Завдання з однією правильною відповіддю: метод виключення

Найперше, що треба зробити в будь-якому завданні з вибором однієї відповіді, — уважно прочитати умову й знайти в ній слова-сигнали. Саме вони визначають, що саме ти шукаєш: речовину, яка реагує, чи ту, що не реагує; формулу, яка можлива, чи ту, якої не існує. Пропустити таке слово — означає відповісти на протилежне запитання й утратити бал.

Слова-сигнали

До найпоширеніших слів-сигналів належать:

• «не реагує», «не взаємодіє», «не може» — шукай варіант, який НЕ вступає в реакцію або є неможливим;

• «лише», «тільки одна», «єдина» — серед варіантів правильним є один, і його треба знайти;

• «усі, крім» — треба знайти той варіант, що випадає із загальної закономірності.

Коли бачиш «не», подумки переформулюй умову позитивно. Наприклад, фраза «З якою речовиною не взаємодіє розчин натрій гідроксиду?» означає: «Серед чотирьох речовин три реагують із NaOH, а одна — ні. Знайди ту, що не реагує». Тепер ти перевіряєш кожен варіант на «так/ні»: реагує — відкидай, не реагує — залишай.

Уточнення умов

Одна й та сама пара речовин може реагувати по-різному залежно від умов. Хіміки завжди уточнюють:

• розчин чи розплав — електроліз розплаву NaCl дає натрій і хлор, а електроліз розчину — водень і хлор;

• розведена чи концентрована кислота — мідь не реагує з розведеною HCl, але реагує з концентрованою HNO₃ (утворюється NO₂, а не H₂);

• надлишок чи нестача — сіль Алюмінію (AlCl₃) з нестачею лугу дає осад Al(OH)₃, а з надлишком лугу — розчинний Na[Al(OH)₄];

• нагрівання чи кімнатна температура — багато реакцій відбуваються лише під час нагрівання.

Якщо в завданні немає жодних уточнень, вважай, що йдеться про типові (найпоширеніші) умови: водний розчин, кімнатна температура, приблизно еквімолярні кількості.

Якщо два варіанти здаються правильними

У завданнях 1–18 НМТ лише один варіант правильний. Якщо тобі здається, що правильних два, перечитай умову слово за словом. Найімовірніше, ти пропустив обмеження: «розведена кислота», «за відсутності каталізатора», «лише з тим металом, що…». Знайди це слово — воно розрізняє варіанти.

Наприклад, умова «Який метал реагує з водою за звичайних умов?» — одразу відпадають метали, що реагують лише під час нагрівання (Zn, Fe) або не реагують взагалі (Cu, Ag). Слово «за звичайних умов» звужує відповідь до лужних і лужноземельних металів.

Періодична система (ПС) — твій головний інструмент для перевірки правильності формул. НМТ дозволяє користуватися довідкою, тому варто знати, як саме за її допомогою відкидати неможливі варіанти.

Максимальний ступінь окиснення

Елемент не може мати ступінь окиснення вищий за номер групи, у якій він стоїть (для елементів головних підгруп). Наприклад:

• Сульфур (група VI) — максимально +6. Формула, де S має +8, неможлива.

• Нітроген (група V) — максимально +5. Сполуки з N⁺⁷ не існує.

• Натрій (група I) — лише +1. Будь-яка формула, де Na має ступінь окиснення +2 або вищий, — дистрактор.

Якщо бачиш у варіантах NaCl₂ — зупинись. Натрій завжди одновалентний, тому правильна формула — NaCl. Варіант NaSO₃ теж хибний: натрій +1, сульфіт-іон SO₃²⁻, отже, правильна формула — Na₂SO₃. Саме такі «схожі на правильні» формули автори тесту ставлять як дистрактори.

Перевірка за рядками довідки

У періодичній системі є рядки «Вищі оксиди» та «Леткі сполуки з Гідрогеном». Вони підказують загальні формули. Наприклад, для елемента IV групи (Карбон, Силіцій) вищий оксид має вигляд RO₂, а летка сполука з Гідрогеном — RH₄. Якщо у варіанті записано SiO (замість SiO₂) або SiH₄ (правильно), — SiO не є вищим оксидом, тому це дистрактор.

Сума ступенів окиснення

У нейтральній сполуці сума ступенів окиснення всіх атомів дорівнює нулю. Перевір формулу K₂Cr₂O₇: Калій +1 (два атоми → +2), Оксиген −2 (сім атомів → −14). Щоб отримати нуль, Хром має бути +6: 2·(+1) + 2·x + 7·(−2) = 0 → x = +6. Якщо після підстановки нуль не виходить — формула хибна, і варіант відкидають.

Неможливі класи сполук

Іноді дистрактори маскуються під «майже правильний» клас речовини. Запам'ятай:

• лужні метали (Na, K, Li) утворюють лише основні оксиди, а не амфотерні — «амфотерний оксид Na₂O» хибний;

• Na₂O — основний оксид, тому твердження «кислотний оксид Na₂O» одразу неправильне;

• неметалічні елементи утворюють кислотні оксиди (CO₂, SO₃), а не основні.

Коли бачиш у завданні формулу, що викликає сумнів, перевір її трьома кроками: (1) який ступінь окиснення має елемент — чи можливий він для цієї групи; (2) чи збігається формула із загальною формулою вищого оксиду / леткої сполуки; (3) чи дорівнює нулю сума ступенів окиснення. Якщо хоча б один крок не пройдено — варіант хибний.

Реакції обміну в розчині та реакції металів із кислотами й солями — улюблені теми укладачів НМТ. Метод виключення тут особливо ефективний, бо достатньо одного погляду на довідкову таблицю, щоб відкинути три з чотирьох варіантів.

Таблиця розчинності: коли реакція НЕ відбувається

Реакція обміну між двома електролітами в розчині можлива лише якщо утворюється осад, газ або слабкий електроліт (найчастіше вода). Якщо всі продукти залишаються розчинними — реакція не відбувається.

Наприклад, подивимось на пару NaOH + KCl. Можливі продукти обміну: NaCl і KOH. У таблиці розчинності натрій хлорид — «Р» (розчинний), калій гідроксид — «Р». Обидва розчинні → реакції немає. Тому якщо в завданні запитують: «Яка пара речовин не взаємодіє?» і серед варіантів є NaOH + KCl, цей варіант — правильна відповідь (нічого не утворюється).

У таблиці розчинності користуються позначками: Р — розчинна сполука, Н — нерозчинна, М — малорозчинна, «—» — не існує або розкладається водою. Перевіряй кожен продукт окремо.

Ряд активності металів

Ряд активності (електрохімічний ряд напруг) — це послідовність металів, у якій лівіший метал є активнішим за правіший. Основні правила:

• Метал витісняє водень із розведеної кислоти (HCl, H₂SO₄ розведена), лише якщо стоїть у ряді лівіше за Гідроген (H). Мідь (Cu), срібло (Ag), ртуть (Hg), золото (Au), платина (Pt) з розведеними кислотами не реагують.

• Метал витісняє інший метал із розчину його солі, якщо стоїть лівіше за нього. Наприклад, Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu (цинк лівіше за мідь).

• Лужні та лужноземельні метали (Li, Na, K, Ca тощо) реагують із водою, а не витісняють менш активні метали з розчинів солей: вони спершу реагують із водою, тому завдання з ними потребують окремої уваги.

• Нітратна кислота (HNO₃) і концентрована сульфатна кислота (H₂SO₄ конц.) реагують із металами за іншим механізмом — водень не виділяється. Не застосовуй до них правило ряду активності.

Як виключати варіанти

Коли бачиш завдання з набором речовин або пар речовин:

• Визнач тип реакції: обмін, заміщення чи щось інше.

• Для обміну: уяви продукти, знайди їх у таблиці розчинності. Якщо всі «Р» — реакції немає, варіант (якщо питають «не взаємодіє») правильний.

• Для заміщення: перевір положення металів у ряді активності. Якщо лівий метал стоїть правіше за правий — реакція не відбувається.

• Пам'ятай про винятки: HNO₃, H₂SO₄ конц., лужні метали з водою.

Не всі завдання потребують точного обчислення. Іноді достатньо прикинути порядок величини, щоб відкинути три варіанти з чотирьох. Це економить час і зменшує ризик помилки в розрахунках.

Маса за кількістю речовини

Молярна маса CaCO₃ становить приблизно 100 г/моль. Якщо в завданні питають масу 0,25 моль CaCO₃, прикинь: чверть від 100 г — це 25 г. Варіанти 2,5 г (у 10 разів менше), 100 г (у 4 рази більше) і 250 г (у 10 разів більше) відпадають без жодного обчислення. Правильна відповідь — 25 г.

Об'єм газу за нормальних умов

1 моль будь-якого газу за нормальних умов (н. у.) займає приблизно 22,4 л. Отже:

• 0,1 моль газу — близько 2,2 л (варіанти 0,22 л або 22 л — хибні);

• 0,5 моль газу — близько 11,2 л;

• 2 моль газу — близько 44,8 л.

Якщо бачиш у варіантах 224 л для 0,1 моль — одразу відкидай: помилка на порядок (забули, що 1 моль = 22,4 л, а не 224 л).

Частки й відсотки

• Масова частка речовини в розчині не може перевищувати 100 % — варіант 120 % одразу хибний.

• Відносний вихід продукту реакції теж не більший за 100 % (теоретично можливий максимум — 100 %).

• Сума масових часток компонентів суміші дорівнює 100 % — якщо частки додаються до більшого числа, десь помилка.

Відповідність мас

Маса продукту реакції без урахування втрат не може перевищувати суму мас реагентів (закон збереження маси). Якщо в завданні дано 10 г реагенту, а у варіантах є 15 г продукту — цей варіант хибний, навіть якщо формули збігаються.

Як застосовувати на НМТ

Прочитавши умову, спершу оціни порядок величини відповіді. Це займає 5–10 секунд, але одразу звужує коло пошуку. Потім, якщо треба, зроби точний розрахунок для решти варіантів. Такий підхід корисний у будь-якому завданні з вибором відповіді, де потрібне обчислення.

Розгляньмо чотири типові завдання, у яких метод виключення дає змогу знайти правильну відповідь швидко й без помилок.

Приклад 1. Заперечення в умові

Завдання: З якою речовиною не взаємодіє розчин натрій гідроксиду?

• А) CuSO₄

• Б) Al(OH)₃

• В) CO₂

• Г) KCl

Розв'язання методом виключення.

Спершу знаходимо ключове слово — «не взаємодіє». Отже, три речовини з чотирьох реагують із NaOH, а одна не реагує. Перевіряймо кожен варіант:

• CuSO₄: реакція обміну 2NaOH + CuSO₄ → Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄. Утворюється осад Cu(OH)₂ (Н — нерозчинний) → реакція відбувається. Варіант А відкидаємо.

• Al(OH)₃: амфотерний гідроксид реагує з лугами — NaOH + Al(OH)₃ → Na[Al(OH)₄] (або NaAlO₂ + 2H₂O). Реагує → відкидаємо.

• CO₂: кислотний оксид реагує з лугом — 2NaOH + CO₂ → Na₂CO₃ + H₂O. Реагує → відкидаємо.

• KCl: можлива реакція NaOH + KCl → NaCl + KOH. Обидва продукти (NaCl та KOH) розчинні (Р у таблиці) → реакція обміну не відбувається. Залишається варіант Г.

Відповідь: Г) KCl.

Чому решта варіантів — дистрактори? Хтось міг подумати, що Al(OH)₃ — нерозчинна основа, тому не реагує. Але насправді амфотерні гідроксиди реагують із лугами. Хтось міг не помітити заперечення «не» і шукати речовину, яка реагує, — тоді б він обрав CuSO₄, Al(OH)₃ або CO₂.

Приклад 2. Неможлива формула

Завдання: Яку формулу не може мати сполука Натрію?

• А) Na₂O

• Б) NaCl₂

• В) NaOH

• Г) Na₂S

Розв'язання методом виключення.

Натрій — елемент I групи, лужний метал. У всіх сполуках він має ступінь окиснення +1. Перевіряймо:

• Na₂O: Na⁺¹, O⁻² → 2·(+1) + (−2) = 0. Можлива формула (натрій оксид).

• NaCl₂: Na⁺¹, Cl⁻¹ → (+1) + 2·(−1) = −1, а не 0. Щоб сума була нуль, Натрій мав би бути +2, що неможливо. Варіант хибний.

• NaOH: Na⁺¹, O⁻², H⁺¹ → (+1) + (−2) + (+1) = 0. Можлива формула (натрій гідроксид).

• Na₂S: 2·(+1) + (−2) = 0. Можлива формула (натрій сульфід).

Відповідь: Б) NaCl₂.

Дистрактор NaCl₂ виглядає «майже правильно», бо схожий на MgCl₂ чи CaCl₂, де метал двовалентний. Але Натрій не може бути двовалентним.

Приклад 3. Ряд активності металів

Завдання: Який метал витісняє водень із розведеної хлоридної кислоти?

• А) Cu

• Б) Ag

• В) Zn

• Г) Hg

Розв'язання методом виключення.

Згадуємо ряд активності металів: Li, K, Ba, Sr, Ca, Na, Mg, Be, Al, Mn, Cr, Zn, Fe, Cd, Ni, Sn, Pb, (H₂), Bi, Cu, Ag, Hg, Pt, Au. Метал витісняє водень із розведеної кислоти, лише якщо стоїть лівіше за Гідроген.

• Cu (мідь) — правіше за H → не витісняє. Відкидаємо.

• Ag (срібло) — правіше за H → не витісняє. Відкидаємо.

• Zn (цинк) — лівіше за H → витісняє. Залишаємо.

• Hg (ртуть) — правіше за H → не витісняє. Відкидаємо.

Відповідь: В) Zn.

Типова помилка — застосувати ряд активності до нітратної кислоти. У цьому завданні чітко сказано «хлоридна кислота» (HCl), яка є розведеною кислотою-неокисником. Тому правило працює.

Приклад 4. Оцінка порядку величини

Завдання: Обчисліть масу (у грамах) 0,25 моль кальцій карбонату (CaCO₃).

• А) 2,5 г

• Б) 25 г

• В) 100 г

• Г) 250 г

Розв'язання методом виключення.

Спершу оцінюємо порядок величини без точних обчислень. Молярна маса CaCO₃ — приблизно 100 г/моль (Ca = 40, C = 12, O₃ = 48).

• 0,25 моль — це чверть моля. Чверть від 100 г = 25 г. Тобто відповідь має бути близько 25 г.

• 2,5 г — у 10 разів менше за 25 г (помилка: поділили 100 на 40, а не на 4). Відкидаємо.

• 100 г — це маса 1 моль, а не 0,25 моль. Відкидаємо.

• 250 г — у 10 разів більше за 25 г (помилка: помножили 100 на 2,5 замість 0,25). Відкидаємо.

Відповідь: Б) 25 г.

Точне обчислення: m = n·M = 0,25 моль · 100 г/моль = 25 г. Як бачиш, оцінка порядку величини одразу дала правильну відповідь без жодної формули.

Укладачі НМТ добре знають, де учні найчастіше помиляються. Ось шість найпоширеніших помилок, яких варто уникати.

• Обирати першу знайому формулу без перевірки решти варіантів. Ти побачив знайому речовину й одразу обрав її — але, можливо, вона не підходить під умову. Перевіряй усі чотири варіанти, навіть якщо перший здається очевидним.

• Не помітити заперечення («не реагує») і шукати реакцію. Це найчастіша помилка. Слово «не» кардинально змінює сенс завдання. Обведи його в умові або підкресли, щоб не пропустити.

• Вважати, що реакція обміну можлива завжди, не перевіривши таблицю розчинності продуктів. Наприклад, NaOH + KCl нічого не дає, бо всі продукти розчинні. Перевірка таблиці — обов'язковий крок.

• Застосовувати ряд активності до нітратної чи концентрованої сульфатної кислоти так, ніби виділяється водень. HNO₃ та H₂SO₄ (конц.) — сильні окисники. Вони реагують із металами, але водень не виділяється. Для них правило «лівіше за H → витісняє H₂» не працює.

• Не оцінити порядок величини й вибрати відповідь, що на порядок відрізняється від очевидної. Якщо в завданні питають масу 0,1 моль речовини з молярною масою 100 г/моль, відповідь 10 г, а не 1 г чи 100 г. Оцінка порядку займає 5 секунд.

• Спиратися на «схожість» формул замість перевірки ступенів окиснення. Формули NaCl₂ та NaSO₃ виглядають правдоподібно, але Натрій не може мати ступінь окиснення +2, а сульфіт-іон потребує двох атомів Натрію. Перевіряй суму ступенів окиснення.

Формат завдань 1–18 на НМТ з хімії — вибір однієї правильної відповіді з чотирьох (А–Г). Кожне таке завдання оцінюється в 0 або 1 бал: 1 бал, якщо обрано правильний варіант, 0 балів — у будь-якому іншому випадку.

Метод виключення — основний інструмент для роботи з цими завданнями. У демоваріанті НМТ 2026 року є завдання, де без нього не обійтися:

• Завдання № 8 — перевіряє вміння користуватися рядом активності металів: треба визначити склад сплаву за його взаємодією з кислотою. Метали, що стоять у ряді правіше за H, із хлоридною кислотою не реагують.

• Завдання № 12 — перевіряє вміння користуватися таблицею розчинності: треба обрати реагент, який по-різному діє на розчини карбонату й силікату. Перевірка продуктів за таблицею дає відповідь.

Довідкові матеріали, на які спирається метод

Під час НМТ ти отримуєш довідку, яка містить:

• періодичну систему хімічних елементів (з рядками «Вищі оксиди» та «Леткі сполуки з Гідрогеном»);

• таблицю розчинності кислот, основ, амфотерних гідроксидів і солей у воді;

• ряд активності металів (електрохімічний ряд напруг).

Усі три таблиці можна й треба використовувати під час тестування. Метод виключення спирається саме на них: ти не мусиш пам'ятати все, достатньо вміти знаходити потрібну інформацію в довідці.

Стратегія: не бійся вгадувати після виключення

Штрафу за неправильну відповідь на НМТ немає. Якщо ти виключив два варіанти, але не впевнений між двома рештою, — обери один із них. Імовірність правильного вибору — 50 %, а не 25 %. Залишати завдання порожнім немає сенсу: порожня відповідь — це гарантований 0 балів, а випадковий вибір може дати 1 бал.

• Спершу знайди в умові заперечення й обмеження. Слова «не реагує», «лише», «усі, крім» визначають, що саме шукати. Переформулюй умову позитивно, щоб не заплутатися.

• Відкидай неможливі формули за ступенями окиснення й положенням у ПС. Натрій — тільки +1, Сульфур — не вище +6, Нітроген — не вище +5. Сума ступенів окиснення в нейтральній сполуці дорівнює нулю.

• Перевіряй реакції за таблицею розчинності й рядом активності. Реакція обміну можлива, лише якщо утворюється осад, газ або вода. Метал витісняє водень із розведеної кислоти, лише якщо стоїть лівіше за H.

• Оцінюй порядок величини до детального обчислення. 0,25 моль CaCO₃ (M ≈ 100 г/моль) дає ≈ 25 г. Об'єм 0,1 моль газу за н. у. — ≈ 2,2 л. Частка не буває понад 100 %.

• Розглянь усі чотири варіанти й відповідай, навіть коли сумніваєшся. Штрафу за помилку немає. Виключив два — обирай один із решти. Порожня відповідь — це гарантований 0 балів.