Хим муницип 2010-10кл

Всероссийская олимпиада школьников по химии
Муниципальный этап. 2009/2010 г.
Десятый класс.
Задача 10-1.
В вашем распоряжении 1 м3 раствора (плотность 1,23 г/см3), содержащего 20,7% хлорида натрия и 4,3% хлорида магния.
а) Определите молярные концентрации солей в этом растворе, а также молярную концентрацию хлорид-иона в нем.
б) Предложите два способа получения газообразного хлороводорода из этого раствора – при наличии источника электрического тока и при его отсутствии. Напишите соответствующие уравнения реакций.
в) Какой объем будет занимать этот хлороводород при нормальных условиях и при 250С и 104 кПа? (10 баллов)
Задача 10-2.
При взаимодействии алкена А с хлором получено вещество Б, содержащее 55,9% хлора. Определите молекулярную формулу алкена, напишите уравнение реакции его хлорирования. Какие изомеры возможны для алкена такого состава? Напишите их структурные формулы и названия.
Кроме алкенов, существует еще два вещества такого же состава, но не содержащие двойных связей. Напишите их структурные формулы и названия. (10 баллов)
Задача 10-3.
В колбе А, снабженной пробкой с газоотводной трубкой, при небольшом нагревании смешали 112,5 г 20%-ного раствора сульфата аммония и 150 г 12%-ного раствора NaOH. Выделившийся газ поступал в колбу Б, где он был поглощен раствором ортофосфорной кислоты.
а) Напишите уравнение реакции, которая протекала в колбе А. Рассчитайте массовые доли веществ, которые будут содержаться в растворе, полученном в этой колбе в результате реакции.
б) Какие вещества могут образовываться в колбе Б в зависимости от количества содержащейся там кислоты? Напишите уравнения реакций и назовите продукты.
в) Какова природа связи, обуславливающей образование иона аммония при взаимодействии аммиака с растворами кислот?
(10 баллов)
Задача 10-4.
Смесь нитратов натрия и меди(П) массой 122,6 г прокалили, полученные газы пропустили через промывную склянку с водой, причём 11,2л (при н.у.) газа не поглотилось. Твердый остаток от прокаливания обработали избытком воды, и полученный при этом раствор добавили к раствору перманганата калия, подкисленному серной кислотой. Наблюдали обесцвечивание раствора перманганата.
а) Напишите уравнения реакций, протекавших при прокаливании смеси и при пропускании полученных газов в воду. Определите состав исходной смеси (массовые доли веществ).
б) Какие вещества будут в твердом остатке, и что будет содержаться в растворе А?
в) Какая реакция протекала при взаимодействии раствора А с раствором перманганата калия? Назовите окислитель и восстановитель и напишите уравнение реакции, используя метод электронного баланса.
(10 баллов)
Задача 10-5.
Теплоты сгорания паров бензола и ацетилена составляют соответственно 3270 кДж/моль и 1300 кДж/моль.
а) Напишите термохимические уравнения этих реакций;
б) Различные виды топлив обычно характеризуют «теплотворной способностью» выражая ее в кДж/г. Найдите эту характеристику для ацетилена и паров бензола. Какое из этих веществ более эффективно в качестве топлива?
в) Для чего обычно используется ацетиленовая горелка? Какой объем ацетилена (н.у.) необходим, чтобы разогреть 100 г железа от 20oC до температуры плавления 1540oC, если удельная теплоемкость железа равна 0,65 Дж/гК?
г) Напишите уравнение реакции образования бензола из ацетилена и рассчитайте тепловой эффект этой реакции.
(10 баллов)
Всероссийская олимпиада школьников по химии 2009/2010 г.
Муниципальный этап. Десятый класс. Решения задач.
Задача 10-1.
а) Определим массу раствора и массы солей в нем:
m(р-ра) = V*
· = 1106см31,23 г/см3 =1230000 г = 1230 кг;
m(NaCl) = m(р-ра)w(NaCl) = 12300,207 = 254,6 кг ;
m(MgCl2) = m(р-ра)w(MgCl2) = 12300,043 = 52,89 кг ;
n(NaCl) = m(NaCl)/M = 254,6/58,5 = 4,352 кмоль.
n(MgCl2) = m(MgCl2)/M = 6,18/98 = 0,5567 кмоль. (2 балла)
По уравнениям диссоциации:
NaCl = Na+ + Cl – и MgCl2 = Mg2+ + 2Cl – видно, что
n(Cl – ) = n(NaCl) + 2n(MgCl2) = 4,352 + 20,5567 = 5,465 кмоль. (1 балл)
Молярные концентрации:
с(NaCl) = n(NaCl)/V = 4,352 кмоль / 1000 л = 4,352 моль/л;
c(MgCl2) = n(MgCl2)/V = 0,5567 кмоль / 1000 л = 0,5567 моль/л;
c(Cl –) = n(Cl –)/V = 5,465 кмоль / 1000 л = 5,465 моль/л; (1 балл)
б) При наличии электрического тока хлор можно получить электролизом, затем провести реакцию взаимодействие с выделившимся при этом водородом:
MgCl2 + 2H2O 13 EMBED Equation.3 1415 Mg(OH)2 + Cl2 + H2
2NaCl + 2H2O 13 EMBED Equation.3 1415 2NaOH + Cl2 + H2; Cl2 + H2 = 2HCl (2 балла);
При отсутствии электрического тока раствор можно выпарить, после чего провести реакцию кристаллических солей с концентрированной серной кислотой:
MgCl2 + 2H2SO4 13 EMBED Equation.3 1415 Mg(HSO4)2 + 2HCl;
NaCl + H2SO4 13 EMBED Equation.3 1415 NaHSO4 + HCl; (2 балла);
Непосредственно в растворе реакция обмена не протекает!
в) Количество вещества HCl, которое теоретически может быть получено из этого раствора равно количеству вещества хлорид-ионов: n(HCl) = 5,465 кмоль.
При нормальных условиях
Vo(HCl) = n*VM = 5,465 кмоль * 22,4 л/моль = 122,4 м3; (1 балл)
При условиях отличных от нормальных можно использовать уравнение Менделеева-Клапейрона: pV = nRT, R =
· 8,31 Дж/МольК:
V= nRT/p = 5,465*8,31*298/104 = 130,1 м3 (1 балл)
Всего 10 баллов.
Задача 10-2. В общем виде уравнение реакции алкена с хлором:
CnH2n + Cl2 = CnH2nCl2
Массовая доля хлора в соединении CnH2nCl2 может быть найдена по формуле: w(Cl) = 2*Ar(Cl)/Mr(CnH2nCl2).
Отсюда: Mr(CnH2nCl2) = 2Ar(Cl)/w(Cl) = 71/0,559 = 127.
Отсюда, 12n+2n+71=127; 14n =56, n = 4, формула: C4H8 (2 балла)
Уравнение реакции: C4H8 + Cl2 = C4H8Cl2 (1 балл)
Алкен C4H8 может иметь изомеры:
CH2=CH-CH2-CH3 – бутен-1; CH3-CH=CH-CH3 – бутен-2;
CH2=C(CH3)2 – метилпропен; (3 балла)
Бутен-2 существует в виде цис- и транс-изомеров (2 балла при наличии пространственных формул).
Изомерами алкенов являются циклоалканы. Для вещества состава C4H8 возможно существование двух изомеров: циклобутан и метилциклопропан.
(2 балла при наличии структурных формул).
Всего 10 баллов.
Задача 10-3. а) Уравнение реакции:
(NH4)2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2NH3 + 2H2O (1) (1 балл)
m(NaCl) = m(р-ра)w(NaCl) = 12300,207 = 254,6 кг ;
Массы и количества вещества в колбе А:
m((NH4)2SO4) = m(р-ра1)w1 = 112,50,2 = 22,5 г ;
n((NH4)2SO4) = m/M = 22,5/132 = 0,17 моль.
m(NaOH) = m(р-ра2)w2 = 1500,12 = 18 г ;
n(NaOH) = m/M = 18/40 = 0,45 моль. (1 балл)
По уравнению реакции: n1(NaOH) = 2n((NH4)2SO4) = 20,17 = 0,34 моль;
NaOH в избытке, nизб(NaOH) = 0,45-0,34 = 0,11 моль;
n(Na2SO4) = n((NH4)2SO4) = 0,17 моль; n(NH3) = 2n((NH4)2SO4) = 0,34 моль;
Массы веществ m=M*n: mизб(NaOH) = 40*0,11 = 4,4 г;
m(Na2SO4) = 142*0,17 = 24,14 г; m(NH3) = 17*0,34 = 5,78 г; (2 балла)
Масса раствора в колбе А и массовые доли: (1 балл)
m(р-ра3) = m(р-ра1) + m(р-ра2) - m(NH3) = 112,5+150-5,78 = 256,7 г
w(Na2SO4) =24,14/256,7 =0,094 =9,4%; w(NaOH) =4,4/256,7 =0,0171 =1,71%
б) Возможные уравнения реакции фосфорной кислоты с аммиаком:
H3PO4 + 3NH3 = (NH4)3PO4 – ортофосфат аммония;
H3PO4 + 2NH3 = (NH4)2HPO4 – гидроортофосфат аммония;
H3PO4 + NH3 = (NH4)H2PO4 – дигидроортофосфат аммония; (3 балла)
Допустимы также названия фосфат, гидрофосфат и дигидрофосфат аммония.
в) Связь ковалентная, полярная, образуется по донорно-акцепторному механизму, где молекула аммиака выступает в роли донора электронной пары, а ион водорода – в роли акцептора: Н+ + :NH3 = NH4+. (2 балла)
Всего 10 баллов.
Задача 10-4. При прокаливании нитратов происходит разложение:
2Cu(NO3)2 = 2CuO + 4NO2 + O2 (1) (1 балл)
2NaNO3 = 2NaNO2 + O2 (2) (1 балл)
При пропускании газов в воду образуется азотная кислота:
4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3 (3) (1 балл)
Сравнивая коэффициенты в уравнении реакций 1 и 3, видим, что при растворении поглотится та часть кислорода, которая образовалась при разложении нитрата меди. Тогда непоглощенный газ – это кислород, полученный в ходе реакции 2. n(O2) = V(O2)/VM = 11,2/22,4 = 0,5 моль. (1 балл)
По уравнению реакции 2: n(NaNO3) = 2 n(O2) = 1 моль (1 балл)
m(NaNO3) = M*n = 85 г; w(NaNO3) = m(NaNO3) / m(см) = 85/122,6 = 0,693 = 69,3%;
w(Cu(NO3)2) = 100% - 69,3% = 30,7% (1 балл)
б) Твердый остаток будет содержать оксид меди(II) и нитрит натрия, при обработке водой нитрит натрия перейдет в раствор А. (1 балл)
в) Пройдет окислительно-восстановительная реакция:
NaNO2 + KMnO4 + H2SO4 ( NaNO3 + MnSO4 + K2SO4 + H2O (1 балл)
5 | N+3 – 2e = N+5 | восстановитель
2 | Mn+7 + 5e = Mn+2 | окислитель (1 балл)
5NaNO2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 = 5NaNO3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O (1 балл)
Всего 10 баллов.

Задача 10-5.
а) Термохимические уравнения:
C6H6(г) + 7,5O2 = 6CO2 + 3H2O + 3270 кДж. (1) (1 балл)
C2H2 + 2,5O2 = 2CO2 + H2O + 1300 кДж. (2) (1 балл)
В термохимических уравнениях допустимы дробные коэффициенты, правильными будут и уравнения 2C6H6(г) + 15O2 = 12CO2 + 6H2O + 6540 кДж и
2C2H2 + 5O2 = 4CO2 + 2H2O + 2600 кДж.)
б) Теплотворную способность можно рассчитать по формуле q = Q сгор / M
q(C6H6) = 3270 / 78 = 41,9 кДж/г; q(C2H2) = 1300 / 26 = 50 кДж/г; (1 балл)
ацетилен несколько более эффективен по теплотворной способности (1 балл)
в) Ацетиленовая горелка обычно используется для резки стали. (1 балл)
Количество теплоты необходимое для нагревания железа определяется по формуле: Q = c*m*
·t = 0,64*100*(1540-20) = 97280 Дж = 97,3 кДж
По термохимическому уравнению 2:
n(C2H2) = 97,3 / 1300 = 0,0748 моль
V(C2H2) = n*VM = 0,0748*22,4 = 1,68 л (2 балла)
г) Уравнение реакции образования бензола:
3C2H2 = C6H6 (1 балл)
По закону сохранения энергии (закон Гесса), если три моля ацетилена превратить в 1 моль бензола, а потом сжечь его, то должно выделиться столько же энергии, сколько ее выделяется при сжигании 3 моль ацетилена:
Qобр(C6H6) + Qсгор(C6H6) = 3 Qсгор(C2H2);
Отсюда: Qобр(C6H6) = 3 Qсгор(C2H2) – Qсгор(C6H6) =
= 3900 – 3270 = 630 кДж/моль (2 балла)
Всего 10 баллов.
================================================= Итого 50 баллов









13PAGE 15


13PAGE 14515



C6H6

3 C2H2

6CO2; 3H2O



Root Entry

Приложенные файлы


Добавить комментарий