ОТВЕТЫ I ТУРА ОБЛАСТНОЙ ЗАОЧНОЙ ШКОЛЫ ОЛИМПИЙСКОГО РЕЗЕРВА РНПЦ "ЕРТІС ДАРЫНЫ" НА 2013-2014 УЧЕБНЫЙ ГОД ХИМИЯ 8 класс 1. Нет, т.к. известняк – это карбонат кальция CaCO3, а известь – это продукт обжига известняка – CaO CaCO3→ CaO + CO2 CaO – негашеная известь CaO + H2O →Ca(OH)2 (гашенная известь) 2. Реакция может идти с образованием либо средней соли, либо кислой 2NaOH + H2S = Na2S + 2H2O (1) 2 моль 1 моль 1 моль NaOH + H2S = NaHS + H2O (2) 1 моль 1 моль 1 моль Количество H2S равно 44,8л / 22,4 л/моль = 2 моль. Количество NaOH равно 0,2·300г / 40 г/моль = 1,5 моль. Учитывая избыток и недостаток исходных веществ, расчёт делаем по уравнению (2) (NaOH в недостатке). Получается 1,5 моль гидросульфида натрия. Масса NaHS = ν ·М = 1,5 моль·56 г/моль = 84г 3. Процесс идёт по уравнению: 2Ме + 2H2O = 2МеОН + Н2 где Ме – это Li, Na, или K. Если вступают в реакцию одинаковые количества металлов, то во всех 3-х случаях получатся одинаковые количества Н2, а именно 22,4 / 2 = 11,2л. Если расчёт вести на равные массы металлов, то количество их будет разным. ν (Li) = 1г / 7 г/моль = 0,143 моль ν (Na) = 1г / 23г/моль = 0,043 моль ν (К) = 1г / 39г/моль = 0,026 моль а водорода получится в 2 раза меньше. Следовательно, больший объём водорода выделится (ν·22,4 л/моль) при опускании в воду 1г лития. 4. Сода – карбонат натрия Na2 CO3. М = 106 г/моль. Поташ – карбонат калия К2 CO3. М = 138 г/моль. Me2CO3 + H2SO4 = Me2SO4 + H2O + CO2 1 моль 1 моль 1 моль Количество серной кислоты равно 0,49·200 / 98 = 1 моль, значит количество соды и поташа тоже должно быть 1 моль. m (соды) = ν ·М = 1 моль·106 г/моль = 106г m (поташа) = ν ·М = 1 моль·138 г/моль = 138г 5. №24 – это хром. Хром стоит в VI группе, значит высший оксид хрома CrO3. Этому оксиду соответствует гидроксид H2CrO4, который является кислотой. 6. Бертолетова соль KClO3. M = 122,5 г/моль. Питьевая сода NaHCO3. M = 84 г/моль. KClO3 - хлорат калия. NaHCO3 – гидрокарбонат натрия. ν (KClO3) = 1000г / 122,5 г/моль = 8,1633 моль ν (NaHCO3) = 1000г / 84г/моль = 11,9048 моль Так как ν(О) в 1 моль обеих солей равно 3, т.е. одинаково,то число атомов (О) в NaHCO3 будет больше (11,9048·3моль·6,02·1023моль ) = 215·1023 9 класс 1. Уравнение реакций лития с водой 2Li + 2H2O = 2LiOH + H2 2 моль 2 моль 2 моль 1 моль Составим пропорцию 2 моль LiOH соответствует 1 моль H2 0,25 моль LiOH -----х моль H2 1моль любого газа при н.у. Занимает объем 22,4 л. Тогда объем водорода будет равен : V = υ * Vм ; V = 0,125моль * 22,4 л/моль = 2,8 л Ответ: 2,8 л. 2. При прокаливании смеси (NH4)2SO4 и NaNO3 происходят следующие реакции: t (NH4)2SO4 = 2NH3↑ + SO3↑ + H2O↑ все газы М = 132 г/моль m = 13,2 г υ = 13,2 / 132 = 0,1 моль t 2 NaNO3 = 2 NaNO2 + O2 M = 85 г/ моль М = 69 г/моль υ = 17/85 = 0,2 моль Тогда и твердого вещества NaNO2 будет 0,2 моль m( NaNO2 ) = 0,2 моль * 69 г/моль = 13,8 г Ответ: 13,8 г 3. Царская водка — смесь 3HCl + HNO3 обладает более выраженными окислительными свойствами. Азотная кислота HNO3 под названием разделительной жидкости применяют для отделения золота от серебра: серебро растворяется, а золото нет. Зато золото растворяется в царской водке — смеси концентрированных азотной и солной кислот в отношении по объему 1: 3. Царская водка выделяет нитрозилхлорид NOCl и Cl2 HNO3 + 3HCl = NOCl и Cl2 + H2O Под действием которых благородные металлы переходят в хлориды Au + 3HCl + HNO3 = AuCl3 + NO + 2H2O М(Au) = 197 г/моль υ(Au) = 19,7г /197 г/моль = 0,1 моль AuCl3 тоже будет 0,1 моль М(AuCl3) = 303,5 г/моль m = 0,1 моль * 303,5 г/моль = 30,35 г Ответ: 30,35 г 4. Если при сгорании вещества получается P2O5 и H2O,значит сгорело вещество PHx 2PHx + O2 = P2O5 + H2O (1) М(P2O5 ) = 142 г/моль υ(P2O5 ) = 14,2 г/ 142 г/моль = 0,1 моль υ(PHx) = 2 * 0,1 = 0,2 моль υ(H2O) = 5,4 г / 18 г/моль = 0,3 моль. Х = 3. Формула вещества PH3 М(PH3 ) = 34 υ(PH3 ) = 6,8 / 34 = 0,2 моль 2PH3 + 4O2 = P2O5 + 3H2O (1а) 0,2 моль 0,1 моль 0,3 моль P2O5 + 3H2O = 2 H3PO4 (2) 0,1 моль 0,3 моль 0,2 моль Получается 0,2 моль H3PO4. С NaOH фосфорная кислота может взаимодействовать с образованием кислых и средних солей. H3PO4+ NaOH = NaH2PO4 + H2O (3) 1 моль 1 моль 1 моль H3PO4 + 2NaOH = Na2HPO4 + 2H2O (4) 1 моль 2 моль 1 моль H3PO4 + 3NaOH = Na3PO4 + 3H2O (5) 1 моль 3 моль 1 моль Чтобы выбрать уравнение, нужно посчитать количество добавленной щелочи. M (NaOH) = 37 г * 32 % / 100% = 11,84 г υ(NaOH) = 11,84 / 40 = 0,3 моль Взаимодействие по уравнению (3). Так как υ(H3PO4) 0,2 моль, то NaOH прореагирует тоже 0,2 моль и NaH2PO4 образуется 0,2 моль и останется 0,1 моль NaOH (избыток) NaH2PO4 + NaOH = Na2HPO4 + H2O 0,2 моль 0,1 моль 0,1 моль 0,1 моль И остается 0,1 моль NaH2PO4 М ( NaH2PO4 ) = 120 г/ моль М ( NaH2PO4 ) = 142 г/ моль Объем раствора V = 5,4 мл + 37 мл + 0,32 + 0,18 = 42,9 мл = 0,0429 л с ( NaH2PO4 ) = 0,1 / 0,0429 = 2,33 моль / л m (NaH2PO4) = 0,1 * 120 = 12 г m ( NaH2PO4 ) = 0,1 142 = 14,2 г m ( р-ра) = 37 мл * 1 г/ мл + 14,2 + 5,4 = 56,6г ώ (NaH2PO4) = 12 / 56,6 = 0,212 (21,2 %) ώ ( Na2HPO4 ) = 14,2 / 56,6 = 0,251 (25,1%) Ответ: вещество PH3 ; с ( обеих солей) = 2,33 моль/л; ώ ( NaH2PO4 ) = 21,2 %; ώ ( Na2HPO4 ) = 25,1% 5. DH2 = M газа /М (Н2) ; М ( Н2 и N2 ) = 4,25 * 2 = 8,5 Для газов объемную долю φ можно заменить объемной долей х, т.к они равны Мср = φ (Н2) * М (Н2) + φ( N2) * М ( N2) = φ (Н2) * 2 + [1- φ (Н2)] * 28 = 2* φ (Н2) + 28 – 28 φ (Н2); 8,5 = 2х + 28 — 28х ; 19,5 = 26х ; х = 0,75 Объемная доля Н2 в первой смеси равна 75%, а N2 — 40-30 = 10 л При добавлении к первоначальной смеси 20 л азота объемные доли обоих газов стали одинаковы (каждого по 30 л) М ср новой смеси = 0,5 * 2 + 0,5 * 28 = 15 D Н2 = 15/2 = 7,5 Dвозд = 15/29 = 0,517 Ответ: D Н2 = 15/2 = 7,5 Dвозд = 15/29 = 0,517 10 класс 1. М ((NH4)2SO4) = 132 г/моль υ ((NH4)2SO4) = 13200/132 г/моль = 100 моль 1 моль ((NH4)2SO4) содержит 2 моль N 100 моль – х моль х = 200 моль m (N) = υ * M = 200 моль * 14г/моль = 2800г N ω (N) = m(N)/m угля; (2,8 кг) ω (N) = 2,8 кг/1000кг = 0,0028 (0,28%) Ответ: 0,28% 2. Уравнение горение алкана 1 моль 2 моль CnH2n+2 + O2 → nCO2 + (n+1) H2O 2 моль 2 моль 4 моль υ (H2O) = 72г/18г/моль = 4 моль Значит n = 2-1=1 υ (CO2) = 2 моль CO2 + 2KOH = K2CO3 + H2O υ (KOH) = 224г/56 г/моль = 4 моль тогда υ (CO2) будет 2 моль При сжигании 2 моль CnH2n+2 образуется 2n CO2, если n=1, получается 2 моль СО2 Формула вещества СН4 (n=1) Можно решать так: CnH2n+2 + 3n+1/2O2 = nCO2 + 2n+2/2 H2O По условию задачи 2 моль алкана образует υ (H2O) = 72г/18г/моль = 4 моль υ (KOH) = 224г/56 г/моль = 4 моль CO2 + 2KOH = K2CO3 + H2O 2 моль 4 моль Если n=1, формула алкана СН4 Ответ: CH4 3. Формула 2,2,3 — триметилгексана CH3 │ H3C ─ C ─ CH ─ CH2 ─ CH2 ─ CH3 │ │ CH3 CH3 C9H20 – это алкан C9H20 + 14O2 = 9CO2 + 10H2O 1 моль 9 моль М (C9H20) = 128 г/моль υ (C9H20) = m/M = 6,4г/128 г/моль = 0,05 моль По пропорции 1 моль C9H20 образует 9 моль СО2 0,05 моль – х моль Находим количество СО2 = 0,05*9/1 = 0,45 моль СО2 + NaOH → NaHCO3 2(2n+2/2)=4 моль 2n = 2; n=1 1 моль 1 моль 1 моль На 0,45 моль СО2 расходуется 0,45 моль NaOH C = υ / v; v = υ /C; v = 0,45моль / 0,25 моль/л = 1,8л Ответ: 1,8 л 4. А) Al → Al (OH)3 → KАlO2 → KOH 2) H2O, KOH, H2O 1) 2 Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2 (Al без оксидной пленки) 2) Al(OH)3 + KOH → KАlO2 + 2H2O сплавление 3) 2KAlO2 + H2O → Al2O3 + 2KOH н.р. в воде Б) HСl → Cl2 → KСlO3 → Cl2 1) KМnO4, KOH, HСl 1) 16 HСl + 2 KМnO4 → 5Cl2 + 2MnCl2 + 8H2O + 2KCl 5 │ 2Cl- -2e → Cl0 2 │ MnO4- + 8H+ +5 → Mn2+ + 4H2O 10 Cl- + 2MnO4- + 16H+ → 5Cl2 + 2Mn2+ + 8H2O нагревание 2) 3Cl2 + 6KOH → 5KCl + KСlO3 + 3H2O 5│ Cl0 + 1e → Cl1│ Cl0 + 6OH- -5e → ClO3- + 3H2O 3Cl20 + 6OH- → 5Cl- + ClO3- + 3H2O 3) KСlO3 + 6 HСl → KСl + 3Cl2 + 3 H2O │ClO3-+ 6H +5e → Cl0 + 3H2O 5│ Cl- -1e → Cl0 ClO3- + 6H+ + 5Cl- → Cl20 + 3H2O B) H2S → S → SO2 → H2SO4 4) Cl2, O2, HсlO3 1) H2S + Cl2 → S + 2HCl H2S -2e → S0 + 2H+ Cl20 + 2e → 2ClH2S + Cl2 → S + 2HCl 2) S + O2 → SO2 3) 5SO2 + 2HClO3 + 4H2O → 5H2SO4 + Cl2 5 │ SO 2 + H2O – 2e → SO42- + 4H+ 1 │ 2ClO3 - + 12H+ + 10e → Cl2 + 6H2O 5SO2 + 10H2O + 2ClO3- +12H+ = 5SO42- + 20H+ + Cl2 + 6H2O Г) FeCl2 → FeCl3 → Fe2 (SO4)3 → Fe 5) Cl2, H2SO4, Zn 1) 2FeCl2 + Cl2 → 2FeCl3 2) 2FeCl3 + 3H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 6HCl 3) Fe2(SO4)3 + 3Zn → 3ZnSO4 + 2Fe 3+ 1 │ 2Fe + 6e → 2Fe0 3 │ Zn0 – 2e → Zn 2+ 2Fe3+ + 3Zn = 2Fe0 + 3Zn 2+ 5. Из раствора Na2SO4 ионы не вступают в ОВР. Получается гальванический элемент, на никелевой пластинке идет реакция Ni0 -2e → Ni2+ (анодное окисление) Ag в ОВР не вступает, а является проводником (от Ni по медной проволоке электроны переходят на Ag (на катод)). На катоде идет восстановление воды. 2H2O + 2e → H2 + 2OHВ растворе остаются ионы Na+, SO42- и образуется осадок гидроксида никеля. 11 класс 1. По описанию вещества можно предположить, что это вещество NH4Cl. Он возгоняется при нагревании и гидролизуется. t NH4Cl → NH3↑ + HCl↑ + + NH4 + HOH → NH4OH + H (кислая среда) DH2 = 13,4 , тогда М (паров) = 13,4 * 2 = 26,8 ; а М(NH4Cl ) = 53,5 и DH2 должно быть равно53,5 / 2 = 26,8 , а по условию задачи 13,4. Однако, если вспомнить, что возгоняясь NH4Cl разлогается на 2 газообразных вещества NH3 и HСl, то плотность его паров уменьшится в 2 раза. 26,8 / 2 = 13,4 Ответ: вещество х - NH4Cl 2. Уравнение распада радона 222 210 4 Rn → Pb + 32(He) + 2β + nγ 86 82 2 Из одного атома Rn получается 3 ядра атома Не, т. е. 1 моль Rn дает 3 моль Не — объем увеличится в 3 раза (объемом образующегося Pb можно принебречь) За 7,6 дня — это 2 периода полураспада, распадается ½ + ½ * ½ = ¾ имевшегося Rn. Исходный Rn при н.у. Занимал объем: 0,0098 г * 22,4 / 222 г/моль = 1 мл. Через 7,6 дня его останется 0,25 мл и образуется 0,75 * 3 = 2,25 мл Не. Значит, оставшийся Rn и образующийся Непри н.у. Будут занимать объем 0,25 + 2,25 = 2,5 мл, но т. к. объем ампулы1 мл, давление станет 2,5 атосферы. Ответ: давление 2,5 атмосферы (2,5 * 101325 Па) 3. Обозначим соответственно через х и у количество молейатомов алюминия и хрома в смеси нитратов. При действии на эту смесь аммиакомсогласно уравнениям реакции Al(NO3)3 + 3NH3 + 3H2O = Al(OH)3↓ + 3NH4NO3 Cr(NO3)3 + 3NH3 + 3H2O = Cr(OH)3↓ + 3NH4NO3 образуется х моль гидроксида алюминия и у моль гидроксида хрома. На осаждение х моль Al(OH)3 и у моль Cr(OH)3 расходуется соответственно 67,2х л (22,4 * 3х) и 67,2у л (22,4 * 3у) аммиака. Общий объем аммиака равен: 67,2х + 67,2у = 1,68 (1) При прокаливании гидроксиды разлогаются согласно уравнениям реакций: 2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O 2Cr(OH)3 = Cr2O3 + 3H2O Расчитаем массу образовавшихся оксидов: из 2 моль Al(OH)3 образуется 102г Al2O3 х а а = 51х г Al2O3 из 2 моль Cr(OH)3 образуется 152г Cr2O3 у в в = 76у г Cr2O3 Суммарная масса оксидов равна: 51х + 76у = 1,53 (2) Решая систему уравнений (1) и (2), находим: х = 0,015 моль атомов алюминия, у = 0,01 моль атомов хрома. Ответ: Масса алюминия равна 0,405г (27 * 0,015), масса хрома — 0,52г (52 * 0,01) 4. K2S + 2H2O = 2KOH + S + H2 (электролиз раствора) 4KOH = 4K + O2 + 2H2O (электролиз расплава) K + O2 =KO2 KO2 + 3K = 2K2O 2KO2 + 2H2O = 2KOH + H2O2 +O2 2K = H2 = 2KH S + O2 = SO2 SO2 + O2 = 2SO3 SO2 +H2O = H2SO3 SO3 + H2O = H2SO4 SO2 + KOH = KHSO3 SO2 + 2KOH = K2SO3 + H2O SO3 + KOH = KHSO4 SO3 + 2KOH = K2SO4 + H2O H2 + S =H2S или K2S + H2SO4 = H2S + K2SO4 KOH + H2S = KHS + H2O 3O2 = 2O3 H2SO4 +nSO3 = H2SO4 * nSO3 5. Определяем простейшую формулу вещества А. Для этого рассчитаем количество граммов углерода, водорода и кислорода, содержащихся в 0,384 г вещества: в 44 г СО2 содержится 12 г углерода 1,32 г хг х = 0,36 г углерода в 18 г H2O содержится 2 г водорода 0,216г уг у = 0,024г водорода Суммарная масса углерода и водорода равна 0,384 г (0,36 + 0,024). Следовательно, в состав вещества А не входят атомы других элементов. Отношение мас С : Н = 0,36 : 0,024. Атомное отношение 0,36/12 : 0,024/1 = 5:4. Простейшая формула С5Н4 Молекулярная масса, найденная по простейшей формуле, равна 64 у.е. Истинная молекулярная масса равна 128 у.е. (64 *2). Следовательно, вещество А имеет формулу С10Н8 Анализируя эмпирическую формулу вещества А (С10Н8) и данные задачи, можноприйти к выводу, что исходное соединение А является бициклической ароматической системой, например: Однако при окислении соединения А для образования двух молей углекислого газа и дикарбоновойкислоты, способной превращаться в ангидрид, требуется орто-сочленение, т. е. Наличие в ядре в качестве заместителей двух рядом стоящих атомов углерода. Этому условию отвечает структура нафталина, который при окислении над V2O5 кислородом превращается во фталевую кислоту, теряющую воду при нагревании с образованием фталевого ангидрида: При обработке фталевого ангидрида аммиаком получается фталимид (вещество Д)