Ответы муниципального этапа по химии

Муниципальный этап Всероссийской олимпиады школьников по химии
При подготовке заданий муниципального этапа были использованы следующие источники
информации:
Сорокин В.В., Загорский В.В., Свитанько И.В. Задачи химических олимпиад:
http://www.chem.msu.su/rus/school/sorokin/welcome.html
Примеры заданий с решениями:
http://www.chem.msu.su/rus/olimpiad/59/theor09.html
http://iumka.ru/himiya/olimpiada/item/10536/
http://him.1september.ru/view_article.php?ID=200802102. Методические основы подготовки к
олимпиадам по химии
http://lib.repetitors.eu/himiya/159-2010-07-16-04-14-33/2033
8 класс 2015 год
ЗАДАНИЯ С РЕШЕНИЯМИ
Задача 8-1. Химический элемент X обнаружен на Солнце и в метеоритах, менее 1% Х содержится в
минеральных породах на территории всех стран. Его кристаллы построены так же, как кристаллы
алмаза и почти такие же хрупкие, как стекло, а его слиток стоит примерно столько же, сколько
золотой. X образует с хлором соединение A, в котором 66,17% хлора. Молекулярное соединение A
получают при «сгорании» элемента X в хлоре. Оксид B с такой же степенью окисления получают
при сильном нагревании элемента X в атмосфере кислорода.
При обработке оксида B
концентрированным раствором соляной кислоты получают соединение A.
1) Определите элемент Х
2) Сколько электронов у атома элемента X на внешнем слое?
3) Сколько нейтронов в атоме элемента X?
4) Выведите формулу А и рассчитайте его молярную массу.
5) Опишите строение молекулы А. Объясните это строение с точки зрения теории химической связи.
6) Напишите уравнения реакций:– X + Cl2 →
X + O2 →
7) Напишите уравнение обработки оксида B концентрированным раствором соляной кислоты
8) Заполните пропуски в цитате: «... этот еще не открытый элемент должен был стать своеобразным
«замком», связывающим два типичных неметалла - ... с двумя типичными металлами - ...» ... ». Чья
это цитата?
Решение:
№
Содержание верного ответа и указания по оцениванию (допускаются иные
вопросов формулировки ответа, не искажающие его смысла)
1
"кристаллы построены так же как и кристаллы алмаза" - значит, то же число
валентных электронов, т.е. находится в 4 гр. гл. подгруппе. Значит, формула
высшего хлорида ХСl4.
2
у атома элемента на внешнем слое 4 электрона
3
нейтронов в атоме элемента – 73-32=41 (для изотопа 73Ge)
4
Масса хлора в 100 г хлорида = 66,17 г
Атомная масса неизвестного элемента =Х
Формула высшего хлорида ХСl4
Молярная масса хлорида М = Х + 4 ∙ 35,5
в 100 г - 66,17 г хлора
в М - 4 ∙ 35,45 г хлора
найдем М =214,599; ⇒Аr=72,5; ⇒Х=Ge (германий), формула А – GeCl4; М
=214,4 (214,3)
баллы
1б
1б
1б
2б
Так как А – молекулярное соединение, подобное соединению углерода, то связь 1 б
ковалентная полярная
5
2б
пространственная форма - тетраэдр
Ge + 2Cl2→ GeCl4
1б
Ge + O2 →GeO2
1б
GeO2 +4 HCl → GeCl4 +2H2O
1б
«... этот еще не открытый элемент должен был стать своеобразным «замком», 1 б
связывающим два типичных неметалла – углерод и кремний с двумя
типичными металлами – олово и свинец ». Д.И.Менделеев
Всего
12 б
6
7
8
Задача 8-2. «Чист ли воздух?»
Воздух, загрязненный сероводородом, в течение пяти часов пропускали со скоростью 10 л/с через
концентрированный раствор гидроксида натрия, а потом добавили к этому раствору йодную воду до
ее обесцвечивания. Выпавший желтый осадок взвесили и установили, что его масса составляет
0,32г.
1) Напишите уравнения реакций сероводорода с гидроксидом натрия, полученного раствора с
настойкой иода.
2) Рассчитайте количество и массу сероводорода, учитывая массу выпавшего желтого осадка.
3) Соответствует ли анализируемый воздух санитарным нормам, если предельно допустимая
среднесуточная концентрация (ПДКСС) сероводорода в воздухе на уровне 0,008 мг/м3?
4) Какой вывод можно сделать по полученным данным?
Решение:
Содержание верного ответа и указания по оцениванию (допускаются иные Баллы
формулировки ответа, не искажающие его смысла)
1) Составим уравнения реакции: Н2S + 2NaOH = Na2S + 2H2O
1б
Na2S + J2 = S↓ + 2NaJ
2) Найдем количество вещества серы: n(S) =0,32г : 32г/моль = 0,01моль
n(S) = n(Na2S) = n(H2S) = 0,01моль;
1б
1б
1б
m(Н2S) = 0,01г х 34г/моль = 0,34г.
1б
3) Найдем объем воздуха, пропущенного через раствор NaOH: V(воздуха) = 10л/с х 3600 2б
с/ч х 5ч = 180м3.
Для сравнения полученных данных со значением ПДК СС необходимо перевести их в
одинаковую размерность: m(H2S) : V(воздуха) =0,34 х 1000(мг) : 180(м3) = 1,89мг/м3; 2б
⇒нет;
4) Вывод: 1,89мг/м3 > 0,008мг/м3, что
значительно выше санитарной нормы, 1б
анализируемый воздух является опасным для окружающих.
Максимальный балл
10
Задача 8-3. Напишите формулы соединений, названия которых приведены ниже. Все они состоят из
двух элементов, один из которых – водород. Если затрудняетесь, напишите хотя бы символ второго
элемента, входящего в состав каждого из них.
1)
Бромистый водород
2)
Сероводород
3)
Герман
4)
Фосфин
5)
Гидрид кальция
6)
Силан
7)
Арсин
8)
Станнан
9)
Метан
10)
Диборан
Решение:
1) HBr; 2) H2S; 3) GeH4; 4) PH3; 5) CaH2; 6) SiH4; 7) AsH3; 8) SnH4; 9) CH4; 10) B2H6
За правильную формулу 1 балл; если верно определен только элемент, то 0,5 балла.
Всего максимум 10 баллов.
Задача 8-4. Одним из способов записи концентрации растворов является моляльность,
выражающаяся в моль/кг. Раствор с моляльностью 1 моль/кг содержит 1 моль растворенного
вещества на 1 кг растворителя.
1. Чему равна моляльность раствора, приготовленного из 10 г бромтимолового синего (формула
C27H28Br2O5S) и 1,00 л этанола (растворитель, его плотность 797,9 г/л)?
2. Моляльность раствора, приготовленного из той же массы бромтимолового синего и того же
объема воды, во много раз ниже. Как это можно объяснить?
Решение: M (C27 H 28 Br2O5 S )  12  27  1  28  80  2  16  5  32  624 г / моль (2 балла)
n(C27 H 28 Br2O5 S ) 
10г
 0.016 моль
624г / моль
m(C2 H5OH )  1л  797,9г / л  0,7979 кг (1 балл)
Отсюда моляльность раствора равна:
m( раствор) 
0,016 моль
 0,020 моль / кг (2 балла)
0,7979кг
2. Бромтимоловый синий плохо растворим в воде, и такое его количество растворится лишь
частично. (3 балла) (Если ответ связан с отличиями плотности или молярной массы этанола и
воды, 1 балл).
Всего максимум 8 баллов.
Задача 8-5. В 2069 году все химические элементы были переименованы в честь покемонов. Ниже
приведены две вырезанные из школьного учебника части новой периодической таблицы.
Pc
Jo
Пичовий
Джолтичий
Pk
El
Пикачовий
Электрайкий
Rc
Ma
Райчовий
Манектричий
В учебнике можно найти следующие уравнения реакций:
Jo2PkPc4 + 2MaPcJo = Ma2PkPc4 + 2Jo2Pc
2Jo2Pk + PkPc2 = 3Pk + 2Jo2Pc
RcPk2 + 3Pc2 = 2PkPc2 + RcPc2
Определите, какое название пока носит каждый из элементов. Ответ приведите в виде двух
фрагментов современной таблицы. Восстановите уравнения реакций.
Решение: По 0,5 балла за каждый верно определенный элемент (название либо символ).
Реакции имеют вид:
H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H2O (1б)
2H2S + SO2 = 3S + 2H2O
(1б)
SeS2 + 3O2 = SeO2 + 2SO2
(2б)
H
Li
Na
Всего максимум 7 баллов.
O
S
Se
Муниципальный этап Всероссийской олимпиады школьников по химии
9 класс 2015 год
ЗАДАНИЯ С РЕШЕНИЯМИ
Задача 9-1. «Химическое отбеливание»
Медные и серебряные изделия на воздухе темнеют. Воздух - сложная смесь газов, где, кроме
кислорода и азота, есть углекислый газ СО2, пары воды и небольшая примесь сероводорода Н2S. Они
вызывают образование на поверхности медных изделий веществ А и В. На поверхности серебряных
изделий образуется тонкий слой вещества С. Вещество В и С – это соли одной и той же кислоты.
Чтобы удалить черноту, поверхность медного изделия протирают тампоном, смоченным в
нашатырном спирте – 5%-ом водном растворе аммиака. Для чистки серебряного изделия его
заливают горячим водным раствором карбоната натрия, добавляют гранулы цинка и выдерживают в
течение нескольких часов.
1. Определите вещества А, В и С, которые вызывают почернение медных и серебряных изделий.
2. Составьте уравнения реакций образования веществ А, В и С.
3. Напишите уравнения реакций очистки медных и серебряных изделий.
4. Рассчитайте объем 5%-ного водного раствора аммиака (плотность 977г/л), который необходим для
химического растворения 0,05кг вещества А.
5. Сколько цинка потребуется для «химического отбеливания» 40см2 поверхности серебряных
изделий, если содержание вещества С составляет 0,02г/см2?
Решение:
Содержание верного ответа и указания по оцениванию
(допускаются иные формулировки ответа, не искажающие его смысла)
1) Вещество «А» - CuO; вещество «В» - CuS; вещество «С» - Аg2S.
За каждое вещество по 0,5 баллов
2) Составим уравнения реакций образования веществ «А», «В» и»С»:
2Cu + O2 = 2CuO
2Cu + 2Н2S + O2 = 2CuS + 2Н2О
4Аg + 2Н2S + O2 = 2Аg2S + 2Н2О
3)Уравнения реакций очистки медных и серебряных изделий:
CuO + 4NH3 + H2O = [Cu(NH3)4](OH)2
Аg2S + Zn + 3Na2CO3 + 4Н2О = 2Ag + Na2[Zn(OH)4] + NaHS + 3NaHCO3
4)Найдем количества веществ «А» - CuO и NH3; массу раствора аммиака и его объем:
n(CuO) = 50г : 80г/моль = 0,625моль
n(NH3) = 4n(CuO) = 4 х 0,625моль = 2,5моль.
Масса аммиака равна: m(NH3) = 2,5моль х 17г/моль = 42,5г.
Масса раствора аммиака и его объем: m (раствора) = 42,5г : 0,05 = 850г;
V(раствора) = 850г : 977г/л = 0,870л.
5) Рассчитаем массу сульфида серебра: m= 0,02г/см2 х 40см2 = 0,8г.
Найдем количества вещества Аg2S и Zn :
n(Аg2S) = 0,8г : 248г/моль = 0.003226моль; n(Zn) = 0,003226г/моль;
m(Zn) = 0,003226моль х 65г/моль = 0,21г.
Максимальный балл
Баллы
1,5
0,5
1
1
2
2
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
12
Задача 9-2. Теплота образования химического соединения – это тепловой эффект химической
реакции образования 1 моль этого вещества из простых веществ, взятых в наиболее устойчивом
состоянии при давлении 1,01•105 Па и температуре 25°С.
1. Исходя из этого определения, напишите термохимические уравнения реакций, тепловой эффект
которых будет равен теплоте образования газообразного аммиака [Qобр (NH3 (г.))], углекислого газа
[Qобр (CO2 (г.))], жидкой воды [Qобр (H2O (ж.))] и мочевины [Qобр (NH2–CO–NH2 (тв.))].
2. На основании этих уравнений выведите формулу расчета Qx реакции (Х):
NH3 (г.) + CO2 (г.) —> (NH2)2CO (тв.) + H2O (ж.) + Qx, (Х)
через теплоты образования участвующих в реакции веществ.
3. Следствием из какого закона является выведенная вами формула?
4. Рассчитайте тепловой эффект реакции (Х), исходя из данных таблицы:
Вещество NH3 (г.) (NH2)2CO (тв.) СО2 (г.) H2O (ж.)
Qобр,
46,2
кДж/моль
333,2
393,5
285,8
5. Какое количество теплоты выделится при образовании мочевины (уравнение Х), если исходные
объемы аммиака и углекислого газа (н.у.) равны соответственно 8,96 и 17,38 л? Выход в реакции
считать за 100%.
Решение:
№
Содержание верного ответа и указания по оцениванию (допускаются иные баллы
вопросов формулировки ответа, не искажающие его смысла)
1
Запишем термохимические уравнения, тепловые эффекты которых равны
соответствующим теплотам образования:
2
1,5H2 (г.) + 0,5N2 (г.) = NH3 (г.) + Qобр (NH3 (г.)), (1)
1б
С (гр.) + О2 (г.) = СО2 (г.) + Qобр (CO2 (г.)), (2)
1б
N2 (г.) + 2H2 (г.) + С (гр.) + 0,5O2 (г.) = (NH2)2CO (тв.) + Qобр (NH2–CO–NH2 (тв.)), 1б
(3)
1б
H2 (г.) + 0,5O2 (г.) = H2O (ж.) + Qобр (H2O (ж.)). (4)
Термохимическое уравнение, тепловой эффект которого надо определить:
2NH3 (г.) + CO2 (г.) = (NH2)2CO (тв.) + H2O (ж.) + Qx. (Х)
Уравнение (Х) получим, сложив уравнения (3) и (4) и вычтя из этой суммы 3б
уравнение (2) и удвоенное уравнение (1):
Отсюда
3
4
5
Qx = Qобр (NH2–CO–NH2 (тв.) + Qобр (H2O (ж.)) – Qобр (CO2 (г.)) – 2Qобр (NH3 (г.)).
Это следствие из закона Гесса (определение теплового эффекта реакции через 1б
теплоты образования участвующих в реакции веществ).
Qx = 333,2 + 285,8 – 393,5 – 2•46,2 = 133,1 кДж.
1б
(NH3) = 8,96/22,4 = 0,4 моль;
1б
(CO2) = 17,38/22,4 = 0,77 моль.
Очевидно, что CO2 дан в избытке, следовательно, расчет надо проводить исходя из 1б
количества аммиака.
При взаимодействии веществ, данных в условии задачи, выделится
1б
Всего
12 б
Задача 9-3. Сточные воды химического комбината вполне отвечают санитарным нормам по
содержанию азотной кислоты (30 мг/л). Объем промышленных стоков, содержащих азотную
кислоту, составляет ежесуточно 75 м3.
1) Рассчитайте массовую долю и молярную концентрацию азотной кислоты в этих стоках (плотность
раствора 1 г/мл).
2) Чему равна кислотность раствора азотной кислоты?
3) Сколько азотной кислоты уходит в канализацию с комбината ежесуточно?
4) Какой объем известковой воды, с массовой долей гидроксида кальция 5% (плотность = 1 г/мл),
нужно добавить для полной нейтрализации азотной кислоты?
Решение:
Содержание верного ответа и указания по оцениванию
Баллы
(допускаются иные формулировки ответа, не искажающие его смысла)
1)
ω(НNO3) = 0,03 г / 1000 г = 3·10-5 или 3·10-3%
1
С = m / М * V;
С = 0,03 г /: (63 г/моль *· 1 л) = 4,8·10-4 моль/л
1
-4
2) Кислотность раствора азотной кислоты равна: рН = - lg4,8·10 моль/л;
2
рН = 3,32.
1
3) Вычислим массу раствора кислоты, которая уходит с комбината ежесуточно: m(р-ра)
= 75000 дм3 · 1 кг/дм3 = 75000 кг;
m(НNO3) = 75000 кг · 3·10-5 = 2,25 кг
1
4) 2HNO3 + Ca(OH)2 = Ca(NO3)2 + 2H2O
1
n(HNO3) = 2,25 : 63 = 0, 0357 Кмоль; n(Са(ОН)2 = 0,01786 Кмоль
1
m(Ca(OH)2) = 0,01786 Кмоль · 74 кг/ Кмоль = 1,322 кг.
1
m(р-ра) = 1,322 кг : 0,05 = 26,433 кг; V(р-ра) = 26,4 л.
1
Все элементы ответа записаны неверно
Максимальный балл
0
10
Задача 9-4. Восстановите пропущенные части в уравнениях реакций:
1)
? + H3PO4 = K2HPO4 + 2 H2O
2)
2H2S + SO2 = ? + 2 H2O
3)
2KMnO4 + ? = 2KCl + 2MnCl2 + 8H2O + ?
4)
? + ? = 3 Ca(OH)2 + 2 NH3
5)
? + 3O2 = 2CO2 + 2H2O
Ответ запишите в виде полных уравнений реакций.
Решение:
1)
2)
3)
4)
5)
2KOH + H3PO4 = K2HPO4 + 2H2O
2H2S + SO2 = 3S + 2 H2O
2KMnO4 + 16HCl = 2KCl + 2MnCl2 + 8H2O + 5Cl2
Ca3N2 + 6H2O = 3Ca(OH)2 + 2NH3
C2H4 + 3O2 = 2CO2 + 2H2O
1, 2 реакции по 1,5 балла; 3, 4, 5 реакции по 2 балла.
Всего максимум 9 баллов.
Задача 9-5. На экспериментальном туре олимпиады по химии участникам было выдано 7
неподписанных пробирок, в каждой из которых находился бесцветный водный раствор одного из
следующих веществ: ZnCl2, Mg(NO3)2, Al2(SO4)3, NaOH, K3PO4, AgNO3, BaCl2. При этом ни в каких
двух пробирках нет одинаковых веществ.
При попарном смешении растворов из пробирок 1 и 2, 2 и 3, 3 и 4, 4 и 5, 5 и 6, 6 и 7 видимых
изменений не наблюдалось. При смешении растворов из пробирок 7 и 1 выпал осадок. При
добавлении небольшого количества водного раствора аммиака помутнение или выпадение осадка
наблюдалось во всех пробирках, кроме 1, 2 и 3.
1. Определите, какое вещество находились в каждой из пробирок.
2. Напишите уравнения осуществленных реакций.
3. Для растворов из каких пробирок осадки, выпавшие при добавлении раствора аммиака,
растворятся в его избытке?
Решение:
Так как при действии небольшого количества аммиака осадок не выпал только в пробирках 1, 2 и 3,
то в этих пробирках находятся K3PO4, NaOH и BaCl2. Далее, каждое вещество не должно давать
осадка с двумя соседними номерами, кроме пробирок 1 и 7. Из этого условия ясно, что в пробирке
№7 находится AgNO3. Нитрат серебра не дает осадка с только с Mg(NO3)2, который находится под
цифрой 6. Фосфат калия и хлорид бария не дают осадка с NaOH, но дают осадок между собой,
значит, NaOH находится в пробирке 2. ZnCl2 и Al2(SO4)3 находятся в пробирках 4 и 5. Фосфат калия
дает осадок с обоими из них, а BaCl2 – только с сульфатом алюминия. Значит, в пробирке 1 – K3PO4,
в пробирке 3 – BaCl2, ZnCl2 – в пробирке 4, а Al2(SO4)3 – в пробирке 5.
1 – K3PO4
2 – NaOH
3 – BaCl2
4 – ZnCl2
5 – Al2(SO4)3
6 – Mg(NO3)2
7 – AgNO3
За каждое верно определенное вещество по 1 баллу, всего 7 баллов.
2. 3AgNO3 + K3PO4 = Ag3PO4 + 3KNO3 (1 балл)
ZnCl2 + 2NH4OH = Zn(OH)2 + 2NH4Cl (0,5 балла)
Al2(SO4)3 + 6NH4OH = 2Al(OH)3 + 3(NH4)2SO4 (0,5 балла)
Mg(NO3)2 + 2NH4OH = Mg(OH)2 + 2NH4NO3 (0,5 балла)
2AgNO3 + 2NH4OH = Ag2O + 2NH4NO3 + H2O (0,5 балла)
3. 4 и 7 – серебро и цинк образуют растворимые аммиачные комплексы.
За указание на пробирки с AgNO3 и ZnCl2 по 0,5 балла, всего 1 балл.
Всего максимум 11 баллов.
Муниципальный этап Всероссийской олимпиады школьников по химии
10 класс 2015 год
ЗАДАНИЯ С РЕШЕНИЯМИ
Задача 10--1. Теплота образования химического соединения – это тепловой эффект химической
реакции образования 1 моль этого вещества из простых веществ, взятых в наиболее устойчивом
состоянии при давлении 1,01•105 Па и температуре 25°С.
1. Исходя из этого определения, напишите термохимические уравнения реакций, тепловой эффект
которых будет равен теплоте образования газообразного аммиака [Qобр (NH3 (г.))], углекислого газа
[Qобр (CO2 (г.))], жидкой воды [Qобр (H2O (ж.))] и мочевины [Qобр (NH2–CO–NH2 (тв.))].
2. На основании этих уравнений выведите формулу расчета Qx реакции (Х):
NH3 (г.) + CO2 (г.) —> (NH2)2CO (тв.) + H2O (ж.) + Qx, (Х)
через теплоты образования участвующих в реакции веществ.
3. Следствием из какого закона является выведенная вами формула?
4. Рассчитайте тепловой эффект реакции (Х), исходя из данных таблицы:
Вещество NH3 (г.) (NH2)2CO (тв.) СО2 (г.) H2O (ж.)
Qобр,
46,2
кДж/моль
333,2
393,5
285,8
5. Какое количество теплоты выделится при образовании мочевины (уравнение Х), если исходные
объемы аммиака и углекислого газа (н.у.) равны соответственно 8,96 и 17,38 л? Выход в реакции
считать за 100%.
Решение:
№
Содержание верного ответа и указания по оцениванию (допускаются иные баллы
вопросов формулировки ответа, не искажающие его смысла)
1
Запишем термохимические уравнения, тепловые эффекты которых равны
соответствующим теплотам образования:
2
1,5H2 (г.) + 0,5N2 (г.) = NH3 (г.) + Qобр (NH3 (г.)), (1)
1б
С (гр.) + О2 (г.) = СО2 (г.) + Qобр (CO2 (г.)), (2)
1б
N2 (г.) + 2H2 (г.) + С (гр.) + 0,5O2 (г.) = (NH2)2CO (тв.) + Qобр (NH2–CO–NH2 (тв.)), 1б
(3)
1б
H2 (г.) + 0,5O2 (г.) = H2O (ж.) + Qобр (H2O (ж.)). (4)
Термохимическое уравнение, тепловой эффект которого надо определить:
2NH3 (г.) + CO2 (г.) = (NH2)2CO (тв.) + H2O (ж.) + Qx. (Х)
Уравнение (Х) получим, сложив уравнения (3) и (4) и вычтя из этой суммы 3б
уравнение (2) и удвоенное уравнение (1):
Отсюда
3
4
5
Qx = Qобр (NH2–CO–NH2 (тв.) + Qобр (H2O (ж.)) – Qобр (CO2 (г.)) – 2Qобр (NH3 (г.)).
Это следствие из закона Гесса (определение теплового эффекта реакции через 1б
теплоты образования участвующих в реакции веществ).
Qx = 333,2 + 285,8 – 393,5 – 2•46,2 = 133,1 кДж.
1б
(NH3) = 8,96/22,4 = 0,4 моль;
1б
(CO2) = 17,38/22,4 = 0,77 моль.
Очевидно, что CO2 дан в избытке, следовательно, расчет надо проводить исходя из 1б
количества аммиака.
При взаимодействии веществ, данных в условии задачи, выделится
1б
Всего
12 б
Задача 10-2. “Азотносеребряная соль AgNO3, известная в практике под именем ляписа (lapis
infernalis), получается растворением в азотной кислоте металлического серебра.
Если для
растворения взято нечистое серебро, то в растворе получается смесь азотномедной и
азотносеребряной солей. Если такую смесь испарить досуха, а затем остаток осторожно сплавить до
температуры начала каления, то вся азотномедная соль разлагается, а большинство азотносеребряной
соли не изменяется. Обрабатывая сплавленную массу водой, извлекают эту последнюю...” (Д.И.
Менделеев, “Основы химии”, т.2, стр.303–4, М.,Л., 1947)
1) Напишите уравнения реакций, происходящих при растворении “нечистого серебра” в конц.
азотной кислоте и при прокаливании сухого остатка.
2) Определите содержание серебра (массовые доли в %), если для растворения было взято 2,000 г
“нечистого серебра”, а масса остатка, полученного в результате прокаливания, составила 3,069 г
3) Определите массу осадка, образующегося при добавлении избытка раствора хлорида натрия к
раствору 2,000 г “нечистого серебра” в азотной кислоте.
Решение:
№
Содержание верного ответа и указания по оцениванию (допускаются иные баллы
вопросов формулировки ответа, не искажающие его смысла)
1
а) Ag + 2HNO3 = AgNO3 + NO2 + H2O
1б
б) Cu + 4HNO3 = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
1б
в) 2Cu(NO3)2 = 2CuO + 4NO2 + O2
1б
2
3
Масса серебра в исходном сплаве – х (г), тогда масса меди – (2–х) г.
Количество серебра составляет: n Ag = x/108 (моль) и равно количеству
образующегося нитрата серебра.
Количество меди равно: n Cu = (2–x)/64 (моль) и равно количеству образующегося
оксида меди.
Тогда масса нитрата серебра равна: 170x/108 = 1,574x (г).
Масса оксида меди составляет: 80(2–x)/64 = 2,5 – 1,25х (г).
Общая масса сухого остатка после прокаливания равна:
m(AgNO3) + m(CuO) = 1,574x + 2,5 –1,25x = 2,5 + 0,324x (г)
По условию масса остатка после прокаливания равна 3,069 (г), тогда:
1б
0,5б
0,5б
1б
1б
1б
2,5+ 0,324x = 3,069
0,324x = 0,569
x = 1,756 (г)
1,756: 2 х 100%= 87, 8 (%)
NaCl + AgNO3=AgCl + NaNO3
1б
1б
1б
Масса хлорида серебра равна: 1,756 :108х143,5 =2,333 (г).
1б
Всего
12 б
Задача 10-3
Соль А является соединением металла Х, окрашивающем бесцветное пламя газовой горелки в
желтый цвет. При нагревании до 300оС А разлагается с образованием хорошо растворимой в воде
соли Б. Взаимодействие раствора гидроксида кальция с раствором соли Б или с раствором соли А
приводит к выпадению осадка вещества В, которое разлагается при нагревании до 1000оС на газ Г
(без запаха) и твердое вещество Д. Пропускание газа Г через раствор соли Б приводит к образованию
А.
Определите вещества А-Д, напишите уравнения реакций.
Решение:
Баллы
В жёлтый цвет окрашивают пламя газовой горелки соединения натрия. Х — Na.
0,5 балла
В — соль кальция, тогда Г — кислотный газообразный оксид, например, СО2 или SO2.
Подходит только СО2, т.к. SO2 имеет резкий запах.
1 балл
В — СаСО3,
0,5 балла
Д — СаО.
0,5 балла
Тогда Б — Na2CO3,
0,5 балла
а А — NaHCO3.
1 балл
Уравнения реакций:
2NaHCO3 = Na2CO3 + H2O + CO2
1 балл
NaHCO3 + Ca(OH)2 = CaCO3↓ + NaOH + H2O
2 балла
Na2CO3 + Ca(OH)2 = CaCO3↓ + 2NaOH
1 балл
CaCO3 = CaO + CO2
1 балл
Na2CO3 + CO2 + H2O = 2NaHCO3
1 балл
ИТОГО ЗА ЗАДАНИЕ
10 БАЛЛОВ
Задача 10-4
В 264 г раствора с массовой долей Hg2(NO3)2, равной 20 %, поместили железные опилки. Через
некоторое время массовая доля нитрата ртути (I) в растворе стала равна 6 %.
1. Какая масса ртути получена в результате реакции?
2. Какова массовая доля нитрата железа в полученном растворе?
3. Какой объем заняли бы газообразные продукты разложения полученного нитрата железа,
измеренный при температуре 80оС давлении 126 кПа?
Решение
Содержание верного ответа и указания по оцениванию
(допускаются иные формулировки ответа, не искажающие его смысла)
Hg2(NO3)2 + Fe = Fe(NO3)2 + 2Hg↓ (1)
M(Fe(NO3)2 = 180 г/моль; М(Hg) = 201 г/моль; M(Fe) = 56 г/моль;
M(Hg2(NO3)2 = 526 г/моль.
Найдем массу Hg2(NO3)2 в исходном растворе: m(Hg2(NO3)2) = 0,2·264 = 52,8 (г)
Масса раствора в ходе реакции изменяется. Масса раствора увеличивается на массу
железа, вступившего в реакцию, и уменьшается на массу ртути, выпадающей в осадок.
Пусть Х г железа вступило в реакцию. Найдем массу полученной ртути по уравнению
реакции (1):
56 г Fe – 2·201 г Hg
X – m1
m1(Hg ) = 7,18X
Масса полученного раствора: m(p-pа) = 264 + X – 7,18X = 264 – 6,18X (г)
Найдем массу Hg2(NO3)2 в полученном растворе:
m(Hg2(NO3)2 ) = 0,06·(264 – 6,18X) = 15,84 – 0,37X
Найдем массу Hg2(NO3)2, которая вступила в реакцию:
m(Hg2(NO3)2 ) = 52,8 – (15,84 – 0,37Х) = 36,96 + 0,37Х
Найдем значение Х по уравнению реакции (1), решая пропорцию:
56 г Fe реагируют с 526 г Hg2(NO3)2
Х
–
(36,96 + 0,37Х)
Х = 4,1; m(Fe) = 4,1 г.
Масса полученной ртути равна 29,4 г (7,18 · 4,1)
Масса полученного раствора равна 238,7 г (264 – 6,18 · 4,1)
Найдем массу полученного нитрата железа(II):
56 г Fe – 180 г Fe(NO3)2
4,1 г
–Х
Х = 13,18; m(Fe(NO3)2) = 13,18 г.
Найдем массовую долю нитрата железа(II) в полученном растворе:
ω( Fe(NO3)2 ) = m( Fe(NO3)2 ) : m(p-pа) = 13,18: 238,7 = 0,055 (5,5 %)
Запишем уравнение разложения нитрата железа (II)
4Fe(NO3)2 = 2Fe2O3 +8NO2 +O2
Рассчитаем количество вещества образовавшегося нитрата железа (II) и количества
веществ газообразных продуктов:
Баллы
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
n(Fe(NO3)2) = 13,8/180= 0,0732 моль
n(NO2) = 0,1464 моль
n(О2) = 0,0183 моль
n(общее газов) = 0,1647 моль
Выразим значение объема из уравнения универсального газового закона
рV=nRT: V= nRT/p
произведём расчеты: V= 0,1647*8,31*353/ 126 = 3,83л
Все элементы ответа записаны неверно
Максимальный балл
2
2
0
16
Задача 10-5
«Проведи мысленный анализ»
В склянках без этикеток находятся следующие вещества: сухие нитрат серебра, сульфид натрия,
хлорид кальция; порошки серебра и алюминия, а также соляная и концентрированная азотная
кислоты. В вашем распоряжении имеются вода, спиртовка и любое количество пробирок.
Составьте уравнения реакций и укажите признаки, по которым можно определить каждое из
указанных веществ.
Количество баллов –10
Ответ:
Содержание верного ответа и указания по оцениванию
Баллы
(допускаются иные формулировки ответа, не искажающие его смысла)
1) AgNO3 + HCl = AgCl↓ + HNO3
1
Белый осадок
2) CaCl2 + 2AgNO3 = 2AgCl↓ + Ca(NO3)2
1
Белый осадок
3)Na2S + 2HCl = 2NaCl + H2S↑
1
Газ с запахом тухлых яиц
4) 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2↑
Бесцветный газ, без запаха
1
5) Ag + 2HNO3 = AgNO3 + NO2↑ + H2O
3
Бурый газ, с резким запахом
6) Na2S + 4HNO3 = 2NaNO3 + S↓ + 2NO2↑ + 2H2O
3
Желтый осадок
Все элементы ответа записаны неверно
0
Максимальный балл
10
Муниципальный этап Всероссийской олимпиады школьников по химии
11 класс 2015 год
ЗАДАНИЯ С РЕШЕНИЯМИ
Задача 11-1. Теплота образования химического соединения – это тепловой эффект химической
реакции образования 1 моль этого вещества из простых веществ, взятых в наиболее устойчивом
состоянии при давлении 1,01•105 Па и температуре 25°С.
1. Исходя из этого определения, напишите термохимические уравнения реакций, тепловой эффект
которых будет равен теплоте образования газообразного аммиака [Qобр (NH3 (г.))], углекислого газа
[Qобр (CO2 (г.))], жидкой воды [Qобр (H2O (ж.))] и мочевины [Qобр (NH2–CO–NH2 (тв.))].
2. На основании этих уравнений выведите формулу расчета Qx реакции (Х):
NH3 (г.) + CO2 (г.) —> (NH2)2CO (тв.) + H2O (ж.) + Qx, (Х)
через теплоты образования участвующих в реакции веществ.
3. Следствием из какого закона является выведенная вами формула?
4. Рассчитайте тепловой эффект реакции (Х), исходя из данных таблицы:
Вещество NH3 (г.) (NH2)2CO (тв.) СО2 (г.) H2O (ж.)
Qобр,
46,2
кДж/моль
333,2
393,5
285,8
5. Какое количество теплоты выделится при образовании мочевины (уравнение Х), если исходные
объемы аммиака и углекислого газа (н.у.) равны соответственно 8,96 и 17,38 л? Выход в реакции
считать за 100%.
Решение:
№
Содержание верного ответа и указания по оцениванию (допускаются иные баллы
вопросов формулировки ответа, не искажающие его смысла)
1
Запишем термохимические уравнения, тепловые эффекты которых равны
соответствующим теплотам образования:
2
1,5H2 (г.) + 0,5N2 (г.) = NH3 (г.) + Qобр (NH3 (г.)), (1)
1б
С (гр.) + О2 (г.) = СО2 (г.) + Qобр (CO2 (г.)), (2)
1б
N2 (г.) + 2H2 (г.) + С (гр.) + 0,5O2 (г.) = (NH2)2CO (тв.) + Qобр (NH2–CO–NH2 (тв.)), 1б
(3)
1б
H2 (г.) + 0,5O2 (г.) = H2O (ж.) + Qобр (H2O (ж.)). (4)
Термохимическое уравнение, тепловой эффект которого надо определить:
2NH3 (г.) + CO2 (г.) = (NH2)2CO (тв.) + H2O (ж.) + Qx. (Х)
Уравнение (Х) получим, сложив уравнения (3) и (4) и вычтя из этой суммы 3б
уравнение (2) и удвоенное уравнение (1):
Отсюда
3
4
5
Qx = Qобр (NH2–CO–NH2 (тв.) + Qобр (H2O (ж.)) – Qобр (CO2 (г.)) – 2Qобр (NH3 (г.)).
Это следствие из закона Гесса (определение теплового эффекта реакции через 1б
теплоты образования участвующих в реакции веществ).
Qx = 333,2 + 285,8 – 393,5 – 2•46,2 = 133,1 кДж.
1б
(NH3) = 8,96/22,4 = 0,4 моль;
1б
(CO2) = 17,38/22,4 = 0,77 моль.
Очевидно, что CO2 дан в избытке, следовательно, расчет надо проводить исходя из 1б
количества аммиака.
При взаимодействии веществ, данных в условии задачи, выделится
1б
Всего
12 б
Задача 11-2.
Смесь массой 20 г, состоящая из метиламина, аминоуксусной кислоты и этилацетата может
прореагировать с 4,93 л хлороводорода (н.у.). Эта же смесь массой 40 г может прореагировать с 300
мл 1,4 М раствора гидроксида калия. Вычислите массовые доли веществ в исходной смеси.
Решение:
Содержание верного ответа и указания по оцениванию
Баллы
(допускаются иные формулировки ответа, не искажающие его смысла)
С хлороводородом реагируют метиламин и аминоуксусная кислота (глицин):
2
CH3NH2 + HCl →[CH3NH3]+Cl–; H2NCH2COOH + HCl → [H3NCH2COOH]+Cl–
C гидроксидом калия могут реагировать глицин и этилацетат:
1
H2NCH2COOH + KOH → H2NCH2COOK + H2O;
1
CH3COOC2H5 + KOH → CH3COOK + C2H5OH
Количество хлороводорода n(НСl)= 4,93/22,4 = 0,22 (моль),
0,75
Количество гидроксида калия n(КОН)=0,3*1,4 = 0,42 (моль)
0,75
Обозначив за x, y и z количества метиламина, глицина и этилацетата в смеси массой 3
20 г, составим систему из 3 уравнений:
31x + 75y + 88z = 20
x + y = 0,22
2y + 2z = 0,42
, решая которую получим х = 0,1; y = 0,12; z =0,09
Массовые доли метиламина, глицина и этилацетата в смеси:
0,5
ω(CH3NH2) = (31*0,09)/20 = 0,15 (15%)
0,5
ω(H2NCH2COOH) = (75*0,12)/20 = 0,45 (45%)
0,5
ω(CH3COOC2H5) = (88*0,09)/20 = 0,40 (40%)
Все элементы ответа записаны неверно
Максимальный балл
0
10
Задача 11-3.
Для газообразного вещества Х с резким запахом известны следующие превращения:
Х + Na → A + ...
A + H2O → X + …
X + HCl → B
B = X + … ( при нагревании)
X + O2 → C + H2O
X + O2 → D + H2O (реакция в присутствии катализатора)
D + O2 → E
E + O2 + H2O → F
F + P2O5 → G + …
X+F→H
Н = I + H2O (при нагревании)
Назовите соединения A –I, X. Напишите уравнения всех реакций.
В ряду соединений J–D–E–G не хватает еще одного соединения J. Назовите его и напишите реакцию
получения с использованием только веществ, указанных в задаче.
Решение:
X — аммиак.
A — амид натрия NaNH2,
В — хлорид аммония NH4Cl,
С — азот N2,
D — оксид азота(II) NO,
Е — оксид азота(IV) NO2 или N2O4,
F — азотная кислота HNO3,
G — оксид азота(V) N2O5,
H — нитрат аммония NH4NO3,
I — оксид азота(I) N2O.
2NH3 + 2Na → 2NaNH2 + H2
NaNH2 + H2O → NH3 + NaOH
NH3 + HCl → NH4Cl
NH4Cl = NH3 + HCl (при нагревании)
4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O
4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O (в присутствии катализатора)
2NO + O2 → 2NO2
4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3
2HNO3 + P2O5 → N2O5 + 2H3PO3 или 6HNO3 + P2O5 → 3N2O5 + 2H3PO4
NH3 + HNO3 → NH4NO3
NH4NO3 → N2O + 2H2O (при нагревании)
В ряду оксидов не хватает оксида азота(III) N2O3, который образуется при охлаждении эквимолярной
смеси оксидов азота (II) и (IV):
NO + NO2 → N2O3
Оценка задачи: 9 баллов
-указаны все неизвестные вещества – 3 балла (0,3 балла за каждую верно определенную формулу)
-составлены все уравнения химических реакций – 5,5 баллов (0,5 балла за каждое уравнение)
-определен недостающий оксид азота – 0,5 балла
Задача 11-4.
Современной промышленности часто требуются высокочистые металлы. Есть много способов их
очистки, один из которых – метод электрохимического рафинирования. Так, для получения металла
X высокой чистоты через водный раствор его сульфата пропускают электрический ток с
электродами, сделанными из Х. При пропускании в течение двух часов через этот раствор тока силой
15А на аноде выделилось 89,3г металла Х.
1.
Определите металл Х ( известно, что он входит в число «семи металлов древности»). Ответ
подтвердите расчётом.
2.
Какие минералы, в состав которых входит металл Х, вы знаете? Приведите химические
формулы двух из них, а также названия.
Если к Х прилить избыток концентрированной серной кислоты, то образуется раствор соли А
(реакция 1), добавление к которому NaOH вызывает выпадение осадка Б сине-голубого цвета
(реакция 2). Добавляя Б к раствору формальдегида при нагревании, можно получить соединение В
(реакция 3), а также вещество Г желтого цвета. В ходе реакции наблюдается изменение окраски
раствора с жёлтой до красной.
3.
Определите вещества А-Г, напишите упомянутые уравнения реакций и назовите их продукты,
если известно, что А, Б , Г содержат Х, а В – нет.
4.
С помощью уравнения реакции объясните, почему раствор в реакции 3 краснеет не сразу.
Содержание верного ответа и указания по оцениванию
Баллы
(допускаются иные формулировки ответа, не искажающие его смысла)
«Семёрка металлов древности» – это Pb, Fe, Au, Ag, Hg, Cu, Sn. Сульфаты не всех
2
металлов растворимы в воде, т.е. не подвергаются электролизу в растворе.
С помощью уравнения Фарадея определим возможное значения молярных массы солей:
2
m = (M*I*t)/(n*F), откуда M = (m*n*F)/(I*t) = (0,0893*96500*n)/(15*3600*2) = 0,0798n
При n=1 М=79,8г/моль
2
При n=2 М=159,6г/моль, что соответствует сульфату меди CuSO4
При n=3 M=239,4г/моль, ни один из указанных сульфатов не подходит
Таким образом, металл Х – медь.
0,5
Малахит (СuOH)2CO3, халькопирит или медный колчедан СuFeS2, халькозин или медный
1
блеск Cu2S.
Реакция 1: Сu + 2H2SO4 (конц.) → CuSO4 + SO2 + H2O. Образуются сульфат меди(II) (А),
0,5
оксид серы(IV) и вода
Реакция 2: СuSO4 + 2NaOH → Cu(OH)2 ↓ + Na2SO4. Получается гидроксид меди(II) (Б)
0,5
сине-голубого цвета и сульфат натрия
Реакция 3: СН2О + Сu(OH)2 → HCOOH + 2CuOH +H2O (при нагревании).
1
Продукты: HCOOH –муравьиная кислота (В); CuOH - гидроксид меди(I) (Г) жёлтого
0,5
цвета
который далее распадается на оксид меди (I) красного цвета и воду:
1
2CuOH → Cu2O + H2O. Этим и объясняется постепенное изменение окраски раствора.
Всего
11
Задача 11-5.
В пробирках имеются концентрированные растворы следующих кислот: щавелевой, серной,
иодоводородной, фосфористой, азотной, муравьиной.
1. Как, не привлекая никаких других реактивов установить содержимое каждой пробирки?
2. Напишите уравнения реакций.
3. Укажите признаки реакций.
Решение:
Содержание верного ответа и указания по оцениванию
Баллы
(допускаются иные формулировки ответа, не искажающие его смысла)
Концентрированная серная кислота как сильный окислитель будет взаимодействовать
с иодоводородной кислотой, проявляющей восстановительные свойства:
8HI + H2SO4 = 4I2↓ + H2S↑ + 4H2O
Выпадает коричневый осадок йода и выделяется сероводород с неприятным запахом
тухлых яиц.
Специфическим свойством муравьиной кислоты является ее способность разлагаться
на оксид углерода (II) и воду под действием концентрированной серной кислоты,
проявляющей водоотнимающие свойства:
2
1
2
2
H2SO4(к)
НСООН →CO + H2O
выделяется бесцветный газ с неприятным запахом
Концентрированная серная кислота при нагревании отнимает от щавелевой кислоты
воду:
t0, H2SO4(к)
Н2С2О4 → СО2↑ + CO↑ + H2O
выделяются бесцветные газы
Фосфористая кислота как восстановитель может реагировать с азотной кислотой,
являющейся сильным окислителем:
H3PO3 + 2HNO3 = H3PO4 + 2NO2↑ + H2O
выделяется бурый газ
Азотная и серная кислоты, являющиеся сильными окислителями друг с другом не
реагируют
Все элементы ответа записаны неверно
Максимальный балл
1
2
1
1
2
1
2
0
20