Задания с критериями оценивания 10 класс 2015

Задания с критериями оценивания
2 тура межрегиональной многопрофильной олимпиады школьников по
химии «Менделеев» 2015 г.
10 класс
10-1. Минерал флюорит (плавиковый шпат) удивителен по своим
свойствам. Он имеет широкую палитру цвета – лиловый, фиолетовый,
розовый, желтый, зеленый. Под действием ультрафиолетового излучения или
нагревания минерал начинает светиться в темноте.
В 1670 г. Шванхард - художник из Нюрнберга заметил, что из
флюоритового сосуда, содержащего серную кислоту, выделяются пузырьки
газа. Позднее немецкий химик Маргграф растворил этот газ в воде и
получил кислоту. Свойства этой кислоты были не менее удивительными. Она
растворяла стекло.
1) Как называется эта кислота? Какова ее формула?
2) Какова формула флюорита, если известно, что один из элементов,
входящих в состав этого минерала является составной частью костей
млекопитающих и человека?
3) Напишите уравнение реакции флюорита с концентрированной серной
кислотой.
4) Напишите уравнение реакции полученного газа с оксидом кремния
SiO2 .
10-1. Критерии оценивания
Решение
Плавиковая или фтороводородная кислота – HF
Флюорит - CaF2
CaF2 + H2SO4 = CaSO4 + 2 HF↑
4HF + SiO2 = SiF4 + 2H2O
Число
баллов
4
6
4
6
Итого: 20 баллов
10-2. При хлорировании углеводорода нормального строения получено
четыре монохлорпроизводных. При хлорировании его изомера – только одно.
Приведите структурные формулы этих углеводородов и назовите их по
систематической номенклатуре.
10.2. Критерии оценивания
Решение
Число
баллов
1)
10
H3C
H2C
(CH2)6
CH3
CH
Cl
CH3(CH2)6CH3 + Cl2
н-октан
- HCl
CH3
Cl
2-хлороктан
1-хлороктан
h
(CH2)5
H3C
CH2
CH
(CH2)4
CH3
H3C
(CH2)2
Cl
CH
(CH2)3
CH3
Cl
3-хлороктан
4-хлороктан
Образуется
смесь
моногалогенпроизводных.
четырех
изомерных
2)
CH3 CH3
CH3 CH3
h
H3C
C
C
CH3 + Cl2
H3C
- HCl
C
CH2
Cl
CH3 CH3
CH3 CH3
2,2,4,4-тетраметилбутан
C
1-хлор-2,2,4,4тетраметилбутан
10
Итого: 20 баллов
10-3. При пропускании 15,68 л смеси метана, углекислого газа и
угарного газа через раствор гидроксида калия, взятого в избытке, объем
исходной смеси уменьшился на 8,96 л (н.у.). Для полного сгорания
оставшейся смеси потребовалось 6,72 л (н.у.) кислорода.
Определите объемные доли компонентов в исходной смеси.
10-3. Критерии оценивания
Решение
С раствором гидроксида калия реагирует только углекислый
газ. Следовательно, уменьшение объёма исходной смеси на 8,96 л
после пропускания через раствор щёлочи говорит о том, что в
этой смеси содержится 8,96 л углекислого газа.
Горение оставшихся компонентов смеси описывается
уравнениями реакций:
СН4 + 2О2 → СО2 + 2Н2О (1)
2СО + О2 = 2СО (2)
На обе реакции расходуется 6,72 л О2.
Пусть СН4 в смеси Х л, тогда на реакцию (1) расходуется 2х
л кислорода.
Число
баллов
2
1
1
4
V(CO) в смеси (15,68 – 8,96 – х) л = (6,72 – х) л, тогда на
реакцию (2) расходуется (6,72 – х)/2 л кислорода.
4
Составим уравнение, учитывая, что на реакции (1) и (2)
потребовалось 6,72 л кислорода:
2х + (6,72 – х)/2 = 6,72
Х = 2,24 л – объём метана.
4
V(СО) = 6,72 – 2,24 = 4,48 л
1
φ(СО2) = 8,96 / 15,68 = 0,571 или 57,1%
1
φ(СН4) = 2,24 / 15,68 = 0,143 или 14,3%
1
φ(СО) = 4,48 / 15,68 = 0,286 или 28,6%
1
Итого: 20 баллов
10-4.
Приведите уравнения реакций, позволяющие осуществить
следующие цепочки превращений (каждая стрелка соответствует одной
реакции):
N2 → А → NH3 → Б → NO2 → HNO3 → В → N2O
CaO → Г → C2H2 → Д → CH3COOH → Е → CH3C(O)CH3 → С3Н8
Расшифруйте вещества А—Е, укажите условия проведения реакций.
10-4. Критерии оценивания
Решение
1. N2 →А → NH3 → Б → NO2 → HNO3 → В → N2O
А - нитрид металла, Б - NO, В - NH4NO3
реакции N2 + 3 Ca = Ca3N2 (это может быть также нитрид
магния или лития)
Сa3N2 + 6 H2O = 3 Ca(OH)2 + 2 NH3
4 NH3 + 5 O2 = 4 NO + 6 H2О (в присутствии катализатора Pt)
2 NO + O2 = 2 NO2
4 NO2 + 2 H2O + O2 = 4 HNO3
HNO3 + NH3 = NH4NO3
NH4NO3 = N2O + H2O
2. CaO → Г → C2H2 → Д → CH3COOH → Е → CH3C(O)CH3
Г - CaC2, Д - CH3CHO, Е - (CH3COO)2Ca
CaO + 2 C = CaC2 + CO
CaC2 + 2 H2O = C2H2 + Ca(OH)2
C2H2 + H2O = CH3CHO (реакция Кучерова, должен быть
указан катализатор Hg2+)
окисление CH3CHO до CH3COOH (любой приемлемый
окислитель)
2 CH3COOH + Сa(OH)2 = (CH3COO)2Ca + 2 H2O
термическое разложение (CH3COO)2Ca → CH3C(O)CH3 +
Число
баллов
3
1
1
1
1
1
1
1
3
1
1
1
1
1
1
CaCO3
1
CH3C(O)CH3 + H2 = С3Н8 (восстановление при нагревании в
присутствии катализатора)
Итого: 20 баллов
10-5. Один литр газообразной смеси двух непредельных углеводородов
при полном гидрировании может присоединить 1,8 литра водорода. При
сгорании одного литра исходной смеси образуется 2,2 литра углекислого
газа. Определите качественный и количественный состав смеси. Все объемы
измерены при одинаковых условиях. Рассчитайте плотность исходной смеси
по водороду.
10-5. Критерии оценивания
Решение
В
смеси,
очевидно,
присутствует
углеводород,
присоединяющий 1 моль водорода на 1 моль (с одной двойной
связью) и углеводород, присоединяющий 2 моля водорода на 1
моль (с тройной связью или двумя двойными связями).
Пусть 1 литр смеси содержит Х и У литров двух
углеводородов.
тогда объем водорода, который они присоединяют, составит
Х + 2У.
Х+У=1
Х + 2У = 1,8.
Отсюда У = 0,8, Х = 0,2.
Число
баллов
1
1
1
4
Сжигание:
Пусть первый углеводород содержит n атомов С, при
сжигании 1 литра образуется n литров CO2, а при сжигании 0,2
литра этого углеводорода образуется 0,2 n литров CO2.
Аналогично при сжигании 0,8 литров второго углеводорода
(содержащего m атомов С) получается 0,8 m литров CO2
0,2 n + 0,8 m = 2,2 .
4
Отсюда n + 4 m = 11, где m и n — целые числа.
m = 1 не подходит, так как углеводород должен иметь
1
кратную связь. m = 3 и больше тоже не подходит, при этом n
окажется отрицательным числом.
2
Таким образом, m = 2. Тогда n = 3.
2
Углеводороды — ацетилен и пропен.
Плотность смеси по водороду
4
(0,2 42 + 0,8 26) / 2 = 14,6
Итого: 20 баллов