 |
Всероссийская олимпиада школьников по химии 2002-2003 уч. года
|
|
|
|
Областной тур
Условия заданий теоретического тура
ДЕСЯТЫЙ КЛАСС
ЗАДАЧА 10-1.
Какой объем свежеприготовленного 3,29%-ного раствора едкого натра (плотность 1,035 г/мл) надо добавить к 158,19 мл 10%-ного раствора нитрата алюминия (плотность 1,081 г/мл) для того, чтобы 10% катионов алюминия из раствора соли перешли в анионный комплекс? Что изменится, если вместо свежеприготовленного раствора щелочи взять раствор, простоявший в открытой банке в течение полугода? Напишите уравнения реакций.
ЗАДАЧА 10-2.
Теплота образования химического соединения – это тепловой эффект химической реакции образования 1 моль этого вещества из простых веществ, взятых в наиболее устойчивом состоянии при давлении 1,01×105 Па и температуре 25оС.
1. Исходя из этого определения, напишите термохимические уравнения реакций, тепловой эффект которых равен теплоте образования газообразного аммиака Qf(NН3(г)), углекислого газа Qf(СО2(г)), жидкой воды Qf(Н2О(ж)) и мочевины Qf(NН2–СО–NH2(к)).
2. На основании этих уравнений выведите формулу для расчета теплового эффекта реакции Qr:
NH3(г) + СО2(г) = (NH2)2СО(к) + Н2О(ж) + Qr
через теплоты образования участвующих в реакции веществ.
3. Следствием из какого закона является выведенная Вами формула?
4. Рассчитайте тепловой эффект указанной в п. 2 реакции, исходя из данных таблицы:
| Вещество | NН3(г) | СО2(г) | Н2О(ж) | NН2–СО–NH2(к) |
| Qf, кДж/моль | 46,2 | 393,5 | 285,8 | 333,2 |
5. Какое количество теплоты выделится при образовании мочевины, если исходные объемы аммиака и углекислого газа (н.у.) равны соответственно 8,96 и 17,38 л. Выход в реакции считайте за 100%.
ЗАДАЧА 10-3.
В "Учебнике Неорганической химии по новейшим воззрениям" (автор – профессор Бреславского университета В. Рихтер; издание г. Санкт-Петербурга, 1887 г.) читаем (цитата приводится в соответствии с современной грамматикой русского языка):
|
|
|
"Перекись марганца… встречается в природе в виде темно-серых волокнистых масс или в почти черных ромбических призмах с металлическим блеском и называется… бурым марганцем. При слабом накаливании перекись превращается в окись, а при сильном – в закись-окись марганца, вследствие чего она часто употребляется для добывания кислорода. В самом сильном бело-калильном жаре получается закись марганца. При нагревании с соляной кислотой она (перекись марганца) выделяет хлор. Искусственным путем перекись марганца получается прокаливанием азотнокислой закиси марганца до 150о–160о".
1. Назовите в соответствии с современной номенклатурой указанные в цитате вещества: перекись марганца, закись марганца, окись марганца, закись-окись марганца и азотнокислая закись марганца.
2. Запишите формулы указанных соединений и уравнения упомянутых в цитате реакций.
3. Каково современное название минерала "бурого марганца".
4. Какие соединения марганца могут входить в состав минерала родонита?
ЗАДАЧА 10-4.
46 г смеси триметиламина (СН3)3N, метилаллиламина (СН2=СН–NH–СН3) и пропиниламина (СНºС–СН2–NН2) пропустили через трубку, наполненную раскаленным оксидом меди (II). Смесь прореагировала полностью. После пропускания продуктов реакции через избыток раствора щелочи объем оставшегося газа составил 0,99 л (при нормальном давлении и 25оС). Какой газ и в каком количестве образовался в результате пропускания смеси через трубку, наполненную раскаленным оксидом меди (II), и сколько граммов воды при этом образовалось?
ЗАДАЧА 10-5.
Мы привыкли к тому, что окружающие нас углеводородные полимеры (полиэтилен, полистирол, полипропилен, каучук и т.д.) не проводят электрический ток и используются для изоляции токонесущих элементов. Однако, полимеры и полимерные материалы могут выступать не только в роли изоляторов, но и полупроводников и проводников. Нобелевская премия по химии за 2000 г. была вручена профессорам Алану Хигеру (США), Алану Мак-Диармиду (США) и Хидеки Шикарава (Япония) за тридцатилетний цикл исследований в области электрической проводимости полимерных материалов. Попробуйте реконструировать часть химического содержания их исследований.
|
|
|
Первый токопроводящий полимер был получен в 1974 г. в виде серебристых (полимер А1 – группа ученых из США) или золотистых (А2 – группа японских химиков) кристаллов. В обоих случаях полимер А получался каталитической полимеризацией широко используемого в органическом синтезе газа В. Полимеры А1 и А2 имеют одинаковый количественный состав, а именно – 92,26% углерода и 7,74% водорода (по массе).
Другой токопроводящий полимер С (полипарафенилен) тоже может быть получен из газа В, но в несколько стадий:
В 
D 
Е 
G1 + G2
68 мол.% 32 мол.%
n G1 + 2n Cu ® C(полипарафенилен) + 2n Q
Электрическая проводимость углеводородных полимеров А1, А2 и полипарафенилена соответствует проводимости полупроводников, однако обработка их иодом или металлическим натрием приводит к тому, что проводимость продукта реакции возрастает и приближается к электропроводимости металлов.
1. Приведите формулы структурных звеньев полиэтилена, полистирола, полипропилена и природного каучука.
Примечание. Название стирола по систематической номенклатуре винилбензол (фенилэтилен).
2. Определите простейшую формулу полимеров А1, А2, газа В.
3. Определите строение газа В, предложите структурную формулу элементарного структурного звена полимеров А1, А2.
4. Чем можно объяснить различия во внешнем виде двух полимеров с одинаковым количественным составом?
5. Расшифруйте цепочку превращений, запишите структурные формулы веществ D – Q.
6. Чем может объясняться электропроводность упомянутых в условии задачи полимеров? Почему их проводимость резко возрастает при обработке натрием или иодом?
ЗАДАЧА 10-6.
Юный химик в серии опытов определял удельную поверхность активированного угля и получил величину 7200 м2/г.
|
|
|
1. Что называют активированным углем? Как его получают?
2. Где применяется активированный уголь? Какое свойство активированного угля используют на практике и почему? Какое изобретение известного химика Н.Д. Зелинского связано с активированным углем?
3. Почему для защиты от угарного газа используют гопкалитовый патрон? От какого количества угарного газа может защитить 50 г диоксида марганца?
4. Известно, что длина кратчайшей связи С–С в графите равна 1,42 Å (1Å = 10–10 м). Оцените максимальную поверхность 1 г графита. Проанализируйте, как полученное Вами значение соотносится с экспериментальной величиной.
|
|
|
