Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Химия»Содержание №46/2004

ОЛИМПИАДЫ. ТЕСТЫ

Гимназическая химическая
олимпиада школьников

Задания см. в № 45/2004

Решения и ответы

9 класс

1. Молекула серной кислоты содержит два атома водорода, один атом серы и четыре атома кислорода. В атоме водорода 1 протон, 1 электрон, 0 нейтронов. В атоме серы (изотоп сера-34) 16 протонов, 16 электронов, 18 нейтронов. В атоме кислорода 8 протонов, 8 электронов, 8 нейтронов.

Общее число протонов: 2•1 + 16 + 4•8 = 50.

(1 балл.)

Общее число электронов: 2•1 + 16 + 4•8 = 50.

(1 балл.)

Общее число нейтронов: 2•0 + 18 + 4•8 = 50.

(1 балл.)
(Всего 3 балла.)

2.

(За определение степеней окисления атомов, изменяющихся в ходе окислительно-восстановительной реакции, – 1 балл.)

(1 балл.)

Масса сульфата кальция в 1 м3 морской воды:

m(СаSO4) = cV = 0,0272 (г/л)•1000 (л) = 27,2 г.

Количество вещества сульфата кальция:

(СаSO4) = m/М = 27,2 (г)/136 (г/моль) = 0,2 моль.

(1 балл.)

По уравнению реакции количество вещества сероводорода:

2S) = (СаSO4) = 0,2 моль.

Объем сероводорода, измеренный при нормальных условиях:

V2S) = VM = 0,2 (моль)•22,4 (л/моль) = 4,48 л.

(1 балл.)
(Всего 4 балла.)

3. Поскольку металл находится во II группе периодической системы, то его валентность равна II и формулу хлорида в общем виде можно записать как MCl2.

(1 балл.)

MCl2 + K2SO4 = MSO4 + 2KCl.

Хлорид калия растворим в воде, следовательно, в осадок выпадает сульфат металла.

(1 балл.)

Пусть молярная масса металла М(М) = х г/моль, тогда молярные массы его солей:

M(МСl2) = (х + 71) г/моль,

М(МSО4) = (х + 96) г/моль.

(1 балл.)

По уравнению реакции (МСl2) = (МSО4).

(1 балл.)

Отсюда m(МСl2)/М(МСl2) = m(МSО4)/M(МSО4).

(1 балл.)

8,32/(х + 71) = 9,32/(x + 96).

Решая данное уравнение, получаем: х = 137.

(1 балл.)

Молярную массу 137 г/моль имеет металл барий, следовательно, формула исходного хлорида – ВаСl2.

(1 балл.)
(Всего 7 баллов.)

4. СаСО3 + 2НСl = СаCl2 + Н2O + СО2.

(1 балл.)

Са + 2НСl = СаCl2 + Н2.

(1 балл.)

После протекания реакций массы продуктов m1 и m2 на чашках весов могут быть найдены как суммы масс растворов кислоты и добавляемых в стаканы твердых веществ за вычетом масс выделяющихся из стаканов газов (для упрощения расчетов растворимостью углекислого газа в воде можно пренебречь):

m1 = m(р-ра HBr) + m(CaCO3) – m(CO2),

m2 = m(р-ра HBr) + m(Ca) – m(H2).

(1 балл.)

Находим количества исходных веществ:

(HBr) = m(р-ра HBr)•(HBr)/M(HBr) = 200•0,162/81 = 0,4 моль;

(CaCO3) = m(CaCO3)/M(CaCO3) = 5/100 = 0,05 моль;

(Ca) = m(Ca)/M(Ca) = 5/40 = 0,125 моль.

(1 балл.)

По уравнению реакции, протекающей в первом стакане, (CaCO3) : (HBr) = 1 : 2, а по данным задачи мольные соотношения этих реагентов:

0,05 : 0,4 = 5 : 40 = 1 : 8.

Следовательно, бромоводородная кислота в избытке, и расчет массы углекислого газа следует вести по карбонату кальция.

(1 балл.)

По уравнению реакции:

(CO2) = (CaCO3) = 0,05 моль;

m(СО2) = (CO2)•М(СО2) = 0,05 (моль)•44 (г/моль) = 2,2 г.

(1 балл.)

По уравнению реакции, протекающей во втором стакане, (Ca) : (HBr) = 1 : 2, а по данным задачи это соотношение 0,125 : 0,4 = 1 : 3,2. Следовательно, бромоводородная кислота в избытке, и расчет массы водорода следует вести по кальцию.

(1 балл.)

По уравнению реакции:

2) = (Ca) = 0,125 моль;

m2) = (H2)•М(H2) = 0,125 (моль)•2 (г/моль) = 0,25 г.

(1 балл.)

Массы продуктов на чашках весов:

m1 = 200 + 5 – 2,2 = 202,8 г;

m2 = 200 + 5 – 0,25 = 204,75 г.

(1 балл.)

Следовательно, равновесие весов нарушится, и вторая чашка станет тяжелее на
204,75 – 202,8 = 1,95 г.

(1 балл.)
(Всего 10 баллов.)

5. Металл + кислота:

2Rb + Н24 = Rb2SO4 + Н2.

(1 балл.)

Оксид металла + кислота:

Rb2О + Н2SO4 = Rb2SO4 + H2O.

(1 балл.)

Оксид металла + кислотный оксид:

Rb2О + SO3 = Rb2SO4.

(1 балл.)

Щелочь + кислота:

2RbOH + H2SO4 = Rb2SO4 + 2Н2О.

(1 балл.)

Соль + кислота:

Rb2СO3 + Н24 = Rb2SO4 + Н2О + СO2.

(1 балл.)

Соль + другая соль:

2RbCl + Ag2SO4 = Rb2SO4 + 2AgCl.

(1 балл.)

Щелочь + кислотный оксид:

2RbOH + SO3 = Rb2SO4 + H2O.

(1 балл.)

Щелочь + кислая соль:

RbOH + RbНSО4 = Rb2SO4 + Н2О.

(1 балл.)

Окисление сульфида в сульфат пероксидом водорода:

Rb2S + 4Н2О2 = Rb2SO4 + 4Н2О.

(2 балла.)

Пероксид металла + кислота:

Rb2O2 + Н24 = Rb2SO4 + Н2О2.

(2 балла.)
(Всего 12 баллов.)

 

10 класс

1. Один из возможных вариантов решения – задача на параллельные реакции.

2 + О2 = 2Н2О.

(1 балл.)

2 + О3 = 3Н2О.

(1 балл.)

Обозначим количества веществ газов:

2) = х моль, 3) = у моль.

По первому уравнению:

12) = 22) = 2х моль.

По второму уравнению:

22) = 33) = 3y моль.

Общее количество вещества водорода:

2) = V02)/VM = 10,5/22,4 = 0,469 моль.

Следовательно, получаем уравнение:

2х + 3у = 0,469.

(1 балл.)

Объемная доля озона в смеси равна 10%, следовательно, и мольная доля озона также равна 10%. Отсюда 2) = 93).
Получаем уравнение: х = 9у.

(1 балл.)

Решая систему уравнений, получаем:

х = 0,2 моль, y = 0,022 моль.

(1 балл.)

Суммарный объем смеси озона и кислорода:

V3 + О2) = ((O3) + (O2))•VM = (0,2 + 0,022) (моль)•22,4 (л/моль) = 5 л.

(1 балл.)
(Всего 6 баллов.)

2. Вещество А – оксид фосфора(V) Р4O10.

(1 балл.)

4Р + 5О2 = Р4О10.

(1 балл.)

Р4О10 + 6Н2О = 4Н3PO4.

(1 балл.)

Вещество В – любой растворимый в воде ортофосфат (натрия, калия, аммония), например Nа3РО4.

(1 балл.)

3NaOH + H3PO4 = Na3PO4 + 3H2O.

(1 балл.)

3AgNO3 + Na3PO4 = Ag3PO4 + 3NaNO3.

(1 балл.)
(Всего 6 баллов.)

3. а)

СН4 + 2О2 = СO2 + 2Н2O.

(1 балл.)

2Н6 + 7О2 = 4СО2 + 6Н2О.

(1 балл.)

Пусть масса метана в исходной смеси m(СН4) = x г, тогда масса этана в смеси m2Н6) = (28 – x) г. По первому уравнению реакции объем образовавшегося углекислого газа:

V1(СО2) = 22,4х/16 = 1,4х л.

(1 балл.)

По второму уравнению реакции объем образовавшегося углекислого газа:

V2(СO2) = 4•22,4•(28 – х)/(2•30) = 1,493•(28 – х) л.

(1 балл.)

Общий объем углекислого газа:

V(СО2) = V1(СО2) + V2(СО2) = 1,4х + 1,493•(28 – x) = 41,44 л.

(1 балл.)

1,4х + 41,804 – 1,493х = 41,44; х = 4, следовательно, масса метана в исходной смеси 4 г.

(1 балл.)

Массовая доля метана в исходной смеси:

(CH4)(%) = m(CH4)/m(смеси)•100(%) = 4/28•100(%) = 14,3%.

(1 балл.)

· Массовая доля этана в исходной смеси:

(C2H6)(%) = 100(%) – (CH4)(%) = 100(%) – 14,3(%) = 85,7%.

(1 балл.)
(Всего 8 баллов.)

б)

Na2СО3 + 2НСl = 2NaCl + H2O + СО2.

(1 балл.)

К2СО3 + 2НСl = 2КСl + Н2О + СО2.

(1 балл.)

Пусть масса карбоната натрия в исходной смеси m(Na2СО3) = х г, тогда масса карбоната калия в смеси m(K2СО3) = (17,5 – х) г. По первому уравнению реакции объем образовавшегося углекислого газа:

V1(СО2) = 22,4•х/106 = 0,211x л.

(1 балл.)

По второму уравнению реакции объем образовавшегося углекислого газа:

V2(СО2) = 22,4•(17,5 – х)/138 = 0,162•(17,5 – х) л.

(1 балл.)

Общий объем углекислого газа:

V(СО2) = V1(СО2) + V2(СО2) = 0,211х + 0,162•(17,5 – х) = 3,36 л.

(1 балл.)

0,211х + 2,84 – 0,162х = 3,36; х = 10,6, следовательно, масса карбоната натрия в исходной смеси 10,6 г.

(1 балл.)

Массовая доля карбоната натрия в исходной смеси:

(Nа2СО3)(%) = m(Nа2СО3)/m(смеси)•100(%) = 10,6/17,5•100(%) = 60,6%.

(1 балл.)

Массовая доля карбоната калия в исходной смеси:

2СО3)(%) = 100(%) – (Nа2СО3)(%) = 100(%) – 60,6(%) = 39,4%.

(1 балл.)
(Всего 8 баллов.)

 

Окончание следует

А.С.ГОРДЕЕВ,
учитель химии и экологии
гимназии № 20
(г. Донской, Тульская обл.)

Рейтинг@Mail.ru