Министерство образования Республики Башкортостан Задания муниципального этапа всероссийской олимпиады школьников

Министерство образования Республики Башкортостан
Задания муниципального этапа всероссийской олимпиады школьников
по химии
2011-2012 учебный год
9 класс
Задача 9-1. После прокаливания смеси нитрата меди с медным порошком общая
масса уменьшилась на 45,45%. Вся ли медь прореагировала? Рассчитайте состав
исходной смеси.
Решение 9-1.
1.
Допустим, что масса исходной смеси mисх.=100г
Количество нитрата меди ν(Cu(NO3)2) – х моль, ν(Cu) – y моль.
2.
Уравнения реакций:
х моль
х моль
2Cu(NO3)2 = 2 CuO + 4NO2↑ + O2↑
2 балла
2х188г
2х80г
y моль
2Cu
+
2х64г
y моль
O2= 2CuO
2х80г
2 балла
3.
Допустим, что х >у. то есть вся медь переходит в оксид CuO.
Масса оксида меди (II) после прокаливания:
m(CuО) = 100 – 45,45 = 54,55 (г)
1 балл
Составим систему уравнений:
80х + 80у = 54,55
188х + 64у = 100
х=0,4545 (моль); у=0,2274(моль)
1 балл
m(Cu(NO3)2) = 0,4545 188 = 85,45 г;
ω(Cu(NO3)2) = 85,45% 1 балл
m(Cu) = 0,2274 64 = 14,55 г;
ω(Cu) = 14,55%
1 балл
4.
Допустим, что x<y, и только часть меди переходит в оксид.
Тогда масса меди, которая не прореагировала:
m(Cu) = 64•(у-х)
Составим систему уравнений:
1 балл
80х + 80х + 64•(у-х) = 54,55
188х + 64у = 100
х=0,494 (моль); у=0,11 (моль), но в этом случае х>у, что противоречит
допустимому условию II подхода.
1 балл
Ответ: вся медь прореагировала.
Состав исходной смеси: ω(Cu(NO3)2) = 85,45% и ω(Cu) = 14,55%
Всего 10 баллов.
Задача 9-2. К 8% раствору хлорида алюминия постепенно добавили равную
массу карбоната натрия. Смесь, образовавшуюся после реакции, отфильтровали
и получили раствор, содержащий две соли с одинаковыми анионами и равными
массовыми долями. Рассчитайте массовые доли веществ в полученном
фильтрате и массовую долю карбоната натрия в исходном растворе.
Решение 9-2:
По окончании реакции в растворе содержатся соли AlCl3 и NaCl1 балл
2/3x
x
2x
2x
2/3x
x
2AlCl3 + 3Na2CO3 + 6H2O = 6NaCl + 2Al(OH)3+ 3CO2
2 балла
Пусть масса исходного раствора AlCl3 равна m г
М(NaCl) = 58,5 г/моль, М(AlCl3) =133,5 г/моль
1 балл
Так как в конечном растворе по условию ώ(NaCl) = ώ(AlCl3), составляем
уравнение:
58,5•2х = 0,08m – 2/3х•133,5, или m =2575х
2 балла
mфильтрата =2m - m(Al(OH)3) –m(CO2) = 2•2575x – 2/3x•78 – 44x = 5054x
2 балла
Таким образом, в конечном растворе массовые доли солей составляют:
ώ(AlCl3) = ώ(NaCl) = (2х•58,5)/5054х = 0,0231 (2,31%)
1 балл
В исходном растворе: ώ(Na2CO3) = 106х/m =106x/2575x = 0,0412 (4,12%)
1 балл
Всего 9 баллов.
Задача 9-3. В четыре открытых стакана с водными растворами питьевой соды,
железного купороса, цинкового купороса и кислого сернокислого аммония
опустили по кусочку металлического натрия. Какие процессы будут протекать в
каждом из этих стаканов? Запишите уравнения реакций.
Решение 9-3.
1. Во всех стаканах происходит выделение водорода
2Na+ 2H2O→2NaOH + H2↑
2. В стакане с питьевой содой – образуется средняя соль:
NaHCO3 + NaOH → Na2CO3 + H2O
1 балл
1 балл
3. В стакане с железным купоросом выпадет белый осадок, который будет
быстро приобретать бурую окраску за счет окисления кислородом воздуха:
1 балл
FeSO4 + 2NaOH → Fe(OH)2↓ + Na2SO4;
1 балл
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O →4 Fe(OH)3 ↓
1 балл
4. В стакане с цинковым купоросом выпадет осадок гидроксида цинка,
который растворится в избытке щелочи:
ZnSO4 + 2NaOH → Zn(OH)2↓ + Na2SO4;
1 балл
Zn(OH)2↓ + 2NaOH → Na2[Zn(OH)4]
1 балл
5. В стакане с сернокислым аммонием – образование средних солей с
последующим выделением аммиака:
2NH4HSO4 + 2NaOH → (NH4)2SO4 + Na2SO4 + 2H2O;
1 балл
(NH4)2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2NH3↑ + 2H2O
1 балл
Итого 8 баллов.
Задача 9-4 Неизвестную неорганическую соль подвергли термическому
разложению при температуре 145°С, при этом образовалось только два газа с
соотношением объемов 2:1. Сумма молярных масс газов меньше 49. Что это за
соль? Напишите уравнения реакций разложения и взаимодействия этой соли со
щелочью и кислотой.
Решение 9-4.
Разложение соли без образования твердого остатка говорит о том, что это
— соль аммония.
1 балл
При разложении солей аммония возможны два случая:
1) соли, образованные кислотами-неокислителями, разлагаются с
выделением аммиака;
1 балл
2) соли, образованные кислотами-окислителями, разлагаются с
выделением азота или оксидов азота.
1 балл
В первом случае один из газов должен иметь молярную массу меньше (М
= 49 – 17 = 32).
1 балл
Из всех таких газов только HF может выделяться вместе с NH3 при
разложении соли аммония.
1 балл
Однако объемное отношение газов в этом случае будет 1:1:
NH4F = NH3 + HF.
1 балл
Во втором случае будет выделяться азот и газ, который имеет молярную
массу меньше 21 = (49 – 28).
1 балл
Это - вода. Вода и азот образуются в соотношении 2:1 при разложении
нитрита аммония:
1 балл
NH4NО2 = N2 + 2Н2О.
Нитрит аммония образован слабой кислотой и слабым основанием,
поэтому он вступает в обменные реакции как с сильными кислотами:
NH4NO2 + HCl = NH4Cl + HNO2
1 балл
так и сильными основаниями:
NH4NO2 + NaOH = NH4OH + NaNO2
1 балл
Итого 10 баллов
Задача 9-5. В закрытых сосудах имеются газы А и В. Газ А имеет резкий
неприятный запах, газ В – удушливый. При взаимодействии с кислородом газ А
образует 5,4 г воды и газ С, быстро превращающийся на воздухе в газ Д бурого
цвета. Газ В растворяется в воде, его раствор окрашивает лакмус в красный цвет.
При добавлении в водный раствор газа В нитрата серебра выпадает 14,35 г
белого творожистого осадка. При смешивании А и В образуется соль, которая
при нагревании разлагается на газы А и В.
Определите формулы всех названных веществ – А, В, С, Д и Е.
Напишите уравнения происходящих реакций.
Вычислите объемы исходных газов А и В при н.у.
Решение 9-5.
А – аммиак, В – хлороводород, С – оксид азота (11), Д – оксид азота(1V); Е –
хлорид аммония. (За каждое правильно определенное вещество по 0,5 балла,
итого 2,5 баллов).
Написаны 5 уравнений реакций. (По 1 баллу за каждую реакцию, всего 5
баллов).
Расчеты по уравнению реакций. Зная массу воды, вычислен объем аммиака,
V(аммиака) = 4,48 (л).
По массе осадка (хлорида серебра) вычислен объем хлороводорода V(HCl) =
2,24 (л).
1,5 балла
Итого 9 баллов.