Региональная олимпиада по химии учащихся средних школ и учреждений НПО и СПО Заочный тур. 10 класс. РЕШЕНИЯ И ОТВЕТЫ. № 1. Составьте уравнения химических реакций, позволяющих осуществить следующие превращения: FeS2 → SO2 → SO3 → H2SO4 →CuSO4 → FeSO4 → Fe(OH)2 → Fe(OH)3 → Fe2O3 → Fe. Укажите условия протекания реакций. FeS2 + 11О2 = 8SO2 + 2Fe2O3; 2SO2 + О2 = 2SO3; SO3 + H2O = H2SO4; H2SO4 + Cu(OH)2 = CuSO4 + 2H2O; CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu; FeSO4 + 2NaOH = Fe(OH)2 + Na2SO4; 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3; 2Fe(OH)3 −t→ Fe2O3 + 3H2O; Fe2O3 + 3CO −t→ 2Fe + 3CO2. № 2. Сколько (по массе) требуется угля, содержащего 95% углерода, для получения 1000 м3 водяного газа, если потери в производстве составляют 3%? С + H2O = CO + H2 1) Определяем объем водяного газа, полученный практически: 1000 м3 – 97 % x – 100 % x = 1030,93 м3 = 1030,93*103 дм3 2) n(CO + H2)= 1030,93*103 дм3 / 22,4 дм3 моль-1 = 46,02*103 моль. поскольку смесь CO + H2 эквимолярная n(CO)= n(H2)= 46,02*103 моль/2=23*103 моль. 3) m(С) = 23*103 моль * 12 г моль-1 = 276*103 г. 4) Находим массу угля, если содержание углерода в нем известно: 276*103 г – 95% у - 100 % у = 290,5*103 г = 290,5 кг. Ответ: потребуется 290,5 кг угля. № 3. Оксид серы (IV), получившийся при сжигании 179,2 дм3 сероводорода (н.у.), пропустили через 2 дм3 раствора гидроксида натрия, в котором массовая доля NaOH составила 25 %. Плотность раствора 1,28 г/см3. Какая соль образовалась в реакции и какова еѐ масса в полученном растворе? 2 H2S + 3O2 = 2 SO2 + 2 H2O n(H2S) = 179,2 дм3 / 22,4 дм3 моль-1 = 8 моль. n(SO2) = n(H2S) = 8 моль. m(раствора NaOH) = 2000 см3 * 1,28 г/см3 = 2560 г. m(NaOH) = 2560 г * 0,25 = 640 г. n(NaOH) = 640 г / 40 г моль-1 = 16 моль. n(NaOH): n(SO2) = 16 : 8 = 2 : 1. Значит, образуется средняя соль: SO2 + 2NaOH = Na2SO3 + H2O n(Na2SO3) = n(SO2) = 8 моль. m(Na2SO3) = 8 моль *126 г моль-1 = 1008 г. Ответ: образуется средняя соль Na2SO3; m(Na2SO3) = 1008 г. № 4. В лаборатории имеется пять колб с водными растворами различных веществ. На первой колбе написано «гидроксид бария», на второй – «иодид калия», на третьей – «карбонат натрия», на четвертой – «соляная кислота» и на пятой – «нитрат меди». Этикетки перепутаны таким образом, что ни один из растворов не подписан правильно. При сливании раствора из второй колбы с раствором из третьей колбы выделяется газ, раствор при этом остается прозрачным. При смешивании раствора из второй колбы с содержимым четвертой колбы образуется белый осадок, цвет раствора не изменяется. 1. Укажите правильные надписи для колб №№ 1–5. 2. Напишите уравнения реакций, упомянутых в условии. 3. Какие еще реакции можно провести между указанными веществами? Выделение газа (без образования осадка) означает, что соединили растворы карбоната натрия и соляной кислоты: Na2CO3 + 2 HCl = 2 NaCl + CO2 + H2O (колбы № 2 + № 3) Образование белого осадка соответствует реакции: Na2CO3 + Ba(OH)2 = BaCO3 + 2 NaOH (№ 2 + № 4) Вторая колба встречается в обоих случаях, следовательно, это карбонат натрия №1 №1 №2 №3 №4 №5 Можно составить такую таблицу взаимодействий: №2 №3 №4 Na2CO3 + 2 HCl №5 Na2CO3 + Ba(OH)2 №2 - карбонат натрия; №3 - соляная кислота; №4 - гидроксид бария. Остались колбы №1 и №5 — иодид калия и нитрат меди. Так как по условию все колбы подписаны неправильно, то в колбе № 1 должен быть нитрат меди, а №5 - иодид калия (наоборот быть не может, так как номер 5 подписан как нитрат меди). Кроме того, растворы KI и Cu(NO3)2 отличаются по цвету: нитрат меди – раствор голубого цвета. Другие реакции, которые можно провести между указанными веществами: 2 Cu(NO3)2 + 2 Na2CO3 + H2O = (CuOH)2CO3 + CO2 + 4 NaNO3 Cu(NO3)2 + Ba(OH)2 = Cu(OH)2 + Ba(NO3)2 2 Cu(NO3)2 + 4 KI = 2 CuI + I2 + 4 KNO3 Ba(OH)2 + 2 HCl = BaCl2 + 2H2O № 5. В XIX веке для химического анализа различных веществ применялся раствор «Хамелеон». В исходном состоянии он был фиолетовым, а при реакциях с восстановителями в кислой среде обесцвечивался. Если реакции с восстановителями протекали в щелочной среде – раствор становился зеленым, а в нейтральной – бурокоричневым. О каком веществе идет речь? Приведите примеры реакций, подтверждающих правильность вашей догадки. Речь идет о растворе перманганата калия: KMnO4. Кислая среда: 2KMnO4 + 3H2SO4 + 5Na2SO3 = 2 MnSO4 + 5Na2SO4 + K2SO4 + 3H2O Нейтральная среда: 2KMnO4 + 4H2O = 2 MnO2 + фиолетовый фиолетовый + 3Na2SO3 Щелочная среда: 2KMnO4 + 2NaOH + Na2SO3 фиолетовый бесцветный осадок бурого цвета 3Na2SO4 + 2KOH + 3H2O = K2MnO4 + Na2MnO4 изумрудно – зеленый раствор + Na2SO4 + H2O № 7. В 4-х пробирках находятся вещества: этанол, этиленгликоль, ацетальдегид и уксусная кислота. С помощью одного реактива (? какого) распознайте содержимое каждой пробирки. Напишите уравнение соответствующих реакций. Ответ: Cu(OH)2. № 8. На сжигание природного газа объемом 200 л, содержащего метан, этан и негорючие примеси, затратили кислород объемом 395 л. Объемы газов измерены при нормальных условиях. Определите объемные доли метана и этана в газе, если объемная доля негорючих примесей составляет 5 %. Ответ: метана 90 %, этана 5 %. № 9. Соединение С8Н8О2 растворяется в растворе NaHCO3 с выделением газа, а при окислении конц. раствором КМnO4 превращается в кислоту С8Н6О4, которая при нагревании до 230 °С выделяет воду, превращаясь в С8Н4О3. Установите строение этих веществ, напишите соответствующие реакции. Ответ: СООН СН3