Задания заключительного этапа 2012/2013 учебного года

Заключительный этап межрегиональной межвузовской олимпиады школьников
Сибирского федерального округа «Будущее Сибири» 2012-2013 г.
Решения олимпиадных заданий по химии
8 класс
Часть 1. Разминка (общая оценка 20 баллов).
Вставьте пропущенный текст в следующие фразы.
1.1. Переход воды из жидкого состояния в газообразное при нагревании –
это...физическоеявление, а разложение воды под действием электрического тока –
...химическоеявление.
1.2. При давлении 1 атм и температуре 271 Квода находится в ...твердомагрегатном
состоянии, которое называется ...лед.
1.3. Атомные ядра состоят из положительно заряженных …протонов, и не заряженных
...нейтронов.
1.4. Процесс очистки жидкости от нерастворимых примесей, заключающийся в
пропускании смеси через пористые материалы, называется ...фильтрование, а процесс,
заключающийся в сливании жидкости с осевшего на дно осадка – ...отстаивание (или
декантация).
1.5. В большинстве химических реакций газообразный кислород выполняет функцию
…окислителя,агазообразный водород ...восстановителя.
Система оценивания:
Каждый правильный ответ по 2 б
Итого 20 баллов
всего 2*2*5 =20 баллов;
Часть 2. Качественные задания(общая оценка 40 баллов).
2.1. Уравнения реакций, протекающих при попарном сливании растворов:
2NaOH + CuSO4 = 2NaCl + Cu(OH)2↓ –голубой осадок;
2NaOH + Pb(NO3)2 = 2NaNO3 + Pb(OH)2↓ – белыйосадок;
2NaCl + Pb(NO3)2 = 2NaNO3 + PbCl2↓ – белая муть(осадок);
CuSO4 + Pb(NO3)2 = Cu(NO3)2 + PbSO4↓ – белыйосадок;
CuSO4 + Na2S = Na2SO4 + CuS↓ – черныйосадок;
2CuSO4 + 2Na2CO3 + H2O = 2Na2SO4 + (CuOH)2CO3↓ + CO2↑ – зеленыйосадок, газ;
Pb(NO3)2+ Na2S = 2NaNO3 + PbS↓ – черныйосадок;
Pb(NO3)2 + Na2CO3 = 2NaNO3 + PbCO3↓ – белыйосадок.
Один из имеющихся растворов по-разному реагирует с оставшимися пятью, не
взаимодействуя с одним из них и давая разные осадки с четырьмя остальными (в одном
случае можно обнаружить и выделение пузырьков газа). Это раствор CuSO4, который легко
узнаваем по собственному голубому цвету, поскольку остальные растворы не окрашены.
Система оценивания:
Уравнения реакций по 1 б
Наблюдаемые эффекты по 0,5 б
Выбор CuSO42 б, голубой цвет раствора 2 б
Итого 16 баллов
всего 1*8 = 8 баллов;
всего 0,5*8 = 4 балла;
всего 2+2 = 4 балла;
1
2.2. Ядовитый желто-зеленый газ, имеющий молярную массу 29*2,45 = 71, – это Сl2.
Пусть бинарное соединение, содержащее 47,55 % Cl, имеет формулу ЭCln.Составим
уравнение: 35,5n/(MЭ+35,5n) = 0,4755, откуда MЭ = 39,16n. Единственное разумное решение
получается при n=1, откуда Э = К, о чем можно было догадаться и просто глядя на схему.
«Белильная известь», применяющаяся как антисептическое и дезинфицирующее
средство, имеет формулуСаОСl2 (CaCl(OCl)).
X1– Сl2(хлор);Х2 – KCl(хлорид калия); Х3 – CaOCl2(хлорид-гипохлорит кальция).
Названия остальных хлорсодержащих соединений:
KClO3– хлорат калия; HCl– хлороводород;
Уравнения реакций:
oC

70
3Cl + 6KOH t
 KClO + 5KCl + 3H O;
2
3
2
t, MnO
t KHSO + HCl↑;
2  2KCl + 3O2; KCl + H2SO4(конц) 

2KClO3   

4
4HCl(конц) + MnO2 = MnCl2 +2KCl +Cl2↑;Ca(OH)2 + Cl2 = CaCl(OCl) + H2O;
CaCl(OCl) + CO2 = Cl2↑ + CaCO3.
Система оценивания:
Формулы соединений Х1 – Х3 по 1 б
Названия хлорсодержащих соединений по 1 б
Уравнения реакций по 1 б
Итого 14 баллов
всего 1*3 = 3 балла;
всего 1*5 = 5 баллов;
всего 1*6 = 6 баллов;
2.3. а) FeS + 2HCl = FeCl2 + H2S;FeS + 2H+ = Fe2+ + H2S.
б) CaBr2 + Na2SiO3 = CaSiO3 + 2NaBr; Ca2+ + SiO32 = CaSiO3 .
в) Fe(ClO4)3 + (NH4)3PO4 = 3NH4ClO4 + FePO4;Fe3+ + PO43- = FePO4.
г)Al2(SO4)3 + 8KOHизб. = 4K2SO4 + 2K[Al(OH)4] (допустимо2KAlO2 + 4H2O);
Al3+ + 4OH = [Al(OH)4]илиAl3+ + 4OH = AlO2 + 2H2O.
д) 2AgNO3 + Na2SO3 = Ag2SO3 + 2NaNO3;2Ag+ + SO32 = Ag2SO3.
Система оценивания:
Уравнения реакций в молекулярной форме по 1б
Уравнения реакций в сокращенной ионной форме по 1б
Итого 10 баллов
всего 1*5 = 5 баллов;
всего 1*5 = 5 баллов;
Часть 3. Расчетные задачи (общая оценка 40 баллов).
3.1.Кремний в соляной кислоте не растворяется и не реагирует с ней, поэтому 0,28 г
остатка от растворения – это кремний, входивший в состав смеси. m(Si) = 0,28 (г).
(Si) = m(Si)/m(сплава) = 0,28/22,12 = 0,013 или 1,3%.
Тогда суммарная масса алюминия и магния в смеси 22,12-0,28 = 21,84 г. Обозначим
количество алюминия в смеси за х моль, количество магния – за у моль. Составим первое
уравнение:
27х + 24у = 21,84.
Алюминий и магний растворяются всоляной кислотес выделением водорода:
2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2↑;Mg + 2HCl = MgCl2 + H2↑.
2
Общее количество выделившегося водорода составляет 27,104/22,4 = 1,21 моль. Составим
второе уравнение: 1,5х + у = 1,21. Умножив второе уравнение на 24, и вычтя из него первое,
получим 9х = 7,2, откуда х = 0,8 (моль). Тогда у = 1,21 – 1,5*0,8 = 0,01 (моль).
Массы веществ равны:m(Al) = n(Al)M(Al) = 0,827 = 21,6 (г).
m(Mg) = n(Mg)M(Mg) = 0,0124 = 0,24 (г).
Массовые доли равны:
(Al) = m(Al)/m(сплава) = 21,6/22,12 = 0,976 или 97,6%.
(Mg) = m(Mg)/m(сплава) = 0,24/22,12 = 0,011 или 1,1%.
Рассчитаем объем соляной кислоты. Для выделения 1 моля водорода необходимо 2 моль
HCl, следовательно, для выделения 1,21 моль водорода требуется 1,21*2 = 2,42 моль HCl.
Эту же величину мы получим, если будем считать, исходя из количества каждого металла, но
в этом нет необходимости.
Объем кислоты равен:V = n/CМ = 2,42/1 = 2,42 (л).
Система оценивания:
Вывод о том, что масса кремния0,28 г2 б
Массовая долякремния 2 б
Уравнения реакций по 1 б
Массы алюминия и магния по 3 б
Массовые доли алюминия и магния по 2 б
Количество HCl2 б, объем HCl2 б
Итого 20 баллов
3.2.
всего 2*1 = 2 балла;
всего 2*1 = 2 балла;
всего 1*2 = 2 балла;
всего 3*2 = 6 баллов;
всего 2*2 = 4 балла;
всего 2+2 = 4 балла;
При сливании растворов протекает реакция:
BaCl2 +Na2SO4 = 2NaCl + BaSO4↓.
Вычислимколичество веществ хлорида бария и сульфата натрия, находящихся в
растворах. n(BaCl2) = 0,05*416/208 = 0,1 (моль), n(Na2SO4) = 0,1*71/142 = 0,05(моль). По
уравнению реакции эти вещества реагируют в соотношении 1:1, следовательно, хлорид
бария останется в избытке, а сульфат натрия прореагирует полностью. Осадка сульфата
бария получится столько же, сколько было сульфата натрия, то есть 0,05 моль.
а) масса осадка m(BaSO4) = m(BaSO4)*M(BaSO4) = 0,05*233 = 11,65 (г).
б) в избытке осталось n(BaCl2) = 0,1 – 0,05 = 0,05 (моль).
m(BaCl2) =n(BaCl2)*M(BaCl2) = 0,05*208 = 10,4 г.
Масса раствора составит mр-ра = 416+71-11,65 = 475,35 (г).
(BaCl2) = m(BaCl2)/mр-ра = 10,4/475,35 = 0,022 или 2,2%.
в) хлорида натрия образовалосьn(NaCl) =2*0,05 = 0,1 (моль).
m(NaCl) = n(NaCl)*M(NaCl) = 0,1*58,5 = 5,85г.
(NaCl) = m(NaCl)/mр-ра = 5,85/475,35 = 0,012 или 1,2 %.
Система оценивания:
Уравнение реакции 1 б
всего 1*1 = 1 балл;
Количество (или массы*) реагирующих веществ по2 б
всего 2*2 = 4 балла;
Массаосадка 3 б, масса раствора 4 б
всего 3+4 = 7 баллов;
Массы веществ в растворе по 2 б
всего 2*2 = 4 балла;
Массовые доли веществ в растворе по 2 б
всего 2*2 = 4 балла;
Итого 20 баллов если задача решена без расчета количества веществ, например, через
пропорцию.
3
Заключительный этап межрегиональной межвузовской олимпиады школьников
Сибирского федерального округа «Будущее Сибири» 2012-2013 г.
Решения олимпиадных заданий по химии
9 класс
Часть 1. Разминка (общая оценка 20 баллов).
1.1. Согласно теории Бренстеда-Лоури, частица, в ходе химической реакции отдающая
протон, называется ...кислота, а принимающая протон – ...основание.
1.2. Среда водного раствора Na2SO3 ...щелочная, а водного раствора BaCl2 –
...нейтральная.
1.3. В атоме железа в основном состоянии количество неспаренных электронов равно
…4, а в ионеFe2+ ...тоже 4.
1.4. В реакции 2C(тв) + О2(газ) = 2CО(газ) + Q установилось химическое равновесие. Если
увеличить температуру, то равновесие сместится ...влево, а если увеличить давление –
...тоже влево.
1.5. Кислотные свойства водородных соединений элементов VIIА группы с
увеличением порядкового номера ...усиливаются (возрастают), а восстановительные
свойства этих соединений ...тоже усиливаются (возрастают).
1.6. В молекуле COCl2 гибридизация атома углерода ... sp2, а в молекуле CH2Cl2 ...sp3.
1.7. Степени окисления азота в нитрите аммония ...-3 и ...+3.
1.8. При электролизе водного раствора Cu(NO3)2 на катоде выделяется ...медь, а на
аноде ...кислород.
1.9. В большинстве химических реакций газообразный кислород выполняет функцию
…окислителя,а газообразный водород ... восстановителя.
1.10. При сильном нагревании карбоната кальция образуется …углекислый газ,а в
остатке остается ...оксид кальция.
Система оценивания:
Каждый правильный ответ по 1 б
Итого 20 баллов
всего 1*2*10 =20 баллов;
Часть 2. Качественные задания(общая оценка 40 баллов).
2.1. Один из имеющихся растворов по-разному реагирует с оставшимися пятью, не
взаимодействуя с одним из них и давая разные осадки с четырьмя остальными (в
одномслучае можно обнаружить и выделение пузырьков газа). Это раствор CuSO4,
который и нужно попросить подписать.
Уравнения реакций, протекающих при попарном сливании раствора CuSO4 с
остальными:
2NaCl + CuSO4 – нет взаимодействия;
2NaOH + CuSO4 = 2NaCl + Cu(OH)2↓ –голубой осадок;
CuSO4 + Na2S = Na2SO4 + CuS↓ – черныйосадок;
2CuSO4 + 2Na2CO3 + H2O = 2Na2SO4 + (CuOH)2CO3↓ + CO2↑ – зеленыйосадок, газ;
CuSO4 + Pb(NO3)2 = Cu(NO3)2 + PbSO4↓ – белыйосадок;
Отметим, что нитрат свинца и вовсе реагирует со всеми растворами:
4
2NaOH + Pb(NO3)2 = 2NaNO3 + Pb(OH)2↓ – белыйосадок;
2NaCl + Pb(NO3)2 = 2NaNO3 + PbCl2↓ – белая муть (осадок);
Pb(NO3)2+ Na2S = 2NaNO3 + PbS↓ – черныйосадок;
Pb(NO3)2 + Na2CO3 = 2NaNO3 + PbCO3↓ – белыйосадок.
Однако почти все осадки, кроме одного, белые. Тем не менее, опытный экспериментатор
может справиться и в этом случае. Сульфат меди он увидит по цвету раствора в пробирке,
хлорид свинца будет заметно растворяться при нагревании, ав избытке щелочиосадок
гидроксида свинца растворится с образованием гидроксокомплекса:
Pb(OH)2 + 2NaOH = Na2[Pb(OH)4].
Система оценивания:
Выбор CuSO4*5 б,
всего 5 баллов;
(*если выбранPb(NO3)2, то ставится 2 б, но еще 3 б добавляется, если описано как
отличать белые осадки);
Уравнения реакций по 1 б
всего 1*5 = 5 баллов;
Наблюдаемые эффекты по 1 б
всего 1*5 = 5 баллов;
Итого 15 баллов
2.2. Ядовитый желто-зеленый газ, имеющий молярную массу 29*2,45 = 71, – это Сl2.
Пусть бинарное соединение, содержащее 47,55 % Cl, имеет формулу ЭCln.Составим
уравнение: 35,5n/(MЭ+35,5n) = 0,4755, откуда MЭ = 39,16n. Единственное разумное решение
получается при n=1, откуда Э = К, о чем можно было догадаться и просто глядя на схему.
«Белильная известь», применяющаяся как антисептическое и дезинфицирующее
средство, имеет формулу СаОСl2 (CaCl(OCl)).
X1 – Сl2(хлор);Х2 – KCl (хлорид калия); Х3 – CaOCl2(хлорид-гипохлорит кальция).
Названия остальных хлорсодержащих соединений:
KClO3 – хлорат калия; HCl – хлороводород; CaCO3 - карбонат кальция.
Уравнения реакций:
oC

70
3Cl + 6KOH t
 KClO + 5KCl + 3H O;
2
3
2
t, MnO
t KHSO + HCl↑;
2  2KCl + 3O2; KCl + H2SO4(конц) 


2KClO3   
4
4HCl(конц) + MnO2 = MnCl2 +2KCl +Cl2↑;Ca(OH)2 + Cl2 = CaCl(OCl) + H2O;
CaCl(OCl) + CO2 = Cl2↑ + CaCO3.
Система оценивания:
Формулы соединений Х1 – Х3 по 1 б
Названия соединений по 1 б
Уравнения реакций по 1 б
Итого 15баллов
всего 1*3 = 3 балла;
всего 1*6 = 6 баллов;
всего 1*6 = 6 баллов;
2.3. а) FeS + 2HCl = FeCl2 + H2S;FeS + 2H+ = Fe2+ + H2S.
б) 2Cr(BrO3)3 + 3Rb2CO3 + 3H2O = 2Cr(OH)3 + 6RbBrO3 + 3CO2↑;
2Cr3+ + 3CO32- + 3H2O = 2Cr(OH)3 + 3CO2↑.
в) 2Fe(ClO4)3 + MgI2 = Mg(ClO4)2 + 2Fe(ClO4)2 + I2; 2Fe3+ + 2I- = 2Fe2+ + I2.
г)Al2(SO4)3 + 8KOHизб. = 4K2SO4 + 2K[Al(OH)4] (допустимо2KAlO2 + 4H2O);
Al3+ + 4OH = [Al(OH)4]илиAl3+ + 4OH = AlO2 + 2H2O.
д) 2AgNO3 + Na2SO3 = Ag2SO3 + 2NaNO3;2Ag+ + SO32 = Ag2SO3.
5
Система оценивания:
Уравнения реакций в молекулярной форме по 1б
Уравнения реакций в сокращенной ионной форме по 1б
Итого 10 баллов
всего 1*5 = 5 баллов;
всего 1*5 = 5 баллов;
Часть 3. Расчетные задачи (общая оценка 40 баллов).
3.1.Кремний в соляной кислоте не растворяется и не реагирует с ней, поэтому 0,28 г
остатка от растворения – это кремний, входивший в состав смеси. m(Si) = 0,28 (г).
(Si) = m(Si)/m(сплава) = 0,28/22,12 = 0,013 или 1,3%.
Тогда суммарная масса алюминия и магния в смеси 22,12-0,28 = 21,84 г. Обозначим
количество алюминия в смеси за х моль, количество магния – за у моль. Составим первое
уравнение:
27х + 24у = 21,84.
Алюминий и магний растворяются всоляной кислотес выделением водорода:
2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2↑;Mg + 2HCl = MgCl2 + H2↑.
Общее количество выделившегося водорода составляет 27,104/22,4 = 1,21 моль. Составим
второе уравнение: 1,5х + у = 1,21. Умножив второе уравнение на 24 и вычтя из него первое,
получим 9х = 7,2, откуда х = 0,8 (моль). Тогда у = 1,21 – 1,5*0,8 = 0,01 (моль).
Массы веществ равны:m(Al) = n(Al)M(Al) = 0,827 = 21,6 (г).
m(Mg) = n(Mg)M(Mg) = 0,0124 = 0,24 (г).
Массовые доли равны:
(Al) = m(Al)/m(сплава) = 21,6/22,12 = 0,976 или 97,6%.
(Mg) = m(Mg)/m(сплава) = 0,24/22,12 = 0,011 или 1,1%.
Рассчитаем объем соляной кислоты. Для выделения 1 моля водорода необходимо 2 моль
HCl, следовательно, для выделения 1,21 моль водорода требуется 1,21*2 = 2,42 моль HCl.
Эту же величину мы получим, если будем считать, исходя из количества каждого металла, но
в этом нет необходимости.
Объем кислоты равен:V = n/CМ = 2,42/1 = 2,42 (л).
Система оценивания:
Вывод о том, что масса кремния0,28 г2 б
Массовая долякремния 2 б
Уравнения реакций по 1 б
Массы алюминия и магния по 3 б
Массовые доли алюминия и магния по 2 б
Количество HCl2 б, объем HCl2 б
Итого 20 баллов
3.2.
всего 2*1 = 2 балла;
всего 2*1 = 2 балла;
всего 1*2 = 2 балла;
всего 3*2 = 6 баллов;
всего 2*2 = 4 балла;
всего 2+2 = 4 балла;
Уравнение реакции сгорания пропана:
C3H8 + 5O2 = 3CO2 + 4H2O + Qr.
Тепловой эффект этой реакции и будет теплотой сгорания пропана. По следствию из
закона Гесса, тепловой эффект химической реакции равен сумме теплот образования
продуктов реакции за вычетом теплот образования реагентов с учетом
стехиометрических коэффициентов. Теплоты образования простых веществ в их
устойчивых состояниях равны нулю.
ОтсюдаQr = 4Q(H2O) + 3Q(CO2) - 5Q(O2) - Q(C3H8) = 4*242 + 3*394 - 5*0 - 1*104 = 2046
(кДж/моль).
Термохимическое уравнение будет выглядеть так:
6
C3H8(газ) + 5O2(газ) = 3CO2(газ) + 4H2O(газ) + 2046 кДж/моль.
Количество пропана в 13,2 г n(C3H8) = m/M = 13,2/44 = 0,3 (моль). При его сжигании
выделится 0,3*2046 = 613,8 кДж.
Количество тепла, которое необходимо затратить для нагрева 2 л (2000 г) воды на 100-25
= 75 градусов, составит Q = m*c*∆T = 2000*4,2*75 = 630000 Дж = 630 кДж. С учетом
10 % потерь, потребуется 630/0,9 = 700 кДж.
Количество пропана, которое нужно сжечь для выделения такого количества тепла,
составит n = 700/2046 = 0,342 (моль). Объем, который он займет в заданных условиях,
будет равен V= nRT/P = 0,342*8,31*298/105 = 0,00847 м3или около 8,5 л.
Система оценивания:
Уравнение реакции 1 б
Расчет теплоты сгорания пропана 4 б
Термохимическое уравнение1 б
Расчет тепла при сгорании 13,2 г пропана2 б
Расчет тепла на нагрев чайника 4 б
(если неправильно учтены потери, то 3 б)
Расчет количества пропана 4 б
Расчет объема пропана4 б
(если объем рассчитан при н.у., то 2 б)
Итого 20 баллов
всего 1*1 = 1 балл;
всего 4*1 = 4 балла;
всего 1*1 = 1 балл;
всего 2*1 = 2 балла;
всего 4*1 = 4 балла;
всего 4*1 = 4 балла;
всего 4*1 = 4 балла;
7
Заключительный этап межрегиональной межвузовской олимпиады школьников
Сибирского федерального округа «Будущее Сибири» 2012-2013 г.
Решения олимпиадных заданий по химии
10 класс
Часть 1. Разминка (общая оценка 20 баллов).
1.1. Согласно теории Бренстеда-Лоури, частица, в ходе химической реакции отдающая
протон, называется ...кислота, а принимающая протон – ...основание.
1.2. Среда водного раствора Na2SO3 ...щелочная, а водного раствора BaCl2 –
...нейтральная.
1.3. В атоме железа в основном состоянии количество неспаренных электронов равно
…4, а в ионеFe2+ ...тоже 4.
1.4. В реакции 2C(тв) + О2(газ) = 2CО(газ) + Q установилось химическое равновесие. Если
увеличить температуру, то равновесие сместится ...влево, а если увеличить давление –
...тоже влево.
1.5. Кислотные свойства водородных соединений элементов VIIА группы с
увеличением порядкового номера ...усиливаются (возрастают), а восстановительные
свойства этих соединений ...тоже усиливаются (возрастают).
1.6. В молекуле хлороформа гибридизация атома углерода ... sp3, а в молекулефосгена
...sp2.
1.7. Степени окисления азота в нитрите аммония ...-3 и ...+3.
1.8. При электролизе водного раствора Cu(NO3)2 на катоде выделяется ...медь, а на
аноде ...кислород.
1.9. Общей формуле CnH2n-6 соответствуют соединения, являющиеся гомологами
…бензола и относящиеся к классу ... аренов (или ароматических соединений).
1.10. Органический продукт, образующийся при сплавлении соли предельной
карбоновой кислоты со щелочью, относится к классу …алканов,а происходящий
процесс называется реакция ...декарбоксилирования (или Дюма).
Система оценивания:
Каждый правильный ответ по 1 б
Итого 20 баллов
всего 1*2*10 =20 баллов;
Часть 2. Качественные задания(общая оценка 40 баллов).
2.1. Один из имеющихся растворов по-разному реагирует с оставшимися пятью, давая
разные осадки и окраски (в одном случае можно обнаружить и выделение пузырьков
газа). Это раствор CuSO4, который и нужно попросить подписать.
Уравнения реакций, протекающих при попарном сливании раствора CuSO4 с
остальными:
2NaOH + CuSO4 = 2NaCl + Cu(OH)2↓ –голубой осадок;
4NH3 + CuSO4= [Cu(NH3)4]SO4–темно-синий раствор при избытке NH3;
CuSO4 + Pb(NO3)2 = Cu(NO3)2 + PbSO4↓ – белыйосадок;
2CuSO4 + 5KI = 2K2SO4 +KI3 +2CuI↓ – желтыйосадокибурыйрастворприизбытке
KIлибо2CuSO4 + 4KI = 2K2SO4 + I2↓ + 2CuI↓ – смесьжелтогоитемно-бурогоосадков;
8
2CuSO4 + 2Na2CO3 + H2O = 2Na2SO4 + (CuOH)2CO3↓ + CO2↑ – зеленыйосадок, газ;
Отметим, что нитрат свинцатоже реагирует со всеми растворами:
2NaOH + Pb(NO3)2 = 2NaNO3 + Pb(OH)2↓ – белыйосадок;
Pb(NO3)2+ 2NH3 + 2H2O = 2NH4NO3 + Pb(OH)2↓ – белыйосадок;
2KI + Pb(NO3)2 = 2KNO3 + PbI2↓ – желтыйосадок;
Pb(NO3)2 + Na2CO3 = 2NaNO3 + PbCO3↓ – белыйосадок.
Однако почти все осадки, кроме раствора, где был иодид калия, белые.Еще по цвету
раствора в пробирке можно увидеть сульфат меди, а вот остальные три раствора различить
не получится.
Система оценивания:
Выбор CuSO4*2,5 б,
всего 2,5 балла;
(*если выбранPb(NO3)2, то за всю задачу ставитсяне более 3 б);
Уравнения реакций по 1 б
всего 1*5 = 5 баллов;
Наблюдаемые эффекты по 0,5 б
всего 0,5*5 = 2,5 балла;
Итого 10 баллов
2.2. Пусть бинарное соединение, содержащее 11,44 % P, имеет формулу
PHaln.Составим уравнение: 31/(31+n*MHal) = 0,1144, откуда MHal = 240/n. Единственное
разумное решение получается при n=3, Hal = Br.
Основной компонент фосфоритов, являющихся исходным сырьем для получения
фосфора в промышленности, имеет формулу Са3(PO4)2.
Бесцветный ядовитый газ с неприятным запахом гниющей рыбы - PH3.
X1 – PBr3(бромид фосфора(III));Х2 – Са3(PO4)2 (ортофосфаткальция); Х3 – PH3(фосфин).
Названия остальных соединений:
H3PO3 – фосфористая кислота; H3PO4 – фосфорная кислота;Р4 - белый фосфор; PH4I иодид фосфония.
Уравнения реакций:
PBr3 + 3H2O = 3HBr + H3PO3;
H3PO3 + I2 + H2O = 2HI + H3PO4 (подойдутлюбыеокислители; с кислородом реакция идет
медленно, но засчитать следует);
2H3PO4 + 3Ca(OH)2 = 6H2O + Ca3(PO4)2;
oC

1000
2Ca3(PO4)2 + 10C + 6SiO2 t

 6CaSiO3 + 10CO↑ + P4↑;
t  70o
C
2P4 + 3Ba(OH)2 + 6H2O 
3Ba(H2PO2)2 + 2PH3↑или
360
P

 C,

P4 + 6H2 300
4PH3;
o
PH3 + HI = PH4I.
Система оценивания:
Формулы соединений Х1 – Х3 по 1 б
Названия соединений по 1 б
Уравнения реакций по 1 б
Итого 16баллов
всего 1*3 = 3 балла;
всего 1*7 = 7 баллов;
всего 1*6 = 6 баллов;
9
2.3. CH2=CH2 + Br2 = CH2Br-CH2Br (1,2-дибромбутан);
CH2Br-CH2Br + 2KOH = 2KBr + 2H2O + CH≡CH (ацетилен);
2CH≡CH + 2Na = H2 + CH≡CNa (ацетиленид натрия);
CH≡CNa + CH3I = NaI + CH≡C-CH3 (пропин);
CH≡C-CH3 + H2 = CH2=CH-CH3 (пропен);
CH2=CH-CH3 + HCl = CH3-CHCl-CH3 (2-хлорпропан);
CH3-CHCl-CH3 + С6Н6 = HCl + C6H5-CH(CH3)2 (2-фенилпропан илиизопропилбензол).
Система оценивания:
Уравнения реакций со всеми продуктами по 1б
Структурные формулы А-G по 0,5 б
Названия А-G по 0,5 б
Итого 14 баллов
всего 1*7 = 7 баллов;
всего 0,5*7 = 3,5 балла;
всего 0,5*7 = 3,5 балла;
Часть 3. Расчетные задачи (общая оценка 40 баллов).
3.1.С гидроксидом натрия реагируют алюминий и кремний:
2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na[Al(OH)4] + 3H2↑;
Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2↑.
C соляной кислотой реагируют алюминий и магний:
2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2↑;Mg + 2HCl = MgCl2 + H2↑.
Обозначим за х – n(Al); y – n(Mg); z – n(Si), тогда
27х + 24y + 28z = 22,12.
Количество водорода, выделившееся при реакции с гидроксидом натрия равно:
n(H2) = V/Vm = 27,328/22,4 = 1,22 (моль), тогда с учетом реакций со щелочью получим:
1,5х + 2z = 1,22.
Количество водорода, выделившееся при реакции с соляной кислотой равно:
n(H2) = V/Vm = 27,104/22,4 = 1,21 (моль), тогда с учетом реакций с кислотой получим:
1,5х + y = 1,21.
Решая систему 3 уравнений, найдем: х(nAl) = 0,8,y(nMg) = 0,01,z(nSi) = 0,01 (моль).
Массы веществ равны:
m(Al) = n(Al)M(Al) = 0,827 = 21,6 (г).
m(Mg) = n(Mg)M(Mg) = 0,0124 = 0,24 (г).
m(Si) = n(Si)M(Si) = 0,0128 = 0,28 (г).
Массовые доли равны:
(Al) = m(Al)/m(сплава) = 21,6/22,12 = 0,976 или 97,6%.
(Mg) = m(Mg)/m(сплава) = 0,24/22,12 = 0,011 или 1,1%.
(Si) = m(Si)/m(сплава) = 0,28/22,12 = 0,013 или 1,3%.
Рассчитаем объем соляной кислоты. Для выделения 1 моля водорода необходимо 2 моль
HCl, следовательно, для выделения 1,21 моль водорода требуется 1,21*2 = 2,42 моль HCl.
Эту же величину мы получим, если будем считать, исходя из количества каждого металла, но
в этом нет необходимости.
Объем кислоты равен:V = n/CМ = 2,42/1 = 2,42 (л).
Система оценивания:
Уравнения реакций по 1 б
Система уравнений 3 б
Массы металлов по 2 б
Массовые доли металлов по 1 б
Количество HCl2 б, объем HCl2 б
всего 1*4 = 4 балла;
всего 3*1 = 3 балла;
всего 2*3 = 6 баллов;
всего 1*3 = 3 балла;
всего 2+2 = 4 балла;
10
Итого 20 баллов
3.2.
Уравнение реакции сгорания пропана:
C3H8 + 5O2 = 3CO2 + 4H2O + Qr.
Тепловой эффект этой реакции и будет теплотой сгорания пропана. По следствию из
закона Гесса, тепловой эффект химической реакции равен сумме теплот образования
продуктов реакции за вычетом теплот образования реагентов с учетом
стехиометрических коэффициентов. Теплоты образования простых веществ в их
устойчивых состояниях равны нулю.
ОтсюдаQr = 4Q(H2O) + 3Q(CO2) - 5Q(O2) - Q(C3H8) = 4*242 + 3*394 - 5*0 - 1*104 = 2046
(кДж/моль).
Термохимическое уравнение будет выглядеть так:
C3H8(газ) + 5O2(газ) = 3CO2(газ) + 4H2O(газ) + 2046 кДж/моль.
Количество пропана в 13,2 г n(C3H8) = m/M = 13,2/44 = 0,3 (моль). При его сжигании
выделится 0,3*2046 = 613,8 кДж.
Количество тепла, которое необходимо затратить для нагрева 2 л (2000 г) воды на 100-25
= 75 градусов, составит Q = m*c*∆T = 2000*4,2*75 = 630000 Дж = 630 кДж. С учетом
10 % потерь, потребуется 630/0,9 = 700 кДж.
Количество пропана, которое нужно сжечь для выделения такого количества тепла,
составит n = 700/2046 = 0,342 (моль). Объем, который он займет в заданных условиях,
будет равен V= nRT/P = 0,342*8,31*298/105 = 0,00847 м3или около 8,5 л.
Система оценивания:
Уравнение реакции 1 б
Расчет теплоты сгорания пропана 4 б
Термохимическое уравнение 1 б
Расчет тепла при сгорании 13,2 г пропана 2 б
Расчет тепла на нагрев чайника 4 б
(если неправильно учтены потери, то 3 б)
Расчет количества пропана 4 б
Расчет объема пропана 4 б
(если объем рассчитан при н.у., то 2 б)
Итого 20 баллов
всего 1*1 = 1 балл;
всего 4*1 = 4 балла;
всего 1*1 = 1 балл;
всего 2*1 = 2 балла;
всего 4*1 = 4 балла;
всего 4*1 = 4 балла;
всего 4*1 = 4 балла;
11
Заключительный этап межрегиональной межвузовской олимпиады школьников
Сибирского федерального округа «Будущее Сибири» 2012-2013 г.
Решения олимпиадных заданий по химии
11 класс
Часть 1. Разминка (общая оценка 20 баллов).
1.1. Согласно теории Бренстеда-Лоури, частица, в ходе химической реакции отдающая
протон, называется ...кислота, а принимающая протон – ...основание.
1.2. Среда водного раствора Na2SO3 ...щелочная, а водного раствора BaCl2 –
...нейтральная.
1.3. В атоме железа в основном состоянии количество неспаренных электронов равно
…4, а в ионеFe2+ ...тоже 4.
1.4. В реакции 2C(тв) + О2(газ) = 2CО(газ) + Q установилось химическое равновесие. Если
увеличить температуру, то равновесие сместится ...влево, а если увеличить давление –
...тоже влево.
1.5. Кислотные свойства водородных соединений элементов VIIА группы с
увеличением порядкового номера ...усиливаются (возрастают), а восстановительные
свойства этих соединений ...тоже усиливаются (возрастают).
1.6. В молекуле хлороформа гибридизация атома углерода ... sp3, а в молекулефосгена
...sp2.
1.7. Степени окисления азота в нитрите аммония ...-3 и ...+3.
1.8. При электролизе водного раствора Cu(NO3)2 на катоде выделяется ...медь, а на
аноде ...кислород.
1.9. Общей формуле CnH2n-6 соответствуют соединения, являющиеся гомологами
…бензола и относящиеся к классу ... аренов (или ароматических соединений).
1.10. Органический продукт, образующийся при сплавлении соли предельной
карбоновой кислоты со щелочью, относится к классу …алканов,а происходящий
процесс называется реакция ...декарбоксилирования (или Дюма).
Система оценивания:
Каждый правильный ответ по 1 б
Итого 20 баллов
всего 1*2*10 =20 баллов;
Часть 2. Качественные задания(общая оценка 40 баллов).
2.1. Один из имеющихся растворов по-разному реагирует с оставшимися пятью, давая
разные осадки и окраски (в одном случае можно обнаружить и выделение пузырьков
газа). Это раствор CuSO4, который и нужно попросить подписать.
Уравнения реакций, протекающих при попарном сливании раствора CuSO4 с
остальными:
2NaOH + CuSO4 = 2NaCl + Cu(OH)2↓ – голубой осадок;
4NH3 + CuSO4 = [Cu(NH3)4]SO4 – темно-синий раствор при избытке NH3;
CuSO4 + Pb(NO3)2 = Cu(NO3)2 + PbSO4↓ – белыйосадок;
2CuSO4 + 5KI = 2K2SO4 + KI3 + 2CuI↓ – желтыйосадокибурыйрастворприизбытке KI
либо 2CuSO4 + 4KI = 2K2SO4 + I2↓ + 2CuI↓ – смесьжелтогоитемно-бурогоосадков;
12
2CuSO4 + 2Na2CO3 + H2O = 2Na2SO4 + (CuOH)2CO3↓ + CO2↑ – зеленыйосадок, газ;
Отметим, что нитрат свинцатоже реагирует со всеми растворами:
2NaOH + Pb(NO3)2 = 2NaNO3 + Pb(OH)2↓ – белыйосадок;
Pb(NO3)2+ 2NH3 + 2H2O = 2NH4NO3 + Pb(OH)2↓ – белыйосадок;
2KI + Pb(NO3)2 = 2KNO3 + PbI2↓ – желтыйосадок;
Pb(NO3)2 + Na2CO3 = 2NaNO3 + PbCO3↓ – белыйосадок.
Однако почти все осадки, кроме раствора, где был иодид калия, белые.Еще по цвету
раствора в пробирке можно увидеть сульфат меди, а вот остальные три раствора различить
не получится.
Система оценивания:
Выбор CuSO4*2,5 б,
всего 2,5 балла;
(*если выбранPb(NO3)2, то за всю задачу ставитсяне более 3 б);
Уравнения реакций по 1 б
всего 1*5 = 5 баллов;
Наблюдаемые эффекты по 0,5 б
всего 0,5*5 = 2,5 балла;
Итого 10 баллов
2.2. Пусть бинарное соединение, содержащее 11,44 % P, имеет формулу
PHaln.Составим уравнение: 31/(31+n*MHal) = 0,1144, откуда MHal = 240/n. Единственное
разумное решение получается при n=3, Hal = Br.
Основной компонент фосфоритов, являющихся исходным сырьем для получения
фосфора в промышленности, имеет формулу Са3(PO4)2.
Бесцветный ядовитый газ с неприятным запахом гниющей рыбы - PH3.
X1 – PBr3(бромид фосфора(III));Х2 – Са3(PO4)2 (ортофосфаткальция); Х3 – PH3(фосфин).
Названия остальных соединений:
H3PO3 – фосфористая кислота; H3PO4 – фосфорная кислота;Р4 - белый фосфор; PH4I иодид фосфония.
Уравнения реакций:
PBr3 + 3H2O = 3HBr + H3PO3;
H3PO3 + I2 + H2O = 2HI + H3PO4 (подойдутлюбыеокислители; с кислородом реакция идет
медленно, но засчитать следует);
2H3PO4 + 3Ca(OH)2 = 6H2O + Ca3(PO4)2;
oC

1000
2Ca3(PO4)2 + 10C + 6SiO2 t

 6CaSiO3 + 10CO↑ + P4↑;
t  70o
C
2P4 + 3Ba(OH)2 + 6H2O 
3Ba(H2PO2)2 + 2PH3↑или
360
P

 C,

P4 + 6H2 300
4PH3;
o
PH3 + HI = PH4I.
Система оценивания:
Формулы соединений Х1 – Х3 по 1 б
Названия соединений по 1 б
Уравнения реакций по 1 б
Итого 16баллов
всего 1*3 = 3 балла;
всего 1*7 = 7 баллов;
всего 1*6 = 6 баллов;
2.3. 4CH4 + 3O2 = 6H2O + 2CH≡CH (ацетилен);
2CH≡CH + 2Na = H2 + CH≡CNa (ацетиленид натрия);
13
CH≡CNa + CH3-CH2-I = NaI + CH≡C-CH2-CH3 (бутин-1);
CH≡C-CH2-CH3+ H2O = CH3-C(O)-CH2-CH3 (бутанон, можнозачестьметилэтилкетон);
CH3-C(O)-CH2-CH3 + H2 = CH3-CH(OH)-CH2-CH3 (бутанол-2);
3CH3-CH(OH)-CH2-CH3 + PBr3 = H3PO3 + 3CH3-CHBr-CH2-CH3 (2-бромбутан);
CH3-CHBr-CH2-CH3 + C6H6 =HBr +CH3-CH(C6H5)-CH2-CH3 (2-фенилбутаниливторбутилбензол).
Система оценивания:
Уравнения реакций со всеми продуктами по 1б
Структурные формулы А-G по 0,5 б
Названия А-G по 0,5 б
Итого 14 баллов
всего 1*7 = 7 баллов;
всего 0,5*7 = 3,5 балла;
всего 0,5*7 = 3,5 балла;
Часть 3. Расчетные задачи (общая оценка 40 баллов).
3.1.С аммиачным раствором оксида серебра взаимодействует альдегид, а с раствором
гидроксида натрия – кислота.
CH3CHO + 2Ag[(NH3)2]OH = CH3COONH4 + 2Ag↓ + 3NH3 + H2O;
CH3COOН + NaOH = CH3COONa + H2O.
m (р-раNaOH) = 35,7*1,11 = 39,627 г.
m (NaOH) = 39,627*0,101 = 4 г.
n (CH3COOН) = n (NaOH) = 4/40 = 0,1 моль.
m (CH3COOН) = 60*0,1 = 6 г.
n (CH3CHO) = n(Ag)/2 = 54/108*2 = 0,025 моль.
m (CH3CHO) = 44*0,025=1,1 г.
m (С2Н5ОН) = 8-6-1.1 = 0,9 г.
ω (CH3COOН) = 6/8 = 0,75 или 75 %;
ω (CH3CHO) = 1,1/8 = 0,1375 или 13,75 %;
ω (С2Н5ОН) = 0,9/8 = 0,1125 или 11,25%.
В 0,40 г такой кислоты содержится 0,75*0,4 = 0,3 г CH3COOH, что составляет 0,3/60 =
0,005 моль. Концентрация CH3COOH в растворе 0,005/0,5 = 0,01 моль/л. В водном растворе
уксусная кислота подвергается диссоциации по уравнению:
CH3COOH = CH3COO- + H+.
При степени диссоциации 4,2 % концентрация ионов [Н+] будет равна 0,042*0,01 =
0,00042 или 4,2*10-4 моль/л. По определению рН = -lg[H+], отсюда pH = -lg4,2*10-4 = 4 - lg4,2
= 3,38.
Система оценивания:
Уравнения реакций по 1 б
Расчет количества кислоты и альдегида по3 б
Расчет массовых долей спирта и альдегида по 2 б
Расчет концентрации кислоты 4 б, расчет рН 4 б
Итого 20 баллов
3.2.
всего 1*2 = 2 балла;
всего 3*2 = 6 баллов;
всего 2*2 = 4 балла;
всего 4+4 = 8 баллов;
Уравнение реакции сгорания пропана:
C3H8 + 5O2 = 3CO2 + 4H2O + Qr.
Тепловой эффект этой реакции и будет теплотой сгорания пропана. По следствию из
закона Гесса, тепловой эффект химической реакции равен сумме теплот образования
14
продуктов реакции за вычетом теплот образования реагентов с учетом
стехиометрических коэффициентов. Теплоты образования простых веществ в их
устойчивых состояниях равны нулю.
ОтсюдаQr = 4Q(H2O) + 3Q(CO2) - 5Q(O2) - Q(C3H8) = 4*242 + 3*394 - 5*0 - 1*104 = 2046
(кДж/моль).
Термохимическое уравнение будет выглядеть так:
C3H8(газ) + 5O2(газ) = 3CO2(газ) + 4H2O(газ) + 2046 кДж/моль.
Количество пропана в 13,2 г n(C3H8) = m/M = 13,2/44 = 0,3 (моль). При его сжигании
выделится 0,3*2046 = 613,8 кДж.
Количество тепла, которое необходимо затратить для нагрева 2 л (2000 г) воды на 100-25
= 75 градусов, составит Q = m*c*∆T = 2000*4,2*75 = 630000 Дж = 630 кДж. С учетом
10 % потерь, потребуется 630/0,9 = 700 кДж.
Количество пропана, которое нужно сжечь для выделения такого количества тепла,
составит n = 700/2046 = 0,342 (моль). Объем, который он займет в заданных условиях,
будет равен V= nRT/P = 0,342*8,31*298/105 = 0,00847 м3или около 8,5 л.
Система оценивания:
Уравнение реакции 1 б
Расчет теплоты сгорания пропана 4 б
Термохимическое уравнение 1 б
Расчет тепла при сгорании 13,2 г пропана 2 б
Расчет тепла на нагрев чайника 4 б
(если неправильно учтены потери, то 3 б)
Расчет количества пропана 4 б
Расчет объема пропана 4 б
(если объем рассчитан при н.у., то 2 б)
Итого 20 баллов
всего 1*1 = 1 балл;
всего 4*1 = 4 балла;
всего 1*1 = 1 балл;
всего 2*1 = 2 балла;
всего 4*1 = 4 балла;
всего 4*1 = 4 балла;
всего 4*1 = 4 балла;
15