2) – NH₄Cl.

На самом деле: NH₄Cl – ионные кристаллы. Правда, один из двух ионов NH₄⁺ содержит ковалентные полярные связи. Здесь нет ни одного правильного ответа.

Задание 12. Укажите углевод, который растворяет гидроксид меди (II) с образованием раствора ярко-синего цвета и вступает в реакцию "серебряного зеркала"

1) мальтоза

2) сахароза

3) глюкоза

4) целлюлоза

О чем думали авторы. В задании перечислены две качественные реакции на глюкозу. Она, по мнению авторов и должна быть указана в ответе под номером 3).

На самом деле: мальтоза – восстанавливающий дисахарид, она тоже вступает в реакцию серебряного зеркала и растворяет гидроксид меди (II). В этом задании два правильных варианта ответа – 1) и 3).

Задание 13. Как повлияет на скорость реакции CaO + CO₂®CaCO₃ увеличение давления углекислого газа в 3 раза?

1) скорость увеличивается в 3 раза

2) скорость увеличивается в 9 раз

3) скорость уменьшается в 3 раза

4) скорость не изменяется

О чем думали авторы. Формально применяя закон действующих масс, они считали, что данная реакция имеет первый порядок по CO₂, следовательно увеличение давления в 3 раза увеличит скорость реакции в 3 раза. Их правильный ответ – 1).

На самом деле: данная реакция – гетерогенная, а гетерогенные реакции крайне редко имеют целый порядок, поскольку на скорость реакции влияют скорость диффузии и адсорбции на поверхности твердого вещества. Порядок гетерогенных реакций может зависеть даже от степени измельчения твердого вещества! В заданиях на закон действующих масс можно давать только элементарные реакции. Правильного ответа здесь нет вообще.

Задание 14. С наибольшей скоростью реагирует с соляной кислотой:

1) цинк

2) алюминий

3) железо

4) медь

О чем думали авторы. Наверное, здесь надо использовать ряд напряжений металлов, из которого можно сделать вывод, что самый активный металл из перечисленных – алюминий, а правильный ответ – 2).

На самом деле: скорость взаимодействия металла с кислотой зависит не только от природы металла, но и от других факторов, например степени измельчения металла, концентрации кислоты, наличия оксидной пленки и т.д. Так, порошок железа будет быстрее растворяться в кислоте, чем гранула цинка, хотя цинк – более активный металл. Задание сформулировано так, что однозначного правильного ответа нет.

Задание 15. Сумма коэффициентов в уравнении реакции полного сгорания пропана равна:

1) 10

2) 12

3) 13

4) 26

О чем думали авторы. Уравнение сгорания пропана:

C₃H₈ + 5O₂ = 3CO₂ + 4H₂O.

Сумма коэффициентов в этом уравнении – 13, правильный ответ – 3).

На самом деле: все задачи, опирающиеся на абсолютные значения стехиометрических коэффициентов, некорректны. Смысл имеют не сами коэффициенты, а только их отношение. Например, Fe + 2HCl означает не то, что в реакции участвует два моля хлороводорода, а то, что количество хлороводорода в 2 раза больше количества железа. В этом задании два правильных ответа – 3) и 4), т.к. оба уравнения сгорания пропана:

C₃H₈ + 5O₂ = 3CO₂ + 4H₂O

и

2C₃H₈ + 10O₂ = 6CO₂ + 8H₂O

одинаково правильны.

Задание 16. Объем водорода, выделившегося при взаимодействии 146 г соляной кислоты с 2 моль цинка, равен _______ литров.

О чем думали авторы. Уравнение реакции

Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂­.

Далее авторы отождествили соляную кислоту (раствор) и индивидуальное вещество HCl: n(HCl) = 146 / 36,5 = 4 моль, что соответствует количеству цинка. n(H₂) = n(HCl) / 2 = 2 моль, V(H₂) = 2 × 22,4 = 44,8 л.

На самом деле: соляная кислота – не индивидуальное вещество, а раствор. Индивидуальным веществом является хлороводород. Правильный ответ здесь дать нельзя, так как не указана концентрация соляной кислоты.

Задание 17. Установите соответствие между формулой соединения и последовательностью гибридизаций его углеродных атомов.

О чем думали авторы. Атомы углерода при двойной связи имеют sp²-гибридизацию, при тройной – sp, а если все связи одинарные – sp³. Таким образом, задуманное соответствие: 1 – Б, 2 – Д, 3 – Г, 4 – А.

На самом деле: в кумулированных диенах атом углерода, связанный с двумя двойными связями, находится в состоянии sp-гибридизации. Это в условии не предусмотрено. Пункту 4 должна соответствовать последовательность sp²–sp–sp². К тому же, опять страдает русский язык: гибридизация – это явление, которое не имеет множественного числа. Нет "гибридизаций", а есть "типы гибридизации".

Задание 18. Продуктом полного гидролиза крахмала является:

1) a-глюкоза

2) b-глюкоза

3) фруктоза

4) сахароза

О чем думали авторы. Исходя из того, что крахмал образован остатками a-глюкозы, они решили, что при гидролизе крахмала образуется только a-глюкоза (ответ 1).

На самом деле: при гидролизе крахмала образуется равновесная смесь a-глюкозы, b-глюкозы и линейной формы глюкозы. Таким образом, правильных ответов – два: 1) и 2).

Задание 19. При электролизе расплава NaOH на аноде выделяется:

1) Na

2) H₂

3) O₂

4) H₂O

О чем думали авторы. При электролизе разных веществ в водном растворе на аноде часто выделяется кислород. Наверное, авторы подразумевали правильный ответ 3).

На самом деле: уравнение анодного процесса:

4OH^– – 4e ® O₂ + 2H₂O

Здесь два правильных ответа: 3) и 4).

Задание 20. Из 319 г 37,3%-ного горячего раствора хлорида кальция выделилось при охлаждении 33,4 г осадка. Какова массовая доля соли в оставшемся растворе?

О чем думали авторы. Судя по круглому ответу, который мы сейчас получим, предполагалось следующее решение. Масса CaCl₂ в конечном растворе: m(CaCl₂) = 319×0,373 – 33,4 = 85,6 г. Масса раствора: m(р-ра) = 319 – 33,4 = 285,6 г. w(CaCl₂) = 85,6 / 285,6 = 0,3 = 30%.

На самом деле: при охлаждении раствора CaCl₂ в осадок выпадет кристаллогидрат CaCl₂×6H₂O. Правильное решение учитывает массовое содержание безводной соли в кристаллогидрате: m(CaCl₂) = 319×0,373 – 33,4×(111/219) = 102,1 г. Масса раствора: m(р-ра) = 319 – 33,4 = 285,6 г. w(CaCl₂) = 102,1 / 285,6 = 0,357 = 35,7%.

            Что можно посоветовать в ситуации, когда вы столкнулись с некорректным заданием? Доказывать некорректность некому: ответы проверяет компьютер, в который заложены авторские варианты ответов. Поэтому, чтобы получить высокую оценку, в первую очередь постарайтесь догадаться, что имел в виду автор. Дайте ответ, который он подразумевал, а затем запишите это задание и распространите его в Интернете для будущих поколений школьников, которым предстоит писать тесты по химии.