Муниципальный этап всероссийской олимпиады школьников по химии. Муниципальный этап всероссийской олимпиады школьников по химии

Муниципальный этап всероссийской олимпиады школьников по химии

Класс

Задача 8 – 1 (7 баллов). Всмеси находятся строительный песок, сахарный песок, парафин, железные опилки. Как разделить эту смесь веществ?

Задача 8 – 1 (7 баллов). Решение. 1. С помощью магнита выделим из смеси железо (1 балл). 2. Приливаем к смеси воду (1 балл). 3. Парафин нерастворим в воде. Его можно аккуратно собрать с ее поверхности (2 балла). 4. Сахар растворился в воде. Отделяем водный раствор сахара от песка при помощи фильтрования (2 балла). 5. Выпаривая воду, получаем сахар (1 балл.).

Задача 8 – 2 (4 балла). Какие химические элементы названы в честь России, Франции, Польши? Какой элемент впервые открыт на Солнце?

Задача 8 – 2 (4 балла). Решение. 1. Элемент рутений (Ru) назван в честь России (1 балл). 2.Элемент полоний (Ро) назван в честь Польши (1 бал). 3.Элемент франций (Fr) назван в честь Франции (1 балл). 4. Элемент гелий (Не) впервые открыт на Солнце (1 балл).

Задача 8 – 3 (6 баллов). Ранним весенним утром, когда температура окружающего воздуха была еще 0°С, а давление 760 мм. рт. ст., три товарища, прогуливая своих собак, увидели бутылку на газоне. «Она пуста», – сказал один из них. «Нет, она полна до краев, и я знаю формулу вещества, которым она заполнена», – сказал другой. «Оба вы неправы», – сказал третий и для убедительности провел расчет количества вещества и числа частиц, содержащихся в бутылке. Объем бутылки 0,7 л. Повторите доводы и вычисления третьего из товарищей.

Задача 8 – 3 (6 баллов). Решение. 1. В бутылке находится воздух. Поэтому ее нельзя считать пустой (1 балл). 2. Поскольку воздух – это смесь веществ, то нельзя говорить об одном веществе, из которого состоит воздух (1 балл). 3. Температура воздуха 0°С, и давление 760 мм. рт. ст., соответствуют нормальным условиям. При этих условиях в соответствии с законом Авогадро объем 0,7 л может занимать газ количеством вещества, равным n = = 0,03125 моль (2 балла). 4. В этом количестве вещества (воздуха) содержится число частиц (различных молекул – в основном кислорода, азота и аргона), равное

N = n ∙ (N_A) = 0,03125 ∙ (6,02 ∙ 10²³) = 0,188 ∙ 10²³ частиц (2 балла).

Задача 8 – 4 (2 балла). В 1820 году в Лондоне разразился скандал. На одном из аристократических приемов известный ювелир сказал графине, хозяйке дома: «У вас, миледи, в перстне не алмаз, а подделка!» Как ювелир смог тут же доказать графине свою правоту?

Задача 8 – 4 (2 балла). Решение. По внешнему виду страз отличить от алмаза трудно, но его происхождение выдает недостаточная твердость: он не царапает стекло.

З адача 8 – 5 (6 баллов). Используя только 11 букв, которые входят в название элемента номер 91 в периодической системе Д.И.Менделеева, составьте как можно больше названий других химических элементов. Предложив 6 названий, вы получите максимальный балл.

З адача 8 – 5 (6 баллов).Решение. Актиний, №89. Титан, №22. Иттрий, №39. Торий, №90. Натрий, №11. Криптон, №36.

Задача 8 – 6 (4 балла). Рассчитайте, во сколько раз масса атома кислорода больше массы атома гелия.

Задача 8 – 6 (4 балла). Дано: элементы О (кислород) и Не (гелий). Определить (m – масса атома элемента).

Решение. 1. Ar (O) = и = (2балла)

2. Используя полученные формулы получаем = = = 4 (2 балла).

Задача 8 – 7 (2 балла). Магний с серой соединяется в массовом отношении 3:4. Определите массу магния, который прореагирует с 20 г серы.

Задача 8 – 7 (2 балла). Решение. m (Mg) = ; m(Mg) = = 15 г.

Задача 8 – 8 (6 баллов). Чему равна масса смеси, состоящей из 10 моль газообразного водорода и 5 моль кислорода?

Задача 8 – 8 Решение. 1. Определяем массу кислорода, входящего в состав смеси: m(О₂) = n(О₂) ∙ М(О₂); m(О₂) = 5 моль∙32г/моль = 160 г (2 балла). 2. Рассчитываем массу водорода, входящего в состав смеси: m(Н₂) = n(Н₂) ∙ М(Н₂); m(Н₂) = 10 моль∙2г/моль = 20 г (2 балла). 3. Вычисляем массу смеси кислорода и водорода: m(смеси) = m(Н₂) + m(О₂); m(смеси) = 20г + 160 г = 180 г (2 балла).

Задача 8 – 9 (6 баллов). Определите общее количества вещества (в молях), которое содержится в 800 г 15%-ного по массе водного раствора нитрата кальция.

Задача 8 – 9 (6 баллов).Решение. 1. В задании требуется определить число молей двух веществ: нитрата калия и воды, из которых состоит раствор (2 балла). 2.Условию задания соответствует выражение для доли (в. мас. %) растворенного вещества 15 = , откуда =120г. М (КNO₃) = 101г/моль. Массе соли m (KNO₃) = 120 г соответствует ее количество, равное n(КNO₃) = = = 1,19 моль (2 балла).

Масса воды в растворе массой 800 г. равна m (H₂O) ==800 – m (KNO₃) = 800 – 120 = 680 г. Этой массе воды соответствует ее количество, равное n(H₂O) = = =37,8 моль (2 балла).

Муниципальный этап всероссийской олимпиады школьников по химии

Класс

Задача 9 - 1 (5 баллов). Две пробиркинаполнены на одну треть каждая прозрачными растворами гидроксида натрия и хлорида алюминия. Количества растворенных веществ в растворах эквивалентны друг другу, т.е. реактивы после смешивания полностью прореагируют между собой без остатка с образованием максимального количества осадка. Имея только эти две пробирки с растворами и ничего более, распознайте пробирку с раствором щелочи и пробирку с раствором соли. Ответ мотивируйте.

Задача 9 - 1 (6 баллов). Решение. 1. Все зависит от порядка сливания (что к чему приливать (2 балла). 2. Если к раствору хлорида алюминия приливать по каплям раствор гидроксида натрия, то осадок будет образовываться сразу же после первых капель добавленного раствора щелочи: AlCl₃ + 3NaOH =Al(OH)₃↓ + 3NaCl (2балла). Если же к раствору гидроксида натрия приливать по каплям раствор хлорида алюминия, то избыток щелочи на начальном этапе будет препятствовать образованию осадка; осадок будет образовываться только с добавлением последних порций раствора соли (2 балла).

Задача 9 – 2 (6 баллов). Твердое, белое, дымящееся на воздухе вещество, принесли из цеха, где делают мороженое, поместили в стакан с дистиллированной водой. Кусок «исчез». В получившемся растворе лакмус изменяет окраску на красную. Известно, что относительная плотность этого вещества по воздуху в газообразном состоянии 1,5. Назовите вещество.

Задача 9 – 2 (6 баллов). Решение. Речь идет о твердом оксиде углерода (IV) – «сухом льде». Применяют его для охлаждения, например, мороженого, металла (2балла).

Возможные уравнения реакций: СО₂ + Н₂О ⇄Н₂СО₃ (1 балл); СО₂ + Са(ОН)₂ = СаСО₃ ↓ + Н₂О (1 балл); СаСО₃+ СО₂ + Н₂О = Са(НСО₃)₂ (1 балл); СО₂ + СаО = СаСО₃ (1 балл).

Задача 9 – 3 (9 баллов). Определите массовые доли (в %) сульфата железа (II) и сульфида алюминия в смеси, если при обработке 25 г этой смеси водой выделился газ, который полностью прореагировал с 960 г 5%-ного раствора сульфата меди.

Задача 9 – 3 (9 баллов). Решение. 1) Составлены уравнения реакций: Al₂S₃ + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂S; CuSO₄ + H₂S = CuS +H₂SO₄ (2 балла). 2) Рассчитано количество вещества сероводорода: n (CuSO4) = 960 ∙ 0,05 / 160 = 0,3 моль; n(H₂S) = n(CuSO4) = 0,3 моль (2 балла). 3) Рассчитаны количество вещества и массы сульфида алюминия и сульфата железа(II): n (Al₂ S ₃) = n (H ₂S) = 0,1моль; m(Al₂ S ₃) = 0,1∙150 =15 г; m(FeSO₄) = 25 -15 = 10 г (3 балла). 4) Определены массовые доли сульфата железа(II) и сульфида

алюминия в исходной смеси: ω(FeSO4) = 10 / 25 = 0,4, или 40%; ω (Al₂S₃) =15 / 25 = 0,6, или 60% (2 балла).

Задача 9-4. «Когда в густой крепкой купоросной водке, с которой четыре доли воды смешано, влитую в узкогорлую стклянку, положены будут железные опилки, тогда выходящий пар от свечного пламени загорается… Иногда случается, что загоревшийся пар стклянку с великим треском разрывает» (М. В. Ломоносов, Полное собрание сочинений, – М.: 1953, т. 1, стр. 474).

Вопросы:

1. Определите массовую долю (%) растворённого вещества в разбавленной «купоросной водке», если исходная массовая доля в «крепкой купоросной водке» составляла 98 %, а доли воды при разбавлении были взяты по массе.

2. Напишите уравнения реакций железа с раствором «купоросной водки» и горения «выходящего пара».

3. Напишите 3 уравнения реакций, которые могут протекать при взаимодействии железных опилок с раствором «купоросной водки» в зависимости от ее концентрации.

4. Определите соотношение объёмов разбавленного раствора «купоросной водки» (плотность 1,2 г/см³) и «выходящего пара» при нормальных условиях, если принять протекание химических процессов количественными.

Задача 9- 4 (автор – Жиров А. И.). Решение. Пусть было 100 г концентрированного раствора. (Содержание «купоросной водки» – серной кислоты – 98 г) Тогда масса добавленной воды составит 400 г. Общая масса раствора – 500 г. Массовая доля серной кислоты составит 98: 5 = 19,6 (%).

1. При взаимодействии железа с разбавленной серной кислотой образуется сульфат железа (II) и водород:

Fe + H₂SO₄ = FeSO₄ + H₂

2H₂ + O₂ = 2H₂O

2. При более высокой концентрации кислоты наряду с водородом могут выделяться сероводород и сера:

4Fe + 5H₂SO₄ = 4FeSO₄ + H₂S + 4H₂O

3Fe + 4H₂SO₄ = 3FeSO₄ + S + 4H₂O

Концентрированная серная кислота образует оксид серы (IV) и cульфат железа (III):

2Fe + 6H₂SO₄ Fe₂(SO₄)₃ + 3SO₂ + 6H₂O

4. Литр разбавленного раствора серной кислоты имеет массу 1200 г и содержит 0,196 ∙ 1200 = 235,2 г серной кислоты, что составляет 2,4 моль кислоты. Тогда при полном взаимодействии кислоты с железом выделяется 2,4 моль водорода или 2,4 · 22,4 = 53,76 (л). Объём выделяющегося водорода в 53,76 раз больше объёма разбавленной серной кислоты (или объём кислоты в 53,76 раз меньше объёма водорода).

Система оценивания

1. Расчёт концентрации – 5 баллов

2. Реакция с железом – 2 балла

3. Горение водорода – 1 балл

4. Три реакции по 2 балла – 6 баллов

5. Соотношение объёмов – 6 баллов

ИТОГО: 20 баллов

Задача 9-5. Ниже представлена таблица, описывающая взаимодействие растворов бинарных солей калия и элементов X₁, X₂, X₃ и X₄, расположенных в одной группе периодической таблицы, с растворами нитратов серебра, свинца и ртути.

	AgNO3	Pb(NO3)2	Hg(NO3)2
KX1	↓жёлтый осадок	↓жёлтый осадок	↓красно-оранжевый осадок
KX2	↓белый осадок	↓белый осадок	изменений нет
KX3	изменений нет	↓белый осадок	изменений нет
KX4	↓светло-жёлтый осадок	↓светло-жёлтый осадок	↓белый осадок

Вопросы:

1. Определите соли элементов X₁, X₂, X₃ и X₄.

2. Напишите уравнения взаимодействия бинарных солей элементов X₁, X₂, X₃ и X₄ с нитратами серебра, свинца и ртути. В уравнениях обязательно укажите вещество, выпадающее в осадок.

3. Напишите уравнения взаимодействия твёрдых бинарных солей калия элементов X₁, X₂, X₃ и X₄ с концентрированной серной кислотой.

4. При взаимодействии смеси сухих солей LiX₂, NaX₂ и KX₂ массой 5,85 г с концентрированной серной кислотой образовалось 12,0 г гидросульфатов. Определите объём (при 30 °С и 130 кПа) газа, который может выделится.

Задача 9-5 (автор – Антонов А. А.). Решение. 1. Нитрат свинца и нитрат серебра являются качественными реагентами на галогены. При этом фторид серебра является растворимым. Значит, зашифрованные элементы являются галогенами. Фторид серебра, как указано выше, является растворимым, значит KX₃ – KF. Белый осадок при взаимодействии с нитратом серебра образуют хлориды, значит KX₂ – KCl. Самыми интенсивно окрашенными являются йодиды серебра и свинца, тогда KX₁ – KI, а KX₄ – KBr.

KX₁ – KI, KX₂ – KCl, KX₃ – KF, KX₄ – KBr.

2.

	AgNO3	Pb(NO3)2	Hg(NO3)2
KI	AgNO3 + KI → → AgI↓ + KNO3	Pb(NO3)2 + 2KI → → PbI2↓ + 2KNO3	Hg(NO3)2 + 2KI → → HgI2↓ + 2KNO3
KCl	AgNO3 + KCl → →AgCl↓ + KNO3	Pb(NO3)2 + 2KCl → → PbCl2↓ + 2KNO3	─
KF	─	Pb(NO3)2 + 2KF → → PbF2↓ + 2KNO3	─
KBr	AgNO3 + KBr → →AgBr↓ + KNO3	Pb(NO3)2 + 2KBr → → PbBr2↓ + 2KNO3	Hg(NO3)2 + 2KBr → →HgBr2↓ + 2KNO3

 

3. KX₁: 2KI + 3H₂SO₄ → 2KHSO₄ + I₂ + SO₂ + 2H₂O или

6KI + 7H₂SO₄ → 6KHSO₄ + 3I₂ + S + 4H₂O или

8KI + 9H₂SO₄ → 8KHSO₄ + 4I₂ + H₂S + 4H₂O

KX₂: KCl + H₂SO₄ → KHSO₄ + HCl↑

KX₃: KF + H₂SO₄ → KHSO₄ + HF

KX₄: KBr + H₂SO₄ → KHSO₄ + HBr↑ или

2KBr + 3H₂SO₄ → 2KHSO₄ + Br₂ + SO₂ + 2H₂O

Во всех случаях будет образовываться кислая соль, так как используется концентрированная серная кислота, т. е. имеется значительный избыток кислоты.

4. Запишем уравнения всех реакций:

LiCl + H₂SO₄ → LiHSO₄ + HCl↑

NaCl + H₂SO₄ → NaHSO₄ + HCl↑

KCl + H₂SO₄ → KHSO₄ + HCl↑

Пусть во взаимодействия вступило x моль серной кислоты, тогда в результате выделилось x моль хлороводорода. Масса реакционной смеси до взаимодействия 5,85 + 98 x, а после взаимодействия 12 + 36,5 x. По закону сохранения массы

5,85 + 98 x = 12 + 36,5 x,

откуда x = 0,1 моль. Значит V = ν RT / p = 0,1∙8,31∙303:130 = 1,94 л

Система оценивания:

1. По 1 баллу за верное определение каждого вещества (элемента) 4 балла. Примечание для проверяющих: если угадана группа (т. е. что зашифрованы галогены), но в неправильном порядке, то не более 1 балла за данный пункт.

2. 9 уравнений по 1 баллу. 9 баллов.

3. 4 уравнения по 1 баллу. 4 балла

Примечание для проверяющих: в реакции с бромом и йодом засчитывать любую одну реакцию. Если вместо гидросульфатов указаны сульфаты, то 0,5 балла за реакцию.

4. По 0,5 балла за уравнения с хлоридами лития и натрия. За расчёт числа молей 1,5 балла.
За расчёт объёма 0,5 баллов. всего 3 балла.

ИТОГО: 20 баллов