 |
XXXXVI Всероссийская олимпиада школьников по химии
|
|
|
|
III (региональный) этап 2010 г. Теоретический тур
ДЕВЯТЫЙ КЛАСС
Задача 9-1.
Соль А, используемая в качестве средства для диагностики заболеваний желудочно-кишечного тракта, представляет собой, белый кристаллический порошок не растворимый в воде и кислотах. Помещённая в кварцевую трубку и нагретая до 1000 °С в токе водорода, соль А превращается в соль В, взаимодействие которой с водой приводит к выделению неприятно пахнущего вещества С и образованию в растворе двух соединений D и E. При длительном стоянии на воздухе этот раствор мутнеет вследствие выпадения в осадок соли F. При нагревании выше 1450 °С соль F разлагается с выделением бесцветного газа G не имеющего запаха и образованием белого твёрдого вещества К, которое под действием воды превращается в соединение Е. В реакции F с соляной кислотой образуется раствор соли Н и выделяется газ G. Соль Н токсична при приёме внутрь, однако широко используется в аналитической химии как реагент для качественного определения одного из анионов. Доказательством наличия последнего в растворе является образование осадка соли А.
Вопросы.
1. Установите формулу неизвестной соли и других зашифрованных соединений.
2. Напишите уравнения всех реакций, упомянутых в условии задачи.
3. С какой целью соль А добавляют в детский конструктор LEGO и бумагу для банкнот?
4. Каким способом соединение А можно перевести в раствор?
Задача 9-2.
Чрезвычайно ядовитая соль калия X, используемая в золотодобывающей промышленности, реагирует с хлором на свету (реакция 1). При этом образуется ядовитый газ A (w(N) = 22,764 %) с отвратительным запахом. Этот газ может быть полностью поглощён раствором едкого натра (реакция 2). При осторожном упаривании полученного раствора образуется твёрдый остаток, состоящий из двух солей B и С и содержащий 11,336 % азота по массе. Соль B – бесцветныекристаллы, хорошо растворимые в воде. Эти кристаллы широко распространены в природе в виде минерала M в соляных отложениях некоторых озёр (минерал М и соль B имеют одинаковый качественный и количественный состав). Соль С является кислородосодержащей, а при её термолизе (700 °C) образуется смесь твёрдых солей E (подобна соли Х)и D, атакже смесь двух газов G и F (реакция 3). Известно, что оба газа легче воздуха и не поддерживают горение.
|
|
|
Вопросы.
1. Определите соль Х и соединения A – G. Ответ подтвердите расчётами.
2. Напишите уравненияпроведенных реакций (1–3).
3. Предположите, каким образом соль Х может быть использована в золотодобывающей промышленности. Напишите уравнение реакции.
4. Предложите ещё 2 реагента, переводящие золото в раствор. Напишите уравнения реакций.
5. Какие степени окисления наиболее характерны для золота? Укажите примеры трех соединений для каждой положительной степени окисления.
6. Приведите название минерала М.
Задача 9-3.
Для защиты плодово-ягодных культур от болезней в садоводческой практике широко применяется так называемая бордоская жидкость. Опрыскивание данным препаратом помогает, например, при плодовой и серой гнили. В качестве исходных веществ для приготовления бордоской жидкости используются А и В. В руководстве по садоводству приведена следующая методика (для удобства количества реагентов изменены): «В одной небольшой деревянной или глиняной посуде растворяют в горячей воде 10,0 г А и доливают до 500 мл. В другой разводят 3,0 г В и также доливают до 500 мл воды. Раствор В процеживают через редкую ткань в другую посуду. Затем в раствор В медленной струёй подливают раствор А и размешивают.» По данной методике получается жидкость ярко-голубой окраски. Эквимолярное соотношение реагентов должно выполняться с достаточной степенью точности, т. к. избыток А может дать ожоги на листьях. Из-за этой причины его содержание необходимо контролировать с помощью какого-либо нержавого металлического предмета (гвоздя, ножа и т. п.).
|
|
|
Центрифугированием полученной жидкости выделяют осадок, частично растворимый в разбавленных кислотах (даже в уксусной) без газовыделения и прокаливают его для удаления влаги. Масса полученного остатка тёмно-серого цвета составила 8,7 г. Дополнительно известно, что прозрачный раствор, оставшийся после отделения осадка, обладает очень низкой удельной электропроводностью.
Вопросы.
1. Определите неизвестные вещества А и В. Подтвердите ваше предположение о составе бордоской жидкости расчетом.
2. Напишите уравнения реакций, протекающих при получении бордоской жидкости и прокаливании осадка.
3. Что происходит с железным гвоздём при опускании в бордоскую жидкость, содержащую избыток А? Напишите уравнение реакции.
4. Напишите схему регенерации А и В из бордоской жидкости в три-четыре стадии. Большее число стадий оценивается меньшим числом баллов.
Задача 9-4.
Бесцветная жидкость (T пл = –112 °C, T кип = 46 °C) сгорает голубым пламенем в избытке кислорода, образуя смесь газов, плотность которой почти вдвое больше плотности воздуха. Полученная смесь полностью поглощается водным раствором щёлочи. При поглощении продуктов сгорания водным раствором пероксида водорода объём смеси уменьшается в три раза, причём оставшийся газ имеет плотность приблизительно в полтора раза больше плотности воздуха.
Вопросы.
1. Определите состав жидкости, предложите химическое название соединения.
2. Напишите уравнения реакций получения, горения жидкости, реакции поглощения продуктов горения раствором щелочи и пероксидом водорода.
3. Для аналогов элементов, входящих в состав жидкости, напишите формулы химических соединений, образованных элементами, находящимися ниже в соответствующих группах. Предскажите их свойства (в первую очередь агрегатное состояние). Приведите 2 примера.
Задача 9-5.
Оптимальное топливо
В вашем распоряжении имеются три вида топлива: газообразный водород под давлением 10 атм и при температуре 25 °С (стоимость 25 у. е. за кубометр), газообразный метан при тех же условиях (стоимость 5 у. е. за кубометр) и уголь (стоимость 3 у. е. за килограмм), представляющий собой чистый графит.
|
|
|
Вопросы.
1. Запишите уравнения сгорания каждого из веществ и рассчитайте тепловой эффект.
2. Определите, какой из видов топлива даёт наибольшую энергию при сгорании:
а) на единицу объёма;
б) на единицу массы;
в) на одну у. е. стоимости.
Справочные данные.
а) Теплоты образования Q (кДж/моль):
CH4 74,8
CO2 393,5
H2O(ж) 285,8
б) Плотность графита: 2,27 г/см3.
XLVII Всероссийская олимпиада школьников по химии
III (региональный) этап. Кировская область, 1 февраля 2011 года.
Девятый класс
Задача 9-1
«Когда в густой крепкой купоросной водке, с которой четыре доли воды смешано, влитую в узкогорлую склянку, положены будут железные опилки, тогда выходящий пар от свечного пламени загорается… Иногда случается, что загоревшийся пар склянку 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 9-2
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 9-3
Элемент Х образует большое количество кислородсодержащих кислот. Примерами этих кислот являются неорганические кислоты 1 – 4, причём все они имеют разную основность. В состав молекул кислот 1 – 3 входит по три атома водорода, а число атомов кислорода в ряду кислот 1 – 3 увеличивается на единицу.
Ниже приведены данные о содержании водорода и элемента Х в кислотах 3 и 4.
| Кислота | Содержание элементов (% по массе) | |
| H | X | |
| 3,09 | 31,6 | |
| 2,27 | 34,8 |
Вопросы:
1. Назовите элемент Х. Напишите уравнение реакции промышленного получения простого вещества, образованного элементом Х.
2. О каких кислотах 1 – 4 идёт речь в условии задачи? Заполните таблицу:
| Кислота | Формула кислоты | Название | Основность | Степень окисления Х в кислоте | |
| молекулярная | графическая (структурная) | ||||
3. Напишите уравнения химических реакций каждой из кислот 1 – 4 с раствором гидроксида натрия с образованием средних солей.
4. Кислоты 1 и 2 в окислительно-восстановительных реакциях выступают в роли восстановителей. Приведите уравнения химических реакций этих кислот с раствором перманганата калия, подкисленным серной кислотой.
5. Напишите уравнения реакций (с указанием условий их проведения), с помощью которых из простого вещества, образованного элементом Х, можно получить кислоты 3 и
Задача 9-4
Газ Х находит широкое применение в медицине, в том числе в качестве компонента смеси для анестезии. Газ Y применяется в медицине как наркоз. Оба газа образуют взрывчатые смеси с водородом (реакции 1а и 1б). Тлеющая лучинка вспыхивает при внесении в них. Отличить X от Y можно смешением равных объёмов анализируемых газов с оксидом азота (II). Смесь газа X с оксидом азота (II) окрашивается в оранжево-красный (бурый) цвет (реакция 2). Для медицинской практики важна чистота препарата. Для установления отсутствия примеси A газ X пропускают через водный раствор нитрата диамминсеребра. В случае наличия примеси A раствор чернеет (реакция 3). Про вещество A известно, что оно не имеет запаха и легче X. Для проверки наличия примеси B газ X пропускают через насыщенный раствор гидроксида бария (реакция 4). Смесь газов B и Х не имеет запаха. Для количественного определения содержания X газ медленно пропускают через раствор, содержащий хлорид аммония и аммиак, туда же помещают взвешенный кусочек медной проволоки. В результате образуется ярко-синий раствор (реакция 5).
|
|
|
Вопросы:
1. Определите X и Y;ответ обоснуйте. Назовите эти вещества. Изобразите формулы, передающие их строение.
2. Какие примеси A и B должны отсутствовать в медицинском препарате? Назовите эти вещества. Охарактеризуйте окислительно-восстановительные свойства A. Напишите уравнения упомянутых в тексте реакций 1–5.
3. Напишите уравнения реакций X с белым фосфором и PtF6 (реакции 6, 7). Напишите уравнение реакции Y с белым фосфором и перманганатом калия в кислой среде (реакции 8, 9).
4. Напишите по одному способу получения препаратов X и Y. Какие примеси могут содержать препараты, полученные предложенным Вами способом?
Задача 9-5
Кое-что о гемоглобине
Гемоглобин – основной белок дыхательного цикла, который переносит кислород от органов дыхания к тканям и углекислый газ от тканей к органам дыхания. Гемоглобин содержится в крови человека, позвоночных и некоторых беспозвоночных животных. Нарушения строения гемоглобина вызывают заболевания крови – анемии.
1. Молярную массу гемоглобина определяли с помощью измерения осмотического давления его раствора. Было установлено, что раствор 20 г гемоглобина в 1 л воды имеет осмотическое давление 7,52·10–3 атм при 25 °C. Рассчитайте молярную массу гемоглобина.
2. Для определения теплового эффекта реакции связывания кислорода с гемоглобином 100 мл водного раствора, содержащего 5,00 г дезоксигенированного гемоглобина, насыщали кислородом в теплоизолированном сосуде. После полного насыщения гемоглобина кислородом температура раствора изменилась на 0,031 °C. Повысилась или понизилась температура раствора? Объясните ваш ответ.
3. Рассчитайте тепловой эффект реакции на моль кислорода, учитывая, что 1 моль гемоглобина способен присоединить 4 моль кислорода. Теплоёмкость раствора Cp = 4,18 Дж·К–1·мл–1.
Для справки. Осмотическое давление p раствора связано с его молярной концентрацией с уравнением: 
.
III (региональный) этап. Кировская область, 28 января 2012 года
Девятый класс
Задача 9-1
Навеску бинарного кислородного соединения металла А массой 55 г обработали 1 л воды. Полученный раствор прокипятили с обратным холодильником и получили 998 мл раствора с плотностью 1,049 г/мл.
Вопросы:
1. Перечислите все классы бинарных соединений металлов с кислородом.
2. Определите возможные формулы соединения А и назовите их.
3. Напишите все необходимые для решения задачи уравнения химических реакций.
Задача 9-2
На полке в лаборатории обнаружили две банки со стертыми этикетками. В обеих банках находились черные порошки. При растворении одного из них в концентрированной соляной кислоте образовался желто-зеленый раствор (1), который при разбавлении водой стал голубым (2). При взаимодействии с концентрированной соляной кислотой другого порошка был получен синий раствор (3), который при разбавлении водой стал розовым (4).
Вопросы:
1. Приведите аргументированный вывод, какие вещества могли находится в банках.
2. Напишите уравнения реакций взаимодействия этих веществ с концентрированной соляной кислотой (1, 3) и уравнения реакций при разбавлении водой полученных растворов (2, 4). Объясните причину изменения цветов соответствующих растворов.
Задача 9-3
Однажды Карабас-Барабас, прочитав учебник химии, потребовал от актеров изучить взаимодействие марганца с различными кислотами. Части персонажей был выдан химически чистый марганец, а остальным – металл, содержащий примесь железа и меди. В работе использовали 3 M соляную и азотную кислоты, 1 М серную кислоту, дымящую (100%-ную) азотную кислоту, которые брали в избытке по отношению к металлу. Каждому из персонажей Дуремар предоставил один образец металла и одну склянку с кислотой. Наблюдения персонажи записывали в лабораторные журналы. Ознакомимся с записями в этих журналах.
Буратино. Реакция протекает энергично, не требует нагревания. Выделяется бесцветный газ, который при поднесении спички взрывает с хлопком. Металл растворяется без остатка.
Мальвина. Реакция протекает не так энергично, как в пробирке у Буратино. Выделяется бесцветный горючий газ, без вкуса и запаха. После полного растворения металла на дне пробирки остается немного мелкого порошка.
Пьеро. Реакция протекает не так энергично, как в пробирке у Буратино. Металл растворяется без остатка. При добавлении к раствору сульфида натрия образуется черный осадок. Выделившийся из пробирки газ имеет едва заметный желто-оранжевый цвет, который исчезает при пропускании газа через щелочь. Газ, после пропускания через щелочь, бесцветен, при поднесении спички взрывает с хлопком.
Лиса Алиса. При действии кислоты поверхность металла покрывается белесым налетом, газ не выделяется. При добавлении небольшого количества воды начинается энергичная реакция с выделением бурого газа. Полученный раствор имеет зеленовато-желтый цвет, не исчезающий при кипячении.
Кот Базилио. Реакция протекает с выделением бесцветного газа и так же энергично, как у Буратино. Раствор приобретает красивый бледно-розовый цвет. После полного растворения металла на дне пробирки остается немного мелкого порошка.
Выполняя работу, персонажи забыли, какой из образцов металла, и какую кислоту они использовали. Это грозило наказанием. Однако папа Карло спас положение и легко восстановил недостающую информацию.
Сделайте это и Вы, представив конечный ответ в таблице
| Персонаж | Образец марганца (чистый или с примесями) | Формула и концентрация кислоты |
Приведите уравнения реакций взаимодействия металлов с кислотами и соотнесите их с записями в лабораторных журналах.
Задача 9-4
Осадок, полученный при действии на 400 г 8 %-ного раствора сульфата меди (II) разбавленного раствора аммиака (который взяли в количестве, достаточном для полного осаждения осадка) (1), отфильтровали, высушили и прокалили в стеклянной трубке до 300 °С в токе инертного газа (2). Газообразные вещества на выходе из трубки пропустили через колонку с твердой щелочью массой 360 г. Масса колонки при этом возросла на 5 %.
Выдерживание такого же количества высушенного на воздухе осадка в эксикаторе над концентрированной серной кислотой приводит к увеличению массы кислоты на 7,2 г (3).
Вопросы:
1. Проведя необходимые расчеты, определите:
-формулу вещества, выпавшего в осадок в результате реакции (1);
-формулу вещества, образовавшегося при прокаливании осадка, рассчитайте его массу, и приведите его название.
2. Напишите уравнения реакций (1 – 3);
3. Укажите, к какому классу относится осажденное вещество, выпадающее в результате реакции (1).
Задача 9-5
Химик, запомни, как оду:
Льют кислоту в воду.
Хорошо известно, что при взаимодействии концентрированной серной кислоты с водой выделяется большое количество теплоты. В термодинамическом справочнике можно найти следующие данные о теплотах образования (Q f) серной кислоты.
| Q f, кДж·моль−1 | |
| H2SO4(l) | 813.99 |
| H2SO4(ai) | 909.27 |
Индексы в скобках имеют следующий смысл: (l) – жидкая кислота, (ai) – кислота, полностью ионизированная в воде.
Вопросы:
1. Какое количество теплоты выделяется при растворении 1 моль 100 %-ной серной кислоты в количестве воды, достаточном для полной ионизации кислоты?
2. Какую массу воды можно нагреть от 25 °С до 100 °С с помощью этого количества теплоты? Считайте, что теплоёмкость воды Cp равна 75.3 Дж·моль−1·К−1 и не зависит от температуры.
3. Какую массу воды можно нагреть от 25 °С до 100 °С и испарить с помощью этого количества теплоты? Теплота испарения воды при 100 °С равна 40.66 кДж·моль−1.
4. Исходя из проведенных расчётов, объясните, почему при разбавлении концентрированной серной кислоты её нужно добавлять небольшими порциями к воде, а не наоборот.
III (региональный) этап. Кировская область, 28 января 2013 года
Девятый класс
Задача 9-1. Для приготовления реактива на серебро берут 16 весовых частей красно-фиолетового бинарного соединения элемента Х, содержащего 48,0% кислорода, и растворяют его в 32 частях воды. Полученную темно-красную жидкость наносят при помощи ватного тампона на поверхность металла. Затем жидкость стирают сухим тампоном и споласкивают данное место водой. В случае, если изделие сделано из серебра, на нем в месте контакта с реактивом возникает кроваво-красное пятно. Чем чище серебро, тем оно интенсивнее окрашено.
1. Что собой представляет вещество Х?
2. Что представляет собой реактив на серебро?
3. Запишите в сокращенном ионном виде уравнение взаимодействия серебра с реактивом, уравненное с помощью полуреакций. Единственным твердым продуктом реакции является ярко-красный налет на поверхности металла.
4. Как и почему будет изменяться окраска приготовленной жидкости при сильном разбавлении ее водой? Напишите уравнение реакции.
5. Что произойдет, если в реактив на серебро внести кристаллы поваренной соли и нагреть? Запишите уравнение в сокращенном ионном виде.
Задача 9-2. 180 лет тому назад профессор Императорского Московского Университета Александр Иовский издал учебник химии, в котором подробно описаны свойства неорганических веществ. Приведем цитату из этой книги: «Оводотворенно-иодовая кислота в природе не находится, но искусством не легко получается через обрабатывание обыиоденного содия, серною кислотою; ибо кислота оводотворенно-иодовая разлагается серною кислотою; при чем образуется вода и серноватая кислота и отделяется чистый иодий. Мы имеем несколько способов приготовлять кислоту оводотворено-иодовую смотря потому, хотим ли эту кислоту иметь в воздухообразном виде, или в соединении с водой, то есть в жидком виде. Вот как получается воздухообразная сия кислота…….»
Александр Иовский, Начальные основания химии, Москва, 1832, том 2, с. 466.
1. Определите, какую соль в то время называли обыиоденным содием, если известно, что она содержит 15,3 весовых процента элемента содия?
2. Что такое оводотворенно-иодовая кислота, серноватая кислота, чистый иодий? Запишите уравнение реакции взаимодействия обыиоденного содия с концентрированной серной кислотой (реакция 1).
3. Предложите способ получения воздухообразной оводотворенно-иодовой кислоты (реакция 2) и оводотворено-иодовой кислоты (реакция 3).
4. Однажды на дне узкогорлой склянки с оводотворенно-иодовой кислотой обнаружили кусок иодия. Выскажите предположение, как он туда попал (реакция 4).
5. Сколько лет отделяют год основания Московского Университета от года издания книги Иовского?
Задача 9-3. Прокалили на воздухе 19.7 г белого порошка без запаха, представляющего собой смесь двух средних солей двухвалентных металлов. При прокаливании смеси образуется газ объемом 4.48 л (н.у.) (реакции 1,2). Порошок окрашивает пламя в кирпично-красный цвет. При пропускании газообразных продуктов прокаливания над пероксидом натрия объем газа уменьшается на три четверти и образуется твердый остаток (реакции 3 и 4). При обработке этого твердого остатка соляной кислотой (реакция 5) и добавлении к полученному раствору избытка подкисленного раствора нитрата стронция (реакция 6) выпало 18,4 г белого осадка.
1. Считая, что все реакции происходят количественно, определите состав порошка.
2. Какие вещества входят в состав твердого остатка?
3. Какие вещества находятся в растворе после обработки твердого остатка соляной кислотой?
4. Запишите уравнения реакций 1-6.
Задача 9-4. В лаборатории было проведено 2 опыта.
Опыт 1. В 100 г 12%-ного раствора KOH растворили 1,000 г серебристо-белого вещества I. При этом выделилось 1,24 л газа (н.у.) с плотностью по азоту 0,0714 (реакция 1).
Опыт 2. К раствору гидроксида калия добавили 1,000 г бесцветной соли одновалентного металла (вещество II), которая полностью растворилась, образовав неокрашенный раствор. Внесение в этот раствор 1.000 г вещества I приводит к образованию 0,715 л смеси газов с плотностью по воздуху 0,259 (реакция 2). Часть газовой смеси (0,368 часть от общего объема) поглощается раствором серной кислоты (реакция 3).
1. Для опыта 1 определите состав выделяющегося газа.
2. Определите вещество I.
3. Установите, какие газы входили в состав смеси в опыте 2. Расшифруйте формулу вещества II.
4. Напишите уравнения протекающих реакций.
Задача 9-5. Наибольшее количество водорода получают в промышленности методом каталитической конверсии природного газа с перегретым водяным паром. Исходная стехиометрическая смесь метана и паров воды имеет плотность, равную плотности аммиака, а объём в результате реакции при постоянных давлении и температуре увеличивается вдвое. Вся теплота, необходимая для осуществления этого процесса, обеспечивается за счёт другой реакции – полного сгорания метана.
1. Определите состав стехиометрической смеси и напишите уравнение реакции получения водорода из неё.
2. Рассчитайте тепловой эффект данной реакции, если известны следующие термохимические данные: CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O + 802 кДж,
CO + ½O2 = CO2 + 283 кДж,
H2 + ½O2 = H2O + 242 кДж.
3. Сколько всего кубометров метана необходимо для получения 1 м3 водорода с помощью описанных в условии реакций?
4. Для того, чтобы отделить водород от второго продукта реакции, к смеси продуктов добавляют избыток водяного пара, при этом образуется водород и газ, который можно поглотить избытком щёлочи. Напишите уравнение этой реакции и рассчитайте её тепловой эффект.
III (региональный) этап. Кировская область, 30 января 2014 года
Девятый класс
Задача 9-1 Для проведения опыта юный химик приготовил бесцветные растворы двух веществ. К 100 мл 8.40 %-ного раствора вещества 1 плотностью 1.026 г/мл он прилил 100 мл 6.31 %-ного раствора вещества 2 с плотностью 1.06 г/мл. При нагревании из полученного раствора выделился газ объемом 3,057 л (25 °C, давление 1 атм), не поддерживающий горения и не изменяющий окраски растворов индикаторов. При выпаривании полученного раствора из него выделились кубические бесцветные кристаллы соли массой 7.31 г.
Определите неизвестные вещества, запишите уравнение реакции (1). Определите массовую долю соли в растворе после окончания выделения газа (реакция 2).
Предложите другой метод получения выделившегося газа.
Задача 9-2 При обжиге сульфида железа (II) образуется газ А (реакция 1), а если обработать сульфид железа (II) соляной кислотой, образуется газ Б (реакция 2). При пропускании А и Б в воду наблюдается помутнение в результате образования В (реакция 3). Если пропускать газ А через раствор NaOH, сначала образуется Г (реакция 4), а при избытке А образуется Д (реакция 5). Вещество В растворяется при кипячении в растворе Г с образованием Е (реакция 6), которое под действием соляной кислоты распадается на В и А (реакция 7). Раствор Е обесцвечивает раствор йода, при этом образуется Ж (реакция 8). Вещество E используют для удаления следов хлора (реакция 9). Все перечисленные вещества А – Ж содержат серу. Ниже приведена схема превращений:
Вопросы:
1) Определите вещества А – Ж. Напишите уравнения реакций всех описанных превращений. В схемах указаны исходные вещества, а среди продуктов указаны только вещества, содержащие серу (кроме 1.9):
| 1. FeS + O2 → A 2. FeS + HCl → Б 3. A + Б → В | 4. A + NaOHизб. →Г 5. Г + A → Д 6. Г + В →Е | 7. Е + HСl → А + В 8. Е + I2 → Ж 9. Е + Cl2 + H2O→ …. |
2) Из водного раствора соль Е выделяется в виде кристаллогидрата, содержащего 36.29 % воды. Определите его состав.
3) Массовые доли элементов в кристаллогидрате Ж: Na – 15.03 %, S – 41.83 %, O –41.83 %, причем из 2 моль E образуется 1 моль Ж. Определите состав и предложите структурную формулу аниона Ж.
Задача 9–3 При сливании при комнатной температуре 1 М растворов гидрокарбоната натрия (раствор 1) и хлорида магния (раствор 2) в широком интервале объемных соотношений (от 2: 1 до 1: 10) сразу видимых признаков протекания реакции замечено не было. При продолжительном (неделя) стоянии раствора, получившегося при сливании растворов 1 и 2, образуются белые пластинчатые кристаллы вещества Х. При нагревании до 50–60 °C раствора, получившегося при сливании растворов 1 и 2, выпадает мелкокристаллический осадок вещества Х. Выделенный и высушенный Х при прокаливании до 600 °C теряет 70.8 % массы. При растворении 10.0 г Х в 100 г 10 % раствора соляной кислоты образуется 106.82 г раствора.
1. Определите вещество Х (состав). Ответ подтвердите расчетами. Напишите уравнения реакции растворения Х в кислоте и реакцию его термического разложения (реакции 1, 2)
2. Напишите уравнение реакции получения Х (реакция 3)
3. Какие процессы происходят при нагревании раствора гидрокарбоната натрия (уравнение реакции 4)?
4. Предложите путь проведения синтеза вещества Х из тех же реагентов, приводящий к более быстрому выделению осадка (помимо нагревания)
Задача 9-4 Основным компонентом минерала является оксид A металла Y, содержащий 88,15 % металла. В качестве примесей в этом минерале также присутствуют вещества B и C, имеющие тот же качественный состав, что и A, и содержащие 84,80 % и 83,22 % металла соответственно. Известно, что этот металл может разлагаться с выделением газа X, причем в разных количествах.
Вопросы:
1. Установите формулы соединений A, B, C.
2. Установите формулу вещества Х. Напишите уравнение реакции, приводящие к образованию X. К какому типу реакций они относится?
3. В промышленности используют установки, в которых вещество A находится в атмосфере газа X. Как называются эти установки?
4. Напишите уравнения реакций металла, содержащегося в А, В и С с избытком фтора и избытком брома, исходя из степеней окисления, которые проявляет металл в соединениях А и С. Ответ обоснуйте. При ответе примите во внимание силу окислителей и размеры их атомов.
5. Предложите реакцию превращения металла Y с 
, в результате которой получается 
.
Задача 9-5
Максимальная теплота
Дана таблица тепловых эффектов химических реакций при температуре 298 К:
| Уравнение реакции | Теплота реакции Q, кДж/моль |
| C(графит) + O2(г) = CO2(г) | + 394 |
| 2C(графит) + O2(г) = 2CO(г) | + 221 |
| CH4(г) + 2O2(г) = CO2(г) + 2H2O(ж) | + 890 |
| 2C2H2(г) + 5O2(г) = 4CO2(г) + 2H2O(ж) | + 2600 |
| C2H4(г) + 3O2(г) = 2CO2(г) + 2H2O(ж) | + 1411 |
| 2H2(г) + O2(г) = 2H2O(ж) | + 572 |
| N2(г) + 3H2(г) = 2NH3(г) | + 92 |
| N2(г) + O2(г) = 2NO(г) | – 182 |
| N2(г) + 2O2(г) = 2NO2(г) | – 68 |
| S(тв) + H2(г) = H2S(г) | + 21 |
| S(тв) + O2(г) = SO2(г) | + 297 |
| 2S(тв) + 3O2(г) = 2SO3(г) | + 792 |
В вашем распоряжении имеется по 1 кг каждого из указанных в этих уравнениях веществ.
1) Предложите одну реакцию между двумя из этих веществ, которая позволит получить максимальную теплоту. Обоснуйте ваш выбор (с помощью расчетов и/или качественных рассуждений).
2) Чему равна эта теплота?
III (региональный) этап. Кировская область, 20 января 2015 года
_______________________________________________________________________________________________________________________
Девятый класс
Задача 9-1. Образец сплава калия с еще одним щелочным металлом массой 20,00 г обработали избытком воды. При этом выделилось 2,87 л газа (измерено при 25,0 °C и давлении 105,00 кПа).
1. Рассчитайте, какой металл входил в сплав с калием, учитывая, что мольная доля ни одного из его компонентов не превышает 60 %.
2. Рассчитайте массовую долю калия в сплаве.
3. Рассчитайте максимальную массу Fe3O4, которую можно восстановить до железа выделившимся газом.
Задача 9-2. При сжигании в кислороде неизвестного серебристо-белого простого вещества А получен желтоватый порошок Б (реакция 1), который растворили в соляной кислоте (реакция 2). Образовавшийся раствор вещества В охладили до −20 °C. При этом из раствора выделились шестиугольные пластинчатые кристаллы вещества Г, которые при нагревании до комнатной температуры превращаются в вещество В с потерей массы 38,1 % (реакция 3). Растворимость В при 100 °C составляет 40,6 г в 100 мл воды, при 0 °C – 35,9 г в 100 мл воды, при −20 °C – 30,4 г в 100 мл воды.
1. Определите неизвестные вещества А – Г, напишите уравнения реакций.
2. Сколько граммов вещества Г можно получить из 100 г насыщенного при 100 °C раствора В путем охлаждения его до −20 °C?
Задача 9–3. Серый порошок массой 18 г при нагревании разлагается с выделением газа без цвета и запаха, которого достаточно для окисления 10,8 г магниевой стружки. Твердый остаток, образовавшийся при нагревании порошка, при обработке водой образует 2 г темного осадка и бесцветный раствор. При действии на раствор нитратом серебра выпадает 21,5 г белого творожистого осадка, нерастворимого в кислотах.
1. Каков состав серого порошка? Ответ подтвердите расчетами.
2. Что произойдет, если одну часть порошка внести в концентрированную соляную кислоту, а другую обработать водой и прилить к раствору хлорида цезия?
3. Запишите уравнения всех упомянутых в
|
|
|
