Типові завдання НМТ: розрахункові задачі
~30 хв · 9 розділів · 12 тестових запитань
Розв'язувати змішані розрахункові задачі НМТ із хімії: розчини й суміші, надлишок реагенту, домішки, вихід продукту, виведення формул. Навчишся поєднувати не більше двох алгоритмів і записувати числову відповідь у потрібному форматі.
Розрахункові задачі НМТ із хімії неможливо розв’язати без міцного знання базових формул. Усі вони пов’язані з кількістю речовини — центральним поняттям хімічних обчислень.
Основні формули
Кількість речовини n обчислюють за масою: n = m / M, де m — маса (г), M — молярна маса (г/моль). Молярна маса чисельно дорівнює відносній молекулярній масі, але має одиницю вимірювання. Для газу за нормальних умов (н. у., 0 °C, 101,3 кПа) об’єм пов’язаний із кількістю речовини: V = n · 22,4 л/моль.
Масова частка розчиненої речовини в розчині — це відношення маси речовини до маси всього розчину, виражене у відсотках:
w = m(в) / m(р) · 100 %
де m(в) — маса речовини, m(р) — маса розчину. Маса розчину дорівнює сумі маси речовини й маси води: m(р) = m(в) + m(води).
Відносна густина газу показує, у скільки разів один газ важчий за інший за однакових умов: D = M(газу) / M(еталона). Еталоном найчастіше є водень (M = 2 г/моль) або повітря (M ≈ 29 г/моль).
Насичений розчин і розчинність
Розчинність S — це маса речовини (у грамах), яка може розчинитися в 100 г води за даної температури з утворенням насиченого розчину. Масова частка речовини в насиченому розчині:
w = S / (S + 100) · 100 %
Наприклад, якщо S = 40 г на 100 г води, то w = 40 / 140 · 100 % ≈ 28,6 %. Зауваж: чисельник — маса речовини, знаменник — маса всього розчину (речовина + вода). На НМТ розчинність можуть подати у вигляді кривої розчинності — графіка залежності S від температури. Тоді значення S знімають із графіка для заданої температури.
Суміші та змішування розчинів
Маса суміші дорівнює сумі мас її компонентів. Масова частка компонента — це його маса, поділена на масу всієї суміші. Під час змішування двох розчинів однієї й тієї самої речовини виконують два рівняння:
m(в)₁ + m(в)₂ = m(в)кінц — маса речовини в кінцевому розчині дорівнює сумі мас речовини з вихідних розчинів.
m(р)₁ + m(р)₂ = m(р)кінц — маса кінцевого розчину дорівнює сумі мас вихідних розчинів.
Ці співвідношення дають змогу знайти масову частку в кінцевому розчині або масу одного з вихідних розчинів.
Порядок величин — швидка перевірка
Масова частка завжди менша за 100 % (або дорівнює 100 % для чистої речовини). Об’єм газу за н. у. дорівнює n · 22,4 л/моль, тож перевір, чи отриманий об’єм, поділений на 22,4, дає розумну кількість речовини (наприклад, 8,96 л → 0,4 моль). Якщо у відповіді виходить, наприклад, 33,6 л, це 1,5 моль газу — цілком реально. Якщо ж виходить 0,15 л — перевір, чи правильно переведено масу в молі.
Більшість розрахункових задач НМТ потребують роботи з хімічним рівнянням. Тут важливо не лише правильно записати реакцію, а й визначити, якої речовини взято в надлишку, чи містить зразок домішки, і який практичний вихід продукту.
Загальний алгоритм
Записати зрівняне хімічне рівняння.
Знайти кількість речовини (n) відомої речовини за масою або об’ємом.
За коефіцієнтами рівняння визначити кількість речовини шуканої речовини.
Перевести n шуканої речовини в масу (m = n · M) або об’єм (V = n · 22,4 л/моль).
Надлишок реагенту
Якщо в умові дано маси (або об’єми) обох реагентів, один з них може бути в надлишку. Тоді продукт рахують за тим реагентом, який витрачається повністю — лімітуючим реагентом.
Алгоритм визначення лімітуючого реагенту:
Обчислити n кожного реагенту.
Поділити n на коефіцієнт перед цим реагентом у рівнянні.
Менше отримане значення вказує на лімітуючий реагент.
Розгляньмо реакцію: Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂↑. Маємо 13 г цинку (M = 65 г/моль, n = 0,2 моль) і 9,8 г сульфатної кислоти (M = 98 г/моль, n = 0,1 моль). Коефіцієнти перед Zn і H₂SO₄ однакові (1), тому порівнюємо n безпосередньо: 0,2 > 0,1. Лімітує сульфатна кислота. За рівнянням n(H₂) = n(H₂SO₄) = 0,1 моль. V(H₂) = 0,1 · 22,4 = 2,24 л.
Домішки в технічному зразку
Коли в умові сказано «технічний зразок» або вказано масову частку домішок, спершу обчислюють масу чистої речовини:
m(чистої речовини) = m(зразка) · (1 − w(домішок))
Наприклад, 50 г вапняку містять 20 % домішок. Отже, чистої речовини: 50 · (1 − 0,20) = 40 г CaCO₃. M(CaCO₃) = 100 г/моль, n = 0,4 моль. Під час прожарювання: CaCO₃ →(t) CaO + CO₂↑. n(CO₂) = n(CaCO₃) = 0,4 моль. V(CO₂) = 0,4 · 22,4 = 8,96 л.
Відносний вихід продукту
Практичний вихід майже завжди менший за теоретичний через втрати, побічні реакції або неповне перетворення. Відносний вихід обчислюють за формулою:
η = V(практ) / V(теор) · 100 %
або аналогічно за масою: η = m(практ) / m(теор) · 100 %. Важливо: відносний вихід не може перевищувати 100 %.
Приклад: H₂ + Cl₂ → 2HCl. Узято 10 л хлору (н. у.) і надлишок водню. За рівнянням з 1 моль Cl₂ утворюється 2 моль HCl, отже, з 10 л Cl₂ теоретично отримують 20 л HCl. Практично отримали 18 л. Вихід: η = 18 / 20 · 100 % = 90 %.
Цей розділ охоплює три типи задач, які можуть з’явитися в завданнях 21–24 НМТ: виведення молекулярної формули органічної речовини, розрахунки на суміші солей і комбіновані задачі, що поєднують не більше двох алгоритмів.
Виведення молекулярної формули за масовими частками
Алгоритм виведення формули органічної сполуки:
Записати масові частки елементів у відсотках.
Поділити кожну масову частку на атомну масу відповідного елемента — отримати співвідношення кількостей атомів.
Поділити всі отримані числа на найменше з них — отримати найпростіше цілочислове співвідношення.
Знайти молярну масу за відносною густиною: M = D · M(еталона).
Порівняти масу найпростішої формули зі знайденою M — визначити істинну формулу.
Приклад: вуглеводень містить 82,76 % Карбону і 17,24 % Гідрогену. Відносна густина за воднем D(H₂) = 29.
Крок 1. n(C) : n(H) = 82,76 / 12 : 17,24 / 1 = 6,9 : 17,24.
Крок 2. Ділимо на менше (6,9): 6,9/6,9 = 1; 17,24/6,9 ≈ 2,5. Найпростіше співвідношення C : H = 1 : 2,5, тобто C₂H₅ (множимо на 2, щоб позбутися дробу).
Крок 3. M = D(H₂) · M(H₂) = 29 · 2 = 58 г/моль. Маса фрагмента C₂H₅ дорівнює 29 г/моль. 58 / 29 = 2, отже, істинна формула — C₄H₁₀.
Суміші солей
У комбінованих задачах НМТ можуть фігурувати суміші двох солей — наприклад, середньої (Na₂CO₃) і кислої (NaHCO₃). Така суміш реагує з лугом або кислотою. Для розв’язання складають систему з двох рівнянь із невідомими масами або кількостями речовини.
Наприклад, суміш Na₂CO₃ і NaHCO₃ обробляють надлишком хлоридної кислоти. Вимірюють об’єм виділеного CO₂. За двома рівняннями:
Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + H₂O + CO₂↑NaHCO₃ + HCl → NaCl + H₂O + CO₂↑
Позначають n(Na₂CO₃) = x, n(NaHCO₃) = y. Тоді n(CO₂) = x + y. Друге рівняння складають за масою суміші: 106x + 84y = m(суміші). Розв’язують систему й знаходять x та y.
Комбіновані задачі — обмеження програми
Програма НМТ обмежує комбіновані задачі поєднанням не більше двох алгоритмів. Наприклад:
домішки + вихід продукту — спершу знаходять масу чистої речовини, потім теоретичний об’єм, а далі вихід;
розчин + надлишок — спершу обчислюють масу речовини в розчині, потім визначають лімітуючий реагент;
виведення формули + масова частка — знаходять формулу, а потім обчислюють масову частку елемента в ній.
Важливе правило: не округлюй проміжні результати. Округлюй лише кінцеву відповідь до розряду, вказаного в умові. Атомні маси елементів округлюй до цілих чисел, як зазначено в інструкції до завдань 21–24.
На НМТ завдання 21–24 — це розрахункові задачі, які оцінюють за особливими правилами. Розуміння формату відповіді допоможе не втратити бали через дрібні помилки.
Структура оцінювання
Завдання № 21 — структуроване. Воно складається з двох частин (21.1 і 21.2), кожна з яких оцінюється окремо: по 1 балу за частину. Максимум — 2 бали.
Завдання № 22, 23, 24 — неструктуровані. Їх оцінюють за принципом «усе або нічого»: 0 балів або 2 бали. Часткових балів не передбачено. Розв’язання, записане в чернетці, не перевіряють — до уваги беруть лише введену відповідь.
Як записувати відповідь
Відповідь — це завжди число без одиниць вимірювання. Одиниці вказані в умові завдання: грами (г), літри (л), відсотки (%), молі (моль). Наприклад, якщо в умові написано «об’єм газу (н. у.) у літрах», у відповідь вводять лише число: 2,24.
Округлення виконують до того розряду, який названо в умові: «до цілих», «до десятих», «до сотих». Якщо умова не вказує округлення, записують число з тим значущим розрядом, який випливає з даних задачі.
Перевірка перед введенням
Перш ніж увести відповідь, звір її за чотирма пунктами:
Розмірність: чи збігається одиниця, яку просять в умові, з тим, що ти обчислив?
Порядок величини: чи реальне число? Наприклад, об’єм газу за н. у. не може бути 0,002 л, якщо маса реагенту — десятки грамів.
Масова частка: чи не перевищує 100 %? Якщо так — помилка в розрахунку.
Вихід продукту: чи не більший за 100 %? Якщо так — ти, імовірно, поділив практичне значення на менше число, ніж теоретичне.
Якщо після перевірки все збігається — сміливо вводь число.
Розгляньмо чотири типові розрахункові задачі, які трапляються на НМТ. Кожна з них ілюструє один із ключових алгоритмів.
Приклад 1. Масова частка в насиченому розчині
Завдання. Умовна сіль має розчинність 40 г на 100 г води за 25 °C. Обчисли масову частку (%) цієї солі в насиченому розчині. Відповідь запиши цілим числом.
Розв’язання. Розчинність S = 40 г означає, що в 100 г води розчиняється 40 г солі. Маса насиченого розчину: m(р) = m(солі) + m(води) = 40 + 100 = 140 г. Масова частка: w = 40 / 140 · 100 % ≈ 28,57 %. Округлюємо до цілих: 29 %.
Відповідь: 29.
Пастка. Найпоширеніша помилка — ділити 40 на 100 і отримувати 40 %. Запам’ятай: знаменник — маса всього розчину (сіль + вода), а не тільки води.
Приклад 2. Надлишок реагенту
Завдання. До розчину, що містить 9,8 г сульфатної кислоти, додали 13 г цинку. Обчисли об’єм водню (н. у.), який виділиться. Відповідь запиши в літрах з точністю до сотих.
Розв’язання. Рівняння: Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂↑. M(Zn) = 65 г/моль, n(Zn) = 13 / 65 = 0,2 моль. M(H₂SO₄) = 98 г/моль, n(H₂SO₄) = 9,8 / 98 = 0,1 моль. Коефіцієнти однакові (1), тому порівнюємо n: 0,2 > 0,1. Лімітує H₂SO₄. За рівнянням n(H₂) = n(H₂SO₄) = 0,1 моль. V(H₂) = 0,1 · 22,4 = 2,24 л.
Відповідь: 2,24.
Пастка. Якщо рахувати за цинком (0,2 моль), отримаєш V = 4,48 л. Але цинк у надлишку — кислота витратиться першою, і реакція зупиниться.
Приклад 3. Домішки в технічному зразку
Завдання. Зразок вапняку масою 50 г містить 20 % домішок. Зразок прожарили. Обчисли об’єм вуглекислого газу (н. у.), який виділиться. Відповідь запиши в літрах з точністю до сотих.
Розв’язання. Масова частка домішок w(дом) = 20 % = 0,20. Маса чистого CaCO₃: m(CaCO₃) = 50 · (1 − 0,20) = 40 г. M(CaCO₃) = 100 г/моль, n(CaCO₃) = 40 / 100 = 0,4 моль. Рівняння: CaCO₃ →(t) CaO + CO₂↑. n(CO₂) = n(CaCO₃) = 0,4 моль. V(CO₂) = 0,4 · 22,4 = 8,96 л.
Відповідь: 8,96.
Пастка. Якщо не врахувати домішки й рахувати за 50 г CaCO₃, отримаєш n = 0,5 моль і V = 11,2 л. Але 20 % зразка — не CaCO₃, тому вуглекислого газу виділиться менше.
Приклад 4. Відносний вихід продукту
Завдання. У реакцію H₂ + Cl₂ → 2HCl узяли 10 л хлору (н. у.) і надлишок водню. Практично отримали 18 л гідроген хлориду. Обчисли відносний вихід продукту (у %). Відповідь запиши цілим числом.
Розв’язання. За рівнянням з 1 моль Cl₂ утворюється 2 моль HCl. Об’єми газів пропорційні кількостям речовини за однакових умов, тому з 10 л Cl₂ теоретично отримують 20 л HCl. Практичний об’єм — 18 л. Відносний вихід: η = 18 / 20 · 100 % = 90 %.
Відповідь: 90.
Пастка. Помилка — ділити 18 на 10 (об’єм хлору) й отримувати 180 %. По-перше, не враховано коефіцієнт 2 перед HCl. По-друге, вихід не може бути більшим за 100 %. Якщо у відповіді виходить понад 100 % — перевір, чи правильно знайдено теоретичне значення.
Навіть добре знаючи алгоритми, на НМТ легко припуститися помилки через неуважність або неправильне трактування умови. Ось найпоширеніші пастки в розрахункових задачах.
Рахувати за реагентом у надлишку замість лімітуючого. Якщо дано маси обох реагентів, завжди визначай, який з них лімітує. Продукт рахують за лімітуючим реагентом, а не за тим, якого більше.
Рахувати за масою технічного зразка без урахування домішок. Слово «технічний» або «з домішками» — сигнал: спершу відніми масу домішок, а потім працюй із чистою речовиною.
Плутати масову частку й частку. Масова частка у відсотках — це число від 0 до 100. Частка в частках одиниці — від 0 до 1. Наприклад, 0,25 (частка) = 25 % (масова частка). Якщо в умові дано 20 % домішок, у формулу підставляй 0,20.
Ділити практичний об’єм на суму мас чи об’ємів замість теоретичного. Відносний вихід — це завжди практичне значення, поділене на теоретичне (розраховане за рівнянням), а не на об’єм вихідного реагенту.
Округлювати проміжні результати. Округлення на проміжних етапах накопичує похибку. Зберігай усі знаки до кінцевого округлення, яке виконуєш лише у відповіді.
Записувати одиниці або відповідь в інших одиницях, ніж просять. Уважно читай умову: якщо просять об’єм у літрах — не пиши в мілілітрах. Якщо просять масову частку у відсотках — не пиши частку одиниці.
Розрахункові задачі в НМТ з хімії — це завдання 21–24. Вони мають чітку структуру й правила оцінювання, які варто знати заздалегідь.
Що саме перевіряють у демоваріанті 2026
У демонстраційному варіанті НМТ 2026 року розрахункові задачі розподілено так:
№ 22 — масова частка речовини в насиченому розчині за кривою розчинності. Оцінюється в 0 або 2 бали.
№ 23 — відносний вихід продукту за об’ємами газів. Оцінюється в 0 або 2 бали.
№ 24 — комбінована задача про суміш середньої й кислої солей. Оцінюється в 0 або 2 бали.
Структуровані й неструктуровані завдання
Завдання № 21 — структуроване. Воно має дві частини (21.1 і 21.2), кожна з яких оцінюється окремо (по 1 балу, максимум 2 бали). Завдання № 22–24 — неструктуровані: за правильну відповідь дають 2 бали, за неправильну — 0. Часткових балів немає.
Розв’язання, яке ти записуєш у чернетці, не перевіряють. Комп’ютер фіксує лише введене число. Тому важливо не помилитися з форматом відповіді.
Обмеження програми
Програма НМТ з хімії обмежує комбіновані задачі поєднанням не більше двох алгоритмів. Наприклад, задача може одночасно вимагати врахування домішок і обчислення виходу, або визначення надлишку й масової частки. Але не більше двох логічних кроків в одній задачі.
Як зрозуміти, який реагент у надлишку?
Обчисли кількість речовини (n) кожного реагенту. Поділи n на коефіцієнт перед цим реагентом у зрівняному рівнянні. Менше отримане число вказує на лімітуючий реагент — саме за ним рахують продукт. Другий реагент — у надлишку. Наприклад, у реакції Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂↑ маємо 0,2 моль Zn і 0,1 моль H₂SO₄. Коефіцієнти однакові, тому 0,1 < 0,2 — лімітує кислота, цинк у надлишку.
Чи враховувати домішки, якщо в умові написано «технічний зразок»?
Так, завжди. Слово «технічний» означає, що зразок містить домішки. Спершу обчисли масу чистої речовини за формулою: m(чистої) = m(зразка) · (1 − w(домішок)). Лише після цього використовуй масу чистої речовини для розрахунку за рівнянням. Якщо проігнорувати домішки, відповідь буде завищеною.
Як записати відповідь, коли просять у відсотках?
Запиши лише число без знака %. Наприклад, якщо масова частка дорівнює 28,6 %, а в умові сказано «у відсотках до цілих», у відповідь вводь 29. Якщо просять вихід у відсотках — те саме правило: число без знака %. Одиниці вимірювання вказано в умові, їх не дублюють у відповіді.
Що робити, коли не вистачає часу на задачу 24?
Завдання 24 — комбінована задача, яка потребує більше часу. Якщо часу обмаль, спершу виконай простіші завдання 22 і 23, де алгоритм коротший. Повернися до задачі 24, якщо залишиться час. Навіть якщо не встигнеш — 0 балів за одну задачу не критично, якщо інші виконано правильно. Пам’ятай: завдання 22–24 оцінюють у 0 або 2 бали, часткових балів немає.
Основні формули: n = m / M, V = n · 22,4 (для газу за н. у.), w = m(в) / m(р) · 100 %.
Надлишок: порівняти n / коефіцієнт для кожного реагенту; лімітує той, у кого це значення менше.
Домішки: спершу знайти масу чистої речовини: m(чистої) = m(зразка) · (1 − w(домішок)).
Вихід: η = практичне значення / теоретичне значення · 100 %; вихід не може перевищувати 100 %.
У відповіді — лише число, без одиниць, у тих одиницях, які задано в умові, із зазначеним округленням.
Не округлюй проміжні результати — це накопичує похибку.
Комбіновані задачі поєднують не більше двох алгоритмів (наприклад, домішки + вихід).