Viie kooli võistluse ülesanded 2012

Задания к соревнованию пяти школ 2012
Задание 1. Метод внутреннего стандарта.
Большинство
методов
инструментального
химического
анализа
требует
калибрирования
анализируемым веществом*. Это означает, что если нужно, например, определить содержание
вещества A в почве аналитическим методом М, то нужно, прежде всего, изготовить стандартные
растворы с определённой концентрацией чистого вещества А и методом М измерить сигнал в этих
растворах. Зависимость сигнала от концентрации стандартного раствора является калибровочным
графиком (в большинстве случаев это прямая), по которому находят содержание анализируемого
предмета в почве. В некоторых случаях вышеописанный калибровочный метод неприменим,
поскольку, например, введение пробного раствора в анализирующий прибор невозможно
воспроизвести. В таких случаях может помочь использование внутреннего стандарта. Внутренний
стандарт – это вещество, которое добавляется во все пробы и калибровочные растворы в равных
количествах*. Калибровочный график составляется в таком случае по зависимости сигналов
анализируемого вещества и внутреннего стандарта и анализируемого вещества и содержания
внутреннего стандарта.
Одним из методов анализа, при котором введение проб тяжело воспроизвести, является
газовая хроматография (GC). Поэтому, например, в качестве внутреннего стандарта 2-пропанола
при газохроматографии используется терт-бутанол. В одном конкретном случае изготовили
растворы и измерили результаты согласно таблице 1.
Таблица 1.
2-пропанол, %
0,15
0,28
терт-бутанол, %
0,1
0,1
Сигнал 2-пропанола
40
87
Сигнал терт-бутанола
60
70
При анализе пробы, к которой также был добавлен 0,1% терт-бутанол, был замерен сигнал 2пропанола 60 единиц, а терт-бутанола – 50 единиц. Рассчитай содержание 2-пропанола в пробе!
(10 очков)
Задание 2. Определение жёсткости воды.
Для оценки жёсткости воды установлен так называемый градус жёсткости, обозначаемый так же,
как и температурный градус. Одному градусу жёсткости соответствует 10 мг СаО в одном дм 3
воды. Если жёсткость обусловлена, например, содержанием Fe2+, то руководствуются тем
принципом, что 1 моль CaO <=> 1 молю FeO, и одному градусу жёсткости соответствует
M(FeO)/M(CaO) x 10 мг = 71,85/56,08 x 10 мг = 12,81 мг FeO в одном дм3 воды.
Как временная, так и постоянная жёсткость анализируемой пробы воды составили ровно 10
градусов жёсткости. Жёсткость воды была обусловлена только ионами Fe2+ и Ca2+. Для анализа
взяли 100,0 см3 воды, окисленной в кислотной среде с помощью H2O2, а затем в избытке добавили
раствор гидроксида аммиака. Образовавшийся коричневый осадок профильтровали, высушили, и
после нагрева до постоянной массы получили saadi 0.01424 г безводного продукта. Атомные
массы: Ca - 40,08; Fe - 55,85; O - 16,00; H - 1,01
a) Напишите (ионные) уравнения реакций. (3
очка)
i)
.,,. + H2O2 + H+ =
ii)
.... +гидроксид аммиака =
iii)
......
=
(возникновение постоянной массы)
b) Рассчитайте молярное отношение Fe и Ca в исследуемой воде. (7 очков)
Задание 3. Разгадывание шифра.
Ученик написал на бумаге водным раствором перманганата калия: ,,пероксид водорода имеет
редуцирующие свойства.", а на следующей строчке водным раствором йодида калия:
,,пероксид водорода имеет окисляющие свойства." Затем он опустил бумагу в водный раствор
пероксида водорода, слегка подкисленный серной кислотой, к которому в качестве индикатора
было добавлено немного крахмала.
1) Напиши уравнения реакций, происходящих между неорганическими веществами,
которые отражают происходящее при погружении бумаги. Какой элемент ведёт себя как
окислитель, а какой – как восстановитель?
Напишите уравнения перехода электронов элементов, участвующих в окислительновосстановительных реакциях. (8 очков)
2) Какая надпись и какого цвета видна на бумаге i) до и ii) после погружения бумаги?
Обоснуй. (2 очка)
Задание 4. Юку сражается с металлами
У Юку есть семь металлов: A, B, C, D, E, F и G. Один из металлов – обычный компонент в
паяльных металлах, а второй – общая составная часть и бронзы, и латуни. Самый
распространённый в человеческом теле металл A находится в одном периоде с металлом В с
хорошей электро- и теплопроводностью и с металлом C с температурой плавления 29,8 °C.
Два имеющихся у Юку металла из главных подгрупп не входят в тот же период, что и какойнибудь другой из семи металлов Юку. В одну и ту же группу входят только два переходных
металла из тех, что есть у Юку. i) Атомное число металла D в три раза больше, чем у одного из
металлов Юку, и в 20 раз больше, чем у другого металла Юку, ii) Атомное число двух
металлов можно для обоих металлов рассматривать как сумму атомных чисел двух других
металлов. Металл E имеет наименьшее из металлов Юку атомное число, в то время как
металл F имеет наибольшее атомное число.
a} Найдите химические символы металлов А-G, их названия и порядковые номера. (7 очк)
b) Напишите типичные степени окисления в соединениях металлов B, F и G. (1,5 очков)
c)
Докажите в цифрах состоятельность утверждений i) и ii). (1,5 очков)
Задание 5. Горение органического вещества.
Для полного сгорания 5,90 дм3 паров органического соединения A (28,0 дм3/моль) ушло 19,2
граммов кислорода, и при этом возникло 17,6 г CO2 и 10,8 г H2O. Своми расчётами сделайте
предположение, что атомные массы являются целыми числами.
a) Найдите молярную массу соединения А. (4 очка)
b) Найдите количество составных элементов, содержащееся в одном моле соединения А. (3
очка)
:
c) Напишите i) брутто-формулу соединения А; ii) два его возможных изомера, и iii)
дайте их названия. (3 очка)
ЗАДАНИЯ ПО ХИМИИ ВСТРЕЧИ ПЯТИ ШКОЛ
(Реальная гимназия Ныо, Тартуская гимназия Хуго Треффнера, Тартуская гтмназия Миины Хярма, Тартуская
Таммеская гимназия, Вильяндиская гимназия Карла Роберта Якобсона)
Гимназия Миины Хярма, 12-13 января 2011 года
1. а) Расставьте (растворы 0,1 М) уксусную, соляную, сероводородную, фосфорную и серную кислоты в порядке
возрастания крепости.
Б) Распределите приведённые в пункте а) кислоты на 1-, 2- и 3-протонные.
В) Расположите F, Cs, C, H и Cl в порядке уменьшения электроотрицательности.
Г) Найдите атомную массу кислорода, если дано Mr (Sr,BrO3) = 215,5, Ar (Br) = 79,904 и Ar(Sr) = 87,62.
Д) Сколько дм3 составят 2,5 галлона, если 1 унция = 29,6 см3 = 6 чайных ложек, 3 чайные ложки = 1 столовая ложка, 8
пинт = 1 галлону, 1 чашка = 16 столовых ложек, а 1 пинта = 2 чашкам?
Е) Какая среда получится при растворении в воде Rb2CO3, NH4NO3, FeSO4, CsCl и Al2(SO4)3?
9 очков
2. Полиэтиленгликоль (PEG) HO[C2H5O]n-H – это полиэфир, входящий в состав многих кремов и слабительных
препаратов. Состав слабительного fortrans таков: PEG (64 г), сульфат натрия (5,7 г), карбонат натрия (1,68 г), хлорид
натрия (1,46 г) и хлорид калия (0,75 г). Препарат назначают в виде раствора 1,0 дм3 в воде (1,0 г/см3). Плотность
растворов 1,0 г/см3.
А) Напишите формулы использованных солей. Рассчитайте процентный состав раствора препарата и молярные
концентрации всех ионов (mM).
Б) Чему равна сумма зарядов анионов – катионов в растворе препарата? Ответ обоснуйте расчётами, исходя из
молярных концентраций ионов в препарате.
В) Сколько литров газа (при нормальных условиях) выделяется при введении препарата, предположив, что
желудочный сок (HCl) полностью реагирует со слабительным?
10 очков
3. Серную кислоту можно получать промышленным способом, используя два процесса.
При контактном способе серу сжигают в воздухе. Получившийся диоксид серы окисляют кислородом в присутствии
V2O5 до триоксида серы, который затем направляется в концентрированную серную кислоту – получается дымящая
серная кислота. При необходимости серную кислоту можно разбавить водой, при этом получается раствор серной
кислоты.
При мокром процессе два первых этапа – те же самые. На третьем этапе газ направляется непосредственно в воду.
Образуются пары серной кислоты, которые затем конденсируют.
А) Напишите формулу дымящей серной кислоты, если на 1 моль оксида идёт 1 моль кислоты.
Б) Напишите уравнения реакций, происходящих при обоих процессах.
В) Диоксид серы можно производить при сжигании как сероводорода, так и пирита (FeS2, степень окисления (Fe) = II). В
последнем случае получается закись-окись железа. Напишите суммарные уранения обеих реакций и формулы
перехода электронов.
Г) Как при контактном способе, так и при мокром процессе исходным было сырьё, содержащее 1 моль серы. Оцените,
при использовании какого процесса теоретически можно получить больше кислоты.
Д) Почему полученный в мокром процессе раствор серной кислоты испаряется?
10 очков