Химия 10 и 11 классов

10 11 класс
Ответы
Задача 10(11) – 1.
Растворение образца цинка в соляной кислоте при 20 °С заканчивается через 27
минут, а при 40 °С такой же образец металла растворяется за 3 минуты. За какое время
данный образец цинка растворится при 55 °С. Написать уравнение реакции.
Решение.
1. Написано уравнение реакции:
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑.
(1 балл)
2. Предположено, исходя из того что всех трех случаях растворяется одинаковое
количество образца, то можно считать, что средняя скорость реакции обратно
пропорциональна времени реакции.
(1 балл)
3. Поэтому при нагревании от 20 °С до 40 °С скорость реакции увеличивается в 27/3
= 9 раз.
(1 балл)
4. Определен коэффициент в уравнении Вант-Гоффа
показывающий, во сколько раз увеличивается скорость реакции υ при увеличении
температуры на 10 °С, то есть  равен 3.
(1 балл)
5. Отсюда при нагревании до 55 °С скорость реакции увеличивается в 3(55-40)/10 =
5,2 раза, а время реакции составит 3/5,2 = 0,577 мин или 34,6 с.
(1 балл)
Итого: 5 баллов
Задача 10(11) – 2.
Природный кристаллогидрат содержит кристаллизационную воду и соль с массовыми
долями 56 % и 44 % соответственно. Выведите формулу кристаллогидрата, если известно,
что соль, входящая в состав кристаллогидрата окрашивает пламя в желтый цвет и с
раствором хлорида бария образует белый, нерастворимый в воде и кислотах, осадок.
Написать уравнения реакций.
Решение
1. Определено, что если соль окрашивает пламя в желтый цвет, то это означает
присутствие в соли ионов натрия (характерная реакция на ионы натрия), обусловленное
ионизацией в пламени атома щелочного метала, окрашивающее его в определённый цвет.
(1,25 балла)
2. Приведено уравнение реакции с хлоридом бария в ионной или молекулярной
форме, что указывает на присутствие в растворе соли сульфат аниона.
BaCl2 + SO4–2 → BaSO4 ↓ + 2Cl(1,25 балла)
3. Найдено, что природный кристаллогидрат имеет формулу Na2SO4•nH2O.
(1,25 балла)
4. Найдено количество воды в кристаллогидрате, исходя из того, что в его составе
количество кристаллизационной воды составляет 56%, а соли 44%.
M Na2SO4= 232+32+164=142 г\моль
M H2O= 18 г\моль
Составляем соотношение
Откуда n=10
5. Приведена формула соли Na2SO4•10H2O.
(1,25 балла)
Итого: 5 баллов
Задача 10(11) – 3
Вещество Г может быть получено из веществ А и Д несколькими способами по
следующей схеме
В соединении А массовая доля углерода составляет 48,6%, водорода 8,1%, кислорода
43,3%. При взаимодействии этого соединения со свежеприготовленным раствором
гидроксида серебра образуется нерастворимая соль. В соединении Д массовая доля углерода
составляет 54,54%, водорода 9,09%, кислорода 36,37%. Вещество Д реагирует с
гидросульфитом натрия с образованием соединения, содержащее 21,6% серы. Определить
структурные формулы веществ А-Ж и назвать их по систематической номенклатуре.
Приведите уравнения всех реакций.
Решение
1) На основании элементного состава соединения А и его способности давать соль с
гидроксидом металла, можно заключить, что вещество А — органическая кислота.
Взаимодействие ее с гидроксидом серебра протекает по уравнению:
RCOOH + AgOH = RCOOAg + Н2О
(0,25 балла)
2) Обозначим суммарную формулу соединения А как (СxНyOz)n и по известным массовым
долям углерода, водорода и кислорода вычислим мольное соотношение С, Н и О в молекуле
этой кислоты:
Приводим полученное отношение к целочисленным значениям, а именно 3:6:2. Такому
отношению соответствует пропановая (пропионовая) кислота
C3H6O2 или СН3СН2СООН (M=74 г/моль)
(0,25 балла)
3)По элементному составу вещества Д и его способности присоединять гидросульфит
натрия NaHSO3 можно заключить, что вещество Д - карбонильное соединение (альдегид или
кетон).
Находим мольное соотношение углерода, водорода н кислорода в молекуле вещества Д
(расчет аналогичен приведенному выше):
Этим данным удовлетворяет этаналь (ацетальдегид) С2Н4O или СН3-СНО (M=44 г/моль)
(0,25 балла)
4) Для этого альдегида реакция с гидросульфитом натрия протекает согласно уравнению
(0,25 балла)
5) Массовая доля серы в 1 моль продукта этой реакции (М= 148 г/моль) равна
(S)=32\148=0,216 или 21.6%
(0,25 балла)
Полученное значение хорошо согласуется с массовой долей серы в этом продукте,
указанной в условии задачи, что подтверждает правильность вывода о химической природе
соединении Д.
В соответствии с приведенной в условии задачи схемой превращений вещество Г можно
получить четырьмя способами (I-IV) в результате следующих реакций, протекающих по
схемам:
I
II
III
IV
А пропионовая кислота
Б 2-хлорпропионовая кислота
В Хлоргидрат 2-аминопропионовой кислоты или хлористоводородная соль 2аминопропионовой кислоты
Г 2-гидроксипропионовая кислота или молочная кислота
Д Этаналь или уксусный альдегид
Е 2-гидроксипропионитрил или циангидрин уксусного альдегида
Ж 2-аминопропионитрил
За каждую реакцию по 0.25 балла (8 реакций 80.25=2)
За каждое название соединений А-Ж по 0.25 балла (7 названий 70.25=1.75 балла)
Итого 5 баллов
Задача 10(11) – 4.
Дана цепочка превращений. Привести структурные формулы соединений А-Г,
Назвать по систематической номенклатуре соединения А-Д. Написать схемы реакций. Д
Решение
1. Приведены схемы реакций
А)
Б)
В)
Г)
Д)
За каждую схему по 0,5 балла
За каждое правильное название 0,5 балла
Итого: 5 баллов
Задача 10(11) – 5
В лаборатории стояла склянка с раствором, содержащая нитраты натрия, бария, меди,
свинца и цинка. Лаборант решил разделить данную смесь, выделив соединение каждого
элемента в индивидуальном состоянии, используя доступные в лаборатории реактивы
(аммиачную воду, сероводород, сульфаты, сульфиды). Приведите последовательную
необходимую схему действий для разделения элементов. Напишите уравнения
соответствующих реакций.
Решение
1)Используя раствор аммиак можно выделить только свинец в виде его
нерастворимого гидроксида
(1 балл)
2)Из получившегося раствора выделяют барий в виде нерастворимого сульфата
(1 балл)
3)Пропуская сероводород, выделяют нерастворимый сульфид меди
(1 балл)
4)Ионы цинка можно получить, осадив сульфидом натрия
(1 балл)
5)В растворе останутся только катионы натрия Na
(1 балл)
Итого: 5 баллов
Задача 10(11) – 6
При взаимодействии фосфора с раствором азотной кислоты с массовой долей 60 %
(ρ = 1,37 г/см3) получена кислота, на нейтрализацию которой потребовалось 25 см3 раствора
гидроксида натрия с массовой долей 20 % (ρ = 1,28 г/см3), причем образовался
дигидрофосфат натрия. Рассчитайте объем азотной кислоты, израсходованный в
окислительно-восстановительной реакции. Указать окислители и восстановители. Написать
уравнения реакций.
Решение
Приведены уравнения реакций с коэффициентами
1) 3P + 5HNO3 + 2H2O = 3H3PO4 + 5NO
(1 балл)
2) H3PO4 + NaOH = NaH2PO4 + H2O
(1 балл)
M(NaOH) = 40 г/моль; M(HNO3) = 63 г/моль.
Из условия задачи масса гидроксида натрия составит 25•1,28•0,25 = 8 г или 8/40 = 0,2
моль. Следовательно, по второму уравнению в реакцию с 0,2 моль гидроксида натрия
вступает 0,2 моль фосфорной кислоты.
(1 балл)
Тогда из первого уравнения реакции следует, что число молей азотной кислоты
составит 5/3 моль от количества фосфорной кислоты, то есть 5•0,2/3 моль или 5•0,2•63/3 = 21
г, а объем раствора HNO3 (ω = 60 %) составит 21•0,6/1,37 = 25,5 см3.
(1 балл)
Фосфор- восстановитель (0,5 балла)
Азотная кислота – окислитель (0,5 балла)
Итого: 5 баллов
Задача 10(11) – 7
Смесь, состоящую из оксидов железа Fe3O4 и FeO массой 14,8 г растворили в 93,5 см3
раствора серной кислоты с массовой долей 21 % (ρ = 1,15 г/см3). Определите состав
исходной смеси (в граммах и ω, %). Напишите уравнения реакций.
Решение
Приведены уравнения реакций с коэффициентами
1) Fe3O4 + 4H2SO4 = FeSO4 + Fe2(SO4)3 + 4H2O
(1 балл)
2) FeO+ H2SO4 = FeSO4+ H2O
(1 балл)
3)M(FeO) = 72 г/моль; M(Fe3O4) = 232 г/моль; M(Н2SO4) = 98 г/моль.
Пусть масса Fe3O4 в смеси составит x г,
тогда масса оксида железа(II) будет равна (14,8 - x) г.
Из уравнения реакции (1) следует, что масса H2SO4 составит
4•98x/232 = 1,69x г,
а из уравнения реакции (2) масса H2SO4 составит
98(14,8 - х)/72 = (20,1 - 61,36х) г.
Из условия задачи масса H2SO4 (ω = 100 %) будет равна
93,5•1,15•0,21 = 22,6 г или 22,6/98 = 0,23 моль.
(1 балл)
4)Тогда 22,6 = 1,69х +20,1 - 61,36х.
Откуда х = 7,6 г Fe3O4,
( 0,5 балла)
Масса FeO составит 14,8 - 7,6 = 7,2 г.
( 0,5 балла)
5)Следовательно:
ω = 7,6•100/14,8 = 51,35 % Fe3O4;
( 0,5 балла)
ω = 7,2•100/14,8 = 48,65 % FeO.
( 0,5 балла)
Итого: 5 баллов