Муниципальный этап олимпиады по химии 2010 – 2011 уч. год
В три стакана налили разбавленную серную кислоту одинаковой массы. В первый стакан добавили 1 г цинка, во второй – 1г железа, в третий – 1 г алюминия. Кислота во всех случаях взята в избытке. Масса какого стакана оказалась наибольшей, а какого – наименьшей после завершения реакций?
Задача 9 – 2.
Раствор, содержащий 6 г едкого натра, поглотил 2,24 л углекислого газа. Определите массы веществ, находящихся в растворе после поглощения СО2.
Задача 9 – 3.
На трех банках с безводными солями: хлоридом натрия, хлоридом бария и хлоридом алюминия перепутаны этикетки. Причем ни на одной из трех банок этикетка не соответствует содержимому. Предложите способ определения содержимого каждой банки.
Задача 9 – 4.
При н. у. 14 л газовой смеси, состоящей из азота и углекислого газа, имеют массу 25,5 г. Чему равна объемная доля углекислого газа в смеси?
Какие два вещества вступили в реакцию, если в результате образовались следующие вещества (все продукты указаны без коэффициентов)? Напишите молекулярные и ионные уравнения.
Задача 9 – 6.
450 мл раствора, содержащего 10 % серной кислоты (ρ 1,07 г/мл) прокипятили. В результате получено 93 мл раствора с плотностью 1,30 г/мл. Найти массовую долю кислоты в полученном растворе и количество молей выпаренной воды.
Задача 9 – 7.
Соль А окрашивает пламя в желтый цвет, а при нагревании ее с концентрированной серной кислотой отгоняется жидкость, в которой растворяется медь с выделением бурого газа. При нагревании соли А выделяется 11,2 л газа. Определите количество и состав соли?
Муниципальный этап олимпиады по химии 2010 – 2011 уч. год
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.
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.
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.
Задача 10(11) – 4.
Дана цепочка превращений. Привести структурные формулы соединений А-Г, Назвать по систематической номенклатуре соединения А-Д. Написать схемы реакций. Д
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.
Задача 10(11) – 6
При взаимодействии фосфора с раствором азотной кислоты с массовой долей 60 % (ρ = 1,37 г/см 3 ) получена кислота, на нейтрализацию которой потребовалось 25 см 3 раствора гидроксида натрия с массовой долей 20 % (ρ = 1,28 г/см 3 ), причем образовался дигидрофосфат натрия. Рассчитайте объем азотной кислоты, израсходованный в окислительно-восстановительной реакции. Указать окислители и восстановители. Написать уравнения реакций.
Задача 10(11) – 7
Смесь, состоящую из оксидов железа Fe3O4 и FeO массой 14,8 г растворили в 93,5 см 3 раствора серной кислоты с массовой долей 21 % (ρ = 1,15 г/см 3 ). Определите состав исходной смеси (в граммах и ω, %). Напишите уравнения реакций.
Муниципальный этап олимпиады по химии 2010 – 2011 уч. год
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.
1. Написано уравнение реакции:
2. Предположено, исходя из того что всех трех случаях растворяется одинаковое количество образца, то можно считать, что средняя скорость реакции обратно пропорциональна времени реакции.
3. Поэтому при нагревании от 20 °С до 40 °С скорость реакции увеличивается в 27/3 = 9 раз.
4. Определен коэффициент в уравнении Вант-Гоффа
показывающий, во сколько раз увеличивается скорость реакции υ при увеличении температуры на 10 °С, то есть g равен 3.
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.
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.
1. Определено, что еслисольокрашивает 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.
2. Приведено уравнение реакции с хлоридом бария в ионной или молекулярной форме, что указывает на присутствие в растворе соли сульфат аниона.
3. Найдено, что природный кристаллогидрат имеет формулу Na2SO4•nH2O.
4. Найдено количество воды в кристаллогидрате, исходя из того, что в его составе количество кристаллизационной воды составляет 56%, а соли 44%.
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.
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:
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
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)
4) Для этого альдегида реакция с гидросульфитом натрия протекает согласно уравнению
5) Массовая доля серы в 1 моль продукта этой реакции (М= 148 г/моль) равна
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:
А пропионовая кислота
Б 2-хлорпропионовая кислота
В Хлоргидрат 2-аминопропионовой кислоты или хлористоводородная соль 2-аминопропионовой 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)
Задача 10(11) – 4.
Дана цепочка превращений. Привести структурные формулы соединений А-Г, Назвать по систематической номенклатуре соединения А-Д. Написать схемы реакций. Д
1. Приведены схемы реакций
За каждую схему по 0,5 балла
За каждое правильное название 0,5 балла
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.
1)Используя раствор аммиак можно выделить только свинец в виде его нерастворимого гидроксида
2)Из получившегося раствора выделяют барий в виде нерастворимого сульфата
3)Пропуская сероводород, выделяют нерастворимый сульфид меди
4)Ионы цинка можно получить, осадив сульфидом натрия
5)В растворе останутся только катионы натрияNa
Задача 10(11) – 6
При взаимодействии фосфора с раствором азотной кислоты с массовой долей 60 % (ρ = 1,37 г/см 3 ) получена кислота, на нейтрализацию которой потребовалось 25 см 3 раствора гидроксида натрия с массовой долей 20 % (ρ = 1,28 г/см 3 ), причем образовался дигидрофосфат натрия. Рассчитайте объем азотной кислоты, израсходованный в окислительно-восстановительной реакции. Указать окислители и восстановители. Написать уравнения реакций.
Приведены уравнения реакций с коэффициентами
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.
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 см 3 .
Фосфор- восстановитель (0,5 балла)
Азотная кислота – окислитель (0,5 балла)
Задача 10(11) – 7
Смесь, состоящую из оксидов железа Fe3O4 и FeO массой 14,8 г растворили в 93,5 см 3 раствора серной кислоты с массовой долей 21 % (ρ = 1,15 г/см 3 ). Определите состав исходной смеси (в граммах и ω, %). Напишите уравнения реакций.
Приведены уравнения реакций с коэффициентами
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
а из уравнения реакции (2) масса H2SO4 составит
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.
4)Тогда 22,6 = 1,69х +20,1 — 61,36х.
Масса FeO составит 14,8 — 7,6 = 7,2 г.
Источник