Хим муницип 2010-11кл

Всероссийская олимпиада школьников по химии
Муниципальный этап. 2009/2010 г.
Одиннадцатый класс.
Задача 11-1.
При сгорании некоторого количества сахарозы С12Н22О11 выделилось 113,4 кДж теплоты. Рассчитайте тепловой эффект химической реакции горения сахарозы, если при растворении продуктов сгорания этого количества сахарозы в 88 мл раствора гидроксида калия с массовой доли щелочи 20% (плотность 1,15 г/мл) получили раствор с равными молярными концентрациями двух солей. (10 баллов)
Задача 11-2.
Оксид алюминия массой 10,2 г сплавили с кальцинированной содой массой 21,5 г. Какие вещества входят в состав полученного сплава, и какова его масса? Весь сплав растворили в 250 мл 20%-ной хлороводородной кислоты (плотностью 1,10 г/мл). Какие вещества будут находиться в полученном растворе? Рассчитайте их массовые доли. (10 баллов)
Задача 11-3.
Простое газообразное вещество А взаимодействует с горячим раствором вещества Б с образованием двух веществ В и Г, причем вещество Г известно под тривиальным названием «бертоллетова соль».
а) Определите вещества указанные в условии. Как называется подобный тип реакций? Укажите окислитель и восстановитель в этой реакции, и расставьте коэффициенты в ее уравнении методом электронного баланса.
б) Одно из применений бертоллетовой соли – спичечное производство. Напишите уравнение реакции бертоллетовой соли с простым веществом Д, входящим в состав намазки спичечного коробка.
в) Один из русских химиков предложил устройство для защиты органов дыхания от действия вещества А. Назовите фамилию этого химика, название устройства и явления, на котором основано его действие.
(10 баллов)
Задача 11-4.
Раствор сульфата меди массой 200 г с массовой долей 8% был подвергнут электролизу с инертными электродами, в результате чего масса раствора уменьшилась на 10,7 г.
Напишите уравнения реакций, которые проходили при электролизе на катоде и аноде, рассчитайте массы каждого из выделившихся веществ, а также состав (массовые доли) полученного раствора. (10 баллов)
Задача 11-5.
В отдельные годы вблизи Екатеринбурга выпадали так называемые «кислые» дожди с концентрацией ионов водорода 10-4 моль/л. Одним из веществ, содержащихся в такой дождевой воде, может быть серная кислота.
а) Какие процессы могут определять появление серной кислоты в дождевой воде? Напишите уравнение реакций
б) Какая еще одна сильная кислота может определять кислый характер дождевой воды? Какие природные процессы приводят к образованию этой кислоты? Напишите уравнение реакций.
в) Определите массу серной кислоты, содержащейся в 1 т дождевой воды, с концентрацией ионов водорода 10-4 моль/л. Плотность воды считать равной 1 г/мл.
г) Кислотность водных растворов часто характеризуют величиной рН («пэ-аш»). Что такое рН? Как он связан с концентрацией ионов водорода? Какое значение эта величина принимает в кислых, нейтральных и щелочных растворах? Каково ее значение для концентрации ионов водорода 10-4 моль/л? (10 баллов)
Всероссийская олимпиада школьников по химии 2009/2010 г.
Муниципальный этап. Одиннадцатый класс. Решения задач.
Задача 11-1. Уравнения реакций:
С12Н22О11 + 12O2 = 12CO2 + 11H2O (1) (1 балл)
2KOH + СО2 = K2СО3 + Н2О (2) (1 балл)
K2СО3 + Н2О + СО2 = 2KHСО3 (3) (1 балл)
n(KOH) = (88 · 1,15 · 0,2)/ 56 = 0,36 (моль)
Молярная концентрация с = n/V, равенство молярных концентраций солей в растворе означает, что n(K2СО3) = n(KHСО3)
Пусть n(K2СО3) = n(KHСО3) = х моль, судя по содержанию калия, общее количество KOH, которое необходимо для образования этих солей равно 3х, отсюда
3х = 0,36; x = 0,12 (моль). (2 балла)
Судя по содержанию углерода, на образования 0,12 моль каждой соли необходимо 0,12 моль углекислого газа, таким образом, всего при сгорании сахарозы выделилось 0,24 моль CO2. (2 балла)
Находим тепловой эффект реакции горения сахарозы
0,24 моль 113,4 кДж
С12Н22О11 + 12 О2 12 СО2 + 11Н2О + Qxр кДж
Qxр = 12*113,4 / 0,24 = 5670 (кДж) (3 балла)
Всего 10 баллов.
Задача 11-2. Уравнение реакции при сплавлении:
Al2O3 + Na2CO3 = 2NaAlO2 + CО2( (1) (1 балл)
Количества вещества n=m/M:
n(Al2O3) = 10,2/102 = 0,1 моль; n(Na2CO3) = 21,5/106 = 0,203 моль;
Судя по уравнению, вещества вступают в реакцию в соотношении 1:1, поэтому карбонат натрия в избытке. Сплав будет состоять из метаалюмината натрия (0,2 моль), и карбоната натрия (0,103 моль). В ходе реакции выделится 0,1 моль углекислого газа массой 4,4 г. Масса сплава будет равна
m(спл) = 10,2 + 21,5 – 4,4 = 27,3 г. (2 балла)
При растворении сплава протекают реакции:
Na2CO3 + 2 HCl = 2NaCl + CО2(+ Н2O (2) (1 балл)
NaAlO2 + 4 HCl = NaCl + AlCl3+ 2Н2O (3) (1 балл)
Количество вещества HCl
m(p-pa) =
·V = 1,1*250 = 275 г
n(HCl) = m(p-pa)*w/M = 275*0,2/36,5 = 1,507 моль – избыток (1 балл)
По уравнению 2: n2(HCl) = n2(NaCl) = 2n(Na2CO3) = 0,103
·*2 =0,206 моль
n2(CО2) = n(Na2CO3) = 0,103 моль
По уравнению 3: n3(HCl) = 4n(NaAlO2) = 0,2*4=0,8 моль;
n3(AlCl3) = n3(NaCl) = n(NaAlO2) = 0,2 моль
Т.о. после окончания реакции раствор будет содержать:
nизб(HCl) = 1,507 - 0,206 - 0,8 = 0,501 моль; nобщ(NaCl) = 0,206 + 0,2 = 0,406 моль;
n3(AlCl3) = 0,2 моль. (2 балла)
Массы веществ m = M*n:
m2(CО2) = 0,103*44 = 4,53 г; mизб(HCl) = 0,501*36,5 = 18,3 г;
m(NaCl) = 0,406*58,5 = 23,7 г; m(AlCl3) = 0,2*133,5 = 26,7 г;
Масса раствора после реакции:
m(p-pa 2) = m(p-pa) + m(спл) - m2(CО2) = 275 + 27,3 – 4,53 = 297,8 г (1 балл)
Массовые доли w = m/ m(p-pa 2):
w(HCl) = 18,3/297,8 = 0,0614 = 6,14% ; w(NaCl) = 23,7/297,8 = 0,0798 = 7,98%;
w(AlCl3) = 26,7/297,8 = 0,0897 = 8,97% (1 балл)
Всего 10 баллов.

Задача 11-3. а) Бертоллетова соль это хлорат калия, Г = KClO3; 1 балл
Отсюда вещество А – Cl2, хлор; Б – гидроксид калия КОН, В - KCl 1 балл
Реакция протекает по уравнению:
3Cl2 + 6KOH = 5KCl + KClO3 + 3Н2O;
1 | Cl0 + 5e = Cl+5 | окислитель
5 | Cl0 – e = Cl – 1 | восстановитель 3 балла
И окислителем и восстановителем в этой реакции является хлор, реакция самоокисления-самовсстановления или диспропорционирования. 1 балл
б) В состав намазки спичечного коробка входит красный фосфор. При соприкосновении с головкой спички протекает реакция:
6P + 5KClO3 = 3P2O5 + 5KCl + Q;
сопровождающаяся воспламенением спички 2 балла
в) Этим устройством был фильтрующий угольный противогаз, который был изобретен русским ученым Николаем Дмитриевичем Зелинским в 1915 г. Его действие основано на явлении адсорбции – поглощении вещества из газа или жидкости поверхностью другого вещества – адсорбента. 2 балла
Всего 10 баллов.

Задача 11-4. При электролизе раствора сульфата меди протекают реакции:
Катод: Cu2+ + 2e = Cu | восстановление
Анод: H2O – 4e = 4H+ + O2 | окисление
Что суммарно выражается уравнением:
2 CuSO4 + H2O 13 EMBED Equation.3 14152 Cu + O2( + 2 H2SO4 (3 балла)
Количество вещества сульфата меди в растворе:
n(CuSO4) = m(p-pa)*w/M = 200*0,08/160 = 0,1 моль (1 балл)
По уравнению реакции: n(Cu) = n(CuSO4) = 0,1 моль;
n(O2) = n(CuSO4) / 2 = 0,05 моль; m(Cu) = 6,4 г, m(O2) = 1,6 г, (1 балл)
что отвечает убыли массы раствора всего на 8 г.
Т.к. масса раствора уменьшилась еще на 10,7 – 8 = 2,7 г, значит электролиз был продолжен и тогда, когда вся медь была выделена из раствора, т.е. это был уже электролиз раствора серной кислоты:
Катод: 2H+ + 2e = H2 | восстановление
Анод: H2O – 4e = 4H+ + O2 | окисление
Что суммарно выражается уравнением:
2H2O 13 EMBED Equation.3 1415 2H2( + O2( (2 балла)
Количество вещества воды разложившееся при этом:
n(H2O) = m /M = 2,7/18 = 0,15 моль
По уравнению реакции 2: n(H2) = n(H2O) = 0,15 моль;
n2(O2) = n(H2O) / 2 = 0,075 моль; m(H2) = 0,3 г, m2 (O2) = 2,4 г, (1 балл)
Т.о. в ходе электролиза на катоде выделилось 6,4 г меди и 0,3 г водорода, на аноде – кислород общей массой 4 г.
По уравнению 1 в ходе электролиза образовалось 0,1 моль или 9,8 г серной кислоты. Массовая доля серной кислоты в растворе будет равна:
w(H2SO4) = m/m(p2) = 9,8/189,3 = 0,0518 = 5,18% (2 балла)
Всего 10 баллов.
Задача 11-5.
а) При сжигании серосодержащих топлив, при обжиге сульфидов в атмосферу попадает сернистый газ SO2: В дальнейшем он взаимодействует с водой и окисляется давая серную кислоту, например: 2ZnS + 3O2 = 2 ZnO + 2 SO2;
SO2 + H2O = H2SO3; 2 H2SO3 + O2 = H2SO4; (3 балла)
б) Второй сильной кислотой, входящей в состав кислых дождей, является азотная. За счет грозовых разрядов в атмосфере образуется оксид азота(II):
N2 + 3O2 = 2 NO; 2NO + O2 = 2 NO2; 4NO2 + 2H2O + O2 = 4HNO3; (3 балла)
в) Одна тонна дождевой воды имеет объем 1 м3 = 1000 л, и содержит
n(H+) = 10-4моль/л * 1000 л = 0,1 моль ионов водорода.
По уравнению диссоциации серной кислоты: H2SO4 = 2 H+ + SO4 2–
n(H2SO4) = n(H+)/2 = 0,1 / 2 = 0,05 моль.
m(H2SO4) = n*M = 0,05*98 = 4,9 г. (3 балла)
г) рН – водородный показатель, рассчитывается по формуле рН = – lg[H+], где [H+] – молярная концентрация (точнее «активность») ионов водорода. В нейтральной среде рН = 7, в кислых средах рН <7, в щелочных – рН > 7. Для концентрации ионов водорода 10-4 моль/л рН = – lg10-4 = 4 < 7, среда кислая. (1 балл)
Всего 10 баллов.
================================================ Итого 50 баллов








13PAGE 15


13PAGE 14515





Приложенные файлы


Добавить комментарий