Всероссийская олимпиада школьников 2-й этап (муниципальный) 9-й класс Задание 9-1.

Всероссийская олимпиада школьников
2-й этап (муниципальный)
9-й класс
Задание 9-1. Простое вещество элемента А, относящегося к d-элементам
IV периода и имеющего четыре неспаренных электрона в основном
состоянии, реагирует с простым веществом элемента В, в ядре которого на
девять протонов меньше, чем в ядре атома А, причём в образовавшемся
соединении элементы находятся в степенях окисления, которым
соответствуют электронные конфигурации с пятью неспаренными
электронами у А и замкнутыми оболочками у В. Запишите уравнение
реакции и обоснуйте его правильность в соответствии с условием задачи. (5
баллов).
Решение:
1) Среди d-элементов IV периода четыре неспаренных электрона в
основном состоянии имеет только железо 26Fe . . . . . 4s23d6 (у хрома . . . .
4s13d5 – шесть неспаренных электронов).
(2 балла)
2) Порядковый номер элемента В
простое вещество Cl2.
равен
26 – 9 = 17 – это хлор и
(1 балл)
3) Реакция: 2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3, где железу со степенью окисления +3
соответствует электронная конфигурация ......3d5 – пять неспаренных
электронов, а хлору со степенью окисления
-1 – замкнутая оболочка
......3р6.
(2 балла)
Всего 5 баллов.
Задание 9-2 Известно, что в медном купоросе (CuSO4·5H2O) содержатся
примеси. Для определения количества посторонних примесей его навеску
массой 18,75 г растворили в воде и прилили в избытке раствор щелочи.
Выпавший осадок отфильтровали, промыли водой, высушили и прокалили.
Масса получившегося остатка оказалась равной 5,70 г. На основании этих
данных рассчитайте процент примесей в медном купоросе. Приведите три
примера применения медного купороса. (10 баллов).
Решение:
1) Уравнения реакций:
Cu SO4 + 2 NaOH = Cu (OH)2 + Na2SO4
Cu (OH)2 = CuO + H2O
(2 балла)
2) Из этих двух уравнений следует, что из одного моль CuSO4·5H2O
получается 1 моль CuO.
(1 балл)
3) Рассчитаем массу CuSO4·5H2O:
(5,7:80)·250 = 17,8125 (г).
(2 балла)
4) Масса примесей равна: 18,75 - 17,8125 = 0,9375 (г).
ω(примесей) = 0,9375:18,75 = 0,05 или 5%.
(2 балла)
5) Применяется в сельском хозяйстве, в производстве минеральных
красок, в производстве искусственных волокон или др.
(3 балла)
Всего 10 баллов.
Задание 9-3. Ответьте на следующие вопросы:
1) Может ли слабая кислота вытеснить из соли более сильную?
2) Может ли менее сильное основание вытеснить из соли более
сильное?
3) Может ли при реакции металла с соляной кислотой получаться не
водород, а другой газ?
4) Может ли продукт горения какого-либо вещества на воздухе
реагировать с кислородом?
Если Вы отвечаете на вопрос «да», то приведите пример, если – «нет», то
объясните, почему.
5) Приведите по одному примеру простых веществ, молекулы которых
состоят из: а) одного атома, б) двух атомов, в) трёх атомов, г) четырёх
атомов,
д)
восьми
атомов,
е)
шестидесяти
атомов.
(10 баллов).
Решение:
1) Да, может, если при этом образуется нерастворимая соль.
Например: СuSO4 + H2S = CuS↓ + H2SO4
(2 балла)
2) Да, может, если при этом образуется нерастворимая соль
Например: Na2CO3 + Ca(OH)2 = CaCO3↓ + 2 NaOH
(2 балла)
3) Нет, не может. Все металлы являются восстановителями.
В растворе соляной кислоты из всех элементов может быть восстановлен
только водород. Поэтому при реакции металлов с соляной кислотой
возможны два случая: или реакция идёт с выделением водорода, или
реакции вообще нет.
(1 балл)
4) Да, может. Только такие реакции проходят или в присутствии
катализатора или в очень жёстких условиях.
Например: азот (продукт горения аммиака) может реагировать с
кислородом в электрическом разряде: N2 + O2 = 2 NO.
Сернистый газ (продукт горения серы) может реагировать с кислородом
в присутствии катализатора: 2SO2 + O2 =2SO3.
(2 балла)
5) а) благородные газы, б) галогены, кислород, азот, в)озон г)белый
фосфор д)одна из модификаций серы е)углерод в модификации фуллерена.
(по 0,5 балла за пример)
Всего 10 баллов.
Задание9-4. На воздухе прокалили 5 г сульфида неизвестного металла.
При этом образовалось 1,29 л сернистого газа (н.у.) и 5 г оксида этого
металла. Определите неизвестный металл и напишите уравнение реакции.
(10 баллов).
Решение:
1) Так как масса исходного сульфида равна массе получившегося оксида,
то каждый атом серы заменяется двумя атомами кислорода, т.е. металл
увеличивает
свою
валентность
в
два
раза.
(1 балл).
2) Обозначим валентность металла в сульфиде через х, а его
относительная атомная масса равна М, тогда уравнение реакции сульфида с
кислородом можно записать в виде:
M2Sx +2хO2 - = 2МОх + xSO2
(2 балла).
3) Рассчитаем количество моль SO2 и массу серы и металла в сульфиде
1,29:22,4=0,0576 моль SO2,
(1 балл).
масса серы в сульфиде составляет 320,0576=1,84 г.
(1 балл).
масса металла в сульфиде- 5-1,84=3,16 г.
(1 балл).
4) Количество сульфида v(M2Sx)=l,84:32x=0,0576x моль.
С другой стороны, v(M2Sx)=3,16:2М=1,58М.
Получаем уравнение 1,58М=0,0576х,
откуда М=27,5х.
(3 балла).
Перебор возможных значений х дает при х=2 М=55 (марганец).
5) Уравнение реакции: MnS + 2O2  MnO2 +SO2
(1 балл).
Всего 10 баллов.
Задание 9-5. В пронумерованных пробирках находятся небольшие
количества твёрдых веществ: сульфат бария, сульфат натрия, сульфат меди
(безводный), сульфат алюминия, гидроксид натрия. Установите, какое
вещество содержится в каждой пробирке, используя дополнительно только
воду. Напишите уравнения реакций и опишите план выполнения
эксперимента. (10 баллов).
Решение:
1) Исходные вещества нельзя различить по внешним признакам – все
они белые кристаллические вещества.
2) Во все пробирки с исходными веществами добавляют воду,
встряхивают и наблюдают следующие явления: в трёх пробирках образуются
бесцветные растворы; в одной пробирке образуется голубой раствор – это
раствор сульфата меди; в одной из пробирок исходное вещество не
растворилось – это сульфат бария.
3) К пробам трёх бесцветных растворов добавляют установленный
раствор сульфата меди и по образованию в одной из пробирок осадка
голубого цвета определяют раствор гидроксида натрия.
4) К двум оставшимся растворам осторожно по каплям добавляют
установленный раствор гидроксид натрия. В одной из пробирок выпадает
студенистый осадок белого цвета, который растворяется в избытке щелочи, –
это раствор сульфата алюминия, оставшийся раствор – раствор сульфата
натрия.
За описание хода определения 6 баллов
Cu SO4 + 2 NaOH = Cu (OH)2 + Na2SO4
NaOH + Al(OH)3 = Na[Al(OH)4]
или 3NaOH + Al(OH)3 = Na3[Al(OH)6]
или NaOH + Al(OH)3 +2H2O = Na[Al(H2O)2(OH)4]
За уравнения реакций по 2 балла
Всего 10 баллов.